UNi.-3. VEntiladores [Autoguardado].pptx

sistemas de ventilación para áreas de trabajo

1. VEntiladores

2. Investiga los siguientes conceptos Que es un ventilador Clasificación de los ventiladores Características de los ventiladores Presión estática Presión dinámica Presión total

3. ¿Que es un ventilador ?

4. Consta en esencia de un motor de accionamiento, generalmente eléctrico con dispositivos de control como Arranque y velocidad A B C

5. En un sistema de ventilación, la presión estática en un punto es de 5 Pa y la presión total es de 22 Pa . ¿Cuál es la velocidad del aire en ese punto? La presión total en un punto de un ducto rectangular de 30 cm x 20 cm es de 30 Pa . Si la velocidad del aire es de 4 m/s, ¿cuál es la presión estática? En un ducto de ventilación circular de 20 cm de diámetro, circula aire a una velocidad de 5 m/s. Si la presión estática en un punto del ducto es de 10 Pa , calcula la presión dinámica y la presión total y caudal total del ventilador Un ducto circular de 15 cm de diámetro tiene una presión estática de 8 Pa . Si la presión total debe ser de 25 Pa , ¿a qué velocidad debe circular el aire?

6. Esta ley nos permite predecir cómo se comportará un ventilador si hacemos cambios en su diseño o en las condiciones de operación. Por qué es importante esta ley? Esta ley es fundamental en el diseño y selección de ventiladores, ya que permite: Optimizar el rendimiento: Al conocer cómo se relacionan las diferentes variables, podemos seleccionar el ventilador más adecuado para una aplicación específica. Predecir el comportamiento: Podemos estimar cómo cambiará el caudal, la presión y el consumo de energía de un ventilador si se modifica alguna de sus características. Escalar sistemas: Permite dimensionar sistemas de ventilación más grandes o más pequeños a partir de un diseño existente.

7. ¿Cuándo se aplica la ley de afinidad? La ley de afinidad se aplica de manera ideal a ventiladores centrífugos y axiales. Sin embargo, es importante tener en cuenta que estas relaciones son aproximaciones y pueden no ser exactas en todos los casos, especialmente cuando se trabaja con ventiladores de diseño muy específico o cuando se operan fuera de su rango de diseño. Si tenemos un ventilador que mueve 1000 m³/h de aire a una presión de 100 Pa , y queremos aumentar el caudal a 2000 m³/h, según la ley de afinidad, deberíamos duplicar la velocidad de rotación. Al hacerlo, la presión aumentará a 400 Pa y la potencia consumida se octuplicará.

8. ρ2 (K° + T2) = ρ 1 (K° + T1) ρ2 = ρ 1 (K° + T1) (K° + T2)

9. 2) Sea un ventilador que, girando a 1.200 rev /min, dé un caudal de 5.000 m³/h a una presión de 20 mm c.d.a . instalado en un sistema determinado. La potencia absorbida y la potencia sonora sean respectivamente 750 W y 65dB (A). Se pregunta, ¿qué presión y caudal daría girando a 2.000 rev /min? ¿Cuánto consumiría entonces? Y el ruido, ¿qué valor alcanzaría? Supongamos un ventilador de 500 mm de diámetro del que conocemos da 750 m³/h a 10 mm c.d.a . con un nivel sonoro de 40 db (A) y que absorbe de la red 500 W. ¿Qué caudal, presión, ruído y potencia sonora tendrá otro aparato semejante de 600 mm ? 3) Sea por ejemplo un ventilador que a condiciones normales da 1.000 m³/h, 15 mm c.d.a . de presión, que gasta 400 W y tiene un nivel de potencia sonora de 30 db (A). ¿Qué rendirá este ventilador dentro de una cámara frigorífica a –35 ºC ?

