Ingeniería de Ventiladores
Selección, Aplicación y Diseño
Aire Estático y en Movimiento (Física del Aire)
Ing. Fernando A. Ruiz C., M.A.
w w w .ar m ee.co m .m x
Pr e sa d e l a An g o st u r a N o . 2 e sq . Vi a Lo p e z Po r t i l l o
Co l . Re cu r so s H i d r a u l i co s
Tu l t i t l a n , Ed o d e M e x . C.P. 5 4 9 1 3
Te l s.: 5 8 8 4 2 7 7 7 / 5 8 8 4 2 4 8 1 / 5 8 8 4 1 7 3 8 / 0 1 8 0 0 7 1 0 4 8 5 7
Fa x : 5 8 8 4 1 7 8 4
Temperatura
•
•
•
Medida para el estado térmico de un cuerpo
Propiedad que indica la posibilidad de un cuerpo para transmitir
energía por conducción o radiación.
Propiedad que nos indica indirectamente la cantidad de movimiento
que poseen las moléculas que constituyen un cuerpo.
•
Punto ebullición
del agua/vapor
•
Punto de fusión
del agua
•
Punto de
congelación
CO2
•
Oxigeno líquido
•
Cero Absoluto
Temperatura
LOS INSTRUMENTOS MAS COMUNES PARA
MEDIR
TEMPERATURA
SON
DE:
MERCURIO, GAS, RESISTENCIA CALIENTE,
TERMOCOPLES, RADIACION Y PIROMETROS
OPTICOS
R=6378 KM.
Presión Atmosférica
IONOSFERA 520 KM
600 KM
R=6378 KM.
MESOSFERA 30 KM
ESTRATOSFERA 37 KM
TROPOSFERA 13 KM
Presión Atmosférica
• El aire es un cuerpo que tiene peso y por lo
tanto desarrolla presión.
• La tierra es un planeta completamente envuelto
en un océano de aire que llamamos atmósfera.
• A la presión que ejerce la atmósfera sobre el
planeta, se le denomina “presión atmosférica”;
ésta siempre será de valor positivo, puesto que
se mide a partir del vacío perfecto o cero
absoluto.
AIRE
OZONO
Presión Atmosférica
• Presión es la fuerza que actúa en una unidad de área
• Presión atmosférica o barométrica es la fuerza por
unidad de área que ejerce el aire atmosférico sobre la
superficie de los cuerpos. Esta fuerza actúa siempre
en dirección perpendicular a la superficie.
• Presión manométrica en la fuerza por unidad de área
a la que esta sujeta un cuerpo por encima, o por
debajo (vacío), de la presión atmosférica.
• Presión absoluta es la suma algebraica de las
presiones atmosférica y manométrica.
Unidades de presión:
a) Fuerza / Área
b) Columna de líquido
Presión Atmosférica
La presión de la atmósfera varía con la
altura sobre el nivel del mar, condiciones
climatologicas, etc.
Un lado –
Cerrado y
Al vacío
29.92” Hg.
BAROMETRO DE MERCURIO
La altura del mercurio dentro
del tubo, será exactamente
igual a la presión de la
atmósfera empujando sobre
la superficie del mercurio
en el recipiente.
Presión Atmosférica
Presión Atmosférica
Volumen Específico y Densidad
• Volumen: es el espacio que ocupa un cuerpo.
• Masa: es la cantidad de materia que constituye un
cuerpo
• Las propiedades físicas de los cuerpos, referidas a la
unidad de masa, se des denomina “ESPECÍFICAS”.
• Volumen Específico: es el espacio que ocupa la
unidad de masa ( V = v/m ).
• Densidad: es la cantidad de masa que hay en la
unidad de volumen ( r = m/v ).
“V” y “r” son, por lo tanto, recíprocos.
Componentes del Aire Atmosférico
Table 1: Normal Compsition of Clean, Dry, Atmospheric Air Near Sea Level
Constituent
Constituent Gas
Gas and
and
Formula
Formula
Nitrogen(N22))
Nitrogen(N
Oxygen(O
(O22))
Oxygen
Argon
(Ar)
Argon (Ar)
Carbondioxide(CO
dioxide(CO22))
Carbon
Neon(Ne)
Neon(Ne)
Helium(He)
Helium(He)
Krypton(Kr)
Krypton(Kr)
Xenon(Xe)
(Xe)
Xenon
Hydrogen(H
(H22))
Hydrogen
Methane(CH44))
Methane(CH
Nitrousoxide
oxide(N
(N22O)
O)
Nitrous
Ozone(O33))
Ozone(O
SulfurDioxide
Dioxide(SO
(SO22))
Sulfur
Nitrogendioxide
dioxide(NO
(NO22))
Nitrogen
Ammonia(NH33))
Ammonia(NH
Carbonmonoxide(CO)
monoxide(CO)
Carbon
Iodine(IZ)
Iodine(IZ)
Radon(Rn)
(Rn)
Radon
Content
Content
(%
by
(% by volumen)
volumen)
78.084
20.9476
0.934
0.0.314
0.001818
0.000524
0.000114
0.0000087
0.00005
0.00015
0.0005
Summer. 0 to 0.000007
Winter. 0 to 0.000002
0 to 0.0001
0 to 0.000002
0 to trace
0 to trace
0 to 0.000001
-13
6x10-13
Content Variable
Variable
Content
Relative to
to lts.
lts.
