Ensayo de Funcionamiento de Ventilador Centrífugo

7/18/2019 Ensayo de Funcionamiento de Ventilador Centrífugo

http://slidepdf.com/reader/full/ensayo-de-funcionamiento-de-ventilador-centrifugo 1/18

1

Ensayo de

funcionamiento de

Ventilador CentrífugoNorma ANSI/AMCA 210-99

Facultad de Ingeniería, Universidad de la República

Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental.

Junio 2014

Diego Pérez Podestá, 4.540.091-4

Juan Manuel Brito del Pino, 4.614.408-6



2

Contenido

Información General ..................................................................................................................... 3

Objetivos ....................................................................................................................................... 3

Descripción del equipo ensayado ................................................................................................. 3

Descripción del banco de ensayo .................................................................................................. 4

Instrumentos de Medida ............................................................................................................... 6

Descripción del procesamiento de datos ...................................................................................... 7

CÁLCULOS .................................................................................................................................. 7

Caudal, ................................................................................................................................... 7

Presión Dinámica por norma, ................................................................................................ 8

Presión Total,......................................................................................................................... 8

Presión Estática, .................................................................................................................... 9

Potencia en el eje, ................................................................................................................. 9

Eficiencia, .............................................................................................................................. 9

Incertidumbre asociada, ......................................................................................................... 10

Medidas adquiridas ..................................................................................................................... 11

PUNTO N°1 .............................................................................................................................. 11

PUNTO N°2 .............................................................................................................................. 11

PUNTO N°3 .............................................................................................................................. 12PUNTO N°4 .............................................................................................................................. 12

PUNTO N°5 .............................................................................................................................. 12

PUNTO N°6 .............................................................................................................................. 13

PUNTO N°7 .............................................................................................................................. 13

PUNTO N°8 .............................................................................................................................. 13

Presentación de resultados de acuerdo a Norma e incertidumbres .......................................... 14

Apartamiento de la norma .......................................................................................................... 18

Conclusión ................................................................................................................................... 18



3

Información GeneralEl ensayo se realizó el día Jueves 28 de mayo de 2015, a las 9:00 horas, en laboratorio

del IMFIA, tercer subsuelo de la Facultad de Ingeniería; bajo la norma ANSI/AMCA 210-99,

Laboratory Methods of Testing Fans for Aerodynamics Performance Rating.

Las personas responsables de realizar el ensayo fueron Diego Perez, Diego Nieves y

Juan Manuel Brito del Pino.

El informe realizado por Diego Perez y Juan Manuel Brito del Pino. Los resultados del

mismo están presentados en el Sistema Internacional de Medidas.

ObjetivosDeterminar las siguientes curvas de funcionamiento de un Ventilador Centrífugo:

Presión Estática-Caudal Presión Dinámica-Caudal

Potencia-Caudal

Rendimiento-Caudal

Descripción del equipo ensayadoEl ensayo fue realizado sobre un Ventilador Centrífugo, marca Schelemberg hecho en

Uruguay. Con succión circular de diámetro 320 mm, e impulsión cuadrada de 470mm de lado y

12 palas. El ventilador se encontraba directamente acoplado a un motor de 1 HP.

Fig 1: Datos de chapa de ventilador y motor



4

Descripción del banco de ensayoEl banco de prueba constaba con el ventilador anteriormente descripto, con succión a

la atmosfera, e impulsión a un ducto circular de diámetro 475 mm, unido a él mediante una

transición rectangular-circular. La norma clasifica a este banco de prueba como tipo B; entrada

libre, salida con ducto.

Fig 2: Instalación del ensayo

Nota: Medida entre salida de transición y el ingreso al pitot NO cumple con la norma de 8.5xD3

+0.25 -0.00



5

Fig 3: Dimensiones de transición.

Nota: La transición utilizada fue cuadrada de 0.510 de lado.

Fig 4: Enderezador de Flujo



6

Fig 5: Tubo pitot

Instrumentos de Medida Cinta métrica: Todas las medidas de longitud, la unidad de medida es metros (m), y su

apreciación es 0,01 m.

Termo-higrómetro digital: Temperatura de bulbo seco "tdo" y porcentaje de humedad,

la unidad de medida es ºC y, su apreciación es 0,1ºC y 0,1% (calibración TSI 9555

21/09/2012)

Termómetro de mercurio: Temperatura ambiente, la unidad de medida es ºC y su

apreciación es de 0,1ºC.

