DISEO DE VENTILADOR CENTRFUGO

INTRODUCCION

El presente trabajo tiene por finalidad realizar el clculo de un ventilador centrifugo de En nuestro pas los ventiladores ocupan un lugar preponderante en la construccin de las turbo mquinas por su simplicidad en su fabricacin; sin embargo estos tipos de ventiladores se construyen en muchos casos en forma emprica.

Los ventiladores centrfugos se les puede agrupar en tres bsicos de acuerdo al tipo de alabe.a) Alabes curvados hacia atrs b) Alabes radiales c) Alabes curvados hacia adelante

La diferencia entre ellos se manifiesta por lo siguiente Angulo de alabe

EficienciaRPMRuidoAltaBajo-MedioElevadoMediaMedio-elevado ModeradoBajaBajoSilencioso

DISEO DE UN ROTOR RADIAL dimensiones del rotor:D1127mm

D2228mm

b144,2mm

b236,5mm

154

268

e1,95mm

z12

valores asumidos:nV0,9

nm0,95

nh0,75

n0,64125

N (rev/min)3500

CALCULOS Y RESULTADOS: Con los datos geomtricos del rotor y los valores asumidos para las eficiencias y las revoluciones por minuto, procedemos a realizar los clculos correspondientes para determinar los parmetros de funcionamiento de dicho rotor.de:

de:154

268

e1,95mm

reemplazando:s1(mm)2.410332556

s2(mm)2.103142748

Una vez calculado dicho parmetro tanto para la zona de baja y alta presin respectivamente, procedemos a desarrollar los tringulos de velocidades. Partimos de:

Donde: en m., en rpmde:D1127mm

D2228mm

asumiendo: N=3600 RPMreemplazando:u2(m/s)u1(m/s)

42.976987523.938936

Asumimos para un diseo ptimo, que la entrada del aire al rotor es radial, es decir que , entonces:

Al ser la entrada radial, se cumple que la velocidad meridiana es igual a la velocidad absoluta del fluido:

C1m=c1 (m/s)

32.9491187

reemplazando:

Luego, calculamos la velocidad relativa del fluido respecto del labe en baja presin:

reemplazando:W1(m/s)

40.7273506

Con esto, ya tenemos desarrollado el tringulo en baja presin. Para poder hacer lo correspondiente en alta presin, debemos primero calcular el caudal que pasa por el rotor.

Donde: en , en

Utilizaremos los datos de baja presin que ya hemos calculado, y determinaremos el caudal del rotor. Despus, aplicando la misma frmula, hallaremos el valor de la velocidad meridiana en alta presin, es decir, reemplazando valores referidos a la baja presin:

Qr (lts/s)538.9347586

Calculamos las dems componentes del tringulo de velocidades en alta presin.

reemplazando los datos en alta presin:Cm2 (m/s)21.36666505

para luego obtener:W2 (m/s)23.04469059

Wu2 (m/s)8.632693038

Luego, calculamos la proyeccin de la velocidad absoluta sobre la velocidad tangencial.

remplazando:C2u(m/s)

34.3442945

Finalmente, determinamos el ngulo y el modulo de la velocidad absoluta en la zona de alta.

reemplazando:231.88704156

C2 (m/s)40.44829956

Adicionalmente:

Donde: en , en reemplazando:A'2 (m2)0.025223158

A'1 (m2)0.016356576

Calculemos la altura terica de Euler.

Para entrada radialreemplazando:Hroo(m)

150.460175

Para determinar la altura corregida de Euler o simplemente altura de Euler, necesitamos el coeficiente de resbalamiento que lo determinaremos mediante las frmulas de Pfleiderer y Eckert. Pfleiderer (para

reemplazando:

0.77783502

Donde, para dicha condicin de dimetros:

0.28561967

El valor de k se calcula mediante:

Donde: : ngulo de diseo (del labe) z: nmero de labes.reemplazando:K

1.10631031

Eckert

Consideramos el valor del coeficiente de resbalamiento de Eckert debido a que es el ms utilizado en bombas y ventiladores.

