MARCO TEÓRICO

VENTILADOR. Un ventilador es una turbomáquina que se caracteriza porque el fluido impulsado es un gas (fluido compresible) al que transfiere una potencia con un determinado rendimiento.

    A pesar de que no existe convenio alguno universalmente adoptado, los ventiladores pueden subdividirse en cuatro grupos:

1. ventiladores de baja presión: hasta una presión del orden 200 mm c agua (ventiladores propiamente dichos).
2. ventiladores de media presión: entre 200 y 800 mm c agua (soplantes)
3. ventiladores de alta presión: entre 800 y 2500 mm c agua (turbosoplantes)
4. ventiladores de muy alta presión , mayor a 2500 mm c agua (turbocompresores)

    En función de la trayectoria del fluido, todos estos ventiladores se pueden clasificar en:

1. de flujo radial (centrífugos)
2. de flujo semiaxial (helico-centrífugos)
3. de flujo axial

FIG. 1 CONFIGURACIÓN TÍPICA DE  RODETES: RADIAL, SEMIAXIAL Y AXIAL

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: álabes de disco para ventiladores sin ningún conducto y álabes estrechos 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 aerodinámico (ala portante) montada en una carcasa cilíndrica. generalmente no disponen de ningún mecanismo para enderezar 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.   

VENTILADORES ESPECIALES.

Entre ellos:    

1. Ventiladores centrífugos de flujo axial: Constan de un rodete con alabes inclinados hacia atrás montado en una carcasa especial que permite una instalación como si se tratara de un tramo recto de conducto. Las características son similares a las de un ventilador centrífugo normal con el mismo tipo de rodete. Los requisitos de espacio son similares a los de un ventilador axial de tipo tubular.

FIG. 2 VENTILADOR CENTRÍFUGO FLUJO AXIAL

1. Extractores de techo: Son equipos compactos que pueden ser de tipo axial o centrífugo. En este caso no se utiliza una voluta, sino que la descarga del aire a la atmósfera se produce en todo el perímetro de la rueda. Estos equipos se pueden suministrar con deflectores que conducen el aire de salida hacia arriba o hacia abajo.

FIG. 3 VENTILADORES AXIALES CLASIFICADOS EN FUNCIÓN DE SU USO.

FIG. 4 EFECTO DE LAS DIRECTRICES SOBRE LAS LÍNEAS DE CORRIENTE  A LA ENTRADA Y SALIDA DEL RODETE AXIAL

     El complejo campo que presenta la industria moderna exige que la selección, aplicación y pruebas que se realicen en los ventiladores sean tomadas con la mayor precisión, de acuerdo con las necesidades que tengan.

    Mediante la realización de la práctica del ventilador axial, el estudiante debe familiarizarse con otra prueba experimental de máquinas hidráulicas, en la cual se presenta análisis diferentes a las prácticas anteriores, donde se debe tener muy presente los conocimientos adquiridos en el estudio de la mecánica de fluidos.

    Los ventiladores axiales son aplicados en situaciones donde esencialmente se pretenda aumentar la velocidad de un fluido, como sistemas de extracción, ventilación en minas y en muchos procesos industriales.

  Aspectos tomados en cuenta para la realización des esta práctica:

1. Uso de un líquido manométrico de baja densidad relativa, para obtener una mayor apreciación en los cambios de baja presión que ocurren durante la experiencia.
2. Para poder obtener la altura de carga del ventilador axial para una velocidad constante (inferior ala nominal), se despreciarán las perdidas que podrían ocurrir, basándonos en la baja fricción que ocurre en las paredes del ducto a lo largo de la trayectoria del fluido sobre este y tomando en cuenta que con la ayuda del banco de tubos (introducidos en el ducto) se disminuye el choque entre las partículas del fluido.
3. La densidad del fluido a lo largo de los ductos de aspiración e impulsión permanece constante (incompresible) porque se manejan cambios de presión muy bajos. Como la densidad es constante, la velocidad en el ducto de aspiración y en el de impulsión son iguales, por lo que manejan un mismo flujo másico con una misma área transversal de tubería.

ECUACIONES.

CARGA TOTAL DEL VENTILADOR

VELOCIDAD TUBO PRANDTL

CAUDAL

FLUJO MASICO

POTENCIAS

RENDIMIENTO