Barómetro digital: Presión atmosférica "pb" y la presión dinámica "pdin". Las unidades

de medida son HPa y mmH2O, con una apreciación 0,1 HPa y 0,01 mmH2Orespectivamente (calibración TSI 9555 21/09/2012)

Manómetro de tubo en U: Presión estática "ps", la unidad de medida es inH2O, y su

apreciación es 0,01 inH2O.

Observación: los datos recolectados en el barómetro y en el manómetro fueron obtenidos

mediante un tubo pitot conectado a dichos dispositivos.

Tacómetro digital: Marca EXTECH. Velocidad de giro del motor, la unidad de medida es

rpm y su apreciación es 1 rpm (calibración por certificado 46033 con fecha 11/05/10

vencimiento 11/05/11)

Pinza Vatimétrica: Marca CHAUVIN ARNOUX. Intensidad (Ampere) y potencia (Watt)

apreciación de 0.01 A y 1 W respectivamente (calibración según certificado delaboratorio de UTE 142599 fecha de calibración 24/11/14)



7

Descripción del procesamiento de datosDatos obtenidos siguiendo pasos indicados por norma. Se evaluaron 8 puntos de

funcionamiento mediante la variación de apertura de la válvula manteniendo constate la

frecuencia del motor.

CÁLCULOS

Caudal,

Medida partiendo de datos experimentales, no entregada por caudalimetro. Se

obtiene la densidad del aire, ρ0 , en el lugar de trabajo. Recopilada información de tdo, two y pb,

con la cual se realizan las siguientes operaciones;

Densidad del aire dentro del ducto corrigiendo por la siguiente formula;

ps3, corresponde al promedio hallado según la norma con los datos obtenidos de la presión

estática en la sección PL.3 para cada punto de funcionamiento. Se calcula la presión dinámica

en la misma sección de la siguiente forma;

: número de datos recabados por punto de funcionamiento



8

Fig 6: Puntos de muestra según norma

Partiendo de la presión dinámica se calculó la velocidad promedio en la sección PL.3,

Finalmente, por continuidad:

Nota: Se considera ρ= ρo.

Presión Dinámica por norma,

Nota: sección de impulsión.

Presión Total,

En primer lugar se calcula la presión estática en la sección 3:

Seguido se calcula en número de Reynolds como:

µ=1,817 x 10-5 kg/m.s corresponde con la viscosidad dinámica del aire a 20ºC y D es el

diámetro del ducto.



9

Se calculó Reynolds para obtener el coeficiente de fricción,

Utilizaremos el cociente entre largo equivalente del enderezador de flujo y el

diámetro del ducto:

Nota: Las dimensiones “y” se observan en la figura del enderezador de flujo.

Como la succión es directa a la atmósfera, la presión total en la succión, "p t1", se puede

considerar nula. La presión total a la salida del ventilador, "pt2", se calcula de la siguiente

manera:

La presión total del ventilador, "pt", se calcula como: . Siendo pt1 nula se

concluye que;

pt=pt2.

Presión Estática,

Potencia en el eje,

Pmedida e Imedia,f corresponden a la potencia entregada al motor y la intensidad por el mismo.

Los términos restados corresponden a las pérdidas de potencia. Siendo las pérdidas por

histéresis y Foucault, 237 W, determinadas mediante un ensayo en vacío del motor de acuerdo

a la norma IEC 34-2A.

Eficiencia,

La potencia en la salida del ventilador (Po), es proporcional al producto de caudal (Q),y la

presión total (pt), si el aire fuese incompresible. Dado que no lo es, se multiplica por un factor

de compresibilidad, Kp.



10

t corresponde a la eficiencia total del ventilador. La eficiencia estática se puede calcular de la

siguiente manera:

Incertidumbre asociada,

Respecto a los cálculos realizados y a los instrumentos utilizados para la obtención de los

mismos utilizaremos la Ley de Propagación de Errores y así se obtuvieron las incertidumbres

asociadas. Por otra parte se siguió el apartado Apendix E .

Dado que en la norma las incertidumbres son unitarias, el resto de las incertidumbres se van a

presentar de esta misma manera.

Presión Barométrica -

Temperatura de Bulbo Seco -

Temperatura de bulbo húmedo:

Velocidad del ventilador:

Respecto al apartado,

Área sección de medición de flujo:

Presión registrada para calcular el caudal:

Presión registrada para la presión del ventilador:

Velocidad:

Densidad:

Caudal:

Presión del ventilador:

Propagación de errores,

Potencia consumida:

Eficiencia del ventilador(suponiendo Kp=1):



11

Medidas adquiridasSe tomaron 8 medidas de acorde al requisito de la norma y el motor rotando a 1420 rpm, en el

punto de máxima apertura.

