Unidad de Medición Metros Columna de Agua

TITULO DE LA EXPERIENCIA

ENSAYO CON VENTILADOR

EXPERIENCIA N : E976 Grupo N 1 Fecha de la Experiencia: 01/06/15 Fecha de Entrega: 15/06/15

NOMBRE ASIGNATURA: Sistemas Trmicos e Hidrulicos CODIGO: 15069-0-A-1

CARRERA: Ingeniera de ejecucin en Mecnica Modalidad (Diurna o Vespertina): Diurna

NOMBRE DEL ALUMNO: Pealoza Gutirrez Enrique Elas Apellido Paterno Apellido Materno Nombre

________________________ Firma del alumno

Fecha de Recepcin

Nota de Interrogacin ________________ Nombre del Profesor: Guillermo Aranguiz Z. Nota de Participacin ________________

Nota de Informe ____________________ _________________________________

Nota Final __________________ ______ ________________ Firma del Profesor

SE RECOMIENDA AL ESTUDIANTE MEJORAR EN SU INFORME LA MATERIA MARCADA CON UNA X

________ Presentacin ________ Clculos, resultados, grficos

________ Caractersticas Tcnicas ________ Discusin, conclusiones

________ Descripcin del Mtodo seguido _______ Apndice

OBSERVACIONES

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERA Departamento de Ingeniera Mecnica

SANTIAGO

E976 Ensayo con Ventilador

2

INDICE

1. RESUMEN DEL CONTENIDO DEL INFORME ................................................................................. 3

2. OBJETO DE LA EXPERIENCIA...................................................................................................... 3

2.1. OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................... 3

2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS ................................................................................................... 3

4. DESCRIPCION DEL METODO SEGUIDO ....................................................................................... 5

3. PRESENTACION DE LOS RESULTADOS ...................................................................................... 7

4. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS ............................................................................................ 12

5. APENDICE: ................................................................................................................................. 12

a) MODELOS MATEMATICOS EMPLEADOS ............................................................................... 15

b) DESARROLLO DE LOS CALCULOS ........................................................................................ 17

c) TABLAS DE VALORES OBTENIDOS ....................................................................................... 20

e) BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 23

f) TEMARIO DEL EXPERIMENTO ................................................................................................ 23


3

1. RESUMEN DEL CONTENIDO DEL INFORME

El informe tcnico presentado es resultado del estudio de la experiencia realizada de laboratorio Ensayo con

Ventilador con cdigo E976, perteneciente a la asignatura de Sistemas Trmicos e Hidrulicos (15069-A-01)

de la carrera de Ingeniera de Ejecucin en Mecnica (Diurna) cursada en la Universidad de Santiago de Chile.

La experiencia fue desarrollada en las instalaciones de laboratorio del Departamento de Ingeniera Mecnica

de la Universidad de Santiago de Chile, ubicado en Av. Libertador Bernardo OHiggins #3363, comuna de

Estacin Central, Santiago, Chile; el da lunes 1 de junio del 2015 a las 09:40 horas.

La introduccin terica de la experiencia y la gua en la ejecucin de esta, fueron desarrolladas por el profesor

Sr. Guillermo Aranguiz F.

La experiencia de laboratorio estudiada, consta del ensayo experimental con un equipo de ventilador centrfugo,

al cual se busc determinar el coeficiente de centro de la instalacin empleando la norma AMCA, sus curvas

caractersticas, consumos y otros parmetros pertinentes al comportamiento del ventilador en funcionamiento.

En el desarrollo consecuente de este informe se detall el proceso completo para obtener esta las

cuantificaciones de los parmetros expuestos, presentando el mtodo y montaje experimental utilizado para

realizar la experiencia, los modelos matemticos que se ocuparon y el estudio de los parmetros fsicos

asociados.

2. OBJETO DE LA EXPERIENCIA

2.1. OBJETIVO GENERAL:

Que el alumno reconozca la instalacin de un banco de ensayo para un ventilador centrfugo industrial.

Identificar instrumentos y controles que permiten evaluar los parmetros para un ensayo normalizado

de un ventilador.

2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS:

1.1.1. Determinar el coeficiente de centro del ducto.

1.1.2. Graficar y analizar curvas caractersticas de funcionamiento para 2000 RPM. Considerar la

variacin de 10 caudales.

1.1.3. Graficar y analizar la variacin de la potencia elctrica con el caudal. Efectuar estudio de

costos.

