Ventiladores Y Maquinas de desplazamiento positivo Cruz Aguilar Ulises Cruz López Salvador

Un ventilador es una máquina rotativa que pone el aire, o un gas, en movimiento. Podemos definirlo como una turbo máquina que transmite energía para generar la presión necesaria con la que mantener un flujo continuo de aire.

Clasificación Los ventiladores se pueden clasificar utilizando diferentes criterios. Los más habituales son: la presión total que comunica al fluido, y la dirección de flujo en el rodete.

a) Según la presión total desarrollada b) Según la dirección de flujo en el rodete

Ventiladores con envolvente Por su función: Ventiladores con envolvente Suele ser tubular. A su vez pueden ser: Impulsores: Entrada libre, salida entubada. Extractores: Entrada entubada, descarga libre.  

Ventiladores murales Ventiladores de chorro  Aparatos usados para proyectar una corriente de aire incidiendo sobre personas o cosas.

Ventiladores centrífugos Por la trayectoria del aire Ventiladores centrífugos En estos aparatos la trayectoria del aire sigue una dirección axial a la entrada y paralela a un plano radial a la salida. Entrada y salida están en ángulo recto. El rodete de estos aparatos está compuesto de álabes que pueden ser hacia ADELANTE (Fig. 7a), RADIALES (Fig. 7b) o ATRÁS (Fig. 7c).

Ventiladores axiales  La entrada de aire al aparato y su salida siguen una trayectoria según superficies cilíndricas coaxiales.

Ventiladores transversales  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.

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

Ventiladores de baja presión Se llaman así a los que no alcanzan los 70 Pascales. Suelen ser centrífugos y por autonomasia se designan así los utilizados en climatizadores. Fig. 10. Ventiladores de mediana presión Si la presión está entre los 70 y 3.000 Pascales pueden ser centrífugos o axiales. Ventiladores de alta presión Cuando la presión está por encima de los 3.000 Pascales. Suelen ser centrífugos con rodetes estrechos y de gran diámetro.

Ventiladores estándar Son los aparatos que vehiculan aire sin cargas importantes de contaminantes, humedad, polvo, partículas agresivas y temperaturas máximas de 40º si el motor está en la corriente de aire. Ventiladores especiales Son los diseñados para tratar el aire caliente, corrosivo, húmedo etc. o bien para ser instalados en el tejado o dedicados al transporte neumático.

Por el sistema de accionamiento Accionamiento directo  Cuando el motor eléctrico tiene el eje común, o por prolongación, con el del rodete o hélice del ventilador. Accionamiento por transmisión  Como es el caso de transmisión por correas y poleas para separar el motor de la corriente del aire (por caliente, explosivo, etc.).

Atendiendo al control de las prestaciones Es el caso de ventiladores de velocidad variable por el uso de reguladores eléctricos, de compuertas de admisión o descarga, modificación del caudal por inclinación variable de los álabes de las hélices, etc.

Triangulo de velocidades Grado de Reacción Es la relación que existe entre la caída de presión observada en el álabe móvil y la caída de presión en el álabe fijo.

Acción: son aquellas en las que el grado de reacción es igual a cero Acción: son aquellas en las que el grado de reacción es igual a cero. Reacción: son aquellas en las que el grado de reacción es diferente de cero.

Formulas y Nomenclatura Presión periférica, presión de Euler ó presión teórica (δpu). Donde: C2u = Componente periférica de la velocidad absoluta del fluido a la salida en m/s. C1u = Componente periférica de la velocidad absoluta del fluido a la entrada en m/s. U1= Velocidad absoluta del álabe a la entrada o velocidad periférica a la entrada en m/s. U2= Velocidad absoluta del álabe a la salida o velocidad periférica a la salida en m/s. ρ = Densidad del fluido en kg/m3. C1= Velocidad absoluta del fluido a la entrada en m/s. C2= Velocidad absoluta del fluido a la salida en m/s. W1= Velocidad relativa del fluido con respecto al álabe a la entrada en m/s. W2= Velocidad relativa del fluido con respecto al álabe a la salida en m/s. C1m= Componente meridional de la velocidad absoluta del fluido a la entrada en m/s. C2m= Componente meridional de la velocidad absoluta del fluido a la salida en m/s.