Se toman fijas la presión atmosférica, temperatura de bulbo seco, bulbo húmedo y la

temperatura dentro del ducto en la sección 3.

two=12,2ºC (Hr 68,7%)

tdo=18,1ºC

t3=19ºC

ρo=1,217 Kg/m3

PUNTO N°1

Posición I Posición II Posición III

P=1075 W I=3,6 A N=1418 RPM

Pest (inH20) Pdin (mmH20) Pest (inH20) Pdin (mmH20) Pest (inH20) Pdin (mmH20)

0,03 5,52 0,04 4,54 0,03 3,73

0,02 4,89 0,05 5,99 0,03 4,90

0,02 4,76 0,04 6,48 0,03 4,85

0,05 5,30 0,05 5,77 0,05 4,09

0,05 3,80 0,04 3,80 0,04 3,64

0,04 3,56 0,05 3,76 0,04 3,56

0,05 4,07 0,04 3,92 0,05 3,590,05 4,48 0,03 4,22 0,05 3,68

PUNTO N°2


P=1068 W I=3,57 A N=1409 RPM


0,06 5,66 0,05 4,44 0,04 3,950,06 6,70 0,06 5,71 0,05 4,94

0,06 6,64 0,06 6,21 0,06 4,85

0,06 5,08 0,05 5,65 0,06 4,29

0,05 4,20 0,06 3,95 0,06 3,46

0,06 3,71 0,05 3,49 0,06 3,68

0,06 4,07 0,05 3,65 0,06 3,52

0,06 4,62 0,06 4,15 0,06 4,09



12

PUNTO N°3


P=1063 W I=3,56 A N=1409 RPM


0,1 5,89 0,09 4,48 0,07 3,550,09 6,71 0,09 5,91 0,09 4,71

0,1 6,92 0,06 6,18 0,09 4,26

0,09 4,95 0,1 5,79 0,09 4,33

0,09 3,64 0,09 3,59 0,1 3,61

0,1 3,56 0,09 3,29 0,09 3,66

0,09 3,82 0,1 3,42 0,09 3,64

0,1 4,53 0,09 3,99 0,09 3,71

PUNTO N°4


P=1085 W I=3,62 A N=1410 RPM


0,16 5,42 0,16 4,05 0,14 3,46

0,16 6,63 0,15 5,14 0,15 4,30

0,16 5,53 0,15 5,61 0,15 4,23

0,16 4,81 0,14 5,22 0,16 3,84

0,16 3,45 0,15 3,37 0,15 3,24

0,16 3,46 0,16 3,22 0,16 3,39

0,16 3,54 0,17 3,57 0,16 3,32

0,16 4,24 0,17 3,51 0,16 3,47

PUNTO N°5


P=1075 W I=3,60 A N=1410 RPM


0,26 5,32 0,25 3,84 0,25 3,420,25 5,85 0,25 5,06 0,24 4,12

0,25 5,91 0,25 4,95 0,24 4,4

0,25 4,73 0,24 5,18 0,24 3,58

0,25 3,48 0,24 3,34 0,25 3,26

0,25 3,27 0,25 3,07 0,24 2,95

0,25 3,52 0,25 3,19 0,24 3,41

0,25 3,62 0,25 3,2 0,25 3,47



13

PUNTO N°6


P=1095 W I=3,63 A N=1410 RPM


0,49 4,75 0,48 3,07 0,47 3,030,48 5,56 0,48 4,12 0,47 3,73

0,47 5,74 0,48 4,53 0,46 3,56

0,47 5,02 0,48 4,21 0,46 3,34

0,48 3,11 0,48 3,07 0,46 2,68

0,48 2,98 0,48 2,79 0,47 2,95

0,48 2,77 0,48 2,83 0,48 3,24

0,49 3,1 0,49 2,76 0,47 3,26

PUNTO N°7Posición I Posición II Posición III

P=1075 W I=3,60 A N=1410 RPM


0,84 3,78 0,84 2,62 0,84 2,43

0,84 4,45 0,84 3,23 0,84 2,90

0,84 4,72 0,83 3,29 0,83 2,93

0,83 3,89 0,83 3,43 0,84 2,35

0,83 2,40 0,84 2,40 0,83 2,42

0,83 2,40 0,84 2,26 0,83 2,220,84 2,46 0,85 2,34 0,84 2,28

0,84 2,59 0,86 2,45 0,84 2,33

PUNTO N°8


P=1061 W I=3,56 A N=1416 RPM


1,14 1,69 1,15 1,76 1,13 1,65

1,13 1,99 1,14 2,26 1,13 1,78

1,13 2,6 1,14 2,54 1,13 1,94

1,14 2,24 1,13 2,2 1,13 1,41

1,14 1,89 1,13 1,63 1,13 1,39

1,14 1,51 1,14 1,61 1,13 1,66

1,14 1,63 1,15 1,65 1,13 1,50

1,13 1,27 1,15 1,42 1,14 1,12



14

Presentación de resultados de acuerdo a Norma e incertidumbresSe expone en la siguiente tabla los cálculos realizados para cada punto de operación;

1 636,86 10,07 1,22 43,32

2 636,12 14,11 1,22 44,75

3 633,20 22,62 1,22 43,58

4 642,66 39,02 1,22 40,39

