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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA.

SELECCIÓN DE UN VENTILADOR REALIZADO POR: Erika Pilco Roberth Pulluquitin Marcelo Merino

Riobamba – Ecuador

I.

TEMA: “Selección de un ventilador adecuado para que extraiga y expulse los gases y polvos que se generan en las impresoras y cortadoras del local de gigantografias “LAS VEGAS NEON”.

II.

OBJETIVOS:

Objetivo general: -

Explicar todo lo concerniente a ventiladores y el proceso que se debe seguir para realizar una correcta selección de un ventilador a instalar en el local de gigantografias “LAS VEGAS NEON”.

Objetivos Específicos: III.

Describir los diferentes tipos de ventiladores disponibles en el mercado y las características, propiedades, principio de funcionamiento de cada uno de ellos. Explicar los procesos y criterios de diseño que se debe tomar en cuenta para seleccionar correctamente un ventilador. Realizar un plano isométrico de la instalación del ventilador en el local de gigantografias utilizando SolidWorks. MARCO TEORICO:

Ventiladores industriales: Un ventilador es un dispositivo mecánico (turbomáquina hidráulica) que permite circular un aire o gas dentro de un espacio, extraer o expulsar aire al espacio, además permite transportar el aire por conductos de ventilación o climatización en sistemas de ventilación, calefacción o acondicionamiento de aire.

Fig. 1 Clasificación de las maquinas

Partes del ventilador: Por lo general un ventilador consta de un motor de accionamiento este por lo general es eléctrico, arranque, regulación de velocidad, conmutación de polaridad, propulsor giratorio. En el propulsor giratorio puede adoptar la forma de: hélice (Si la dirección de salida del aire impulsado es paralela al eje del ventilador por lo general mueve gran cantidad de fluido a bajas presiones) o rodete (cuando la dirección de salida del aire impulsado es perpendicular al eje del ventilador, estos elementos mueven volúmenes

pequeños de fluido y con presiones altas), el propulsor giratorio está dentro de una caja con paredes cuyo tipo depende del tipo de ventilador estas pueden ser de cierre tipo: espiral, marco plano, envoltura tubular. Posee también una envolvente tubular conocida como directriz acoplada a la salida de la hélice que permite direccionar el fluido y permite además aumentar la presión y el rendimiento del equipo. 1

Fig. 2 Partes de un ventilador industrial.

Principio de funcionamiento de un ventilador: El funcionamiento de un ventilador se basa en la entrega de energía mecánica a un flujo de aire o gas que atraviesa un rotor el mismo que gira a altas velocidades y que permiten incrementar la energía cinética del aire o gas para luego transformarla parcialmente en presión estática la misma que es necesaria para mantener un flujo continuo de aire.

Fig. 3 Esquema de funcionamiento de un ventilador.

1 (Anonimo, 2017)

Tipos de ventiladores: Los ventiladores se clasifican de diversas maneras dependiendo de: la función que van a cumplir, la trayectoria del fluido y la presión que estos soportan. A continuación se va a elaborar un esquema general de la clasificación de estos ventiladores2: CLASIFICACION SEGÚN: Su función: Ventiladores con envolvente: Características: - Por lo general son tubulares y de tipo axial. - Ideal para la extracción o inyección del aire o gases en recintos como: salas de cine, tiendas, galpones. - Sirven también para disipar el calor generado por equipos industriales. Estos pueden ser: -

-

-

Impulsores: donde la entrada es libre y tiene salida entubada, al momento en la que el ventilador inyecta aire o un gas a un espacio cerrado genera una sobrepresión obligando a que el aire que ocupa el espacio salga por las aberturas naturales que ahí se presentan. Extractor: esta entrada es entubada y tiene descarga libre. Al extraer aire de un lugar cerrado se crea un vacío provocando la entrada de aire fresco.

Fig. 4 Impulsor

Fig. 5 Extractor

Fig. 6 Impulso-extractor

Impulsores – extractores: cuyas entradas y salidas son entubadas. Este tipo de ventiladores es recomendable usarlos en espacios donde se requiera una constante renovación de aire o deseamos un flujo con dirección determinada.