Relative
Normal.
Normal.
Molecular Weight
Weight on
on
Molecular
basis of
of Carbon-12
Carbon-12
basis
Isotope Scale
Scale for
for
Isotope
Which C12
C12 (C-12)=12
(C-12)=12
Which
---*
*
----?
*
--
47.9982
47.9982
*
*
*
*
*
?
*The content of the gases marked with an asterisk may undergo signiticant variations from time to time or from
*place
The content
the gases
marked
with
an asterisk
may undergo
to placeof
relative
to the
normal
indicated
for those
gases. signiticant variations from time to time or from
place to place relative to the normal indicated for those gases.
Radon is radioactive and is known to consist of at least two isotopes, Rn220 (half-life 54 seconds) and Rn222 (halfRadon
is radioactive
known
to consist
of at
least two
isotopes,
Rn220 (half-life
54 seconds)
Rn222 (halflife 3.83 days).
No valueand
hasisbeen
assigned
to the
atomic
weight
of the mixture
of isotopes,
which isand
variable.
life 3.83 days). No value has been assigned to the atomic weight of the mixture of isotopes, which is variable.
+
+
28.0314
28.0314
31.9988
31.9988
39.943
39.943
44.00995
44.00995
20.183
20.183
4.0026
4.0026
83.80
83.80
131.30
131.30
2.01594
2.01594
16.04303
16.04303
44.0128
44.0128
64.0828
64.0828
46.0055
46.0055
17.03061
17.03061
28.01055
28.01055
253.8088
253.8088
Aire Estándar
• Al nivel del mar (0 ft. SNM.) y a 70°F la
presión atmosférica es: 29.92” Hg
ó
407”wg. ó 14.7 lb./pul2 considerando aire
seco y limpio, con densidad= 0.0749 lb./ ft3
A los datos anteriores se les llama:
“CONDICIONES ESTANDAR”
• A la altura de Guadalajara (5,000 ft. SNM.) y
a 70°F la presión atmosférica es: 24.9” Hg
ó 339”wg ó 12.25 lb. / pul2 considerando aire
seco y limpio, con densidad = 0.0625 lb./ft3
Gravedad Específica (GE) de gases comunes
Aire secoCarbónPetróleoGas NaturalSinterizadoBagazoGases HornoLignitoMaderaLicor Negro-
Gas
% Volumen
SO2
0.0
O2
0.0
N2
89.5
H 2O
9.7
Ar
0.0
CO2
0.0
Total
99.2
Peso Mole Aire Seco
Gravedad Específica
Mole / Mole
0.000
0.000
0.895
0.097
0.000
0.000
0.992
1.000
1.040
1.000
0.967
1.000
0.934
1.013
0.974
0.934
0.930
Peso Mol
64.0
32.0
28.0
18.0
39.9
28.0
Peso por Mole
0
0.0032
25.06
1.746
0
0
26.8092
28.9491164
0.926080079
Humedad
• Dado que la atmósfera es una mezcla mecánica de
varios gases, + vapor de agua, la presión atmosférica es
la suma de las presiones ejercidas por sus componentes
individuales.
• Lo anterior, es de gran interés en el estudio de las
propiedades del aire con vapor de agua y se le conoce
como la “LEY DE DALTON” la cual define que: dos o
mas gases o vapores, pueden ocupar al mismo tiempo,
el mismo volumen y la presión total de la mezcla es la
suma de las presiones parciales de los constituyentes.
Humedad
Ley de Dalton
• En una mezcla de gases, cada constituyente ocupa el volumen
total, y su temperatura es la de la mezcla, mientras que la presión
que ejerce es solamente una fracción de la presión total. La presión
que ejerce cada uno de los gases de la mezcla se llama presión
parcial.
P = pa + pb + pc + … Siendo Va = Vb =Vc y Ta = Tb = Tc
• La masa total es la suma de las masas parciales
• Definiendo la concentración en masa como ni = mi / m entonces:
M = ma + mb + mc + …
El calor específico de una mezcla es Cp = Smi x Cpi
Factor de Corrección (datos: Alt, Ps(succ), GE, t)
Presión Estática
Velocidad del Aire
Vprom
Vmax
Presión de Dinámica (presión de velocidad)
Vprom
Vmax
Q  AxV
f = 0.0195
L
Pv
D
Presión Total
Ingeniería de Ventiladores
Selección, Aplicación y Diseño
Tipos de Ventiladores
w w w .ar m ee.co m .m x
Pr e sa d e l a An g o st u r a N o . 2 e sq . Vi a Lo p e z Po r t i l l o
Co l . Re cu r so s H i d r a u l i co s
Tu l t i t l a n , Ed o d e M e x . C.P. 5 4 9 1 3
Te l s.: 5 8 8 4 2 7 7 7 / 5 8 8 4 2 4 8 1 / 5 8 8 4 1 7 3 8 / 0 1 8 0 0 7 1 0 4 8 5 7
Fa x : 5 8 8 4 1 7 8 4
Ventiladores Axiales
• Propela
• Tubaxiales
• Vaneaxiales
Ventiladores Axiales de Propela
Ventiladores Tubaxiales
Ventiladores Vaneaxiales
Arreglos
3404 _ Drive Arrangements for Axial Fans
AMCA Drive
Arrangement
1
ISO 13349
Drive
Arrangement
1
12 (Arr. 1 with
sub-base)
Description
Alternative Fan
Configuration
Fan Configuration
For belt or direct drive.
