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CAPTULO 3
3. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO DE
SISTEMAS COLECTORES DE MANGAS.
Antes de revisar las razones que afectan el funcionamiento de un filtro
de mangas, es fundamental entender el concepto sistema. En
trminos muy simples, este concepto reconoce que el equipo de control
para la contaminacin ambiental es parte de un proceso, y por lo tanto,
para prever cmo disear o evaluar el rendimiento de este tipo de
equipos es necesario considerar el proceso completo.
esde el punto de vista de diseo, la primera nocin que se debe
discutir es el concepto de ca!da de presin o de carga. En el diseo de
un sistema de evacuacin se deben considerar diversos factores, uno
de ellos es la resistencia a la presin a travs del proceso. "ngenieros
de diseo estiman que la resistencia al flu#o de aire a travs del filtro de
mangas debe ser de $%%mm a &%%mm '( a ) pulgadas* de columna de
+&
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agua del lado limpio al lado sucio de la unidad. El ob#etivo del sistema
de evacuacin es transportar el flu#o de gas desde la fuente acia el
filtro de mangas o cualquier otro tipo de sistema de control para la
contaminacin de manera eficiente y efectiva. -or lo tanto, durante el
diseo del sistema de coleccin se deben considerar los siguientes
factores entre otros el volumen de polvo y el aire que se genera en el
punto de entrada, la distancia que el flu#o de gas debe recorrer asta el
final del colector, si e/isten sistemas de acondicionamiento, la
temperatura del flu#o de gas desde el punto de entrada al de salida, la
composicin qu!mica del flu#o de gas.
Asumiendo que se cuenta con la informacin anterior, el siguiente paso
para determinar el tamao del sistema es evaluar las caracter!sticas del
ventilador de acuerdo a la resistencia que encontrar0 a lo largo del
sistema. Es importante comprender que el flu#o de aire enfrenta
resistencia desde el punto de entrada a travs del conducto y en el filtro
de mangas, como as! tambin en todas las 0reas que necesitan ser
evaluadas para asegurar un funcionamiento adecuado del filtro, como
campanas de captura y accesorios a travs de la ducter!a.
El proceso puede sufrir diversas modificaciones como por e#emplo
aumento o disminucin de la produccin, cambios en el material
+1
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recolectado, etc., que pueden alterar el buen funcionamiento del
colector. 2ualquier cambio puede afectar el volumen de los flu#os de
gas que a su vez altera el funcionamiento del filtro. 3e considera que
para evaluar de manera apropiada el funcionamiento de un filtro de
mangas, es fundamental acer una evaluacin de los elementos
localizados antes y despus de l.
3.1. Cantidad de aire requerido de auerdo a! equi"o a
de#e$"o!%ar.
4n sistema de desempolvado puede ser concebido para atender
uno o m0s puntos dentro del proceso. -or e#emplo, en el ensacado
del cemento un sistema puede encargarse desde la alimentacin al
elevador asta el sistema de limpieza de fundas, considerando
inicialmente para esto el volumen de aire que ay que ventilar en
cada uno de los puntos que se incluyen dentro del ensacado5 esto
es lo primero a determinar para cualquier sistema de
desempolvado. E/isten est0ndares recomendados de acuerdo a
cada aplicacin al aire ambiente, la suma de los vol6menes de aire
de cada uno de los puntos a desempolvar ser0 el volumen total
que el sistema mane#ar0 y el dato inicial para el diseo del colector.
+(
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7"849A 1.$. esempolvado para el ensacado de cemento.
-ara poder determinar el volumen de aire total, recurriremos a la
tabla siguiente otorgada por :olcim 8roup 3upport a travs de su
departamento de tecnolog!a mec0nica. Este documento forma
parte del :olcim esign 2riteria que se utiliza para traba#os de
ingenier!a en las plantas y que est0 basado en consideraciones
tericas y emp!ricas.
++
-
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;A;"A E A"9E A E3E?-@=A9 3E8B> E= EC4"-@ E
A24E9@ A= :@=2"? E3"8> 29";E9"A
+D
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=a tabla considera el tipo de unidad a desempolvar y su tamao,
luego de esto, se tiene el caudal necesario para el sistema.
;enemos diferentes casos tales como bandas transportadoras,
alimentadores de placas, elevadores, etc.
3.&. Ca$"ana de a"tura
El polvo generado en el proceso debe ser capturado para que
pueda ser transportado acia el filtro. -ara este fin est0n
diseadas las campanas de captura, llevar el polvo generado
dentro del sistema. -equeas variaciones en la eficiencia de
captura de la campana puede resultar en aumentos significativos
de polvo fugitivo, siendo estos siempre mayores en porcenta#e que
las emisiones provenientes de cimeneas.
7"849A 1.&. Emisiones capturadasfugitivas
+F
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=a ubicacin de la campanaes muy importante para la captura de
las emisiones debido a que el caudal dentro del ducto del sistema
var!a con el cuadrado de la distancia entre la campana y la fuente
de contaminacin.
C G '$%H&IA* 'Ecuacin $*
e donde
C G 2audal necesario en el punto de desempolvado
H G istancia desde la cara del ducto que da acia la fuente acia
el punto m0s le#ano de la fuente.
