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“AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCIÓN Y LA IMPUNIDAD “

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA TURBOMAQUINAS CICLO: 2019 B TÍTULO

: VENTILADORES

GRUPO HORARIO: 01T INTEGRANTES :  BALLARDO ROSALES, DENNIS JOEL  CONDORI TURIN, LUIS ENRIQUE  DIAZ CUBA, ROGER JEANPOOL  GUERRERO MENDOZA, RONALD JEFFERSON  RAMOS BARRIOS, CAROLINA A. DOCENTE

: MARIO GARCÍA PEREZ

FECHA DE ENTREGA

CALLAO – PERÚ SEPTIEMBRE - 2019

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RESUMEN

La gran mayoría de ventiladores desplazan a fluido de un lugar hacia otro venciendo las pérdidas de resistencias del sistema, esta forma de suministrar energía por parte del ventilador se denomina ventilación forzada, estas máquinas a su vez entregan energía mecánica a través de un rotor que gira a alta velocidad y que la convierte en energía cinética, que luego se transforma en energía de presión estática. Los ventiladores pueden ser clasificados de diferentes maneras; por ejemplo por su presión con la que efectúa el ventilador o por la forma como trabaja; además los ventiladores según la dirección del flujo se clasifican en dos tipos generalmente axiales y centrífugos que se diferencian en el desarrollo mecánico a partir del eje ya sea conservando su dirección al eje hélice o paralela a la dirección del eje del rotor, además de los Transversales y Helicocentrífugos.

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ÍNDICE I.

Antecedentes

4

II.

Objetivo

5

Objetivo general

5

Objetivo Específico

5

III.

5

Marco Teórico

1. Definición

5

2. Funcionamiento

5

3. Aplicaciones

6

4. Componentes de un ventilador

6

5. Uso General de los ventiladores

7

6. Clasificación

8

6.1.

6.2.

6.3.

Por diferencia de presión estática

8

6.1.1. Baja Presión

8

6.1.2. Media Presión

8

6.1.3. Alta Presión

9

Por el tipo de sistema de accionamiento

9

6.2.1 Por accionamiento directo

9

6.2.2 Por accionamiento indirecto

9

por la dirección de flujo

9

6.3.1 Ventiladores Centrífugos

9

6.3.2 Ventiladores Axiales

13

7. Comparativa entre ventiladores centrífugos y axiales

16

IV.

Conclusiones

17

V.

Apreciación Crítica

17

VI.

Bibliografía

17

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I.

ANTECEDENTES

Año 2000 a.c un mercader de Babilonia creó su propio acondicionamiento de aire, cuando se ponían al sol, sus criados rociaban con agua el suelo y las paredes de su habitación de modo que el agua se evaporara y aliviara el calor

Fig 1. El ventilador de una hoja

de Palmyra.  500 A.C India medio oriente, la Punkahera un ventilador que se colgaba del techo, cubierto por un marco de tela, que funcionaba cuando los sirvientes tiraban unas cuerdas que permitían mover el ventilador.

Fig 2. El ventilador Punkah

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 En el año 1882 en Estados Unidos de América fue inventado el ventilador eléctrico en por el señor Schuyler S. Wheeler; Pero anteriormente se utilizaban otras ideas para realizar ventilación, están las hojas de árbol, la pedazo cartón y también con las plumas de aves, etc.

Fig 3.En 1882 el señor Shuyler S. Wheeler

inventó el primer ventilador a cuerda. II.

OBJETIVOS Objetivo General:

 Explicar qué son los ventiladores y que tipos de ventiladores existen en la actualidad . Objetivos Específicos:  Conocer el funcionamiento de los ventiladores centrífugos y axiales.  Conocer la aplicación de los tipos de ventiladores. III.