Impeller overhung on shaft,
two bearings mounted either
upstream or downstream of the
impeller.
Alternative: Single stage or
two stage fans can be supplied
with inlet box and/or discharge
evasé.
3
3
11 (Arr. 3 with
sub-base)
For belt or direct drive.
Impeller mounted on shaft
between bearings on internal
supports.
Alternative: Fan can be
supplied with inlet box, and/or
discharge evasé.
4
4
For direct drive.
Impeller overhung on motor
shaft. No bearings on fan.
Motor mounted on base or
integrally mounted.
M
M
M
M
Alternative: With inlet box
and/or with discharge evasé.
7
7
For direct drive.
Generally the same as Arr. 3
with base for the prime mover.
M
M
Alternative: With inlet box
and/or discharge evasé.
8
8
For direct drive.
Generally the same as Arr. 1
with base for the prime mover.
M
M
Alternative: Single stage or
two stage fans can be supplied
with inlet box and/or discharge
evasé.
9
9
For belt drive.
Generally same as Arr. 1 with
motor mounted on fan casing,
and/or an integral base.
Alternative: With inlet box
and/or discharge evasé
Note: All fan orientations may be horizontal or vertical
76 | AMCA 99-09 | 3404
M
Arreglos
2410 _ Drive Arrangements for Tubular Centrifugal Fans
Motor
Left
Arrangement 1
For belt drive. Impeller overhung on a shaft
supported by bearings mounted within casing.
Motor mounted independent of casing.
Horizontal discharge.
View Facing Outlet
Arrangement 4
For direct drive. Impeller overhung on motor
shaft. Motor supported within casing. For
horizontal or vertical discharge. Duct mounting
shown.
View Facing Outlet
360
45
315
270
90
135
225
180
Motor Shown in Position 360
Arrangement 9
For belt drive. Impeller overhung on a shaft
supported by bearings mounted within casing.
Designed for mounting of motor on outside of
casing in one of the standard locations shown.
For horizontal and vertical discharge. Duct
mounting shown.
View Facing Outlet
Arrow
designates the direction of airflow.
Vertical Mounting
Rotation of fans is determined by viewing from the fan outlet end.
Specify either up blast or down blast discharge for vertically-mounted fans.
The locations of motors, supports, access doors, etc., are determined by
viewing the outlet of the fan and resting location 180 on the floor as shown for
Arrangement 9.
Arrangements 4 and 9 can be furnished with supports for floor, wall or ceiling
mounting. The position of these supports determines which motor locations are
available for motor placement. Generally motor locations 135, 180, and 225
are not available on floor, wall or inverted ceiling-mounted fans and motor
locations 45, 90, 270 and 315 may not be available for ceiling-hung fans.
Another method of mounting vertical fans is shown in the view on the right.
Specify fan to be furnished with ceiling-mounting brackets, floor mounting
brackets, or both.
Ceiling-Mounting Brackets
Floor-Mounting Brackets
AMCA 99-09 | 2410 | 69
Ventiladores Axiales
Las ventajas de la transmisión por poleas y bandas:
• Operación flexible, ya que se puede obtener cualquier velocidad
de giro del rotor con solo cambiar poleas. Sin embargo, cuando
se incrementa la velocidad para obtener un mayor flujo de aire,
la potencia también se incrementa aún más, ye que esta se
eleva al cubo de la diferencia de velocidades.
• En ventiladores grandes, es preferible la transmisión por poleas
y bandas, debido a que mantiene la velocidad del rotor de
moderada a baja manteniendo una alta velocidad del motor, el
costo de los motores de alta velocidad son más económicos de
los de baja velocidad.
• Los motores se enfriarán con el aire que pasa.
Ventiladores Axiales
Las ventajas de la transmisión directa al motor:
• Tienen menos componentes, por lo que son más económicos.
• No requiere mantenimiento y revisiones continuas del ajuste de
la transmisión.
• Tienen una mayor eficiencia, ya que la transmisión por bandas
consume de 10 a 15% de potencia adicional a la que requiere el
ventilador.
• Se obtiene un mayor flujo (pcm) ya que la localización central
del motor no obstruye el flujo.
• La flexibilidad en la operación de un arreglo de poleas y bandas
puede ser alcanzado, pero a un mayor costo, con un rotor con
aspas ajustables o variando el número de aspas. Un incremento
de 3° en el ángulo del aspa resultara en un incremento del
flujo de aire entre un 10 y un 15%. Se puede obtener un
incremento de la presión estática, hasta cierto punto,
incrementando el número de aspas.
Ventiladores Centrífugos
Ventiladores Centrífugos
•
•
•
•
•
•
Aspas Aerodinámicas (AF)
Aspas Inclinadas Hacia Atrás (BI)
Aspas Radial Tip (RT)
Aspas Curvas Atrasadas (BCI)
Aspas Radiales (RB)
Aspas Curvas Adelantadas (FC)
Aspas Aerodinámicas (AF ó A)
Aspas Inclinadas Hacia Atrás (BI ó B)
Aspas Curvas Atrasadas (BCI)
Aspas Radiales (RB)
Aspas de Punta Radial (RT)
Aspas Curvas Adelantadas (FC)
Arreglos
2404 _ Drive Arrangements for Centrifugal Fans
AMCA Drive
Arrangement
1 SWSI
2 SWSI
ISO 13349
Drive
Arrangement
1 or
12 (Arr. 1 with
sub-base)
2
Description
For belt or direct drive.