G =a velocidad de captura a la distancia H
A G Jrea de la entrada de la campana.
El diseo de la campanade captura en los puntos de succin
deber0 otorgar el tiro suficiente para levantar las part!culas que
est0n en combinacin con el aire ambiente pero sin capturar el
material que forma parte del flu#o principal.
En la industria del cemento, se utilizan campanas de capturas
cerradas que proveen un me#or control de las emisiones5 las tapas
de inspeccin y accesos deben ser lo m0s pequeos posibles.
+)
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7"849A 1.1. ;ipos de campanas de captura
Es posible optimizar las campanas de captura considerando los
siguientes puntos
K =a campana debe ser ubicada lo m0s cercano posible a la
fuente de contaminacin
K =a entrada de la campana debe estar ubicada de tal manera
que aga que al menos, el patrn de movimiento del fluido se
desv!e acia ella.
K El anco de la campana debe ser mayor que el de la fuente de
contaminacin.
K 3e pueden colocar aletas dentro de la campana para llevar el
flu#o acia el ducto con menores prdidas.
+L
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-rdidas de presin en campanas 2uando el aire entra en la
campana, prdidas din0micas ocurren, causando ca!das de la
presin total. Est0n dadas por
M-eG 2%-v'Ecuacin &*
onde
M-e G -rdidas a la entrada de la campana
2%G 7actor de prdida 'de acuerdo a la geometr!a*
-vG elocidad de presin
El valor absoluto de la presin est0tica en la succin de la
campana es el siguiente
-stG -vI M-e'Ecuacin 1*
3iendo
-stG =a succin de la campana
=a succin de la campana es la presin est0tica negativa medida
apro/imadamente 1 di0metros del ducto luego de la campana.
-ara campanas simples, la frmula es la siguiente
-stG '$ I 2%*.-v'Ecuacin (*
-ara el factor de prdida, e/isten tablas de donde se obtiene su
valor de acuerdo a las dimensiones y forma de la campana.
D%
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7"849A 1.(. 2oeficientes de prdidas en campanas colectoras
=a cantidad de campanas de capturapara puntos de transferencia
en sistemas de bandas transportadoras deber0 ser igual a 15 el
primer punto de succin en la parte superior a la ca!da de la
primera banda, el segundo en la cola de la segunda banda 'detr0s
del cute de alimentacin* y el tercero en la parte frontal al cute
de alimentacin de la segunda banda, como vemos a
continuacin.
D$
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7"849A 1.+. 2ampanas en bandas transportadoras
El mismo caso aplica para alimentadores de placas, como se
indica en la figura siguiente
7"849A 1.D. 2ampanas en alimentadores de placas
D&
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7"849A 1.F. 4bicacin de campanas de captura en alimentadores
-ara el diseo de la campana de captura, ay que considerar que
a la salida de sta y entrada al ducto, la velocidad de transporte de
las part!culas deber0 llegar a $) ms como m!nimo, siendo sta la
velocidad promedio para polvos industriales provenientes
moliendas y mane#o general de materiales.
=a velocidad de captura es el nombre con que se conoce a la
velocidad de las part!culas flotantes sobre la cama de material en
sistemas transportadores antes de entrar a la campana de captura.
El polvo se mezcla con el aire en el punto de generacin y es
transportado a lo largo del ducto5 tomas e/perimentales de datos
D1
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an determinado los valores para las velocidades de captura en
condiciones ideales para la mayor!a de operaciones en la industria.
;A8@ E E=@2"AE3 E 2A-;49A
RANGO DE 'ELOCIDADES DE CAPTURA
CONDICION DE LADISPERSI(N DELCONTAMINANTE
APLICACI(N'ELOCIDAD DECAPTURA )$*#+
3ueltas sin velocidaden el aire
Evaporacin detanques
%.&+ a %.+
3ueltas con velocidadba#a del aire
;ransportadoresde ba#a velocidad
%.+ a $.%
8eneracin activadentro de la zona de
generacin
2utes decargadescarga detransportadores,
trituradoras
$.% a &.+
Alta velocidad dentrode la zona
?olienda,sandblasting &.+ a $%
En el :olcim esign 2riteria, encontramos una tabla que indica las
dimensiones para la construccin de las campanas en base al
volumen de aire en ese punto y las velocidades de entrada y salida
deseadas de las part!culas a travs de la campana. =a velocidad
de captura utilizada es de $.( ms, que se encuentra dentro del
rango permisible para su aplicacin.
D(
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;A
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3.3. Di#e,o de duto#
-rincipios de flu#o de aire.K El diseo de ductos se fundamenta en
la mec0nica de fluidos y sus principios. -ara los an0lisis realizados
en diseos, es necesario establecer primeramente las propiedades
de los fluidos. -ara este fin, se designar0 como T a la densidad del
aire, tomada a &%U2 y a $ atm de presin, con esto
TaireG$.&%Vgm1. =a viscosidad cinem0tica se llama a la resistencia
al fluido a fluir, representada por W, y tiene un valor de $D/$%K(
m&s.
