9.10.1 Resistencias en el ducto

Se han establecido datos para la manipulación de aire. Las Fig. 7.1 y 7.2 dan las pérdidas de presión por fricción en ductos. Estas figuras, se basan en aire estándar de 0.075 lb/pie3 de densidad, fluyendo a 70 °F y 14.7 psia a través de ductos limpios de hierro galvanizado, teniendo aproximadamente 40 uniones por cada 100 pies. No hay ningún factor de seguridad en estas gráficas, las cuales se basan en:

h f=f ×LDi×vf 2

2g

(Ec. 9.21)

Donde:

hf: Pérdida de columna debido a la fricción, pie de fluido

L: Longitud del ducto, pie

Di: Diámetro interior del ducto, pie

Vf: Velocidad del fluido, pie/s

g: Aceleración de la gravedad, 32.17 pie/s2

f: factor de fricción, depende del número de Reynolds y la rugosidad relativa del ducto.

Para bajas presiones encontradas en ventilación y otras aplicaciones de ventiladores, la fricción en ductos puede corregirse para cambios en la densidad del aire o el gas sin traer grandes errores.

ho=h foρoρ s

(Ec. 9.22)

ho: Fricción o pérdida de columna bajo condiciones de operación actual, pie de fluido o pulg de fluido.

hfs: Fricción en la pérdida de columna bajo condiciones de aire estándar, pie de fluido o pulg de fluido

po: Densidad bajo condiciones de operación actual, lb/pie3

pfs: Densidad bajo condiciones de aire estándar, lb/pie3

9.10.2 Presión estática de velocidad y total

Para un sistema existente se puede medir la presión estática o total y calcular la presión de velocidad en la entrada y en la salida.

Para un proyecto nuevo se especifican tanto la presión estática (o total) y calcular la presión de velocidad en la entrada y la salida para usarlas en la ecuación 9.19 o 9.20.

9.10.3 Pérdida de la presión por aceleración o desaceleración

Generalmente esta pérdida de presión se debe a los equipos instalados a lo largo del sistema de ventilación. En este caso se debe calcular la pérdida de presión para cada equipo de acuerdo a las ecuaciones específicas para el cálculo de caída de presión a través de ellos.

9.10.4 Resumen de cálculos en sistemas de ventilación

1. Hacer la distribución del sistema mostrando las conexiones, longitud del ducto, diámetro del ducto caudal manipulado, velocidad de circulación de gas, temperatura de succión, equipos, etc. Se pueden usar las tablas para velocidades recomendadas a través de ductos y calcular el diámetro adecuado del ducto.

2. Medir o especificar las presiones estáticas (o totales) en la salida y la descarga.3. Calcular las pérdidas por fricción en el ducto.4. Calcular las pérdidas de presión en los equipos si es que los hubiese.5. Calcular la resistencia total del sistema.6. Seleccionar un tipo de ventilador para la operación deseada. Si el punto de operación

del ventilador no coincide con el punto de operación del sistema, hacer uso de las leyes de ventiladores para desplazar el punto de operación del ventilador y hacerlo coincidir con el sistema.

Tabla 9.5 Velocidades recomendadas y máximas en ductos para uso industrial

ServicioVelocidades

recomendadas (pie/min)

Velocidades máximas (pie/min)

Entrada de aire externo 500 1200Filtros 350 350Enfriamiento 600 700Lavadores de aire 500 500Conexiones de succión 1000 1400Salida de ventiladores 1600-2400 1700-2800Ductos 1200-1800 1300-2200

9.10.5 Datos de los fabricantes

Las tablas dadas por los fabricantes son convenientes para seleccionar cualquier tipo de ventilador. La tabla 9.6 es una parte de estas tablas. Usualmente los valores de CFM pueden encontrarse cerca de lo requerido para ser aceptables. La interpolación directa en las tablas de volumen, la velocidad (RPM) y el caballaje de freno (BHP) es aceptable para rangos cercanos, de otro modo puede usarse la ley de ventiladores.

Las tablas de operación están basadas en aire seco estándar a 70°F a nivel del mar (presión barométrica de 29,92 pulgadas de mercurio) con una densidad de 0.075 lb/pie3. Cuando los ventiladores son requeridos para manipular gases a otras condiciones de entrada, deben hacerse correcciones para la temperatura, altitud y densidad del aire o el gas.

La resistencia del sistema debe calcularse de la manera usual y a las condiciones de operación actual del ventilador. Las correcciones son luego aplicadas para convertir esta condición en “estándar” para usarse en la lectura de tablas.