MARCO TEÓRICO:

1. Definición: Es una máquina de fluido que desplaza el flujo de aire de un lugar hacia otro. Actúa como una bomba impulsora de aire. La velocidad a la cual un ventilador puede “bombear” aire depende de la presión que este tenga que superar, es una de las máquinas mayores que necesitan de su presencia para asegurar la ventilación de partes internas e impedir así el recalentamiento o para mover gases por un sistema de conducciones. 2. Funcionamiento: Se basa en la entrega de energía mecánica al aire a través de un rotor que gira a alta velocidad y que incrementa la energía cinética del fluido, que luego se transforma parcialmente en presión estática.

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3. Aplicaciones: Se destaca por hacer circular y renovar el aire en un lugar cerrado para proporcionar oxigeno suficiente y eliminar olores, así como disminuir la resistencia de transmisión de calor por convección (transferencia de calor por contacto entre otros casos).

Fig 4.El Ventilador

4. Componentes principales del ventilador:  La hélice o alabes: Encargadas encargan de producir la corriente de aire fría o caliente, girando a altas o bajas velocidades. Estas se encuentran hechas de materiales como aluminio o pasta de acuerdo al uso ya que son capaces de soportar las diferentes presiones del aire, y no romperse.  Eje central o rotor: Es elaborado principalmente de metal, es el encargado de sostener las hélices y de transferir la energía de la bobina a las hélices, para que roten.  Rodete : Formado por los alabes más el rotor también llamada rotor o rueda que transforma la energía del motor en energía de movimiento (o energía cinética) del gas que maneja  Carcasa: elemento en la cual se aloja el rodete y permite, la conversión de energía de presión en energía de movimiento del gas.  Base: sobre la cual están apoyados todos estos elementos.  Correas: sirven para transportar la potencia del motor al eje.  Cojinetes: Es el soporte del eje. Estos se encuentran en los ventiladores de techo, de mesa de piso y de pared. Componentes eléctricos  Motor eléctrico: Es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de campos electromagnéticos que interactúan en la bobina. Dependiendo del número de polos será la velocidad del rotor en caso de motores asíncronos. Podemos tener motores monofásicos o trifásicos, para alcanzar mayores potencias esto dependerá del tipo de caudal que y aplicación que queramos tener

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 Bobina: La bobina por su forma en espiras de alambre enrollados almacena energía en forma de campo magnético. Es el generador dela campo magnético que produce el movimiento del rotor  Capacitor: Utilizados en el arranque de motores monofásicos, mayormente son usados junto a ventiladores de aplicación doméstica y de usos de poca potencia.En el caso de motores trifásicos no se requiere uso de capacitor.

Fig 5 .El Ventilador desglosado en componentes principales

5. Uso general de los ventiladores: Se utiliza para la ventilación en un espacio cerrado, básicamente para refrescar. Por esta razón, es un elemento muy utilizado en climas cálidos. Como elemento de refrigeración es además que es económico puesto que tienen potencias de entre 20 - 40 W, lo que significa que su consumo de energía y gasto económico son muy reducidos. Los ventiladores se usan principalmente para producir flujo de gases de un lugar hacia otro; aunque a veces la conducción del propio gas sea lo esencial también, en muchos casos, el gas actúa sólo como medio de transporte de calor, humedad, etc.; o de material sólido, como cenizas, polvos, basuras, etc. También de manera secundaria, se utiliza el ventilador para asistir un intercambiador de calor como un disipador o un radiador con la finalidad de aumentar la transferencia de calor entre un sólido y el aire o entre los fluidos que interactúan. Una clara aplicación de esto se ve reflejada en evaporadores y condensadores en sistemas de refrigeración en que el ventilador ayuda a transferir el calor latente entre el refrigerante y el aire, y viceversa. 6. clasificación: Se pueden clasificar a los ventiladores de diferentes maneras; estas pueden ser por su estructura, por la forma en cómo trabaja etc.