-ara el fluido es necesario realizar las siguientes asunciones
K 3e desprecian los efectos del intercambio trmico. 3i la
temperatura dentro de los ductos es significativamente
diferente a la del aire de los alrededores del ducto, se
producir!a intercambio de calor en consecuencia se tendr!a un
cambio de temperatura del aire y por tanto se modificar!a el
caudal.
K 3e considera que el aire es incompresible. 3i la prdida global
de presin en el sistema es superior a +%% mmdca la densidad
del aire cambiar0 apro/imadamente el +X y el caudal tambin
se modificar0. ;odos los fluidos son compresibles en cierto
DD
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grado, pero un an0lisis incompresible es satisfactorio para
gases y vapores con velocidades alrededor de los &%ms.
K 3e supone que el aire es seco. =a presencia del vapor de agua
reduce la densidad del aire. -or lo que debe efectuarse una
correccin para tener en cuenta este efecto, se debe acer un
an0lisis -sicromtrico
K 3e desprecia el peso y el volumen del contaminante presente
en la corriente de aire. 3i e/isten altas concentraciones de
slidos o cantidades significativas de gases distintos al aire,
deben efectuarse las correcciones para tener en cuenta su
efecto.
2on esto es posible aplicar la ley de la continuidad que indica
[ ]
=
== 2
3.
mAs
mV
s
mQVAmcteAV 'Ecuacin +*
Y con el principio de la conservacin de la energ!a podemos aplicar
la Ecuacin de
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[ ] [ ]
=
=s
m
s
mVmmD
s
m
mLs
mV h
22
1000Re
'Ecuacin F*
3i 9e Z &1%%, el flu#o es considerado laminar y el factor de friccin
ser0
Re
64
=f
'Ecuacin )*
-ara &1%%Z9eZ$%%%%, en la etapa de transicin, el factor de
friccin viene dado por
25.0Re
3161.0=f 'Ecuacin L*
@ tambin por la relacin iterativa
[ ][ ]
+=
fmmD
mm
f h Re
51.2
7.3log2
1 'Ecuacin $%*
-ara 9eS$%%%%, se trata de flu#o turbulento, tenemos la siguiente
frmula para el factor de friccin
237.0Re
221.00032.0 +=f 'Ecuacin $$*
D)
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@tra alternativa para encontrar el factor de friccin, es el iagrama
de ?oody5 con el n6mero de 9eynolds y la rugosidad absoluta
podemos encontrar el valor del factor de friccin
7"849A 1.). iagrama de ?oody
2uando se trata del diseo de ductos, es necesario encontrar las
prdidas debido a las resistencias friccional y din0mica del
sistema. -ara las prdidas por friccin tenemos la ecuacin de
arcy, a continuacin
DL
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[ ]
[ ]mmDs
mV
m
kgmfL
Ph
f2
10002
22
3
=
'Ecuacin $&*
Y para las prdidas din0micas causadas por los accesorios en las
tuber!as, tenemos
2
2
2
2
3
= s
mV
mKgKPv 'Ecuacin $1*
3iendo V el factor de friccin por prdidas din0micas, de acuerdo a
la geometr!a del accesorio utilizado y sus dimensiones.
2ambios de presin en el sistema -ara secciones de ductos de
0rea constante, la prdida de presin total y la prdida de presin
est0tica se mantienen constantes. En los puntos de transicin en
donde aumenta o disminuye la seccin transversal, la prdida de
presin de velocidad disminuye de igual manera que la prdida de
presin total, pero la prdida de presin est0tica puede disminuir o
aumentar, dependiendo de la disminucin o aumento de la seccintransversal siguiente.
F%
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7"849A 1.L. 2ambios de presin en el sistema
@tra manera de apreciar los cambios de presin, se encuentra en
la figura siguiente
7"849A 1.$%. 2ambios de presin en el sistema
F$
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4na vez que el volumen de aire en cada punto es determinado y
conocido, los ductos deben ser diseados correctamente. uctos
redondos son preferidos porque ofrecen mayor uniformidad a la
velocidad de transporte evitando cambios en el comportamiento de
las part!culas en el aire o gas y porque pueden soportar presiones
est0ticas m0s altas que los ductos cuadrados. 4na adecuada
velocidad del gas dentro del ducto permitir0 que el polvo sea
transportado #unto con el.
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3iendo C el caudal necesario para el sistema, A el 0rea de la
seccin transversal del ducto y la velocidad de transporte '$)
ms*.
-rdidas en ductos -ara sistemas de desempolvado, es positivo
tener codos con la relacin r S $.+5 si la relacin es menor a esta
cantidad, la abrasin puede reducir el tiempo de vida generando
desgaste y prdidas en el sistema. 7recuentemente se encuentran
diseos de ductos con problemas en los codos y variaciones de
secciones, causando un acelerado desgaste en las paredes del
ducto.
7"849A 1.$$. 9elacin r de codos en ductos
F1
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F(
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A mayor n6mero de puntos de succin en el sistema, resulta m0s
dif!cil balancearlo para que sea efectivo. Es por esto que se
recomienda que m0/imo sean ) puntos por sistema de
desempolvado. =os ductos orizontales deber!an ser evitados5
grandes consecuencias por efecto de la abrasin y segregacin de
material se presentan cuando los ductos son orizontales. -ara
evitar la acumulacin de polvo, se recomienda que la pendiente de
los ductos para el caso de la caliza y cemento sea 1%U, y para el
cl!nQer sea (+U, con respecto al e#e vertical.