Ventiladores murales: Fig. 7 Ventilador Mural

Características: -

Se los conoce también como extractores. Permiten trasladar el aire en lugares compartimientos separados por muros. Son colocados en el muro divisor.

2 (Escoda, s.f.)

donde

hay

Ventiladores de Chorro: Características: -

Equipos usados para proyectar una corriente de aire o gas con incidencia directa sobre personas o cosas. - Este tipo de ventiladores están suspendidos del techo ya sea en parejas o grupos, para colocar los grupos de ventiladores la distancia mínima entre ellos debe ser de 50m, para un correcto funcionamiento. - Estos ventiladores aspiran aire fresco por la puerta de entrada y expulsan el aire viciados por el portal de salida. Estos pueden ser: -

Unidireccionales: son ventiladores asimétricos, la velocidad del aire a la entrada y salida son diferentes por lo que el diseño de las toberas a la entrada y salida son diferentes. Estos ventiladores tienen un estator unido a la parte trasera del rodete lo que permite guiar la corriente del flujo hacia la salida.

-

Reversibles: en estos ventiladores la entrada y salida tienen la misma forma generando así mayor perdida.

Fig. 8 Ventiladores de Chorro

La trayectoria que sigue el fluido: Ventiladores centrífugos: Características: -

En este tipo de ventiladores el flujo del fluido cambia de dirección. - Proporcionan mayores presiones comparados con otros ventiladores. - La trayectoria que sigue el fluido es axial a la entrada y paralela a un plano radial en la salida. - La entrada y salida del fluido están ubicadas perpendicularmente. Estos ventiladores se clasifican:

Fig. 9 Curvadas hacia adelante

Fig. 10 Palas radiales

Según la forma de los alabes: -

Curvadas hacia adelante: en este tipo de ventilador el Rotor tiene palas curvadas hacia adelante, es óptimo para caudales altos y presiones bajas.

No es autolimitante de potencia Para un mismo caudal y un mismo diámetro de rotor gira a menos revoluciones disminuyendo el sonido de funcionamiento. -

-

-

Palas radiales: es un diseño sencillo y con bajo rendimiento. Mecánicamente es muy resistente y el rodete puede ser desacoplado con mayor facilidad. La potencia aumenta de continuamente y de manera proporcional al caudal. Inclinadas hacia atrás: en este tipo de ventiladores el rotor tiene palas planas o curvadas hacia atrás. Tienen un alto rendimiento y un autolimitador de potencia. Alcanza velocidades altas de giro.

Fig. 11 Inclinadas hacia atrás

Fig. 12 Airfoil

Fig. 13 Radial TIP

Airfoil: tiene palas de perfil aerodinámico, es un ventilador de alto rendimiento y es autolimitante de potencia.

-

Radial TIP: el rotor tiene palas curvadas hacia adelante y tienen salida radial, tienen elevado rendimiento, ideales para evitar el rápido desgaste, son autolimpiantes y la potencia aumenta proporcionalmente con el caudal. Según la presión estática producida: -

Baja presión: las presiones de estos ventiladores son inferiores a los 70 Pa. Se los utiliza en climatizadores.

-

Media presión: la presión de estos ventiladores esta entre los 70 y 3000 Pa.

-

Alta presión: la presión en estos ventiladores es superior a los 3000 Pa. tienen rodetes estrechos y de gran diámetro.

Fig. 14 Ventilador de baja presión. Fig. 15 Ventilador de media presión Fig. 16 Ventilador de alta presión.

Fig. 17 Ventiladores Axiales

Fig. 18 Ventiladores helicoidales

Ventiladores axiales: Características: -

El fluido circula en dirección del eje del rodete

permitiendo que el ventilador permite mover elevados caudales con bajas presiones y pequeñas pérdidas de carga. - Se los utiliza en sistemas de ventilación y climatización. Estos ventiladores por la forma del envolvente se clasifican en: -

-

Helicoidales: Ventiladores que pueden mover grandes caudales de aire con presiones bajas, tienen bajo rendimiento y la transferencia de energía se produce en forma de presión dinámica. Tubo axial: estos ventiladores tienen un buen rendimiento y son capaces de desarrollar una presión estática elevada. Por su construcción es apto para intercalar en conductos.