5 641,77 61,65 1,22 38,82

6 650,55 118,62 1,22 34,73

7 649,44 208,71 1,22 27,64

8 631,20 283,02 1,22 17,11

1 8,43 1,49 72,27 0,17 107,98 0,02

2 8,56 1,52 78,32 0,19 118,81 0,03

3 8,46 1,50 85,19 0,20 127,71 0,05

4 8,14 1,44 97,13 0,22 140,16 0,09

5 7,98 1,41 117,55 0,26 166,27 0,14

6 7,55 1,34 168,78 0,35 225,77 0,24

7 6,73 1,19 248,87 0,46 296,96 0,38

8 5,30 0,94 308,21 0,46 289,40 0,42

por otra parte tenemos las medidas asociadas a los errores de dichas magnitudes,

1,67E-05 0,00343 0,0990 0,005 0,005 0,000200 0,00344

1 0,0144 0,07 0,016 0,075 0,0016 0,010

2 0,0141 0,07 0,016 0,071 0,0016 0,012

3 0,0143 0,06 0,016 0,064 0,0016 0,0144 0,0149 0,05 0,016 0,054 0,0016 0,022

5 0,0152 0,04 0,016 0,045 0,0016 0,026

6 0,0163 0,03 0,016 0,031 0,0016 0,040

7 0,0190 0,02 0,017 0,022 0,0016 0,051

8 0,0279 0,02 0,020 0,019 0,0016 0,057



15

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60

P r e s ó n

Caudal (m3/s)

Presión estática-Caudal

Ps(Q)

Polinómica (Ps(Q))

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60

P r e s ó n

Caudal (m3/s)

Presión Total-Caudal

Pt(Q)

Polinómica (Pt(Q))



16

500,00

600,00

700,00

800,00

900,00

1000,00

1100,00

1200,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60

P o t e n c i a

Caudal(m3/s)

Potencia- Caudal

P(Q)

Polinómica (P(Q))

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00

R e n d i m i e n t o

Caudal(m3/s)

Rendimiento- Caudal

n(Q)

Polinómica (n(Q))



17

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00

T í t u l o d e l e j e

Título del eje

Rendimineto estatico -Caudal

ns(Q)

Polinómica (ns(Q))



18

Apartamiento de la normaSe realizó el ensayo con particularidades fuera de la norma , menor distancia de la impulsión

al enderezador de flujo, este último no cumple con los requisitos dimensionales, el tubo pitot

no cumple con la tolerancia máxima y se utilizaron instrumentos sin certificado de calibración

(cinta metrica, termometro de mercurio y tubo pitot).

,Se puede observar que existió una deficiencia en el procedimiento ya que no se tomo el punto

extremo con la válvula completamente cerrada. Tomaron una división de ocho puntos

respecto de la apertura máxima de la válvula evitando llegar a cerrarla completamente allí se

genera la deficiencia del informe que no permite presentar el comportamiento completo del

ventilador. Las curvas se deberían haber comportado de la siguiente manera.

ConclusiónEl ensayo fue realizado con apartamientos y además fueron erróneamente tomados los datos.

Se puede ver un principio del funcionamiento de las curvas características pero no se puede

concluir el funcionamiento real del ventilador.

Se debería realizar nuevamente la medición de los datos contemplando los extremos.

Ensayo de Funcionamiento de Ventilador Centrífugo

Documents

Transcript of Ensayo de Funcionamiento de Ventilador Centrífugo