Fan Configuration
Alternative Fan
Configuration
AMCA Drive
Arrangement
ISO 13349
Drive
Arrangement
7 SWSI
7
Generally the same as Arr. 3,
with base for the prime mover.
Alternative: Bearings mounted
on independant pedestals, with
or without inlet box.
Alternative: Bearings mounted
on independent pedestals with
or without inlet box.
For belt or direct drive.
7DWDI
Alternative: With inlet box.
3 or
11 (Arr. 3 with
sub-base)
17
(Arr. 6 with
base for
motor)
6 or
18 (Arr. 6 with
sub-base)
4
Impeller mounted on shaft
between bearings supported
by the fan casing.
8 SWSI
8
Impeller mounted on shaft
between bearings supported
by the fan casing.
Alternative: Bearings mounted
on independent pedestals with
or without inlet box.
9 SWSI
9
5
Motor mounted on the outside
of the bearing base.
Alternative: With inlet box.
10 SWSI
10
For belt drive.
Generally the same as Arr. 9
with motor mounted inside of
the bearing pedestal.
For direct drive.
Alternative: With inlet box.
Impeller overhung on motor
shaft. No bearings on fan.
Motor flange mounted to
casing.
Alternative: With inlet box.
58 | AMCA 99-09 | 2404
For belt drive.
Impeller overhung on shaft,
two bearings mounted on
pedestal base.
For direct drive.
Alternative: With inlet box.
For direct drive.
Generally the same as Arr. 1
with base for the prime mover.
For belt or direct drive.
Impeller overhung on motor
shaft. No bearings on fan.
Motor mounted on base.
5 SWSI
Generally the same as Arr. 3
with base for the prime mover.
For belt or direct drive.
Alternative: Bearings mounted
on independent pedestals, with
or without inlet boxes.
4 SWSI
For coupling drive.
Alternative: Bearings mounted
on independent pedestals with
or without inlet box.
Alternative: Bearings mounted
on independent pedestals, with
or without inlet box.
3 DWDI
For coupling drive.
Impeller overhung on shaft,
two bearings mounted on
pedestal base.
Impeller overhung on shaft,
bearings mounted in bracket
supported by the fan casing.
3 SWSI
Description
Fan Configuration
Alternative Fan
Configuration
Arreglos
2405 _ Inlet Box Positions for Centrifugal Fans
2406 _ Designation for Rotation and Discharge of Centrifugal Fans
Clockwise
Up Blast
CW 360
Clockwise
Top Angular Up
CW 45
Clockwise
Top Horizontal
CW 90
Clockwise
Top Angular Down
CW 135
Counterclockwise
Up Blast
CCW 360
Counterclockwise
Top Angular Up
CCW 45
Counterclockwise
Top Horizontal
CCW 90
Counterclockwise
Top Angular Down
CCW 135
Clockwise
Down Blast
CW 180
Counterclockwise
Down Blast
CCW 180
Clockwise
Bottom Angular Down
CW 225
Clockwise
Bottom Horizontal
CW 270
Clockwise
Bottom Angular Up
CW 315
Counterclockwise
Bottom Angular Down
CCW 225
Counterclockwise
Bottom Horizontal
CCW 270
Counterclockwise
Bottom Angular Up
CCW 315
Notes:
1.
Direction of rotation and angular reference is determined from the drive side as defined below:
a.
On single inlet fans: The drive side is that side opposite the fan inlet.
b.
On double inlet fans:
Notes:
1.
Position of inlet box and air entry to inlet box is determined from the drive side as defined below:
a.
b.
2.
3.
1.
With a single driver: That side with the drive is considered the drive side.
2.
With multiple drivers: That side with the higher total power is considered the drive side. If the total
power on each side is equal, then the side that has the fixed (non-expansion) bearing is
considered the drive side.
On single inlet fans: The drive side is that side which is opposite of the fan inlet.
On double inlet fans:
1)
With a single driver: That side with the driver is considered as the drive side.
2)
With multiple drivers: That side with the higher total power is considered as the drive side. If the
total power on each side is equal, then that side which has the fixed (non-expansion) bearing is
considered as the drive side.
Position of inlet box is determined in accordance with diagrams. Angle of air entry to box is referred to the
top vertical axis of fan in degrees as measured in the direction of fan rotation. Angle of air entry to box may
be any intermediate angle as required.
2.
Direction of discharge is determined in accordance with diagrams. Angle of discharge is referred to the top
vertical axis of fan and designated in degrees as measured in the direction of fan rotation. Angle of discharge
may be any intermediate angle as required.
3.
A fan inverted for ceiling suspension or rotated for side wall mounting will have its direction of rotation and
angle of discharge determined when fan is located as if floor mounted.
4.
This standard is in harmony with ISO 13349. In ISO 13349, CCW fans are referred to as LG, i.e., Left or
Gauche, while CW fans are referred to as RD, i.e, Right or Droit-handed rotation.