7"849A 1.$&. -endientes en ductos para caliza, cemento y cl!nQer
:olcim esign 2riteria recomienda para el diseo de codos y
ramales en ductos, la utilizacin de la siguiente informacin en la
figura 1.$1. 3abiendo que es importante mantener la misma
velocidad a lo largo de ducto por las consideraciones antes
mencionadas, en cada punto de succin se mane#ar0 un caudal
establecido y con una velocidad requerida igual para todo el
F+
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sistema, entonces queda por determinar el 0rea de la seccin
transversal del ducto. 2ada diseo de arreglos 'codos, uniones,
etc.* tiene su coeficiente de prdidas, que deber0 ser considerado
en el diseo de la ducter!a #unto a la presin de velocidad.
7"849A 1.$1. iseo de ductos
7"849A 1.$(. 2onservacin de masa en ductos
FD
-
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7"849A 1.$+. iseo de codos y ramales en ductos
FF
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A medida que los diferentes ramales pertenecientes a los
diferentes puntos de captura se unen para llegar al filtro como uno
solo, el caudal aumenta, y si consideramos que la velocidad del
flu#o debe ser la misma, entonces el 0rea deber0 aumentar, lo que
implica que el balance neto del flu#o volumtrico debe ser igual a
cero.
7"849A 1.$D. elocidad constante en ductos
3e recomienda para establecer las dimensiones de codos y
ramales en ductos, utilizar la figura 1.$+. proveniente del :olcim
esign 2riteria, en la que en base al di0metro del ducto y el
0ngulo de inclinacin de acuerdo al material, podemos determinar
el resto de dimensiones. "ncluye codos asta los L%U de
inclinacin.
F)
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3.-. Co!etor de "o!%o
El cuerpo principal del colector tiene 1 secciones5 una seccin de
aire limpio 'plenum limpio* en la parte superior, la c0mara de
filtrado que contiene un n6mero de mangas cil!ndricas en la parte
central, y una tolva para alo#ar el polvo en la parte inferior. =as tres
partes mencionadas est0n separadas por una l0mina que tiene
como fin mantener la c0mara de filtrado separada del plenum de
aire limpio.
El aire contaminado entra al colector pasando por un difusor, que
absorbe el impacto de las part!culas debido a su velocidad al
ingresar, distribuyendo el aire y reduciendo la velocidad. Al reducir
la velocidad de las part!culas, causa que las m0s pesadas se
precipiten a la tolva para ser descargadas posteriormente fuera del
filtro. El aire con las part!culas m0s finas fluye acia la unidad o
c0mara de filtrado depositando las part!culas del polvo fino en la
parte e/terior de las mangas. El aire limpio contin6a acia el
plenum limpio y finalmente llega a la atmsfera.
=as mangas peridicamente se limpian por un moment0neo pulso
de alta presin de aire comprimido que viene desde la parte limpia
del filtro. =as flautas, ubicadas en base a un arreglo rectangular
FL
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formando filas sobre cada fila de las mangas, son las encargadas
de llevar el aire comprimido y generar el pulso.
7"849A 1.$F. Elementos mec0nicos en un colector de polvo
)%
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El golpe de aire generado por el pulso se optimiza con el uso de
venturis localizados en la parte superior de las mangas, que logra
una distribucin uniforme del pulso de aire a lo largo de la manga
en las dos v!as 'ida y retorno*.
4n temporizador de control de pulsos lleva la secuencia de los
ciclos de limpieza. En este punto se utiliza control por tiempo o por
presin diferencial.
3.-.1. Entrada di#tri/ui0n de !u2o
4na buena distribucin del flu#o de gas no necesariamente
significa tener tambin una buena distribucin del polvo,
sin embargo, una buena distribucin de gas va de la mano
con una me#ora en la distribucin del polvo. El flu#o de gas
con polvo que ingresa no es muy positivo si entra en
contacto directo con las paredes internas del filtro y con
las mangas5 una mala distribucin da como resultado
cortos ciclos de limpieza, alto consumo de aire comprimido
y una vida de mangas corta.
)$
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4sualmente se acostumbra a colocar una planca
deflectora a la entrada al filtro, causando que el polvo con
gas impacte contra ella precipitando las part!culas grandes
a la parte inferior de la tolva, pero debido al tiro producido
por el ventilador, el flu#o de aire con polvo fino sigue su
camino acia las mangas pero no lo ace de manera
distribuida.
7"849A 1.$). iseo t!pico en la entrada del filtro
)&
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=a corriente de aire con polvo circula bastante cerca de las
paredes de la tolva y siempre en direccin de las mismas
mangas causando un desgaste prematuro en ellas. Este
caso es m0s cr!tico en tolvas angostas. =as tolvas y las
mangas sufren desgaste por abrasin.
