cÁlculo y diseÑo de un ventilador centrÍfugo
TRANSCRIPT
![Page 1: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/1.jpg)
2
2
CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO Requerimientos
3
3
2,1
920
800
7920
mkg
rpmn
PaP
hmQ
Coeficiente de rapidez
4
3
2
1
)800(
2.60
920
3600
7920.53
Ny .
Ny = 50,35
Tipo de ventilador Ny
Radial de alta presión 10-30
Radial de presión media y baja
-con alabes doblados hacia adelante 30-60
-con albes doblados hacia atrás 50-80
Radiales de doble entrada 50-120
Según la tabla para el coeficiente de rapidez Ny = 50,35 se encuentra entre los valores de 30 - 60 por lo que los alabes del ventilador serán son doblados hacia delante
Diámetro de entrada del ventilador (Do) y diámetro interior del rodete (D1)
k= (1.35 -1.9) asumimos k = 1.65
31 .
w
QkDDo
3
160
2.920
3600
7920
.65.1
D
cmmD 8,46468,01
Diámetro exterior
Ny
DoD
60.2
![Page 2: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/2.jpg)
3
3
35,50
60.48,02 D
cmmD 8,55558,02
Para disminuir las perdidas de energía en la entrada del rodete se recomienda igualar velocidades y áreas.
11
2
..4
..bD
Dok
4
. 01
Dkb 5,22,1 K
4
468,0.2,11 b
mb 140,01
Número de alabes de rotor
.)(
)(
12
12
DD
DDZ
.468,0558,0
920.468,0558,0(
Z
9,35Z
Estandarizamos: Z = 36 alabes Velocidad tangencial U1
60
. .11
nDU
60
920.468,0.1
U
smU 55,221
2
0
10.
.4
D
QrCC
4682,0.
3600
7920.4
1
rC
783,121 rC
El rango optimo de β1 es entre 40° y-50° asumimos β1 =45°
Velocidad relativa W1
)90cos( 1
11
rCW
![Page 3: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/3.jpg)
4
4
)4590cos)
783,121
W
smW 08,181
Velocidad absoluta C1
111
2
1
2
1
2
1 cos...2 WUWUC
45cos.08,18.55,22.208,1855,22 222
1C
smC 09,161
Calculo de 1
1
1.1
1C
senWsen
09,16
45.08,181
senSen
62,521
111 cosCuC
smuC 77,91
Características a la salida del rotor
60
. .22
nDU
60
920.558,0.2
U
smU 87,262
El rango deβ2 optimo es140°-160° asumimos β=150° Asumimos W1=W2
)180cos( 2222 WUuC
)150180cos(.08,1887,262 uC
smuC 53,422
)180( 222 senWrC
)150180(08,182 senrC
smrC 04,92
2
2
2
2
2
2 rCuCC 22
2 04,953,42 C
smC 48.432
![Page 4: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/4.jpg)
5
5
2
2.2
2C
senWsen
48,43
150.08,182
senSen
122Sen
Considerando el numero finito de alabes Z = 36 k = 3
2
222 .cos`cos
zU
uCK
87,26.36
53,42.3150cos`2Cos
23,137`2
)`180(` 222 senWrC
)23,137180(.18082 senrC
smrC 27,12`2
)180(`
2
222
tg
rCUuC
23,137180(
34,3687,26`2
tguC
smuC 64,36`2
)`(` 2
2
2
22 rCuCC
22
2 )27,12()64,36(` C
smC 74,37`2
`2
2`2 `cos
C
uC
74,37
64,36`2 Cos
86,13`2
Eficiencia hidráulica del rodete
![Page 5: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/5.jpg)
6
6
1
2
22
22
2
1
2
1
2
``180
``.cos.