HR(m)

117.033193

reemplazando:

Luego, la altura neta o efectiva del ventilador ser:

Asumiendo: nh0,75

reemplazando:H(m)

87.7748945

El caudal real que circula se determina mediante la consideracin de la eficiencia volumtrica sobre el caudal del rotor.

asumiendo:nV0,9

reemplazando:Q(real) (lts/s)

485.041283

Solo nos falta la altura como parmetro de funcionamiento. Veamos:

Donde: en , en , reemplazando:Ph(KW)

0.53969373

Para calcular la potencia en el eje, debemos considerar la eficiencia total sobre la potencia hidrulica calculada en el paso anterior.

asumiendo: n0,64125

reemplazando:P eje(KW)Peje HP

0.841627651,1281872

Determinaremos algunos nmeros especficos tales como la cifra de presin y la velocidad especifica referida al caudal. Cifra de presin

reemplazando:

0.93238951

Velocidad especifica referida al caudal

reemplazando:Nq

87.4307322

Una vez realizados los clculos, los mostramos en una tabla a manera de resumir los valores obtenidos.u123.9389m/s

u242.9769m/s

s12.4103mm

s22.1031mm

A10,0171m2

A20,0257m2

Qr538.93lt/s

Hr150.1m

Hr116.7528m

H87.5646m

Q493.79lt/s

Ph0.5481KW

P0.854KW

Nq88.3745

cm132.95m/s

w140.73m/s

cm221.57m/s

wu28.715m/s

cu234.262m/s

w223.26m/s

c240.48m/s

0.93

0.777Pfleiderer

0,7834Eckert

Desarrollaremos un mtodo muy til para trazar el perfil del labe de un rotor partiendo de las medidas geomtricas tomadas en el laboratorio y algunos valores asumidos como eficiencias y velocidad de rotacin.Partimos de realizar una distribucin lineal del radio, tomando como extremos los radios de las zonas de baja y alta presin. Hacemos lo mismo con el ancho del labe, es decir, el parmetro b. Cabe mencionar que se realiz una transformacin, es decir, en zona de baja presin el valor de b era inclinado. Se transform a un b vertical que va disminuyendo linealmente hasta su valor en la zona de alta presin.

El es la velocidad a la cual pasara el fluido sin la consideracin del efecto de espesor. Es decir:

El valor del espesor e es una constante a lo largo de todo el perfil del labe. El valor del paso t es una funcin del radio.

Para la velocidad relativa w se asume una distribucin lineal desde su valor en la zona de baja presin hasta su valor en la zona de alta presin.Nos hace falta calcular la velocidad meridiana para cada valor del radio r. Partimos de las siguientes relaciones:

Adems, sabemos que:

Combinando dichas relaciones, y despejando el valor de la velocidad meridiana tenemos:

Con este valor determinado, recalculamos el valor de en la expresin anterior.Los siguientes parmetros son parmetros netamente para el diseo del perfil del labe.Primeramente calculamos Bn.

Luego, el valor de An se determina mediante:

Es decir:

Si lo tomamos en forma acumulativa, tendremos:

Calculamos el valor del ngulo en grados sexagesimales.

Resultados obtenidos en los clculos anteriores: w140.73m/s

w223.26m/s

D1127mm

D2228mm

b144,2mm

b236,5mm

E1,95mm

Qr538.93lt/s

TURBOMAQUINAS IUNI - FIM

VENTILADOR CENTRFUGOPUNTOSr(mm)b(mm)Cm(neto)Cm(m/s)e(m)t(mm)W(m/s)

163.544.227.504442229.893066490.0019533.248522340.727347.2211863

266.6562543.7187526.490504128.704276530.0019534.901130939.622137546.4231534

369.812543.237525.574377427.629108250.0019536.553739538.51697545.8338942

472.9687542.7562524.743567826.653015640.0019538.206348237.411812545.432357

576.12542.27523.987661625.763873720.0019539.858956836.3066545.2038911

679.2812541.7937523.297912324.951497130.0019541.511565435.201487545.1389392

782.437541.312522.666921824.207269280.0019543.164174134.09632545.2322393

885.5937540.8312522.088392323.523853640.0019544.816782732.991162545.4823911

988.7540.3521.556931222.894966630.0019546.469391331.88645.891716

1091.9062539.8687521.067896222.315197370.0019548.12230.780837546.466389

1195.062539.387520.617271421.779863370.0019549.774608629.67567547.2168661

1298.2187538.9062520.201567121.284894070.0019551.427217228.570512548.1586848

13101.37538.42519.817738420.826736210.0019553.079825927.4653549.3137942

14104.5312537.9437519.463119220.402276350.0019554.732434526.360187550.7127104

15107.687537.462519.135366520.008777070.0019556.385043125.25502552.3980752

16110.8437536.9812518.83241619.643824170.0019558.037651824.149862554.430793

1711436.518.552443619.305282630.0019559.690260423.044756.9013937

TABLA.- Muestra los resultados de todos los clculos mencionados anteriormente, partiendo de parmetros geomtricos y algunos valores asumidos, tales como eficiencias y velocidad de rotacin. Una vez obtenidos, procedemos a graficar el perfil del labe.

b W Cm