4n me#or diseo consiste en colocar deflectores de
manera escalonada uniformemente,
7"849A 1.$L. iseo me#orado a la entrada del filtro
El difusor disminuye la velocidad para evitar la fluidizacin,
precipitando la ca!da. 2on esto se tiene un caudal con
)1
-
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mayor uniformidad reduciendo la turbulencia5 adem0s,
ampliar el di0metro del ducto a la entrada, reduce la
velocidad del gas. 3on sencillos de instalar y econmicos.
7"849A 1.&%. iseo me#orado para deflectores
@tra consideracin que se debe tener es evitar que el
n6mero de entradas al filtro sea mayor a una. 4na sola
entrada garantiza una circulacin del flu#o normal, en tanto
que si al filtro llegan & o m0s ductos, sus flu#os respectivos
se encontrar!an causando turbulencia a la entrada,
generando m0s prdidas en el sistema.
)(
-
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3.-.&. 'e!oidad de i!trai0n
=a m0/ima velocidad de filtracin permitida depende de la
resistencia al flu#o otorgado por la capa de material
recolectado que se forma en la manga y por la abilidad
del sistema de limpieza de las mangas. Es necesario
controlar los aumentos de la presin diferencial, que
aumenta cuando
o Aumenta la velocidad de filtracin
o Aumenta el espesor de la capa de polvo en las mangas
o Es mayor la finura del polvo
o Es mayor la umedad del polvo
o Es mayor el tiempo de servicio de las mangas
-ara una efectiva limpieza de las mangas, es necesario que
e/ista un flu#o de gas reverso acia las mangas5 esto se
puede conseguir con alta presin de limpieza en los filtros
pulseK#et, o tambin con grandes vol6menes de gas
fluyendo en la direccin contraria, como los filtros de aire
reverso. 2uando la presin diferencial a travs de las
mangas es muy alta, la limpieza es insuficiente, logrando
que las mangas se taponen r0pidamente.
)+
-
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3.-.3. Re!ai0n airete!a
=a relacin aire tela es una simple relacin matem0tica
utilizada para medir la cantidad de tela filtrante disponible
para filtrar un volumen de aire dado a un caudal dado.
E/isten relaciones aireKtela est0ndares basadas en el
mecanismo de limpieza, utiliz0ndolas para determinar los
l!mites operacionales de un filtro de mangas, para el filtro
de sacudido la relacin es %.F+ K %.L% m1m&min '&.+ K
1.%$*5 para el de aire reverso es %,D% K %,F+ m1m1min
'&.% K &.+$* y para el pulse #et es $.+% K $.)% m1m&min
'+.% [ D.%$*
-ara determinar la relacin aireKtela utilizamos las
siguientes e/presiones
[ ]2
3
min/
mA
mQ
TAT
='Ecuacin $+*
e donde C es el caudal de diseo del colector y del
sistema y A;es el 0rea total filtrante, que viene dada por
mmmT xLxDxCA = 'Ecuacin $D*
3iendo 2m la cantidad de mangas en el filtro, m el
di0metro de las mangas y =mla longitud de las mangas.
)D
-
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3.-.-. 'e!oidad a#endente
@ tambin llamada velocidad intersticial, es la velocidad
del gas sucio calculada tericamente entre las mangas del
filtro en la parte inferior de la manga. Esto se presenta
independientemente el diseo de entrada del gas.
7"849A 1.&$. elocidad ascendente
=a m0/ima velocidad permitida depende de la direccin
del flu#o de gas entre las mangas y la velocidad final de las
)F
-
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part!culas grandes que an ca!do a la tolva por gravedad
luego de ser impactadas contra los deflectores.
4sualmente, el valor de la velocidad ascendente que debe
mantenerse en sistemas colectores au/iliares es de $.%
ms o m0/imo $.1 ms.
-ara el c0lculo de la velocidad ascendente tenemos
[ ] [ ] [ ]
[ ]
=
=
4.;
22
2
3
mDCmbmaA
mA
s
mQ
s
mV mmi
i
a
'Ecuacin
$F*
3iendo a el anco de la c0mara de limpieza del filtro y b el
largo de la c0mara.
3.-.4. Di$en#iona$iento de $an5a#
=as dimensiones de las mangas dependen de la eficiencia
de limpieza y de las dimensiones de la c0mara de filtrado.
8eneralmente el di0metro de las mangas se encuentra
entre loa $&%mm y $D%mm. -or efectos de estandarizacin
por parte de los proveedores de mangas, la mayor!a de los
filtros deben coincidir de cierta manera para que
solamente una medida y tipo de mangas sea utilizado.
))
-
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A medida que aumenta la longitud de las mangas es
posible que no queden perfectamente verticales en el
monta#e, causando que se toquen las mangas en la parte
inferior de ellas, provocando desgaste debido a la friccin5
adem0s, las mangas m0s largas son m0s dif!ciles para
limpiar en caso de que un agu#ero sea la causa del ingreso
de polvo a la manga.
3e recomienda cumplir la siguiente relacin para evitar el
problema descrito anteriormente
[ ]
25mD
mL
m
m'Ecuacin $)*
3iendo =mla longitud de la manga y mel di0metro de la
manga.