Positions 135º to 225º in some cases may interfere with floor structure.
60 | AMCA 99-09 | 2405
AMCA 99-09 | 2406 | 61
Arreglos
2407 _ Motor Positions for Belt or Chain Drive Centrifugal Fans
Note:
Location of motor is determined by facing the drive side of the fan and designating the motor position by letters
W, X, Y or Z as the case may be.
AMCA 99-09 | 2407 | 63
Ventiladores Centrifoil (flujo mixto)
Ingeniería de Ventiladores
Selección, Aplicación y Diseño
Curvas de Operación
w w w .ar m ee.co m .m x
Pr e sa d e l a An g o st u r a N o . 2 e sq . Vi a Lo p e z Po r t i l l o
Co l . Re cu r so s H i d r a u l i co s
Tu l t i t l a n , Ed o d e M e x . C.P. 5 4 9 1 3
Te l s.: 5 8 8 4 2 7 7 7 / 5 8 8 4 2 4 8 1 / 5 8 8 4 1 7 3 8 / 0 1 8 0 0 7 1 0 4 8 5 7
Fa x : 5 8 8 4 1 7 8 4
Curva de Operación
Curva de Operación
Comparativo
Todos los ventiladores fueron seleccionados a su máxima eficiencia estática
Q = 10,000 cfm, Sp = 2” c.a.
Tipo
Diá. (in) N (rpm)
H
(BHP)
h s%
LwA
1
FC-SW
(centrífugo)
30
476
5.09
61.7
89
2
A-SW
(centrífugo)
36 1/2
650
3.82
80.0
77
3
Plénum
33
800
4.25
74.0
80
4
Flujo Mixto
(axial)
27
1,074
4.48
70.2
81
5
Vane Axial
(axial)
28
1,438
4.77
65.9
86
6
Propela
(axial)
30
1,998
4.93
54.4
103
Costos de Inicial y de Operación
Costos de Inicial y de Operación
C
O
S
T
O
Eficiencia del Ventilador
Punto de Operación
Curvas de Requerimientos del
Sistema
Consideraciones del Sistema
Consideraciones del Sistema
Consideraciones del Sistema
Consideraciones del Sistema
Ingeniería de Ventiladores
Selección, Aplicación y Diseño
Selección de Ventiladores
w w w .ar m ee.co m .m x
Pr e sa d e l a An g o st u r a N o . 2 e sq . Vi a Lo p e z Po r t i l l o
Co l . Re cu r so s H i d r a u l i co s
Tu l t i t l a n , Ed o d e M e x . C.P. 5 4 9 1 3
Te l s.: 5 8 8 4 2 7 7 7 / 5 8 8 4 2 4 8 1 / 5 8 8 4 1 7 3 8 / 0 1 8 0 0 7 1 0 4 8 5 7
Fa x : 5 8 8 4 1 7 8 4
Selección de Ventiladores Axiales
Selección de Ventiladores Centrífugos
Características de Operación
Equipos Electromecánicos, S.A. de C.V.
56 aniversario 1945-2001
Ventilador ARMEE-Chicago
VENTILADORES DISEÑO 10-8
Diseño 10-8 Versión 2.0a
cfm:
spa:
sp succión:
altitud:
temp.:
gr. esp.:
temp máx:
% ancho:
1,000
4.00
0.00
0
70
1
100
100%
tamaño:
diam. rotor
rpm:
Bhpa:
Bhpa max:
Bhpf max:
% eff:
vel. sal. ft/m
sencilla
135 135
13 7/32
2,532
0.9
1.3
1.3
67.65
952
Cliente
Proyecto
Contacto
# Cot.
.
.
.
.
# TAG .
6.0
1.4
1.2
5.0
1.0
4.0
BHP
in. C.A.
0.8
3.0
0.6
2.0
0.4
1.0
0.2
0.0
0
500
1,000
1,500
pies cúbicos por minuto
SP
BHP
2,000
2,500
0.0
3,000
Características de Operación
Ingeniería de Ventiladores
Selección, Aplicación y Diseño
Puntos a considerar al evaluar un ventilador y su
sistema
w w w .ar m ee.co m .m x
Pr e sa d e l a An g o st u r a N o . 2 e sq . Vi a Lo p e z Po r t i l l o
Co l . Re cu r so s H i d r a u l i co s
Tu l t i t l a n , Ed o d e M e x . C.P. 5 4 9 1 3
Te l s.: 5 8 8 4 2 7 7 7 / 5 8 8 4 2 4 8 1 / 5 8 8 4 1 7 3 8 / 0 1 8 0 0 7 1 0 4 8 5 7
Fa x : 5 8 8 4 1 7 8 4
Velocidad Específica
La velocidad Específica dimensional, es la velocidad que
requiere un ventilador para incrementar la presión
estática, Ps, en una unidad de presión por cada unidad de
de volumen en el flujo de aire.
