Ventiladores

Ventiladores
Alejandro Santoyo casas

Introducción

Un ventilador es un dispositivo mecánico para agitar o mover aire o gas. Básicamente crea una corriente de aire moviendo unas paletas o álabes. Fue Inventado en 1882 por el estadounidense Schuyler S. Wheeler.

Schuyler Skaans Wheeler Mayo 17 1860 – Abril 20 1923 nació en Estados Unidos en 1860Fue el inventor del ventilador eléctrico que rápidamente se hizo popular en América y, posteriormente en Europa.

Se utiliza para desplazar aire o gas de un lugar a otro, dentro de o entre espacios, para motivos industriales o uso residencial, para ventilación o para aumentar la circulación de aire en un espacio habitado, básicamente para refrescar. Por esta razón, es un elemento indispensable en climas cálidos.

Un ventilador también es la turbomáquina que absorbe energía mecánica y la transfiere a un gas, proporcionándole un incremento de presión no mayor de 1000 mmH2O aproximadamente.

Los ventiladores, sopladores y compresores se utilizan para incrementar la presión y generar el flujo de aire y otros gases en un sistema de flujo de gas. Su función es similar al de las bombas en un sistema de flujo de líquido.

Cuando trabajamos con el sistema británico de medidas, la velocidad del flujo de aire u otros gases se expresa con frecuencia en pies3 /min , abreviado cfm. En el SI se utilizan los metros3/min.

En la mayoría de los sistemas que manejan aire, las presiones son pequeñas y se miden en pulgadas de agua. Esta unidad se deriva de utilizar un tubo de Pitot y un manómetro de agua para medir la presión en ductos.
1.0 lb/pulg2 = 27.7 pulg de H2O
1.0 pulg de H2O = 248.8 Pa

Clasificación de ventiladores, sopladores y compresores

Los ventiladores, sopladores y compresores se utilizan para aumentar la presión del aire y mover éste u otros gases. Las diferencias básicas entre ellos se hallan en su forma y las presiones que puedan desarrollar gracias a su diseño. Un ventilador se diseña para operar contra presiones estáticas pequeñas, hasta 2 psi (14 kPa). Pero las presiones típicas de operación para ventiladores son de 0 hasta 6 pulg de agua. A presiones desde 2 hasta 10 psi, el dispositivo que genera el movimiento de gas se llama soplador. Para desarrollar altas presiones, tan altas como miles de psi, se utilizan compresores.

Ventiladores de propulsión

Los ventiladores de propulsión operan virtualmente a una presión estática de cero y se componen de dos a seis aspas que se parecen a los propulsores de un avión. Por lo tanto, toman aire desde un lado y lo descargan del otro lado en una dirección casi axial. Este tipo de ventilador es popular para circular aire en espacios de trabajo o de vivienda para mejorar la comodidad del personal. Cuando están instalados en ventanas u otras zonas abiertas en las paredes de un edificio, introducen aire fresco proveniente de fuera hacia el edificio o liberan aire hacia fuera del edificio.

Ventiladores de propela

Los ventiladores de propela están disponibles desde tamaños pequeños (pocas pulgadas de diámetro, entregando cientos de cfm) hasta 60 pulg o más en diámetro, entregando mas de 50 000 cfm a una presión estática cero. Estos ventiladores están alimentados por motores eléctricos, tanto en forma directa como a través de bandas.

Ventiladores de ducto

Los ventiladores de ducto tienen una construcción similar a la de los de propulsión excepto que el ventilador esta montado dentro de un ducto cilíndrico. El ducto puede ser parte de un sistema de ductos más grande que entrega aire o lo libera desde un área remota. Estos pueden operar contra presiones estáticas de hasta 1.50 pulg de H2O.

Clasificacion en funcion de la trayectoria del fluido , todos estos ventiladoresse pueden clasificar en:

 de flujo radial (centrífugos)
 de flujo semiaxial (helico-centrifugos)
 de flujo axial.

Ventiladores radiales (centrífugos)

En los ventiladores centrífugos la trayectoria del fluido sigue la dirección del eje del rodete a la entrada y está perpendicular al mismo a la salida. Si el aire a la salida se recoge perimetralmente en una voluta, entonces se dice que el ventilador es de voluta.

Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes:

1. álabes curvados hacia adelante,
2. álabes rectos,
3. álabes inclinados hacia atrás/curvados hacia atrás.

Los ventiladores de álabes curvados hacia adelante (también se llaman de jaula de ardilla) tienen una hélice o rodete con las álabes curvadas en el mismo sentido que la dirección de giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, baja velocidad periférica y son silenciosos. Se utilizan cuando la presión estática necesaria es de baja a media, tal como la que se encuentran en los sistemas de calefacción, aire acondicionado o renovación de aire, etc. No es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partículas se adhieren a los pequeños álabes curvados y pueden provocan el desequilibrado del rodete.

Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo fuera del punto de proyecto. Además, como su característica de potencia absorbida crece rápidamente con el caudal, ha de tenerse mucho cuidado con el cálculo de la presión necesaria en la instalación para no sobrecargarlo. En general son bastante inestables funcionando en paralelo vista su característica caudal-presión.

Los ventiladores centrífugos radiales tienen el rodete con los álabes dispuestas en forma radial. La carcasa está diseñada de forma que a la entrada y a la salida se alcanzar velocidades de transporte de materiales. Existen una gran variedad de diseños de rodetes que van desde los de "alta eficacia con poco material" hasta los de "alta resistencia a impacto". La disposición radial de los álabes evita la acumulación de materiales sobre las mismas. Este tipo de ventilador es el comúnmente utilizado en las instalaciones de extracción localizada en las que el aire contaminado con partículas debe circular a través del ventilador. En este tipo 'de ventiladores la velocidad periférica es media y se utilizar en muchos sistemas de extracción localizada que vehicular aire sucio o limpio.