En cuanto a las costuras de las mangas, deben ser
colocadas a (+U con respecto al pasillo entre mangas
debido a que por efectos del sacudido durante la limpieza,
las mangas tienden a generar un movimiento leve acia el
lado opuesto de la costura. Al colocar las mangas a (+U,
tenemos una mayor distancia entre los lados opuestos de
las costuras, evitando el contacto entre ellas.
)L
-
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7"849A 1.&&. 2osturas al momento de ubicar las mangas
@tro punto importante es el denominado pellizco. Estepellizco es necesario para que la manga tenga facilidad de
movimiento ligero durante la limpieza. 3i se mantuviera
r!gida por falta del pellizco, el aire de limpieza a alta
presin no ser!a suficiente para generar una onda en
reaccin al pulso de aire.
L%
-
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7"849A 1.&1. -ellizco para mangas
3.-.6. Di#tania entre $an5a#
=a distancia m!nima entre mangas debe ser +%mm y
F+mm como m!nimo entre mangas y paredes. Esta
consideracin es muy importante debido a que va de la
mano con la velocidad ascendente. 3i acercamos m0s las
mangas suceder0n dos cosas5 primeramente las mangas
en el momento de la limpieza entrar0n en contacto una
con otra reduciendo su vida 6til5 por otro lado, al reducir el
espacio entre mangas, la velocidad ascendente
aumentar0, que es un aspecto per#udicial para el momento
de la limpieza porque evitar!a que el material que es
desalo#ado por el pulso de aire descienda libremente, sino
que inmediatamente ar!a que las part!culas de polvo
vuelvan a subir, permaneciendo el diferencial de presin
L$
-
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alto constantemente causando desestabilizacin en el
sistema.
3.-.7. N8$ero de $an5a# "or o!u$na
El n6mero m0/imo de mangas por columna no debe ser
mayor a $+ o$D.
7"849A 1.&(. >6mero de mangas por columna
?ientras mayor sea el n6mero de mangas, la longitud de
la flauta que transporta el aire comprimido para la limpieza
ser0 mayor, y con esto las prdidas ser0n mayores al
llegar a la 6ltima columna de mangas, afectando la
limpieza. -or esto se recomienda que el n6mero m0/imo
de mangas por columna sea $D.
L&
-
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3.-.9. Cana#ti!!a#
=as canastillas son utilizadas con el fin de que en los
periodos de limpieza o filtracin, las mangas no colapsen
manteniendo su forma cil!ndrica a lo largo de la misma.
=as canastillas son b0sicamente un alambrado,
preferiblemente de una sola pieza y resistente a la
corrosin, que tiene forma cil!ndrica con anillos de forma
circular a lo largo de la manga y con varillas verticales
para completar la forma cil!ndrica y poder alo#arse dentro
de la manga.
7"849A 1.&+. 2anastilla para mangas
-or lo general, para mangas con di0metros menores a
$D%mm, la cantidad de varillas verticales estar0 entre ) y
$&5 mientras que para mangas con di0metros mayores a
L1
-
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&%%mm, ser0n desde $D asta &% varillas. =os tipos de
canastillas de acuerdo a su parte superior, se indican a
continuacin
7"849A 1.&D. ;ipos de canastillas
3.-.:. ;i2ai0n de !a# $an5a#
=as mangas se aseguran a la l0mina portamangas en la
parte superior de la c0mara de limpieza. En ning6nmomento el seguro de la manga tiene la funcin de
soportar el peso de la canastilla. =a canastilla se soporta
desde la l0mina portamangas en la parte superior de sta.
=os seguros de las mangas se utilizan para que las stas
L(
-
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no se suelten durante la limpieza de#ando a las canastillas
sin superficie filtrante.
7"849A 1.&F. 7i#acin de mangas con fle#e met0lico.
3.-.1
-
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muy alta y no aplica para los filtros de aire reverso porque
la tensin que sufren las mangas al limpiar es mayor que
en otros tipos de filtros.
7"849A 1.&). ;ipos de te/tiles para mangas
=a seleccin del te/til es un aspecto sumamente
importante para la operacin de cualquier filtro de mangas.
ependiendo de la seleccin, el sistema funcionar0
correctamente durante la operacin o presentar0
problemas, Entre los aspectos m0s importantes a
considerar para la seleccin tenemos
o ;ipo de colector, particularmente su tipo de limpieza
o >ivel de umedad
o ;emperatura
LD
-
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o 2omposicin qu!mica de la mezcla gaspolvo
o Abrasividad del material
Adem0s, el medio filtrante debe satisfacer las siguientes
condiciones
o Alta permeabilidad, para menores prdidas
o 8ran capacidad para soportar esfuerzos
o Estabilidad trmica a temperatura de operacin
o Estabilidad dimensional
;A
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;A
-
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LL
-
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3.-.11. 'enturi#
=os venturis son componentes integrales en la mayor!a de
colectores del tipo pulseK#et. 3e encarga de dirigir el
disparo de aire comprimido acia el centro de la manga
con el fin de prevenir abrasin provocada por posibles
desalineamientos de las flautas. 4na buena configuracin
de los venturis garantiza un eficiente desprendimiento de
la capa de polvo y aorro en el consumo de aire
comprimido al ser m0s eficiente la limpieza por cada
disparo generado.