NQ r
Ns = 3/4
Ps K p
1/2
3/4
Donde,
N = Velocidad de giro (rpm)
Q = Volumen de flujo de aire
Ps = presión estática
r= Densidad
Kp = Coeficiente de comprensibilidad
Velocidad Específica
Velocidad Específica
Los ventiladores fueron seleccionados a su máxima eficiencia
estática para obtener su velocidad específica
Tipo
Velocidad
Específica, Ns
Máxima
eficiencia
estática
1
FC-SW
(centrífugo)
26,300
61
2
A-SW
(centrífugo)
40,000
80
3
Plénum
50,000
75
4
Flujo Mixto
(axial)
65,800
70
5
Vane Axial
(axial)
90,000
65
6
Propela
(axial)
126,000
59
Potencia del Aire
QxPt
aH =
1000
QxPt
aH =
6356
Eficiencia Mecánica o Total
Eficiencia Estática
Ejemplo
• Tenemos un ventilador con un área de
descarga OA=4.00 ft2, soplando 16,000
pcm dentro de un sistema, y
produciendo 3” C.A. de presión estática
para poder vencer la resistencia del
sistema.
Ejemplo
Q 16, 000
V=
=
= 4, 000 ppm
Ao
4.00
æ V ö æ 4000 ö
Pv = ç
÷ =ç
÷ =1.00"C.A.
è 4005 ø è 4005 ø
2
2
Ejemplo
Pt = Ps + Pv = 3.00 +1.00 = 4.00"C.A.
QxPt 16, 000x4
aH =
=
=10.07hp
6356
6356
Ejemplo
• Si la potencia requerida por el
ventilador es de 15 bhp
aH 10.07
hm = ht =
=
= 0.67 = 67%
H
15.0
Ejemplo
QxPs 16, 000x3
aH s =
=
= 7.55hp
6356
6356
QxPs
16, 000x3
hs =
=
= 0.50 = 50%
6356xH 6356x15
Ejemplo
• Suponiendo que la potencia del motor
en este punto de operación es de 12.7
kW. La eficiencia del motor, o eficiencia
eléctrica será la siguiente:
0.746xH 0.746x15
he =
=
= 0.88 = 88%
Hm
12.7
Ejemplo
• Por lo que la eficiencia final del arreglo
motor ventilador es:
hA = ht xhe = 0.67x0.88 = 0.59 = 59%
Principio de Continuidad (Bernoulli)
7°
V1
V2
A1
A2
Q  AxV
Q1  Q2
A1 xV1  A2 xV2
Ejemplo
7°
V1
V2
A1=3.14ft2
A2
V1  Q
A1

8855
 2820 ppm
3.14
æ V1 ö æ 2820 ö
Pv1 = ç
÷ =ç
÷ = 0.50"C.A.
è 4005 ø è 4005 ø
2
Q1  Q2
A1 xV1  A2 xV2
2
Ejemplo
7°
V1
V2
A2=1.767ft2
A1
V2  Q
A2

8855
 5011 ppm
1.767
æ V2 ö æ 5011 ö
Pv2 = ç
÷ =ç
÷ =1.57"C.A.
è 4005 ø è 4005 ø
2
Q1  Q2
A1 xV1  A2 xV2
2
Teorema de Bernoulli
Cuando la velocidad del aire se incrementa,
la presión estática disminuira.
Cuando la velocidad del aire disminuye, la
presión estática aumentara.
Uso del Cono Convergente con
Ventiladores
M
Cono Divergente
7°
V2
V1
A1
Q  AxV
A2
Q1  Q2
A1 xV1  A2 xV2
Conclusión
• Conforme el aire pase por un sistema de
ductos, conos convergentes y divergentes,
etc., la presión dinámica (energía cinética)
puede aumentar y disminuir al igual que la
presión estática (energía potencial). Estas
dos presiones son mutuamente convertibles
entre una y otra. Sin embargo, la presión total
(energía total), que es la suma de la presión
estática y la presión dinámica, siempre
disminuirá, ya que va siendo utilizada
gradualmente por la fricción y las
turbulencias.
Ingeniería de Ventiladores
Selección, Aplicación y Diseño
Leyes de los Ventiladores
w w w .ar m ee.co m .m x
Pr e sa d e l a An g o st u r a N o . 2 e sq . Vi a Lo p e z Po r t i l l o
Co l . Re cu r so s H i d r a u l i co s
Tu l t i t l a n , Ed o d e M e x . C.P. 5 4 9 1 3
Te l s.: 5 8 8 4 2 7 7 7 / 5 8 8 4 2 4 8 1 / 5 8 8 4 1 7 3 8 / 0 1 8 0 0 7 1 0 4 8 5 7
Fa x : 5 8 8 4 1 7 8 4
Cambio en Velocidad de Giro
• Volumen
Q2 N2
=
Q1 N1
• Presión
P2 æ N2 ö
=ç ÷
P1 è N1 ø
• Potencia al Freno
H 2 æ N2 ö
=ç ÷
H1 è N1 ø
• Nivel de Ruido
2
3
æ N2 ö
NR2 - NR1 = 50 log10 ç ÷
è N1 ø
Cambio en Velocidad de Giro
• También debemos señalar las siguientes cuatro cosas:
1. Todas las presiones varían al cuadrado de la diferencia
en velocidad: presión estática, presión dinámica y
presión total.
2. Todas las potencias varían al cubo de la variación en
velocidad: potencia al freno y potencia del aire.
3. Todos los exponentes se suman: 1(para el volumen)
mas 2 (de la presión estática) es igual a 3 (de la
potencia).
4. Esto es cierto si y solo si la densidad permanece
constante.
Ejemplo
Equipos Electromecánicos, S.A. de C.V.