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6.1 Por la diferencia de Presión estática: Se basa en las presiones en las que trabaja el ventilador. 6.1.1. por baja presión: Aquí encontraremos a los ventiladores en el cual su diferencia de presiones sea menor a 90 𝑚𝑚𝑐𝑎.

figura.6. Ventilador baja presión

6.1.2. Por media presión: Aquí encontraremos a los ventiladores en el cual su diferencia de presiones esté entre los valores de 90 𝑚𝑚𝑐𝑎 a 180 𝑚𝑚𝑐𝑎.

figura.7. Ventilador media presión

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6.1.3. por alta presión: Aquí encontraremos a los ventiladores en el cual su diferencia de presiones esté entre los valores de 180 𝑚𝑚𝑐𝑎 a 300 𝑚𝑚𝑐𝑎.

figura.8. Ventilador alta presión

6.2 Por el tipo de sistema de accionamiento: 6.2.1. Accionamiento Directo: Se da cuando tiene un eje común con el ventilador. 6.2.2. Accionamiento Indirecto: Se da cuando el moto no tiene un eje común sino trabaja por medio de correas y poleas. 6.3. Por su dirección del flujo: 6.3.1. Ventiladores Centrífugos Los ventiladores centrífugos, conocidos también como radiales, son los ventiladores en los que el aire es impulsado por un rodete que lo aspira por el centro o flecha y lo expulsa a través de sus álabes. Así pues el aire entra al rodete de forma paralela a su eje y sale en dirección perpendicular o radial al mismo. Este tipo de ventilador es un aparato compuesto de un rodete de álabes que giran dentro de una carcasa espiral, también llamada voluta. La rotación del rodete se asegura mediante un motor generalmente eléctrico, siendo su finalidad poner en movimiento el aire o un fluido gaseiforme.

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figura 9. bomba centrífuga

a) Principio de funcionamiento El aire que entra a través del ojo del rotor paralelo a la flecha del ventilador, es succionado por el rotor y arrojado por la fuerza centrífuga contra la envolvente que la va recogiendo y va ganando energía de presión, esta se descarga por la salida en ángulo recto a la flecha; además puede ser de una o doble entrada. En un ventilador de entrada doble, el aire entra por ambos lados de la envolvente succionado por un rotor doble o por dos rotores sencillos montados de lado a lado.

Figura10. Funcionamiento de una bomba centrífuga

b)

Características:

 Ventilador de flujo axial pequeña, es de baja potencia consumo y disipación de calor rápida, poco ruido, eficiencia energética y protección del medio ambiente. Debido al tamaño pequeño uso más extenso.  Se caracteriza porque otorgan mayor flujo de aire, además que consumen menos potencia y su nivel de generación de ruido es más bajo que otros mecanismos de aire.  Otra característica es que presentan álabes muy aerodinámicos en su funcionamiento, la cual permite que el flujo de aire se canalice con mayor uniformidad en toda área de trabajo que se disponga.es decir que la eficiencia energética, y los niveles de turbulencia se mantendrán muy bajos.

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c) Clasificación del ventilador Centrífugo: Por el tipo de rodete los ventiladores centrífugos se pueden clasificar en general, en aquellos cuyas aspas son radiales, o inclinadas hacia adelante, o inclinadas hacia atrás del sentido de la rotación.

Figura 11. Clasificación de la bomba centrífuga

Alabes curvados hacia adelante (𝛃𝟐 > 90°) ( jaula de ardilla)

Descripción  Tienen una hélice o rodete con los álabes pequeños curvados en el mismo sentido que la dirección de giro.  Este ventilador gira a velocidades relativamente bajas para mover gran cantidad de aire.

Aplicación  Se utiliza en instalaciones de ventilación, calefacción, aire acondicionado doméstico (hornos) de baja presión.  Se usan por su bajo nivel de ruido

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Alabes Radiales (𝛃𝟐 = 𝟗𝟎°) Descripción  Las palas son perpendiculares al eje de rotación de la turbina y el ventilador gira a una velocidad media para remover una cantidad de aire dada. Aplicación  se emplean para impulsar aire o gases sucios (en suspensión) a elevada temperatura, gracias a la facilidad con que son eliminados los depósitos sólidos por la fuerza centrífuga.