10. En instalaciones importante de ventilación cuándo es necesario disponer de caudales o presiones con grandes variaciones puede resultar conveniente de dotarlas de aparatos acoplados de forma que trabajando en conjunto o bien separados proporcione la prestación exigida en cada momento Sí las variaciones necesarias son discretas puede bastar un único aparato con un sistema de regulación pero cuando sean precisas unas prestaciones doble o triple o más de la simple hay que recurrir a un sistema de acoplamiento Con ese trabajo pretendemos mostrar de forma indicativa cómo varían las prestaciones el sistema según sea el acoplamiento los aparatos de ventilación pueden instalarse en serie paralelo o bien forma mixta

11. Notas: Cálculo de la curva de acoplamiento. 1. La presión total del conjunto es la suma de las presiones individuales a igualdad de caudal menos la pérdida de carga en la conexión entre ventiladores. 2. El caudal en ambos ventiladores será el mismo ya que se considera al aire como incomprensible. 3. La curva del sistema debe cortar a la curva del conjunto, en caso contrario, el ventilador mayor, daría más caudal trabajando sólo, que el conjunto de ventiladores.

12. Notas: Cálculo de la curva para los ventiladores acoplados. El caudal del conjunto (Q), es la suma de los caudales individuales de cada ventilador en puntos de igual presión. 2. Al calcular la curva del sistema hay que incluir las pérdidas en las conexiones individuales a cada ventilador. 3. La curva del sistema debe cortar a la curva del conjunto en caso contrario del ventilador mayor presión, trabajando sólo, daría un caudal mayor. Cuando la curva del sistema no corta la curva del conjunto, o corta la prolongación de esta curva antes del ventilador B, el ventilador B dará un caudal mayor que el acoplamiento de A y B en paralelo.

13. Ventilación por sobrepresión se obtiene insuflando aire a un local poniendo en sobrepresión interior respecto a la presión atmosférica El aire fluye entonces hacia el exterior por las aperturas dispuestas para ello a su paso el aire barre los contaminantes interiores y deja el local lleno de aire puro exterior

14. Ventilación ambiental o general el aire que entra en el local se difunde por todo el espacio interior antes de alcanzar la salida en este caso el tipo de ventilación tiene el inconveniente de que de existir un poco contaminante concreto como es el caso de cubas industriales con desprendimiento de gases y vapores tóxicos el aire de una ventanilla general esparce el contaminante por todo local antes de ser captado por la salida Ventilación localizada en esta forma de ventilación el aire contaminado es captado en el mismo lugar que se produce evitando su difusión por todo local se logra a base de una campana que ábrase lo más estrechamente posible el foco de polución y que conduzca directamente al exterior el aire captado

15. Ejemplo un restaurante medio cuyo comedor es de 15 x 5 m con una altura de 3 m calcula su caudal de aire

16. Un salón de clases de 3m de altura requiere Calcular el caudal de aire necesario en m³/h . Altura de la oficina: 3 m Caudal de 500 m³/h ¿Calcular la renovaciones de aire en la oficina? Cálculo del caudal de aire necesario para diluir los contaminantes del laboratorio de química con dimensiones de 15mx8mx2.5m de alto: 7m 10m 7m 6m 2m 4m 4m 1 2 3 ¿Calcular las renovaciones de aire necesario para la sala de juegos ?

17. PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN DUCTOS Existen dos tipos de pérdidas de energía en los sistemas de ductos que causan caída de la presión a lo largo de la trayectoria de flujo. Las pérdidas por fricción se producen a medida que el aire fluye por secciones rectas, mientras que las pérdidas dinámicas ocurren cuando el aire fluye por accesorios como tes y yes y a través de dispositivos para el control del flujo. Las pérdidas por fricción se pueden estimar utilizando la ecuación de Darcy introducida en el capítulo 8 para el flujo de líquidos. El símbolo h L se utiliza para indicar la pérdida por fricción por cada 100 ft de ducto de acuerdo con la figura 19.3. Entonces, la pérdida total de energía para una longitud L dada del ducto se llama H L y se encuentra a partir de H L = h L ( L > 100)