Presión estática en el rodete (δper). Donde: Δper: Es la Presión estática en el rodete en Pascal. PRESIÓN DINÁMICA EN EL RODETE (Δpdr). Δpdr: Es la Presión dinámica en el rodete en Pascal.

Presión total útil del ventilador (δptotal). Grado de reacción (e). Donde: e = Es el grado de reacción. Δper= Es la Presión estática en el rodete en Pascal. Presión total útil del ventilador (δptotal). Δptotal = Δpu - Δprint Δptotal = Es la Presión total útil del ventilador en Pascal. = Es el incremento de presión estática en Pascal Δpe. Δprint = Pérdidas internas  = Es el incremento de presión dinámica en Pascal Δpd.

Rendimiento hidráulico (nh). Donde: ηh = Es el rendimiento hidráulico del ventilador en porcentaje. (%). Potencia interna (pi). Pi = (Q + qe + qi) Δpu Pa: Es la potencia de accionamiento en watt (w). Prm: Es la potencia mecánica en watt (w). Q = Es el caudal en m3/s. qe = Son las pérdida de caudal externamente en m3/s. qi= Son las pérdida de caudal internamente en m3/s. ηv = Es el rendimiento volumétrico del ventilador en porcentaje. (%).

Potencia de accionamiento ó potencia del eje (pa). Potencia útil o total del ventilador (p). Donde: P = Es la Potencia útil o total del ventilador en watt (w). Potencia de accionamiento ó potencia del eje (pa). Pa = Es la Potencia de accionamiento ó potencia del eje en watt (w). ηm = Es el rendimiento mecánico del ventilador en porcentaje. (%).

Altura útil. (h) Donde: H = Es la altura útil en metros Altura útil. (h) Donde: H = Es la altura útil en metros. Ps = Es la presión de salida en el ventilador en Pascal. Pe= Es la presión de entrada en el ventilador en Pascal. Zs = Es el valor de las Pérdidas a la salida en metros. Ze = Es el valor de las Pérdidas a la entrada en metros. Vs = Es la velocidad de salida en m/s. Ve = Es la velocidad de entrada en m/s.

Pérdida de presión del ventilador Pérdida de presión del ventilador. Donde: Δpr-int = Es la Pérdida de presión del ventilador en Pascal.

Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).

Las bombas positivas tienen la ventaja de que para poder trabajar no necesitan "cebarse”, es decir, no es necesario llenar previamente el tubo de succión y el cuerpo de la bomba.

Las bombas de desplazamiento positivo se pueden clasificar como se expresa en el siguiente esquema bomba reciproca

BOMBAS RECIPROCANTE El funcionamiento de una Bomba Reciprocante depende del llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo, para lo cual cierta cantidad de aceite es obligada a entrar al cuerpo de la bomba en donde queda encerrada momentáneamente, para después ser forzada a salir por la tubería de descarga.

Clasificación: BOMBA DE PISTON (Embolo) El embolo animado de un movimiento alternativo succiona el fluido hacia el interior del cilindro a través de la válvula de aspiración o succión, comprimiéndolo posteriormente en su recorrido inverso, obligándolo a salir a través de la válvula de impulsión o descarga hacia el conducto de salida.

BOMBAS DE DIAFRAGMA

BOMBA DE TORNILLO El principio de trabajo se basa en que al hacer girar el tornillo, el fluido atrapado entre sus hélices es obligado a desplazarse axialmente de la misma forma que lo haría una tuerca sobre este. Son utilizadas para la manipulación de fluidos viscosos.

BOMBA DE ENGRANAJE Las bombas de engranes tienen un principio de trabajo parecido a las de tornillo

BOMBA DE LOBULOS

BOMBAS DE PALETAS . El fluido que penetra a la bomba a través de la tubería de succión se aloja en el espacio comprendido entre el rotor, la carcasa y las paletas.