7"849A 1.&L. enturi para filtros de mangas pulseK#et
3i los venturis sufren alg6n desperfecto, el aire
comprimido no alcanza la velocidad requerida para limpiar
efectivamente las mangas.
$%%
-
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@tro punto importante del venturi, es que adem0s crea una
entrada de aire secundario a la manga. Esto se da por la
velocidad de entrada de aire comprimido y por la forma del
venturi que crea una succin en el momento que se
produce el disparo de la v0lvula.
=a ubicacin de la flauta en relacin al venturi es muy
importante5 para efectos de que se produzca la energ!a de
velocidad necesaria, su ubicacin respectiva debe cumplir
la siguiente relacin
;an FU G dH 'Ecuacin $L*
7"849A 1.1%. 4bicacin venturi vs. flauta
$%$
-
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3.-.1&. To!%a de de#ar5a
-or lo general, el polvo tiende a aglomerarse en las
paredes de la tolva debido a que las esquinas son rectas.
3e recomienda que las esquinas de las tolvas sean
redondeadas y que el 0ngulo de inclinacin no sea menor
a ++U.
4n problema frecuente que se presenta, es la
aglomeracin del material en tolvas piramidales debido a
la pequea abertura de descarga y a la ba#a inclinacin de
las paredes evitando que el material se mueva por
gravedad con facilidad. -ara este caso, se recomienda
modificar la salida colocando un transportador sin fin
directamente a la salida de la tolva en lugar de colocar
primeramente compuertas doble pndulo o v0lvulas
rotatorias.
7"849A 1.1$. Atoramiento de tolva
$%&
-
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7"849A 1.1&. ?odificacin de tolva
3.-.13. '=!%u!a# a !a #a!ida
-osterior a la tolva de descarga, se encuentran las
v0lvulas que acen el sello para evitar la entrada de aire
falso no calculado en el sistema. ;enemos las v0lvulasrotatorias y la pendulares 'dobles o triples*.
8eneralmente, las v0lvulas rotatorias se utilizan para el
cemento y caliza5 las pendulares se utilizan con el cl!nQer.
El mantenimiento de estos elementos es igual de
importante que cualquier parte del sistema5 ay que
controlar el desgaste de las aletas de las v0lvulas
rotatorias con respecto a la coraza y de igual manera, el
movimiento de las pendulares debe ser libre. Alg6n
trabamiento de una pendular podr!a generar atoramientos
$%1
-
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en las tolvas si es que fall cerrada, o entrada constante
de aire falso si fall abierta.
3.-.1-. C=$ara !i$"ia
El uso de una c0mara de gas limpio en lugar de simples
compuertas superiores resulta en una me#or pr0ctica para
mantenimiento. =a altura de la c0mara limpia debe ser
mayor que la longitud de las mangas con el fin de poder
sacar las canastillas acia arriba y adem0s para permitir el
ingreso del personal de mantenimiento.
En una c0mara de gas limpio del tipo \alQ in plenum se
tiene una sola compuerta para entrada y salida, mientras
que ante la ausencia de una c0mara de este tipo, son
varias las compuertas en la parte superior que ay que
abrir para el mantenimiento, no olvidando que ay mayor
posibilidad de entrada de aire falso al sistema.
3.4. Se!ei0n de! %enti!ador
El ventilador es el corazn del sistema. 2ontrola el flu#o de gas en
el punto de generacin de la contaminacin y en el resto del
$%(
-
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sistema y sus componentes. -roveen la energ!a necesaria para
que el flu#o logre vencer la resistencia 'o ca!da de presin* a travs
de la ducter!a y colector.
E/isten & tipos de ventiladores a/iales y centr!fugos. En sistemas
de control de la contaminacin, los ventiladores centr!fugos son los
mayormente utilizados.
7"849A 1.11. entilador centr!fugo
4n ventilador centr!fugo tiene una turbina compuesta por un
n6mero de aletas montadas alrededor de la manzana. El gas
desde el lado de la turbina, gira L%U, acelera y pasa acia las
aletas del ventilador. =os ventiladores centr!fugos pueden alcanzar
altas presiones en el flu#o de gas, por lo tanto, son los m0s
eficaces para procesos industriales y para los sistemas de control
de la contaminacin.
$%+
-
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El uso de dampers a la entrada o salida del ventilador es
frecuente5 son utilizados para controlar el flu#o de gas al o desde el
ventilador.
=os dampers en la salida imponen una resistencia al flu#o que es
utilizado para el control del flu#o de gas5 mientras que los dampers
colocados a la entrada se a#ustan a las diferentes condiciones del
proceso de acuerdo al flu#o de gas que el ventilador debe mane#ar.
;ipos de turbinas en ventiladores centr!fugos
E/isten 1 tipos de turbinas
K Curvas hacia delante.K En el sentido de la rotacin del
ventilador. 3on afectados enormemente por flu#os de gas con
material particulado. >o son utilizados en sistemas colectores.
K Curvas hacia atrs.K Este tipo de ventiladores est0n diseados
para mane#ar flu#os de gases con una pequea concentracin
de material particulado. 3on m0s eficientes.