Alabes curvados hacia atrás (𝛃𝟐 < 𝟗𝟎°) Descripción  Esta turbina es de palas lisas, inclinadas de rotación de la turbina. Este ventilador gira a una velocidad relativamente alta y es mas eficaz que los nombrados hasta ahora. Aplicación  Llegan alcanzar rendimientos de hasta el 90%  Su presión y gasto másico(caudal) son inferiores para una misma velocidad de rotación y número de álabes que enel primer tipo  Generalmente se utiliza para sistemas HVAC y en aplicaciones industriales de aire limpio en donde los ahorros de energía son significativos.

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6.3.2

Ventiladores Axiales

Este tipo de ventilador consiste en una hélice encerrada en una envolvente cilíndrica, En donde la dirección del flujo de aire de entrada se hace conservando la misma dirección del eje.

Figura 12. Ventiladores Axiales

a) Funcionamiento: La entrada de aire al aparato y su salida siguen una trayectoria según superficies cilíndricas coaxiales. Puede funcionar en un amplio rango de volúmenes de aire, a presiones estáticas que van de bajas a moderadamente altas y es capaz de desarrollar mayores presiones estáticas que el ventilador centrífugo a la vez que es mucho más eficiente. Los álabes-guía, en la succión o en la descarga, o en ambas partes, se han añadido para enderezar el flujo del aire fuera de la unidad a la vez que sirven de apoyo en el diseño. b)

Características:

 Ventilador de flujo axial pequeña, es de baja potencia consumo y disipación de calor rápida, poco ruido, eficiencia energética y protección del medio ambiente. Debido al tamaño pequeño uso más extenso.  Se caracteriza porque otorgan mayor flujo de aire, además que consumen menos potencia y su nivel de generación de ruido es más bajo que otros mecanismos de aire.  Otra característica es que presentan álabes muy aerodinámicos en su funcionamiento, la cual permite que el flujo de aire se canalice con mayor uniformidad en toda área de trabajo que se disponga.es decir que la eficiencia energética, y los niveles de turbulencia se mantendrán muy bajos.

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c)

Clasificación del ventilador Axial:

Ventiladores helicoidales

Descripción  Ventiladores aptos para mover grandes caudales de aire con bajas presiones. Son de bajo rendimiento. La transferencia de energía se produce mayoritariamente en forma de presión dinámica.

Aplicación  Se aplica en circulación y extracción de aire en edificaciones. Se instalan en pared sin ningún conducto. Utilizados con objetivo de renovación de aire.  En edificios el sistema más usado es el extractor helicoidal, un extractor de tipo axial que recibe este nombre por la forma de la trayectoria del flujo de salida del aire, por ejemplo, un extractor de baño o en sistemas de ventilación integral.

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Ventiladores Tubo axiales

Descripción  suele tener más palas con un diseño más pesado. La turbina se encuentra dentro de un tambor o tubo para que se incremente la eficacia y capacidad de presión. Aplicación  Se aplica a sistemas HVAC conducidos donde la distribución de aire por el aire de descenso no es crítica. Sus aplicaciones industriales incluyen hornos desecados cabinas de dispersión de pintura y sistemas de extracción de gases.

Ventiladores Veneaxiales

Descripción  Es el más eficaz de los axiales. Utiliza paletas direccionales para mejorar el rendimiento y la capacidad de presión. Las palas tiene a menudo la forma de Airfoil y pueden regularse en marcha mediante un accionador. La capacidad de presión puede ser de media alta.

Aplicación  Se aplica a sistemas generales HVAC, especialmente donde el flujo es directo y se necesita que sean compactos. Buena distribución del aire. Utilizados en muchas de las aplicaciones industriales. .