1.1.4. Graficar el perfil de velocidades en el ducto.


4

3. CARACTERISTICAS TECNICAS DE EQUIPOS E INSTRUMENTOS EMPLEADOS

Tabla N1. Equipos e Instrumentos empleados

EQUIPO DE ENSAYO DE VENTILADOR

Fig.1 Esquema Banco de Pruebas

COMPONENTES

EQUIPO FOTOGRAFIA CARACTERISTICAS TECNICAS

Tablero de Controles

Marca: Westinghouse Potencia:10 HP Voltaje: 240 Volt Amperaje: 38 A RPM: 1500 - 4500 Dispositivos Integrados:

Tacmetro: o Rango Operacin: 0-7000 RPM o Resolucin: 10 RPM

Voltmetro: o Rango Operacin: 0-300 Volts o Resolucin 10 Volts

Ampermetro: o Rango Operacin: 0 - 50 Amp.

o Resolucin: 2 Amp.

Ventilador

Tipo: Centrifugo N Paletas: 6 Tipo de rodete: Paletas planas inclinadas. Dimetro interior ducto descarga: 242 [mm] Regulacin de caudal: Por obturador

Dinammetro

Marca: TOLEDO Rango de operacin: 0 a 30 Kgf. Resolucin: 0,1 Kgf.

Motor Elctrico del Dinammetro

Marca: Westinghouse Potencia: 5 [HP] Voltaje: 303 [V] Amperaje: 14 [A] Revoluciones: 1150 [RPM] a 3600 [RPM]

Termmetro Digital

Equipo

Marca: FLUKE Procedencia: EE.UU. Modelo: 51 II Unidades de Medicin: F / C / K

Termocupla de inmersin

Marca: FLUKE Procedencia: EE.UU. Tipo: K Rango de medicin: -200 C a +1372 C

Tubo de Pitot-Prandrl

Medicin: alturas esttica, dinmica y total Unidad de medicin: [c.c.a.] Rango de operacin 0-20 [c.c.a.] Resolucin: 1 [mm] Dimetro del tubo: 8 [mm]


5

4. DESCRIPCION DEL METODO SEGUIDO

4.1. Realizacin de introduccin terica para la Experiencia E976 dictada por el profesor a los alumnos

(Donde se deben abarcaran los tpicos presentados en el apndice (Seccin 7) de este documento

en la seccin e) referida a Temario de la experiencia).

4.2. Profesor instruye a los alumnos sobre lo que observaran en el laboratorio y los parmetros a

determinar tras realizada la experiencia para cumplir con los objetivos planteados.

4.3. Profesor explica de forma didctica el principio de funcionamiento del Equipo de ensayo de

ventilador y de los equipos auxiliares a utilizar para la experiencia.

4.4. Profesor instruye sobre procedimiento de montaje y ejecucin experimental a efectuar por los alumnos

para realizar de forma ptima la experiencia E976, presentndose a continuacin:

Nota: Los puntos marcados con este smbolo , son etapas que se deben realizar de forma obligatoria, su no realizacin puede

poner en riesgo la integridad del ejecutor del procedimiento y del grupo de curso.

4.4.1. Procedimiento de montaje experimental:

i. El montaje experimental se debe presentar de la forma que se esquematiza en la Fig.1:

Fig.1: Montaje experimental

4.4.2. Clculos previos a la realizacin de la experiencia:

1. Se conecta el eje del motor del dinammetro con el eje del ventilador.

2. Se enciende Equipo de ensayo de ventilador desde tablero de controles.

3. En tablero de controles, se fija velocidad del motor a 2000 rpm.

4. Se ubica el tubo de Pitot-Prandtl en el centro (117 mm aprox.) y se registra h2min y h2max, entre estos

valores se determina un delta para linealizar las mediciones de h2 y generar medidas guas, de la

siguiente forma :

=

( 10 , 9 )

5. Se establecen los valores gua de h2, para cada medicin, sumando el delta a h2min consecutivamente

hasta alcanzar las 10 mediciones. Tabular estos valores.


6

5.1.1. Procedimiento de ejecucin experimental:

1. Manteniendo constante la posicin del tubo Pitot-Prandtl, se buscara obtener los valores guas de h2, a

travs del movimiento del obturador, se registraran los valores correspondientes a:

h1 y h2: alturas estticas, expresa en [c.c.a].

h3 y h4: alturas dinmicas, expresa en [c.c.a].

h5 y h6: alturas totales, expresa en [c.c.a].

Fuerza en dinammetro, expresada en [kg].

Temperatura de aire en ducto, expresada en [C]

Voltaje del motor, expresado en [V].

Intensidad de corriente del motor, expresa en [A].

2. Para las mediciones 4 y 7 se debe realiza un barrido de las alturas dinmicas (h3 y h4), manteniendo

constante la posicin del obturador de esa medicin y variando la posicin del tubo de Pitot-Prant, para las

siguientes posiciones de este en [mm]: 2, 16, 32, 52, 82, 159, 182, 202, 210 y 232.

5.1.2. Finalizacin de la experiencia:

1. Cortar alimentacin elctrica de fuente de poder hacia tablero de controles,

2. Devolver instrumentos y equipos a paol.

3. Realizada la experiencia, alumnos deben elaborar informe tcnico respecto de la experiencia E976.


7

3. PRESENTACION DE LOS RESULTADOS

Finalizada la experiencia E976 y realizados los clculos correspondientes (*), se presentan los resultados

obtenidos correspondientes al Coeficiente del Centro del ducto (Cc), y las grficas requeridas para

cumplir con los objetivos planteados en el principio de este informe. Sobre este valor y graficas se realizara

el anlisis pertinente.

Referidos a punto 1.1.1. Objetivos especficos: Determinar el coeficiente de centro del ducto.

Tabla 2. Resumen de Resultados

Coeficiente de centro del ducto

Cc

[Med. N4]

Cc

[Med. N7]

Cc

[Promedio]

1,601 [1] 1,163 [1] 1,382 [1]

(*): Desarrollo de clculos en Seccin b del apndice

Referidos a punto 1.1.2. Objetivos especficos: Graficar y analizar curvas caractersticas de

funcionamiento para 2000 RPM. Considerar la variacin de 10 caudales.

CURVAS CARACTERISTICAS

Grf. 1: Potencia del Eje vs Caudal

y = 1,0843x + 0,762R = 0,9524

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400

Po

ten

cia

del

Eje

[H

P]

Caudal [m3/s]


8

Grf. 2: Altura esttica vs Caudal

Grf. 3: Rendimiento ventilador vs Caudal

y = -0,1406x + 0,1413R = 0,9766

-0,040

-0,020

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400

Alt

ura

est

atic

a [m

.c.a

.]

Caudal [m3/s]

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400

Ren

dim

ien

to v

enti

laro

r [%

]

Caudal [m3/s]


9

Grf. 3: Rendimiento esttico vs Caudal

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400

Ren

dim

ien

to e

stat

ico

[%

]

Caudal [m3/s]


10

Referidos a punto 1.1.3. Objetivos especficos: Graficar y analizar la variacin de la

potencia elctrica con el caudal. Efectuar estudio de costos.

Grf. 4: Potencia elctrica vs Caudal

ESTUDIO DE COSTOS

Grf. 5.a: Energa consumida vs Caudal

Grf. 5.b: Gasto monetario vs Energa consumido

En base a consumo extrado de cuenta de luz CHILECTRA: 1[kWh] =$94,180 (30/04/2015)

GASTO [$] de desplazar 1 [m3/hr]= $0,662

y = -0,5588x2 + 2,2535x + 0,9215R = 0,9602

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400

Po

ten

cia

elec

tric

a H

P]

Caudal [m3/s]

y = -0,417x2 + 1,6813x + 0,6875R = 0,9602

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400

Ener

ga

Co

nsu

mid

ad k

Wh

]

Caudal [m3/s]

y = -9E-13x2 + 94,81x + 6E-13R = 1

0,000

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500

Gas

to m

on

etar

io [

$]

Energia Consumida [kWh]


11

Referidos a punto 1.1.4. Objetivos especficos: Graficar el perfil de velocidades en el ducto.

Grf. 5: Perfil de velocidades en el ducto

0

5

10

15

20

25

30

0 50 100 150 200 250

Vel

oci

dad

air

e en

el d

uct

o [

m2 /

s]

Barrido Tubo P-P [mm]

Q4

Q7


12

4. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS

Respecto a coeficiente de centro del ducto:

Este valor nos est indicando la relacin entre la velocidad media del aire y la correspondiente al centro de

aquella en el ducto del equipo de ensayo con ventilador. Teoricamente la velocidad en el centro suele ser, a

veces, ms grande que la velocidad media del fluido y para conductos de seccin circular tiene un valor entre

0,88 y 0,93 (media terica esperada= 0,905 [1]). En base a las mediciones ejecutadas al equipo de ensayo de

ventilador, el coeficiente de centro calculado arrojo un valor de 1,382 [1], presentando un error porcentual

respecto de la media terica esperada del 53,7072% (0,477 [1] unidades de desfase). El valor arrojado al ser

mayor que 1, nos indica que la velocidad media es mayor que la velocidad que se produce en el centro del

ducto, siendo opuesto al comportamiento esperado tericamente, esta diferencia puede haber ocurrido por

variaciones generadas en la presin dinmica para cada medicin por fugas o discontinuidad en las

mediciones, o por diferencias en la densidad del aire por cambios de temperaturas en cada medicin, lo que

directamente va unido con los perfiles de velocidad del aire del ducto.

Respecto de perfil de velocidades:

Se observa en la Graf. 5 que el perfil de velocidades en el ducto presenta mximas velocidades alrededor de

los 154 [mm] de radio del ducto para las mediciones N4 y N7 mantenindose constantes desde esa medida

hasta la pared del ducto. Las menores velocidades se presentaron cercanas a los 82 [mm] de radio del ducto.

Esto es contrario a lo esperado tericamente, lo que indica que a medida que el barrido se va acercando a la

pared del ducto la velocidad debe disminuir sensiblemente ya que en esta zona existen mayores fuerzas de

arrastre.

Esto es una razn importante de por qu en los clculos a realizar se debe incluir la velocidad media en el

interior del ducto, ya que al no ser constantes las velocidades, es preciso determinar un valor promedio de esta

para uniformar clculos.

Respecto de Graf. Potencia elctrica vs Caudal Estudio de Costos:

Se observa en las Graf. 4 que a medida que se requiere un mayor caudal de flujo de aire, se es suministrado

al motor una mayor potencia elctrica lo que se ve reflejado en un mayor consumo de energa elctrica por

parte del motor [Graf. 5a]. Por lo cual se debe buscar el equilibrio entre un rendimiento ptimo y un menor

consumo de energtico para que el sistema de ventilador sea eficiente y econmico.

Por otra parte, se extrajo de una cuenta de luz Chilectra el costo de 1 kWh, siendo este de $0,662, calculndose

para el mximo de consumo elctrico de 2,160 [kWh] a un gasto monetario de $204,790.


13

En esto se gener la siguiente tabla para el costo de desplazar 1 [m3] por el equipo de ensayo de ventilador a

diferentes caudales de funcionamiento:

ESTUDIO DE CONSUMO

CAUDAL AIRE Qa [m3/hr]

ENERGIA [kWh]

GASTO [$] ENERGIA [kWh] por 1 [m3/hr] GASTO [$] de 1 [m3/hr]

913,763 1,080 102,395 0,0012 0,112

1583,716 1,350 127,994 0,0009 0,081

1829,475 1,350 127,994 0,0007 0,070

2048,246 1,620 153,592 0,0008 0,075

2423,800 1,620 153,592 0,0007 0,063

3040,529 1,890 179,191 0,0006 0,059

3307,225 1,890 179,191 0,0006 0,054

3432,804 1,855 175,873 0,0005 0,051

3555,277 1,855 175,873 0,0005 0,049

4399,780 2,160 204,790 0,0005 0,047 Tabla 9. Constantes calculadas para estudio de consumo

Respecto de curvas caractersticas:

Un ventilador es capaz de transformar la energa elctrica en mecnica para luego ser convertida en energa

elica para elevar la presin de un fluido gaseoso, en este caso aire. En este proceso existen perdidas de

energa generadas por calor, vibraciones o friccin, por nombras algunas, lo que muestra que la ley de

la conservacin de la energa no se cumple en sistemas reales, ya est solo es vlida en sistemas fsicos

tericos completamente aislados (sin interaccin con ningn otro sistema) afirmando que la cantidad total de

energa debe permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energa puede en otra forma de energa

Al realizar mediciones en el equipo de ensayo de ventilador se esbozaron las curvas caracterizas de

funcionamiento notndose que la potencia elctrica presenta los mximos valores ya que es el primer tipo de

energa que entra en juego al iniciar el proceso para llegar al motor del dinammetro y luego ser transformada

en energa mecnica para accionar el movimiento del eje. Posteriormente se observa, la segunda

transformacin de energa, energa mecnica a elica, mostrndose que la potencia elica es menor a la

mecnica ya que tambin existen prdidas, lo que se refleja en el rendimiento del ventilador, el cual es una

relacin entre la potencia elica y la potencia del eje que es la potencia mecnica del motor de dinammetro,

presentadose un mximo de rendimiento del ventilador del orden del 48,994%, lo que indica que

aproximadamente el 50% del total de energa mecnica es transformada en energa elica existiendo un 50%

en prdidas. En esto tambin se observa, que mientras aumenta la potencia elctrica, aumenta la potencia en

el eje junto a la potencia elica, llegando a un punto que es mximo para luego disminuir, por lo cual es

sumamente importante y necesario encontrar el equilibrio preciso entre un mayor rendimiento y un menor

consumo de energtico para que el sistema de ventilador sea eficiente y econmico en relacin a gastos por

consumo elctrico.


14

Para seleccionar el ventilador ms apropiado para la aplicacin que se desea y as obtener un punto de mximo

rendimiento de su curva caracterstica y lograr el mayor ahorro energtico, se debe tener en cuenta variables

como la configuracin de la rueda de labes, el nmero de aletas y su curvatura, las dimensiones de la boca

de aspiracin, as como tambin la forma de esta, entre otras variables constructivas.

Se analiz tambin el rendimiento esttico lo que permiti estudiar el funcionamiento del ventilador para poder

aceptar los parmetros fsicos constructivos que se ocuparon al momento de construir el equipo de ventilacin

y seleccionar el tipo de ventilador ocupado. Este rendimiento fue aceptado ya que al ser bajo concuerda con la

funcin teora la cual indica que si se quiere desplazar horizontalmente un fluido se necesita un rendimiento

esttico bajo para que as la altura dinmica del ventilador sea mxima.

Se observa tambin en las grficas de curvas caractersticas que el mximo valor para la altura esttica fue de

0,1 [m.c.a] presentando un error porcentual respecto de la media terica esperada del 90 % (Media esperada

1 [m.c.a]) a un caudal mnimo. Se aprecia que la altura esttica disminuye en funcin del aumento de caudal,

lo que se respalda con la investigacin terica realizada, indicando esta que si un ventilador desplaza aire a

travs de un ducto en posicin horizontal, es conveniente que se presenten alturas estticas bajas (y dinmicas

altas), ya que as se utiliza de mejor forma el flujo de aire y se genera un rendimiento esttico alto a caudales

bajos, evitando as presiones relativas muy bajas o negativas.


15

5. APENDICE:

a) MODELOS MATEMATICOS EMPLEADOS:

I. Coeficiente de centro

=

[]

[

]

[

]

II. Caudal del aire

= [

]

= [

]

[

]

III. Densidad del aire en el ducto

=

, (

+ ,

+ ) [

]

[

2]

[]

IV. Presin Elica

=

76 [. ]

[

2]

[. . ]


16

V. Potencia mecnica

Para el equipo de ensayo de ventiladores:

=

[]

[]

VI. Relacin entre altura de columna de aire y columna de agua

=

[

3]

[. . ]

VII. Velocidad media del aire

=

=

[. . ]


17

b) DESARROLLO DE LOS CALCULOS

Se presenta el desarrollo de los clculos necesarios para determinar en el equipo de ensayo de ventilador la

magnitud de la Constante de Centro del Ducto (Cc) y generar sus graficas asociadas. Para efectos de clculos

se utilizaran los parmetros correspondientes a la medicin N4.

hew hdw htw

Q h1 [c.c.a] h2 [c.c.a] h3 [c.c.a] h4 [c.c.a] h5 [c.c.a] h6 [c.c.a] F [kg] T [C] I [A] V [Volt]

4 7,60 13,73 9,00 8,50 14,10 8,20 1,80 17,00 6,00 270,00

Tabla 3 . Parmetros correspondientes a la medicin N4 en el Dispositivo de ensayo de Ventilador

I. Determinacin de las alturas esttica, dinmica y total

= 2 1 = 13,73 7,60

= 6,13 [. . . ]

= , [. . . ]

= 3 4 = 9,00 8,50

= 0,5 [. . . ]

= , [. . . ]

= 5 6 = 127 42

= 5,9 [. . . ]

= , [. . . ]

II. Presin relativa

= = 0,0613 [. . . ] 0,1 = , [

]

III. Densidad del aire

=104

29,26(

+ 1,033

+ 273)

=104

29,26(

0,00613 + 1,033

17 + 273) = , [

]


18

IV. Velocidad del aire del centro

4 = 2 9,8 999,97

1,224 0,05

= , [

]

7 = 2 9,8 999,7

1,221 0,013

= , [

]

V. Velocidad promedio del aire

4 =1

10 2 9,8

1000

1,224 1,132

= , [

]

7 =1

10 2 9,8

1000

1,221 1,326

= , [

]

VI. Coeficiente de centro

4 =4

4=

14,33

8,95

= , []

7 =7

7=

16,803

14,453

= , []

=4 + 7

2=

1,601 + 1,163

2

= , []


19

VII. Caudal volumtrico del aire

4 = 4 = 1,382 8,95

4 (

242

1000)

2

= , [

]

VIII. Potencias

POTENCIA MECNICA

4 =

2370=

1,8 2000

2370

= , []

POTENCIA ELICA

4 =

76=

999,97 0,596 0,059

76

= , []

POTENCIA ELCTRICA

3 = 1,341

1000[] = 270 6

1,341

1000

= , []

IX. Rendimientos

RENDIMIENTO DEL VENTILADOR

3 =

100% =

0,44

1,519 100%

= , %

RENDIMIENTO ESTTICO

3 =

= 29,09 0,0613

0,059

= , %


20

c) TABLAS DE VALORES OBTENIDOS

Mediciones de constantes realizadas al Equipo de ensayo de ventiladores durante la ejecucin de la

experiencia E976, a partir de las cuales se obtuvieron los resultados expresados en las Tablas

6,7,8,9,10 y se trabajaron las etapas consecuentes del informe, para as cumplir con los objetivos

propuestos.

hew hdw htw

Q h1 [c.c.a] h2

[c.c.a] h3 [c.c.a] h4 [c.c.a] h5 [c.c.a] h6 [c.c.a] F [kg] T [C] I [A] V [Volt]

1 5,80 15,80 8,80 8,70 16,10 5,10 1,10 17,00 4,00 270,00

2 6,40 15,11 8,80 8,50 15,60 5,60 1,40 17,10 5,00 270,00

3 7,20 14,42 8,90 8,50 15,00 7,30 1,60 16,70 5,00 270,00

4 7,60 13,73 9,00 8,50 14,10 8,20 1,80 17,00 6,00 270,00

5 8,70 13,04 9,10 8,40 13,80 8,50 1,85 16,90 6,00 270,00

6 9,40 12,35 9,30 8,20 13,20 9,00 2,00 17,00 7,00 270,00

7 10,10 11,66 9,30 8,00 12,50 9,80 2,05 16,90 7,00 270,00

8 10,70 10,97 9,40 8,00 12,10 10,20 2,10 16,80 7,00 265,00

9 11,30 10,28 9,50 8,00 11,60 10,50 2,20 16,90 7,00 265,00

10 12,10 9,60 9,80 7,50 11,10 11,30 2,40 16,30 8,00 270,00 Tabla 4. Constantes medidas en el Equipo de ensayo de Ventiladores durante la realizacin de la experiencia.

TUBO PITOT BARRIDO - OBTURADOR FIJO

hdw - Q4 hdw - Q7

Barrido [mm] h3 [c.c.a] h4 [c.c.a] h3 [c.c.a] h4 [c.c.a]

2 8,5 8,9 8,5 9

16 8,6 8,9 8,5 9

32 8,6 8,9 8,5 9

52 8,6 8,8 8,6 8,9

82 8,6 8,7 8,7 8,8

154 10,2 7,2 10,8 6,7

182 10,2 7,1 10,8 6,7

202 10,2 7,1 10,8 6,6

210 10,3 7,1 10,9 6,5

232 10,3 7,1 10,9 6,6 Tabla 5 . Constantes medidas en las mediciones 4 y 7, en el Equipo de ensayo de Ventilador durante la realizacin de la experiencia.


21

d) TABLAS DE VALORES CALCULADOS

Velocidad del aire en el centro del ducto (Vc)

Q Pa [kg/cm2] pa [kg/m3] hdw (Centro) [m.c.a.] Vc [m/seg]

1 0,0110 1,230 0,001 3,993

2 0,0100 1,229 0,003 6,921

3 0,0077 1,228 0,004 7,995

4 0,0059 1,224 0,005 8,951

5 0,0053 1,224 0,007 10,592

6 0,0042 1,222 0,011 13,288

7 0,0027 1,221 0,013 14,453

8 0,0019 1,220 0,014 15,002

9 0,0011 1,219 0,015 15,537

10 0,0002 1,221 0,023 19,228 Tabla 6. Constantes calculadas para el parmetro de Velocidad de aire en el centro del ducto (Vc)

.

Velocidad media del aire en el interior del ducto (Va)

Barrido Pa

[kg/cm2] pa

[kg/m3] hdw (barrido)

[m.c.a.] raiz hdw [m.c.a.]

Sumatoria raiz

Va [m/seg]

4 0,0059 1,224

0,004 0,063

1,132 14,333

0,003 0,055

0,003 0,055

0,002 0,045

0,001 0,032

0,03 0,173

0,031 0,176

0,031 0,176

0,032 0,179

0,032 0,179

7 0,0027 1,221

0,005 0,071

1,326 16,803

0,005 0,071

0,005 0,071

0,003 0,055

0,001 0,032

0,041 0,202

0,041 0,202

0,042 0,205

0,044 0,210

0,043 0,207 Tabla 7 . Constantes calculadas para el parmetro de Velocidad media del aire en el interior del ducto (Va)


22

PARA GRAF. POT ELEC VS CAUDAL AIRE

Q POT. ELECTRICA [k W] POT. ELECTRICA [HP] CAUDAL AIRE Qa [m3/seg]

1 1,080 1,448 0,254

2 1,350 1,810 0,440

3 1,350 1,810 0,508

4 1,620 2,172 0,569

5 1,620 2,172 0,673

6 1,890 2,534 0,845

7 1,890 2,534 0,919

8 1,855 2,487 0,954

9 1,855 2,487 0,988

10 2,160 2,895 1,222 Tabla 8. Constantes calculadas para Graf. 4

ESTUDIO DE CONSUMO

CAUDAL AIRE Qa [m3/hr]

ENERGIA [kWh]

GASTO [$] ENERGIA [kWh] por 1 [m3/hr] GASTO [$] de 1 [m3/hr]

913,763 1,080 102,395 0,0012 0,112

1583,716 1,350 127,994 0,0009 0,081

1829,475 1,350 127,994 0,0007 0,070

2048,246 1,620 153,592 0,0008 0,075

2423,800 1,620 153,592 0,0007 0,063

3040,529 1,890 179,191 0,0006 0,059

3307,225 1,890 179,191 0,0006 0,054

3432,804 1,855 175,873 0,0005 0,051

3555,277 1,855 175,873 0,0005 0,049

4399,780 2,160 204,790 0,0005 0,047 Tabla 9. Constantes calculadas para estudio de consumo

POTENCIAS RENDIMIENTO

Q POT. ELECTRICA [HP] POT. MECANICA [HP] POR. EOLICA [HP] VENTILADOR

[%] ESTATICO

[%]

1 1,448 0,928 0,367 39,575 44,540

2 1,810 1,181 0,579 48,994 33,213

3 1,810 1,350 0,515 38,132 27,264

4 2,172 1,519 0,442 29,077 31,246

5 2,172 1,561 0,470 30,074 22,645

6 2,534 1,688 0,467 27,654 13,251

7 2,534 1,730 0,326 18,865 7,772

8 2,487 1,772 0,238 13,452 1,094

9 2,487 1,857 0,143 7,699 -1,472

10 2,895 2,025 0,032 1,588 0,000 Tabla 10. Constantes calculadas potencias y rendimientos varios


23

e) BIBLIOGRAFIA:

[1] Departamento de Ing. Mecnica. Ensayo con ventilador (E976), Universidad de Santiago de Chile,

http://www.dimecusach.cl/

[2] Severns. W. H.; La produccin de energa mediante vapor, aire o gas, editorial Revert, 2007.

[3] Mataix, Claudio. Mecnica de Fluidos y Maquinas Hidrulicas, Oxford, 2a. edicin.

f) TEMARIO DEL EXPERIMENTO:

i. Tipos de rodetes de ventiladores.

ii. Caractersticas constructivas de un ventilador industrial.

iii. Normas para el ensayo de ventiladores. iv. Concepto de coeficiente de centro. v. Distribucin de velocidades para diferentes regmenes de fluidos vi. Tubo de Prandtl. vii. Balance de energa. viii. Curvas caractersticas

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