Fig. Triángulos de velocidades a la salida para los distintos rodetes centrífugos

Los ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia atrás tienen un rodete con las álabes inclinados en sentido contrario al de rotación. Este tipo de ventilador es el de mayor velocidad periférica y mayor rendimiento con un nivel sonoro relativamente bajo y una característica de consumo de energía del tipo "no sobrecargable". En un ventilador "no sobrecargable", el consumo máximo de energía se produce en un punto próximo al de rendimiento óptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios de la resistencia del sistema resultará en un consumo de energía menor. La forma de los álabes condiciona la acumulación de materiales sobre ellas, de forma que el uso de estos ventiladores debe limitarse como se indica a continuación:
o álabes de espesor uniforme: Los álabes macizos permiten el trabajo con aire ligeramente sucio o húmedo. No debe emplearse con aire conteniendo materiales sólidos ya que tienen tendencia a acumularse en la parte posterior de los álabes.
álabes de ala portante: Las álabes de ala portante permiten mayores rendimientos y una operación más silenciosa. Los álabes huecos se erosionan rápidamente y se pueden llenar de líquido si la humedad es alta, por ello su uso queda limitado a aplicaciones en las que se manipule aire limpio.

Ventiladores axiales

Existen tres tipos básicos de ventiladores axiales: Helicoidales, tubulares y tubulares con directrices.

Los ventiladores helicoidales se emplean para mover aire con poca pérdida de carga, y su aplicación más común es la ventilación general. Se construyen con dos tipos de álabes: alabes de disco para ventiladores sin ningún conducto; y álabes estrechas para ventiladores que deban vencer resistencias bajas (menos de 25 mmcda). Sus prestaciones están muy influenciadas por la resistencia al flujo del aire y un pequeño incremento de la presión provoca una reducción importante del caudal.

Los ventiladores tubulares disponen de una hélice de álabes estrechos de sección constante o con perfil aerodiná mico (ala portante) montada en una carcasa cilíndrica. generalmente no disponen de ningún mecanismo para ende rezar el flujo de aire. Los ventiladores tubulares pueden mover aire venciendo resistencias moderadas (menos de 50 mmcda)

Los ventiladores tubulares con directrices tienen una hélice de álabes con perfil aerodinámico (ala portante) montado en una carcasa cilíndrica que normalmente dispone de aletas enderezadoras del flujo de aire en el lado de impulsión de la hélice. En comparación con los otros tipos de ventiladores axiales, éstos tienen un rendimiento superior y pueden desarrollar presiones superiores (hasta 200 mmcda). Están limitados a los casos en los que se trabaja con aire limpio.

Las directrices tienen la misión de hacer desaparecer la rotación existente o adquirida por el fluido en la instalación, a la entrada del rodete o tras su paso por el mismo. Estas directrices pueden colocarse a la entrada o a la salida del rodete, incluso las hay móviles. Han de ser calculadas adecuadamente pues, aunque mejoran las características del flujo del aire haciendo que el ventilador trabaje en mejores condiciones, producen una pérdida de presión adicional que puede condicionar el resto de la instalación. Además, pueden ser contraproducentes ante cambios importantes del caudal de diseño.

Selección de ventiladores

La correcta elección de un ventilador viene determinada por los siguientes conceptos:
* Caudal necesario
* Presión necesaria
* Nivel sonoro admisible
* Tipo de alimentación eléctrica Caudal necesario (Q) m3/h
Para determinar el caudal necesario se deben tener en cuenta el tipo de instalación a realizar, ambiental o localizada.

Variables en calculo de ventiladores

Presión estática (Pe).- Es el valor de la fuerza que ejerce el aire sobre las paredes de las tuberías, en sentido perpendicular a ellas.

La presión estática es la presión compresiva en el seno del fluido y sirve para vencer los rozamientos y otras resistencias ofrecidas por el paso del aire.

Presión dinámica (Pd).- Es la fuerza por unidad de superficie provocada por el movimiento del aire y se manifiesta en el mismo sentido que la dirección de éste. Dicha presión es siempre positiva.

La presión dinámica se utiliza para crear y mantener la velocidad del aire

Presión total (Pt).- Es la suma de (Pe)+(Pd)

Ejemplo

Un ventilador mantiene en su boca de salida una presión estática de 3.2 cm de agua y una presión dinámica de 0.89 cm de agua. En el conducto de aspiración y cerca del ventilador la presión estática vale – 3.2 cm de agua y la presión dinámica 0.62 cm de agua. Hallar la diferencia de presión total creada por el ventilador.
La diferencia de presión total creada es igual a la presión total a la salida menos la presión total a la entrada.
ht = ( 3.2+0.89) – (--3.2+0.62) = 6.65 cm de agua

Aplicaciones

 Dentro de las aplicaciones mas comunes se encuentran:
 Ventiladores en paredes y techo.
 Ventiladores para extraer aire en cocinas.
 Junto al radiador de un automóvil
 En computadoras.
 Aire acondicionado.
 En la industria, etcétera.

Ventiladores Helicoidales

Renovación ambiental de bares, Cafeterias, Restaurantes, Cocinas particulares, y semi –industriales, bodegas, pequeños locales comerciales.
Son indicados para explotaciones agropecuarias, invernaderos, torres de refrigeracion.

Leyes de ventiladores
Velocidad angular

 1.- El caudal es directamente proporcional a la velocidad.
 2.- La presión es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad.
 3.- La potencia es directamente proporcional al cubo de la velocidad.