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7.

Comparativa de ventiladores axiales frente a ventilador centrífugos.  La diferencia fundamental entre estos dos tipos de máquinas hidráulicas, las axiales y las centrífugas, es la relación entre los caudales y las presiones con las que trabajan. Un ventilador axial es capaz de mover grandes caudales de aire con poca presión, mientras que un ventilador centrífugo se usa para proporcionar una gran presión al fluido con bajos caudales.  Los ventiladores axiales ofrecen mejor eficiencia en un amplio rango de puntos de funcionamiento, mientras que los ventiladores centrífugos pueden tener un rendimiento muy alto, pero solamente sobre un rango muy reducido, y sólo sobre un curva característica. Este parámetro es muy importante ya que el coste de la energía es un factor que se tiene muy en cuenta. Por tanto, el rendimiento tiene una importancia primordial, y como es lógico, primará conseguir rendimientos elevados en grandes gamas de puntos de funcionamiento, objetivo mucho más difícil de conseguir con ventiladores centrífugos que con ventiladores axiales.  Mayor rendimiento mecánico de los ventiladores axiales, ya que los ventiladores centrífugos transmiten el movimiento desde motor al rodete con transmisión por correas o mediante otros tipos transmisiones. Esto implica una serie de complicaciones adicionales frente a un ventilador axial, ya que además de la pérdida de rendimiento por transmisión, podrían aparecer más frecuentemente fenómenos de vibraciones debido a que es un sistema mecánico más complejo. En ciertos ventiladores centrífugos se plantean problemas en la transmisión como puede ser el deslizamiento de la correa, destensado, exceso de tensado que repercute sobre los rodamientos, y con cierto peligro de rotura de las correas cuando están expuestas a temperaturas extremas.  Un ventilador axial, para las mismas prestaciones de presión y caudal, requiere menor espacio físico que un ventilador centrífugo, ya que por el diseño puede utilizar motores de mayor velocidad. El ventilador centrífugo al contrario, necesita cimentaciones mayores para el ventilador y toda su ductería incrementando el costo de la instalación significativamente.  La presencia de agua es perjudicial para los ventiladores centrífugos, ya que el rodete de estos, presentan en su configuración huecos que acumulan agua mientras trabajan, produciendo un desequilibrio en el ventilador que degenera en vibraciones.

 Un ventilador axial tiene más versatilidad en la regulación que un ventilador centrífugo, ya que podemos actuar sobre el ángulo de posición de los álabes y sobre la velocidad de rotación con un variador de frecuencia, Turbomáquinas 02T

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pudiendo alcanzar una gran gama de puntos de funcionamiento, mientras que el ventilador centrífugo tiene regulación por velocidad, y si queremos conseguir otro punto de funcionamiento, será a base de aumentar la resistencia del circuito (con un damper de regulación, p.e.), lo que significaría un incremento de potencia debido a la regulación. 8.

VENTILADORES TRASNVERSALES

Ventiladores Transversales

Descripción 

Ilustración 1 ventilador de flujo cruzado trasversal

La trayectoria del aire en el rodete de estos ventiladores es normal al eje tanto a la entrada como a la salida, cruzando el cuerpo del mismo.

 . Estos ventiladores cuentan con un flujo de aire de ángulo recto y forma rectangular, esto permite su instalación en esquinas y ahorrar espacio. Aplicación  Los ventiladores de corriente

transversal generan un flujo de aire amplio y uniforme  Enfrían placas de circuitos u otras aplicaciones que requieren un flujo de aire amplio y uniforme (electrónica) Ilustración 2 enfriamiento por soplado, en circuitos electrónicos largos y angostos

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 Usan como cortinas de aire.

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9.

Ventiladores Helicocentrífugos

Ventiladores Helicocentrífugos

Descripción 

El aire entra como en los axiales y sale igual que en los centrífugos.