Equipos Electromecánicos, S.A. de C.V.
56 aniversario 1945-2001
56 aniversario 1945-2001
Ventilador ARMEE-Chicago
Ventilador ARMEE-Chicago
VENTILADORES DISEÑO 10 A
VENTILADORES DISEÑO 10 A
Diseño 10 Versión 10.0a
SISW
Diseño 10 Versión 10.0a
SISW
cfm:
13.5
13.50
cfm:
13.5
13.50
1,607 tamaño:
spa:
1.69 diam. rotor
sp succión:
altitud:
temp.:
gr. esp.:
temp máx:
% ancho:
f. corr.:
2.5
sps:
spa:
14 9/16
0.00
0
100
1
100
100%
1.057
1.78
rpm:
1,750
Bhpa:
0.6
Bhpa max:
0.6
Bhpf max:
0.7
% eff:
66.55
vel. sal. ft/m
1502
sp/vp:
12.69
%cfm aux:
68
% cfm:
68.81
tam aprox ES:
#¡VALOR!
rpm máxima por clase
tam aprox ED:
#¡VALOR! clase 1
2,623
1607
clase 2
3,675
presión barom.:
29.92 clase 3
4,467
2,411 tamaño:
Cliente
.
Proyecto
.
Contacto
.
# Cot.
.
# TAG .
0.7
0.6
3.80 diam. rotor
sp succión:
altitud:
temp.:
gr. esp.:
temp máx:
% ancho:
f. corr.:
6.0
sps:
14 9/16
0.00
0
100
1
100
100%
1.057
4.02
rpm:
2,625
Bhpa:
2.2
Bhpa max:
2.1
Bhpf max:
2.3
% eff:
66.55
vel. sal. ft/m
2253
sp/vp:
12.69
%cfm aux:
68
% cfm:
68.81
tam aprox ES:
#¡VALOR!
rpm máxima por clase
tam aprox ED:
#¡VALOR! clase 1
2,623
2411
clase 2
3,675
presión
barom.:
29.92 clase 3
4,467
5.0
Cliente
.
Proyecto
.
Contacto
.
# Cot.
.
# TAG .
2.5
2.0
2.0
0.5
4.0
1.5
1.5
0.4
i
n.
C.
A.
B
H
P
i
n.
C.
A.
B
H
P
3.0
0.3
1.0
1.0
2.0
0.2
0.5
0.5
1.0
0.1
0.0
0.0
0
500
1,000
1,500
pies cúbicos por minuto
SP
BHP
2,000
2,500
0.0
0.0
0
500
1,000
1,500
2,000
pies cúbicos por minuto
SP
BHP
2,500
3,000
3,500
4,000
Variación en el Tamaño del Ventilador
•
Proporción Geométrica:
–
–
–
Ambos ventiladores tienen el mismo número de
aspas.
Los ángulos de las aspas y cualquier otro ángulo
del rotor, y los ángulos de la envolvente son los
mismos.
Si la relación de diámetros de los dos ventiladores
es D2/D1, todas las demás dimensiones
correspondientes del rotor y de la envolvente
tendrán la misma relación.
Variación en el Tamaño del Ventilador
• Volumen
Q2 æ Tam2 ö
=ç
÷
Q1 è Tam1 ø
3
• Presión
P2 æ Tam2 ö
=ç
÷
P1 è Tam1 ø
• Potencia al Freno
H 2 æ Tam2 ö
=ç
÷
H1 è Tam1 ø
• Nivel de Ruido
2
5
æ Tam2 ö
NR2 - NR1 = 50 log10 ç
÷
è Tam1 ø
Ejemplo
Equipos Electromecánicos, S.A. de C.V.
Equipos Electromecánicos, S.A. de C.V.
56 aniversario 1945-2001
Ventilador ARMEE-Chicago
56 aniversario 1945-2001
VENTILADORES DISEÑO 10 A
Ventilador ARMEE-Chicago
VENTILADORES DISEÑO 10 A
Diseño 10 Versión 10.0a
SISW
Diseño 10 Versión 10.0a
cfm:
13,5
13.50
cfm:
1,607 tamaño:
spa:
1.69 diam. rotor
sp succión:
altitud:
temp.:
gr. esp.:
temp máx:
% ancho:
f. corr.:
2.5
sps:
14 9/16
0.00
0
100
1
100
100%
1.057
1.79
rpm:
1,750
Bhpa:
0.6
Bhpa max:
0.6
Bhpf max:
0.7
% eff:
66.57
vel. sal. ft/m
1502
sp/vp:
12.70
%cfm aux:
68
% cfm:
68.79
tam aprox ES:
#¡VALOR!
rpm máxima por clase
tam aprox ED:
#¡VALOR! clase 1
2,623
1607
clase 2
3,675
presión barom.:
29.92 clase 3
4,467
spa:
Cliente
.
Proyecto
.
Contacto
.
# Cot.
.
# TAG .
0.7
0.6
SISW
5,217 tamaño:
3.70 diam. rotor
sp succión:
altitud:
temp.:
gr. esp.:
temp máx:
% ancho:
f. corr.:
6.0
sps:
tam aprox ES:
tam aprox ED:
5217
presión
5.0 barom.:
2020.00
21 9/16
0.00
0
100
1
100
100%
1.057
3.91
rpm:
1,750
Bhpa:
4.6
Bhpa max:
4.5
Bhpf max:
4.8
% eff:
66.48
vel. sal. ft/m
2229
sp/vp:
12.62
%cfm aux:
68
% cfm:
68.90
16.50
rpm máxima por clase
13.50 clase 1
1,772
clase 2
2,481
29.92 clase 3
3,012
Cliente
.