18. Solo sistemas de ductos hay dos clases de pérdidas de energía que hacen la presión caída a lo largo de la trayectoria del flujo las pérdidas por fricción ocurre conforme el aire pasa a través de las secciones rectas mientras que las pérdidas dinámicas producen cuando pasan a través de acoplamientos como t y y   a través de dispositivos que controlan el flujo  sistema flujo se estima que por medio de la ecuación de darcy Muestra la pérdida por fricción en relación al flujo volumétrico con dos conjuntos de líneas diagonales que muestran el diámetro del ducto circular y la velocidad de flujo mediante una tabla

19. Se emplea el símbolo HL para indicar la pérdida por fricción por 100 pies de alto entonces la Pérdida total de energía para longitud del ducto se denomina como HL y se encuentra por

20. También se denomina a otras pérdidas de energía por medio del símbolo H   ductos rectangulares  Aunque es frecuente que se utiliza en ductos circulares para distribuir el aire a través de sistemas de calefacción ventilación acondicionamiento de aire por lo general es más conveniente emplear ductos rectangulares debido a las limitaciones de espacio en particular sobre los techos  es posible utilizar el radio hidráulico del ducto para caracterizar su tamaño Cuándo se efectúa las sustituciones necesarias del radio hidráulico para el diámetro de las relaciones de velocidad número de reinos rugosidad relativa Y factor de fricción correspondiente Se observa que el diámetro equivalente de un ducto rectangular es igual a Dónde hay B son los lados del rectángulo  esto permite utilizar gráficas de pérdidas de fricción para ductos rectangulares y circulares utilizados en la tabla

21. Ductos ovales plano  otra forma frecuente de los ductos para aire el área transversal de la sección es la forma de un rectángulo y un círculo que se encuentran con la siguiente fórmula dónde el a es longitud del eje menor del ducto  y b  es la longitud del eje mayor. Perímetro Mojado (Pm): es el  perímetro de la sección transversal del conducto en el que hay contacto de líquido con la pared sin incluir la superficie libre si ésta existe .

22. Determine la velocidad de flujo y la cantidad de pérdida por fricción qué ocurrirá cuando 1000 pcm de aire Fluye por un ducto circular de 80 pies y un diámetro de 10 pulgadas

23. Determine la velocidad de flujo y la cantidad de pérdida por fricción qué ocurrirá cuando 15000 pcm de aire Fluye por un ducto circular de 100 pies y un diámetro de 18 pulgadas Especifique las dimensiones de un ducto rectangular que tendrá la misma pérdida de fricción que un ducto circular descrita en el problema anterior  especifique las dimensiones de un ducto o al plano que tendrá aproximadamente la misma pérdida de ficción que el ducto circular descrito en el problema anterior 1 2 3

24. Pérdidas dinámicas  se estima con los datos publicados de coeficientes de pérdidas del aire que fluye a través de ciertos acoplamiento además los fabricantes de dispositivos especiales para manejar a Erick pública en gran cantidad de datos acerca de las caídas de presión esperada  esperadas presenta ok observa simplifica simplificados Por ejemplo de coeficiente de pérdida real de las 3 depende en el tamaño de las ramas y la cantidad de flujo de aire de cada una  Al igual las pérdidas menores analizadas deben hacerse los cambios en el área de flujo o dirección de flujo tan suaves como sea posible con el fin de minimizar las pérdidas dinámicas

25.  La pérdida dinámica de un acoplamiento se calcula con

26. Calcule la caída de presión que se produce cuando por un codo de 90°, liso, rectangular, con dimensiones laterales de 16 x 22 in, fluyen 2000 cfm de aire. Calcule la caída de presión que se produce cuando por un codo de 90°, liso, rectangular, con dimensiones laterales de 14 X 24 in, fluyen 3000 cfm de aire. Calcule la caída de presión cuando fluyen 650 cfm de aire a través de un codo de 90° con tres piezas en un ducto redondo de 12 in de diámetro.