Tabla 9.6 Tamaños estándar de ventiladores

CFMVeloc. Salida

1 ¾’’ Estática

2’’ Estática 2 ¼’’ Estática 2 ½’’ Estática 3’’ Estática

RPM BHP RPM BHP RPM BHP RPM BHP RPM BHP2660 1400 1206 0.96 -- -- -- -- -- -- -- --3040 1600 1251 1.12 *1314 *1,21 1371 1.41 -- -- -- --3420 1800 1304 1.29 1364 1.46 *1418 *1.62 *1470 *1.78 1573 2.113800 2000 1368 1.50 1419 1.66 1473 1.84 1520 2.01 *1616 *2.384180 2200 1434 1.74 1485 1.91 1534 2.11 1578 2.28 1667 2.664560 2400 1506 2.02 1552 2.20 1600 2.40 1640 2.58 1744 2.984940 2600 1583 2.35 1625 2.54 1666 2.73 1705 2.92 1786 3.335320 2800 1661 2.71 1700 2.90 1741 3.11 1780 3.30 1854 3.745700 3000 1742 3.11 1779 3.31 1816 3.53 1854 3.74 1923 4.206080 3200 1822 3.56 1857 3.77 1893 4.02 1929 4.24 1996 4.706460 3400 1893 3.99 1939 4.28 1974 4.54 2005 4.78 2070 5.266840 3600 1988 4.60 2020 4.84 2054 5.11 2085 5.35 2149 5.867220 3800 2072 5.19 2101 5.44 2136 5.73 2166 5.99 2226 6.537600 4000 2160 5.85 2188 6.11 2218 6.40 2249 6.68 2307 7.24

CFM Veloc. Salida

3 ½’’Estática 4’’ Estática 4 ½’’ Estática 5’’ EstáticaRPM BHP RPM BHP RPM BHP RPM BHP

2660 1400 -- -- -- -- -- -- -- --3040 1600 -- -- -- -- -- -- -- --3420 1800 -- -- -- -- -- -- -- --3800 2000 1710 2.74 -- -- -- -- -- --4180 2200 *1755 *3.05 1845 3.46 1927 3.87 -- --4560 2400 1808 3.39 *1894 *3.83 *1970 *4.27 2046 4.714940 2600 1865 3.76 1945 4.22 2020 4.69 *2093 *5.145320 2800 1930 4.19 1999 4.64 2074 5.13 2142 5.625700 3000 1995 4.66 2059 5.11 2131 5.63 2199 6.136080 3200 2064 5.18 2124 5.64 2194 6.18 2257 6.706460 3400 2140 5.76 2198 6.23 2261 6.79 2320 7.336840 3600 2214 6.39 2270 6.89 2330 7.47 2387 8.017220 3800 2290 7.07 2344 7.60 2401 8.20 2456 8.767600 4000 2364 7.81 2420 8.38 2477 8.97 2529 9.54

*Puntos de eficiencia máxima

Tablas basadas en aire estándar de 0.075lb/pie3 (70°F, 1 atm)

ANCHO SIMPLE – SIMPLE SUCCIÓN

Diámetro exterior de salida=15 ½’’ x 18 ½’’

Diámetro del impulsor= 18 ¼’’

Velocidad= 4.78 x (RPM), pie/min

Densidad=0.075 lb/pie3

N máxima=3020 RPM

Temp. Máxima= 200 °F para aire libre de partículas abrasivas

9.10.6 Operación a condiciones diferentes de la estándar

1. Densidad actual del gas (o aire) bajo condiciones de operación

Para aire:

ρ=1.3285× PT,lb / pie3

Para gases diferentes al aire, se debe calcular la densidad aplicando las ecuaciones correspondientes.

2. Presión estática equivalente3. De las tablas de los fabricantes para aire o gas. Al caudal requerido (CFM) a las

condiciones de operación de entrada y la presión estática calculada en el punto (2), leer la velocidad (RPM) y el BHP. Si es necesario se debe interpolar.

4. La RPM es el valor correcto para las condiciones actuales de operación.5. El BHP debe ser corregido debido a la densidad.

BHPactual=(BHP de latabla)ρactual0.075

6. La operación correcta a las condiciones actuales de operación será:a. CFM a las condiciones de entradab. Presión estática a las condiciones de entradac. RPM leído de las tablas de los fabricantesd. BHP corregido según el paso (5).