Aplicación  Es ideal para hoteles, cafés, oficinas y grandes espacios, porque mantendrá una temperatura confortable  Son silenciosos  Usados como extractores en ductos de ventilación comerciales o industriales  Granes prestaciones caudal/presión

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IV.

CONCLUSIONES:  Conclusión general Se pudo explicar los tipos de ventiladores que existen luego de indagar en la bibliografía mostrada, sobre todo nos basamos en la clasificación de las hojas técnicas de Soler Palau, que maneja un clasificación muy completa y variada. Los clasificamos principalmente por la dirección del flujo, donde se definen básicamente entre centrífugos, axiales y transversales. Donde se pudo concluir que la diferencia básica era la entrada del fluido de aire y la trayectoria que este sigue.  Conclusiones específica 1 Pudimos conocer como funcionan los ventiladores y aparti de su funcionamiento se esclareció para que aplicaciones se usaban estos , mientras los centrífugos trabajan para altas presiones y bajos caudales los axiales son capaces de mover altos caudales con bajos niveles de presión. Sustituyendo de esta manera los axiales progresivamente a los centrífugos  Conclusión especifica 2 Las aplicaciones que encontramos que son variadas encontrándolo sobre todo en ventilación de minas , como extractores o incluso como ventilaciones en cortinas o aparatos electrónicos pequeños

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V.

APRECIACIÓN CRÍTICA:

El trabajo de investigación desarrollado nos ha permitido reconocer qué es un ventilador, sus partes, funcionamiento, clasificación, etc. La mayoría de las personas tiene el pensamiento; erróneo, de que un ventilador sólo sirve para refrescar un lugar; pero no es así; y eso se ha podido ver en el trabajo; el ventilador se puede aplicar en diferentes ámbitos; tales como en industrias; en la salud, entre otros; y no solo para esparcir el calor de algún lugar cerrado o mover olores; esto va más allá. Es por ello; que este trabajo ha sido provechoso, aunque un poco complicado en algunos momentos ya que la información sobre todo en cuanto a su clasificación es muy variada y de distintitas formas , además la información está muy dispersa. Para concluir el presente trabajo nos ha ayudado a conocer enormemente qué es y cómo funciona el ventilador además saber sus partes, funcionamiento, clasificación, etc. Nos sentimos agradecidos que ahora manejemos otro enfoque conceptual ya que la mayoría de las personas tienen el pensamiento; erróneo, de que un ventilador sólo sirve para refrescar un lugar o ambiente; pero no es así; y eso se ha podido aprender mediante el desarrollo e investigación del trabajo que se ha elaborado ; el ventilador se puede aplicar en diferentes ámbitos; tales como en industrias; en la salud, etc; y no solo para esparcir el calor de algún lugar cerrado o mover olores; esto va más allá. Es por ello que estamos orgullosos de brindarles este trabajo a las personas que quiera aprovechar en conocer y aprender de los ventiladores

VI.

BIBLIOGRAFÍA:  SOLERPALAU. (2019). Ventiladores. España: Soler Palau Hojas Tecnicas .  Transfer Multisort Elektronik S.L.U. (s.f.). Oriental Motor. Recuperado el 27 de septiembre de 2019, de https://www.orientalmotor.com.mx/ventiladores/ventiladores-de-corrientetransversal.html  Zitron. (2007). Conferencia sobre ventilacion de minas. 4-16.  Miranda, A.Ll (2005). Aire acondicionado. Nueva enciclopedia de la climatización. Barcelona: Grupo editorial CEAC.

webgrafia  https://www.fayerwayer.com/2011/11/el-origen-de-el-ventilador/  https://www.solerpalau.com/es-es/blog/ventiladores-industriales/  http://www.fi.uba.ar/archivos/posgrados_apuntes_CAPITULO_VENTILADORES.pdf 

cybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/1203/1/chambergo_og.pdf

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