Formulas y Nomenclatura El caudal aspirado por la bomba q1, (cuando la hermeticidad de la misma es absoluta para un funcionamiento normal y sin cavitación, por lo que se puede asegurar el llenado de las cámaras de trabajo con el líquido a trasvasar, lo que implica la no existencia de fugas ni vaporizaciones), es: Donde: W: es el volumen de trabajo de la bomba, igual al volumen de líquido incompresible suministrado por la misma en una revolución de su eje propulsor, en condiciones perfectas de funcionamiento. V: es el volumen correspondiente a cada cámara de trabajo en cada vuelta del eje de la bomba, también conocido como volumen útil de la cámara de trabajo z: es el número de cámaras de trabajo de la bomba n: es el número de rpm del eje de la bomba

El caudal q impulsado por la bomba, teniendo en cuenta las posibles fugas y la cavitación es: Donde : Cs es un coeficiente de deslizamiento que aparece como consecuencia de las fugas de líquido, entre las cámaras de aspiración e impulsión Δp = pimp - pasp = p2 - p1 η es la viscosidad dinámica del líquido m es un coeficiente menor que la unidad, y que para las bombas volumétricas vale

Circuito Hidráulico Un circuito hidráulico es un sistema que comprende un conjunto interconectado de componentes separados que transporta líquido. Este sistema se usa para controlar el flujo del fluido (como en una red de tuberías de enfriamiento en un sistema termodinámico) o controlar la presión del fluido (como en los amplificadores hidráulicos).

El circuito comprende de los siguientes elementos: Componentes activos Unidades de alimentación: 1.-Bombas y motores Nos proporcionan una presión y caudal adecuado de líquido a la instalación. 2.- Depósito Su misión es recuperar el fluido después de usarlo y mantener un nivel adecuado al uso de la instalación. 3.- Acondicionadores del aceite Son dispositivos que nos permiten mantener el aceite en unas condiciones de limpieza adecuadas al uso de los elementos de la instalación, de tal manera, que alarga la vida de ésta.  

4.- Red de distribución: Debe garantizar la presión y velocidad del aceite en todos los puntos de uso. En las instalaciones oleo hidráulicas, al contrario de las neumáticas, es necesario un circuito de retomo de fluido, ya que este se vuelve a utilizar una y otra vez.El material utilizado suele ser acero o plástico reforzado y depende de su uso. 5.- Elementos de regulación y control: Son los encargados de regular el paso del aceite desde las bombas a los elementos actuadores. Estos elementos, que se denominan válvulas, pueden ser activados de diversas formas: manualmente, por circuitos eléctricos, neumáticos, hidráulicos o mecánicos. La clasificación de estas válvulas se puede hacer en tres grandes grupos: de dirección, anti retorno y de presión y caudal. Líneas de Transmisión Mangueras Hidráulicas Componentes pasivos Cilindros hidráulicos

Circuito Elemental El esquema que sigue representa un circuito hidráulico de fuerza clásico, donde el elemento de trabajo es un cilindro de fuerza. Los elementos constitutivos del circuito hidráulico como puede verse son: Un recipiente con aceite. Un filtro. Una bomba para el aceite. Una válvula de control que incluye una válvula de seguridad o sobre presión y la respectiva palanca de mando. El cilindro de fuerza. Conductos de comunicación.

Aplicación de una bomba de desplazamiento positivo El diseño de las bombas centrifugas es favorecido para el manejo de fluidos delgados (baja viscosidad). Pero hay que considerar otro tipo de bombas para fluidos con viscosidades superiores a 1000 SSU.

Cuando el líquido a bombear es agua, aceite delgado o algún otro líquido de baja viscosidad, la eficiencia mecánica de una bomba centrifuga excede el 70%. A viscosidades cercanas a 1000 SSU la eficiencia mecánica baja rápidamente, la eficiencia puede bajar a 30% en fluidos con viscosidad de 5000 SSU. Las bombas de desplazamiento positivo cumplen varias funciones importantes, que serían difíciles mas no imposibles para las bombas centrifugas ordinarias, cumpliendo con un funcionamiento eficiente.

Se especifica una bomba rotatoria de desplazamiento positivo, cuando las siguientes condiciones apliquen en un sistema de bombeo: Producto viscoso, superior a 1000 SSU (200 Centipoise, 2 Poise, 0.2 Pa·s). Alta presión diferencial. Cuando maneje un fluido con aire o gases. Flujo a presión variante. Cuando existan fluidos no Newtonianos. Las aplicaciones típicas incluyen el paso de líquido de todas las viscosidades, procesos químicos, alimento, descarga de barcos, lubricación a presión, pintura a presión, sistemas de enfriamiento, servicio de quemadores de aceite, manejos de grasa, gases licuados (propano, butano, amonio, freón, etc.), y un gran número de otros servicios industriales.