-

Vane axial: sus palas tienen el diseño AIRFOIL y permiten obtener presiones medias y altas que presenten elevados rendimientos.

-

CENTRIFOIL: el ventilador tiene un rotor centrífugo de flujo axial, esto permite que actue como un ventilador centrífugo y su montaje sea axial para ahorrar espacio

Condiciones de funcionamiento: Ventiladores estándar: Características: -

Estos ventiladores circulan aire o gas sin cargas importantes de humedad, contaminación, polvo y partículas agresivas. Soporta temperaturas máximas de 40º si el motor está en la corriente de aire.

Fig. 19Ventiladores Estándar

Ventiladores especiales: Características: -

Estos equipos están diseñados para tratar flujos de aire caliente, corrosivo o húmedo. Son instalados en los tejados de las casas. Son dedicados al transporte neumático

Fig. 20 Ventilador especial

Accionamiento del sistema: Ventiladores de accionamiento directo: Características: -

El motor eléctrico de este ventilador tiene común con el rodete o hélice del ventilador.

un eje

Ventiladores de accionamiento por transmisión: Características: -

Fig. 21 Ventilador de accionamiento directo

El accionamiento se da por transmisión de correas y poleas esto separa el motor de la corriente de aire que ´puede ser dañino. Fig. 22 Accionamiento de transmisión

Método de control de las prestaciones del ventilador:

Con Regulador de velocidad: Características: -

Los ventiladores controlan la velocidad de giro mediante: Reguladores eléctricos, compuertas de admisión y descarga, modificación en el caudal debido al tipo e inclinación de los alabes.

Fig. 23 Con regulador de velocidad Fig. 24 Compuertas

Con compuertas: Características: -

Se ubican en la admisión del ventilador. Abren y cierran el paso en la entrada de la corriente de aire.

Ventilación: La ventilación consiste en la sustitución de una porción de aire indeseable, permite mejorar la calidad de la pureza, temperatura y humedad del aire, suministra oxígeno para la respiración de los seres vivos y conseguir el confort de los mismos. La ventilación industrial de máquinas o procesos industriales es de vital importancia porque permite controlar el calor y la toxicidad que se genera en estos espacios para garantizar la salud de quienes se encuentren ahí. 3 Tipos de ventilación:  De acuerdo al mecanismo de ventilación:

Existen dos tipos de ventilación: ventilación mecánica, natural o hibrida: -

Ventilación mecánica: este tipo de ventilación se produce con la ayuda de equipos electromecánicos Ventilación natural: este tipo de ventilación se da por medio de aberturas propias del espacio que permiten el ingreso o la expulsión del aire indeseable. Ventilación hibrida: es una combinación entre la ventilación mecánica y natural en donde dependiendo de las condiciones de presión y temperatura la renovación o extracción de aire puede ser natural o mecánica.

 De acuerdo al tipo de instalación del sistema de ventilación: La instalación del sistema de ventilación puede ser: general o localizada 3 (Soler&Palau, s.f.)



Ventilación general:

Se la conoce también como renovación ambiental y se practica en todo un recinto renovando el aire contenido en el mismo con el aire que se encuentra en el exterior. En la siguiente tabla se muestran valores aproximados de los parámetros que influyen en una instalación de una ventilación general: Tabla 1 Parámetros que influyen en un sistema de ventilación general

Temperatura del espacio a ventilar % De Humedad relativa: Velocidad del aire para el confort de las personas:

Numero de renovaciones/hora de aire:

Extractor

Lugares de trabajo sedentario: 17- 27°C Lugares de trabajo ligero: 14-25°C Normalmente se encuentran a 30 – 70% En lugares con exceso de carga eléctrica desde un 50% Para ambientes calurosos: