Solucionario Capitulo 20 - Ventiladores

7/23/2019 Solucionario Capitulo 20 - Ventiladores

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INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE

MOTUL.

SISTEMAS Y MQUINAS DE FLUIDOS.

RESOLUCION DE PROBLEMAS.

UNIDAD 3VENTILADORES

INGENIERA ELECTROMECNICA.

6 A

DOCENTE:

I. I. M. BALTAZAR ABIMAEL CHUC BAQUEDANO.

31 DE MARZO DEL 2014.


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2

20-7. La presin esttica de un ventilador equivale a 20 mm.c.a y la presin dinmica a 5

mm.c.a. Calcular total producida por el ventilador.

Datos:

= . . . = . = . . . = .

= + = . + . = .

20-8Un ventilador centrfugo impulsa aire de la atmsfera a razn de 240 m3/min, a

travs de una salida rectangular de chapa, cuyas dimensiones son 800 X 400 mm. El

ventilador gira a 750 r.p.m. El dimetro de entrada del rodete es 500 mm, y la salida es

de 800 mm. El aire entra radialmente en el rodete a 15 m/s. 2= 70, b2= 100 mm. En la

caja espiral se consigue un aumento de presin equivalente al 30% de altura de

velocidad a la salida del rodete en el cual las perdidas ascienden a un 25% de la misma

altura de velocidad. Densidad del aire 1.2 kg/cm3; v= 1; m= 0.92. Desprciense el influjo

del espesor de los labes. (desprciense las perdidas en las embocaduras e inclyanse las

perdidas desde la salida del rodete hasta la salida del ventilador en las perdidas en la caja

espiral).

Calcular:

a) Rendimiento hidrulico del ventilador.


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3

b) Potencia de accionamiento.

c) Presin esttica en mbar o la salida del ventilador.

Datos:

Q= 240 m3/min= 4 m3/s

= 750 r.p.m.

DE= 500 mm= .5m C1= C1m W1

DS= 800 mm= .8m

2Entrada radial

VE= 15 m/s

2= 70

b2= 100 mm

aire= 1.2 kg/cm3 U1

v= 1

m= 0.92 (TRIANGULO DE ENTRADA)

(TRIANGULO DE SALIDA)

C1 W1

C2m

2 2

C2u W2u

U2

= = . =. /

tan =

= . . = tan = .. = . . =

/. =. / =. /

90o


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4

= + = = . . = . /

sin = = = sin = . / = +

=

+

= .

+.

= .

= + + = . = // =.

= .

+

= . /

= . / . . + . . = + =.+.

= .

= = .. = .= . . = .


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5

=

=

=. .

=. . = . = =. .. =. = .. = .

20-9. En un tnel de viento de circuito cerrado la corriente de aire necesaria para los ensayos de

los modelos se hace por medio de un ventilador que da un caudal de 50 m 3/s ( = 1.2 kg/m3).

La prdida de carga en el tnel aerodinmico asciende a 2000 Pa. El rendimiento total del

ventilador es 70 %. Calcular la potencia de accionamiento del ventilador.

Datos:

Q=50 m3/s

=1.2 Kg/m3

ntot= 70 %

pra+ pri=2000 Pa

= + + pZ-pA=0.

= + = =

= . =.=.


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20-10 Calcular el caudal de un ventilador que ha de producir 10 renovaciones de aire a la hora

en una planta industrial que mide 50 x 20 x 8m.

Datos:

= 10 renovaciones

= = = =.

20-11. Un ventilador impulsa aire a travs de un conducto de seccin circular de 250 mm dedimetro, en el que se ha instalado un orificio de 150 mm de dimetro concntrico con la tubera

para medir el caudal. Un manmetro diferencial conectado antes y despus del diafragma indica

una cada de presin de 8 mbar. El diafragma tiene un coeficiente de caudal Cq= 0.65. Calcular

el caudal del ventilador.

Datos:

= = . =

= .

= =. = .

Coeficiente de caudal

Cq= 0.65.

Usamos la frmula universal de Caudal =


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2

= + =

20-13. En aplicaciones tales como aulas de universidad se estima un consumo de 30 m de aire

por persona y hora. Calcular el caudal de un ventilador que ha de renovar el aire de una sala de

30 alumnos.

Datos:Consumo: Alumnos: = /Por consiguiente se convierto el caudal de /h a /s = = . /

20.14 Un exhaustor aspira de una habitacin 6 m3/s de aire. La habitacin se encuentra a 30C

y la presin baromtrica es de 740 Torr. El conducto de impulsin del exhaustor es rectangular

y de 1 m2de seccin. Al comienzo de l se mide una presin esttica de 10 mbar. El rendimiento

total del ventilador es 65%.

Calcular la potencia en el eje del ventilador.

Datos

T= 30C = 303.15K

Pbaromtrica = 740 Torr = Pamb= (0.740) (13 600)(9.81) = 98 727.84Pa

A= 1m2

Pesttica= 10mbar = 10 000Pa

= 65%

= . = ... =. =. = + = = = =


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= = = .

=.

= + =+.=. =. = =

.. =. =.

20-15. En la red de la figura determina la presin total que debe tener el ventilador que la

alimenta los dimetros de los diferentes tramos. En la figura se han indicado las longitudes de

los tramos en m. Q = 1000 m3/h. Los codos y red como en el problema 20-6.

Datos:

Q = 1000 m3/h = (1000 m3/h) (1 h/3600 s) = 0.2777 m3/s

La red lleva (3T) en los puntos B, C y D.

Tmese para estos = 0.7


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Para los dos codos E y F se tomara el coeficiente = 0.2

= . = ? = . /D: ?