27. Procedimiento general para el diseño de ductos de aire utilizando el método de igualdad de fricción 1. Genere una propuesta de disposición para el sistema de distribución de aire: a. Determine el flujo de aire deseado en cada espacio acondicionado ( cfm o m 3 /s). b. Especifique la ubicación del ventilador. c. Especifique la ubicación de la entrada de suministro del aire exterior. d. Proponga el diseño de la red de ductos para el ducto de admisión. e . Proponga el diseño del sistema de suministro de aire para cada espacio incluyendo accesorios como tes , codos, amortiguadores y rejillas. Los amortiguadores deben ser incluidos en la línea final hacia cada rejilla de entrega para facilitar el equilibrio final del sistema

28. 2. Para el ducto de admisión y el ducto de salida del ventilador, determine la necesidad total de flujo de aire como la suma de todos los flujos de aire entregados a los espacios acondicionados. 3. Utilice las figuras 19.3 o 19.4 para especificar la pérdida nominal por fricción (inH 2 O > 100 ft o Pa /m). Los diseños de baja velocidad se recomiendan para sistemas comerciales o residenciales típicos. 4. Especifique la velocidad de flujo nominal para cada parte del sistema de ductos. Para el ducto de admisión y las líneas finales hacia los espacios ocupados, utilice más o menos entre 600 y 800 ft/min (3 y 4 m/s). Para los ductos principales, alejados de los espacios ocupados, utilice aproximadamente 1200 ft/min (6 m/s).

29. 5. Especifique el tamaño y la forma de cada parte del sistema de ductos. Los diámetros de los ductos circulares se encuentran directamente a partir de la figura 19.3 o la 19.4. Los ductos rectangulares pueden dimensionarse con base en la tabla 19.2 y la ecuación (19-1). Utilice la tabla 19.3 y la ecuación (19-3) para los conductos ovalados planos. 6. Calcule las pérdidas de energía en el ducto de admisión y en cada sección del ducto de suministro. 7. Calcule la pérdida total de energía para cada ruta desde la salida del ventilador hasta cada rejilla de entrega. 8. Determine si las pérdidas de energía de todas las rutas están razonablemente equilibradas; es decir, si la caída de presión desde el ventilador hasta cada rejilla de salida es aproximadamente igual.

30. 9. Si se presenta un desequilibrio significativo, rediseñe la red de ductos mediante la reducción de la velocidad de diseño por lo general en aquellos ductos donde se producen altas caídas de presión. Esto requiere el uso de ductos más grandes. 10. El equilibrio razonable se logra cuando todas las trayectorias tienen pequeñas diferencias en la caída de presión de modo que mediante un ajuste moderado en los amortiguadores se logre un verdadero equilibrio. 11. Determine la presión en la entrada y en la salida del ventilador y el incremento total de la presión a través del ventilador. 12. Especifique un ventilador que entregará el flujo de aire total con este aumento de presión. 13. Grafique o trace la presión en el ducto para cada ruta e inspeccione cualquier desempeño inusual. El siguiente ejemplo de diseño ilustra la aplicación de este procedimiento para un sistema de baja velocidad.

31. Complete el diseño del sistema de ductos, especificando el tamaño de cada sección de la red de ductos para un sistema de baja velocidad. Calcule la caída de presión esperada para cada sección y en cada accesorio. Después, calcule la caída total de la presión a lo largo de cada ramificación desde el ventilador hasta las cuatro rejillas de salida y compruebe el equilibrio del sistema. Si se prevé un desequilibrio importante, rediseñe las partes apropiadas del sistema para lograr un sistema más cercano al equilibrio. Enseguida, determine la presión total requerida para el ventilador. Utilice la figura 19.3 para estimar las pérdidas por fricción y la tabla 19.4 para los coeficientes de pérdida dinámica