Proyecto
.
Contacto
.
# Cot.
.
# TAG .
5.0
4.5
2.0
4.0
0.5
3.5
4.0
1.5
3.0
0.4
i
n.
C.
A.
B
H
P
i
n.
C.
A.
B
2.5H
P
3.0
0.3
1.0
2.0
2.0
1.5
0.2
0.5
1.0
1.0
0.1
0.5
0.0
0.0
0
500
1,000
1,500
pies cúbicos por minuto
SP
BHP
2,000
2,500
0.0
0.0
0
1,000
2,000
3,000
4,000
pies cúbicos por minuto
SP
BHP
5,000
6,000
7,000
8,000
Variación en la Densidad
• Volumen
• Presión
• Potencia al Freno
• Nivel de Ruido
Q2
=1
Q1
P2 r2
=
P1 r1
H 2 r2
=
H1 r1
NR2  NR1
Ejemplo
Equipos Electromecánicos, S.A. de C.V.
Equipos Electromecánicos, S.A. de C.V.
56 aniversario 1945-2001
Ventilador ARMEE-Chicago
56 aniversario 1945-2001
VENTILADORES DISEÑO 10 A
Ventilador ARMEE-Chicago
VENTILADORES DISEÑO 10 A
Diseño 10 Versión 10.0a
SISW
Diseño 10 Versión 10.0a
SISW
cfm:
13,5
13.50
cfm:
13,5
13.50
1,607 tamaño:
spa:
1.69 diam. rotor
sp succión:
altitud:
temp.:
gr. esp.:
temp máx:
% ancho:
f. corr.:
2.5
sps:
14 9/16
0.00
0
100
1
100
100%
1.057
1.79
rpm:
1,750
Bhpa:
0.6
Bhpa max:
0.6
Bhpf max:
0.7
% eff:
66.57
vel. sal. ft/m
1502
sp/vp:
12.70
%cfm aux:
68
% cfm:
68.79
tam aprox ES:
#¡VALOR!
rpm máxima por clase
tam aprox ED:
#¡VALOR! clase 1
2,623
1607
clase 2
3,675
presión barom.:
29.92 clase 3
4,467
1,607 tamaño:
spa:
Cliente
.
Proyecto
.
Contacto
.
# Cot.
.
# TAG .
0.7
0.6
1.19 diam. rotor
sp succión:
altitud:
temp.:
gr. esp.:
temp máx:
% ancho:
f. corr.:
1.8
sps:
14 9/16
0.00
0
335
1
100
100%
1.500
1.79
rpm:
1,750
Bhpa:
0.5
Bhpa max:
0.4
Bhpf max:
0.7
% eff:
66.56
vel. sal. ft/m
1502
sp/vp:
12.70
%cfm aux:
68
% cfm:
68.80
tam aprox ES:
#¡VALOR!
rpm máxima por clase
tam aprox ED:
#¡VALOR! clase 1
2,623
1.6
1607
clase 2
3,675
presión barom.:
29.92 clase 3
4,467
Cliente
.
Proyecto
.
Contacto
.
# Cot.
.
# TAG .
0.5
0.5
2.0
0.4
1.4
0.5
0.4
1.2
1.5
0.3
0.4
i
n.
C.
A.
B
H
P
i
n. 1.0
C.
A.
B
0.3H
P
0.8
0.3
1.0
0.2
0.6
0.2
0.2
0.4
0.5
0.1
0.1
0.2
0.0
0.0
0
500
1,000
1,500
pies cúbicos por minuto
SP
BHP
2,000
2,500
0.1
0.0
0.0
0
500
1,000
1,500
pies cúbicos por minuto
SP
BHP
2,000
2,500
Cambio en el Diámetro Nominal
del Rotor
• Volumen
Q2 æ D2 ö
=ç ÷
Q1 è D1 ø
• Presión
P2 æ D2 ö
=ç ÷
P1 è D1 ø
• Potencia al Freno
H 2 æ D2 ö
=ç ÷
H1 è D1 ø
• Nivel de Ruido
2
2
4
 D2 
NR2  NR1  50 log 10  
 D1 
Variación en el Porcentaje de
Ancho
• Volumen
• Presión
• Potencia al Freno
• Nivel de Ruido
Q2 W2
=
Q1 W1
P2
=1
P1
H 2 W2
=
H1 W1
NR2  NR1
Limitaciones de las Leyes de los
Ventiladores
Limitaciones de las Leyes de los
Ventiladores
• Donde uno de los componentes del
sistema no sigue la regla de que “la
presión varía al cuadrado de la relación de
cambio en volumen”.
•
Cuándo el sistema ha sido alterado
físicamente o por cualquier otra razón por
la cual el ventilador opera en otra curva de
sistema.
M uchas Gracias
M o l t es Gr àci es
Th an k y o u ver y m u ch
Vi el en Dan k
Gr azi e m i l l e
M u i t o o b r i g ad o
M er ci b eau co u p