cos
21
sensen
sen
D
Dh
donde: 4,0
93,0h
Presión teórica
)`( 1122 uCUuCUPt
)77,9.55,2264,36.87,26(2,1 Pt
PaPt 40,917
Presión real
hPt.Pr
93,0.40,917Pr
Pa54,853Pr
La velocidad de salida de la voluta es el 74% de la velocidad de salida del rodete C2’
`74,0 2xCCa
74,3774,0 xCa
smCa 93,27
Area de salida
Ca
QF
93,27
3600
7920
F
2079,0 mF
Magnitud de la apertura de la envoltura
90
.2 NyDA
90
35,50.558,0A
mA 312,0
Asumimos el ancho de la voluta B=0,160m
160,0
079,0`
B
FA
mA 492,0̀
Perdidas inevitables por la componente radial de la velocidad absoluta
2
2
22
rCrPc
![Page 6: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/6.jpg)
7
7
ParPc 02,492
Perdidas por golpes durante el mezclado de flujo
2
2
2
``( CaUCPMG
PaPMG 46,59
Perdidas por fricción
2
2CakPf
PaPf 44,174
Pérdidas en la envoltura
fMG PPrPcP 2
PaP 92,282
Pérdidas en la envoltura y el rodete
otorPPt Pr
PaPt 42,346
Presión desarrollada por el ventilador
PtPtPv
PaPaPv 80054,618
RECALCULANDO
Variamos: No variamos:
45,12,11
2 D
D mDDo 468,01
38,1468,0
2 D
mD 646,02
.)468,0646,0(
)468,0646,0(
Z
68,19Z
Asumiremos Z= 36 alabes
60
920.646,0.2
U
smU 12,312
)150180cos(.08,1812,312 uC
![Page 7: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/7.jpg)
8
8
smuC 77,462
)150180(.08,182 senrC
smrC 04,92
2
2
2
2
2
2 rCuCC
222
2 04,977,46 C
smC 64,472
Hallamos:
64,47
150.08,182
sensen
94,102
2
222
..cos`cos
Uz
uCk
12,31.36
77,46.3150cos´cos 2
138´2
)138180(
04,9.12,312̀
tguC
smuC 09,412̀
)138180(.08,182̀ senrC
smrC 14,122̀
222
2 09,4114,12` C
smC 84,422̀
84,42
138.08,182̀
sensen
4,162̀
Eficiencia hidráulica del rodete
1
2
22
22
2
1
2
1
2
``180
``.cos.
cos
21
sensen
sen
D
Dh
95,0h
![Page 8: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/8.jpg)
9
9
Presión teórica
)`( 1122 uCUuCUPt
PaPt 95,1269
Presión real
hPt.Pr
Pa45,1206Pr
`74,0 2xCCa
smCa 131,31
Área de salida
Ca
QF
2071,0 mF
Magnitud de apertura de la envoltura
90
.2 NyDA
mA 361,0
Asumimos el ancho de la voluta B =0,160m
B
FA ̀
mA 442,0̀
Perdidas inevitables por la componente radial de la velocidad absoluta
2
2
22
rCrPc
ParPc 02,492
Perdidas por golpes durante el mezclado de flujo
2
2
2
``( CaUCPMG
PaPMG 46,59
Perdidas por fricción
2
2CakPf
PaPf 44,174
Pérdidas en la envoltura
fMG PPrPcP 2
PaP 92,282
Pérdidas en la envoltura y el rodete
otorPPt Pr
PaPt 42,346
![Page 9: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/9.jpg)
10
10
Presión desarrollada por el ventilador
PtPtPv
PaPaPv 80053,923 ¡OK!
Eficiencia hidráulica del ventilador
Pt
PPthv
69.923
25,34669,923 hv
63,0hv
Potencia útil gastada
QPvN .