Para determinar los dimetros se escoger una velocidad conveniente en los conductos, como

por ejemplo: C = 15 m/s. Aplicando:

= .

Tenemos que

=

=

.

= / . =.Tramo de A- B

QA-B = 15Q = (15) (0.2777 m3/s) = 4.167 m3/s

dA-B= 0.291 = .(. /) = . =

Tramo BH

QB-H = 2.5Q = (2.5)(0.2778 m3/s) = 0.695 m3/s

dB - H= 0.291 = .(. /) = . =


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Tramo BC

QB-C = 12.5Q = (12.5) (0.2778 m3/s) = 3.473 m3/s

dB - C = 0.291 = .(. /) = . =

Tramo C - I

QC-I =5Q = (5)(0.2778 m3/s) = 1.389 m3/s

DC-I= 0.291 = .(. /) = . =

Tramo C - D

QC-D= 7.5Q = (7.5) (0.2778 m3/s) = 2.084 m3/s

DC-D= 0.291 = .(. /) = . = Tramo D - G

QD-G= 5Q = (5) (0.2778 m3/s)= 1.389 m3/s

DD-G= 0.291 = .(.. /) = . = Tramo D - K

QD-K= 2.5Q = (2.5) (0.2778 m3/s) = 0.695 m3/s

DD-K= 0.291 = .(. /) = . = La presin toral del ventilador ser la necesaria para vencer las perdidas por el conducto en que

estas sean mximas, a ceder por el conducto AG

= + + + + + +

=[. . + . + . + . + . + . + ]

.= .


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Presin total:

Ptot = (Hr) (arcg) = (202.719 m) (1.29 Kg/m3) (9.81 m/s2)

Ptot = 2565.389 Kgm/s2

Ptot = 2,565.389 Pa.

20-16 un ventilador en condiciones normales genera una presin esttica de 20mbar y una

presin dinmica de 2mbar. La potencia de accionamiento es de 75 kW. El rendimiento total del

ventiladores de 0.75. Calcular el caudal del ventilador.


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./56.25

2200

)75.(.

7500

.

2200

2220

?

7575.0

2

20

:

3

2

sm

m

Ns

mN

W

S

J

s

mN

QPtot

totPa

tot

ptotQPa

ventiladorcomo

PaPtot

mbarPtot

Q

kwpatot

mbarpd

mbarpe

Datos

=

=

=

=

=

+=

=

=

=

=

=

20-17. Un ventilador para tiro forzado tiene que trabajar contra una presin esttica de 8 mbar .

La velocidad de los gases calientes a la salida y entrada del ventilador puede suponerse igual.

El caudal es de /. El rendimiento total es 65%. Calcular la potencia deaccionamiento.Datos:

= = . = = /


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= / = % = . =?Solucin:

= = + = / = Por lo tanto:

= /Sustituyendo en la frmula:

= = / /. = . = .

Respuesta:

= .

20-18 Para renovar el aire de una habitacin se instala en un exhaustor en una tubera

corta de 600 mm de dimetro de seccin circular en orificio practicado en la pared.El ventilador proporciona un caudal de m/mim. El rendimiento total delventilador es 50%; = . kg/m Calcular:

a) Potencia que hay que prever en el motor elctrico de accionamiento;b) Ahorro de potencia que se obtendra si se abocinase la entrada en el conducto


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= = . = . = = . /. = . / = = . /

. / = . = = = .

/. /. = .

=.

20-19. Un exhaustor tiene una prdida en la embocadura equivalente a 10 mm.c.a. El caudal

del ventilador es 3 m3/s. La aspiracin al fin de la contraccin de la embocadura, as como la

impulsin tiene 1 m2de seccin. Un manmetro conectado en la brida de salida del ventilador

y abierto por el otro extremo a la atmsfera marca un desnivel de 100 mm.c.a., la mquina aspira

de una sala, en la que la presin baromtrica es de 740 Torry la temperatura 30 0C y expulsa a

travs de un conducto a la atmsfera.

Datos:

= = .

= .

= / = . / = % = . / =?


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Calcular:

a) La presin total del ventilador.

b) La potencia que hay que suministrar al eje del ventilador si el rendimiento global de este es

del 60 %.

c) La velocidad del aire en el tubo de aspiracin despus de la embocadura.

d) La presin en el mismo punto.

Datos: Ptot= ?

Pr-int = 10 mm.c.a. = 0.01 m.c.a Pa = ?

Q = 3 m3

/s C1 = V = ?

b1= b2 = 1m3 P1= ?

Ps= 100 mm.c.a.

Pamb= 740 Torr

T = 30 0C

1 Torr = 1.3332 x 102 N/m2= Pa

A = 1 m2

tot = 60 %

Solucin:

a) La presin total del ventilador.


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12

kWP

mNsmP

PQP

a

a

tot

tota

92.46.0

)/6.986)(/3(

23

=

=

=

c) La velocidad del aire en el tubo de aspiracin despus de la embocadura.

smVC S /31 ==

d) La presin en el mismo punto.

PaP

P

PPP dr

7.103

)1.56.98(

)(

1

1

int1

=

+=

+=


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15

20-22 un ventilador est instalado en un conducto circular de 1/2 m de dimetro donde reina

una velocidad producida por el ventilador de 10 m/s. el rendimiento del ventilador es 60 %. La

entrada de y salida del ventilador es a la presin atmosfrica: temperatura y salida atmosfricas

30y 710 Torr. Calcular la potencia en el eje del ventilador.Datos:

= . / = / =%= . =

Solucin:

= = = = = . =. = /. =./1 Torr =. = . = . . = + . = .

= . = . .. = . = = . = . = + = = = . = . = . + . = .

=

=.

.

. = . = .


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