3600
7920.69,923N
WN 76,2031
Perdidas por fricción en los discos
102
51....2
1 2
25
2
3
i D
bDwk
Nfd
donde: 610.15 k
WNfd 35,56
Potencia gastada en recirculación
3600
7920.06.0%.6 QQr
smQr
3
132,0
132,0.95,1269. rQPtNpr
WNpr 63,167
Potencia total
NprNfdNNt
WNt 74,2255
Potencia perdida en rodamientos
![Page 10: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/10.jpg)
11
11
NtNfr %.2
Factor de servicio o reserva del 20% para 5 horas diarias Potencia del motor
NtNmotor ..02,1
WNmotor 02,2761
HPNmotor 6,3
SELECCIÓN DE VENTILADOR
Para cubrir las prestaciones de 7920 m3/h y 800 Pa de pérdida de carga el ventilador a seleccionar será:
VENTILADORES CENTRIFUGOS DE BAJA Y MEDIA
SERIE 3: 1 CMT/6 - 400/165 3 CV
Características Técnicas:
Serie 3 Velocidad
(r.p.m.) Protección
Motor clase
Potencia máxima
absorbida (KW)
Intensidad máxima
absorbida (A)
Caudal máximo (m
3/h)
Nivel presión sonora (db(A))
Peso (kg)
a 230 V a 400 V
CMT/6-355/145 - 1,5 945 IP55 F 1,5 7,5 4,3 6700 72 53
CMT/6-400/165 - 2,2 920 IP55 F 2,2 10,74 6,2 8300 73 60,5
CMT/6-450/185 - 2,2 920 IP55 F 2,2 10,74 6,2 7110 76 88
Curvas características
![Page 11: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/11.jpg)
12
12
Características acústicas
ESPECTRO DE POTENCIAS TOTAL
Descripción 63 Hz
125 Hz
250 Hz
500 Hz
1000 Hz
2000 Hz
4000 Hz
8000 Hz
Poten
cia Presi
ón
6 POLOS 6 POLOS
CMT/6-315/130 - 1,1
54 67 70 78 78 79 74 70 84 70
CMT/6-355/145 - 1,5
56 69 72 80 80 81 76 72 86 72
CMT/6-400/165 - 2,2
58 70 73 81 81 82 78 74 87 73
CMT/6-450/185 - 2,2
60 73 76 84 84 85 80 76 90 76
PRESION Serie CMT
Gama de ventiladores centrífugos, de baja y media presión, simple oído, equipados con motores trifásicos o monofásicos de 2, 4 ó 6 polos, según los modelos, en acoplamiento directo. Están previstos para vehicular aire caliente hasta una temperatura de: – 150 °C para la series 3 Cubriendo un margen de caudales comprendido entre 270 y 15930 m3/h. Carcasa Plancha de acero, protegida con pintura epoxi-poliéster de color gris. Rodete Centrífugo de alabes inclinados hacia delante, construido en plancha de acero galvanizado y equilibrados dinámicamente.
![Page 12: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/12.jpg)
13
13
SELECCIÓN DE MOTOR ELECTRICO
Procederemos a seleccionar de acuerdo al catalogo de motores eléctricos DELCROSA. Revisando el catalogo escogeremos un motor tipo: NV112M6, el cual tiene las
siguientes características: P = 2,7 KW n = 1150 RPM f = 60 Hz Nro. de polos = 6 polos Eficiencia = 81% (nominal)
71,0cos
Ta/Tn = 2,0 Tm/Tn = 1,8 TM/Tn = 3,0 Ia/In = 5,5 In = 12,2 A (a 220 conexión delta)
ITrotor = 0,058 kg.m2
Peso del motor = 37,5 kg Se ha escogido un motor de la serie NV por ser los de menor costo y porque no se necesitan características especiales para este caso. También se recomendaría: Grado de protección: IP44 Forma constructiva: B3 Aislamiento del cobre: Por lo menos tipo B Método de arranque: En directo Tipo de diseño: B Balanceo: N
![Page 13: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/13.jpg)
14
14
Diseño de los alabes del rodete El gráfico de los alabes del rodete se realizara por el método de "Coordenadas Polares", con este método, los puntos correspondientes a la superficie del alabe se calculan mediante la siguiente fórmula:
R
R
R
RtgR
R
tgR
dR
11.
.180
.
180
Sabemos que β1 = 45° y β2 = 138° de nuestro calculo, pero para el dibujo del Plano tomaremos (promedios aritméticos de β) para introducirlo en la tabla 1. A su vez, dividiremos el rodete en un cierto número de anillos concéntricos, los cuales son necesarios que estén igualmente espaciados entre R1 y R2 estos anillos serán Ra, Rb y Rc.
TABLA 1
Anillo R(cm) βi tgβi (R.tgβi)-1 ∆(R.tgβi)
-1prom ∆R
promRtg
R
)(
1 23,4 45 1,00000 0,04274 0 0 0 0 0
a 25,7 68,25 2,50652 0,01552 0,02913 2,30000 0,06700 3,83868 3,83868
b 27,9 91,5 -38,18846 -0,00094 0,00729 2,15000 0,01568 0,89824 4,73692
c 30,1 114,75 -2,16917 -0,01533 -0,00813 2,22500 -0,01810 -
1,03700 3,69992
2 32,3 138 -0,90040 -0,03438 -0,02486 2,22500 -0,05531 -
3,16877 0,53114
![Page 14: CÁLCULO Y DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012315/557213b9497959fc0b92e0ee/html5/thumbnails/14.jpg)
15
15
Entonces con los valores de R y , dibujaremos nuestro alabe en base a los puntos 1,
a, b, c y 2.