K Radiales.K =as aletas radiales son las que me#or desempeo
tienen para flu#o de gases con alta concentracin de material
particulado.
$%D
-
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7"849A 1.1(. ;ipos de turbinas
=eyes de los ventiladores
3on ecuaciones que ayudan a simplificar el estudio de ventiladores
similares o de un mismo equipo en diferentes condiciones.
3e convierten en reglas de conversin para calcular par0metros
desconocidos a partir de variables conocidas
3u mayor utilidad se da al probar nuevos diseos en
laboratorio, mediante modelos y cuando se tienen que suponer
nuevas condiciones de operacin de un equipo e/istente
-
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&. =a presin cambia en razn directamente proporcional a un
cambio de densidad
-]G 'T ^ T* P - 'Ecuacin &$*
1. =a presin es cuadr0ticamente proporcional a un cambio en el
di0metro del rodete impulsor de la velocidad
-]G ']*& P 'n]n* & P - 'Ecuacin &&*
(. =a potencia consumida >, varia proporcionalmente a la quinta
potencia en un cambio de di0metro, c6bicamente cuando varia
la velocidad y en forma proporcional directa si cambia la
densidad del flu#o
>]G ']*+ P 'n]n*1 P 'T] T* P > 'Ecuacin &1*
9egulacin en ventiladores
=os procesos industriales requieren que un ventilador sea vers0til y
sea capaz de adaptarse a las variaciones que en el sistema
aerodin0mico se presentan por
$. 2ambios en los requerimientos de flu#o por variaciones en la
calidad o cantidad de produccin
&. 2ambios durante el arranque o paro de las l!neas de
produccin, etc.
$%)
-
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7"849A 1.1+. 2omportamiento de un ventilador
Uso de compuerta en la descarga:
K 8eneracin de otras curvas de sistema
K
-
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Uso de compuerta en la succin:
K 8eneracin de otras curvas de comportamiento
K =as compuertas en succin pueden considerarse m0s
f0cilmente como parte del ventilador que las de da descarga.
K
-
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7"849A 1.1). @peracin con velocidad variable
4na vez revisados los conceptos que tienen que ver con
ventiladores industriales, podemos indicar que para la seleccin de
un ventilador, debemos basarnos en la presin est0tica del sistema
que le corresponde compensar al ventilador, de acuerdo a la
siguiente frmula
0,PPP
tst = 'Ecuacin &(*
3iendo -st la presin est0tica del ventilador, -W,% la presin de
velocidad a la salida de ventilador y -t la presin total del
ventilador, que viene dada por la e/presin
dnup
Fi
t
Fi
tt nniPPPdn
i
up
i+=+=
,......2,01; 'Ecuacin &+*
$$$
-
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onde 7upy 7dnson las secciones de ductos que est0n flu#o arriba y
flu#o deba#o de un ventilador y -tes la presin total.
En un sistema como el siguiente por e#emplo
;enemos 1 puertos destino ), D, + y tenemos & puertos origen $,
&. 3on L secciones en total en D arreglos posibles que se indican a
continuacin
K Arreglo $ $, 1, (, L, F, +.
K Arreglo & $, 1, (, L, F, D.
K Arreglo 1 $, 1, (, L, )
K Arreglo ( &, (, L, F, +
K Arreglo + &, (, L, F, D.
K Arreglo D &, (, L, ).
e donde, en base a la frmula que se indic anteriormente,
podemos formar un sistema de ecuaciones para encontrar - t, tal
como se indica
$$&
-
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8942
67942
57942
89431
679431
579431
PPPPP
PPPPPP
PPPPPP
PPPPPP
PPPPPPP
PPPPPPP
t
t
t
t
t
t
+++=
++++=
++++=
++++=
+++++=
+++++=
3.6. Con#ideraione# "ara !a >i$enea
-or lo general, en sistemas pulse #et au/iliares, no se utilizan
cimeneas. =a salida del ventilador es directamente a la
atmsfera, pero cuando se requiera utilizar cimeneas, ay que
considerar lo siguiente
K ebe ser m0s alta que cualquier edificio cercano a ella.
K =os gases deben disiparse con el viento
K El uso del llamado gorro cino ace que el posible polvo que
salga debido a alg6n mal funcionamiento del sistema, se
precipite acia el suelo, pero su ubicacin es importante
porque podr!a sofocar al colector, aumentando la presin en
funcin de la altura en la que se encuentra con respecto a la
parte superior de la cimenea.
K En casos de lluvia, cierto material es segregado acia aba#o, es
por esto que se recomienda el uso de tubos concntricos, para
que este material circule entre ellos.
$$1
-
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3.7. Contro! de !i$"ie?a
En colectores tipo pulseK#et, el ob#etivo de la limpieza no es solo
remover el polvo colectado, sino que con esto, se produce un
cambio en la presin diferencial del filtro. En unidades con altas
velocidades ascendentes, la separacin de finas part!culas de
polvo puede ocurrir, creando una capa de polvo muy densa. Este
tipo de situaciones crea una resistencia al flu#o de aire y mayores
presiones diferenciales.
7"849A 1.1L. =impieza por aire comprimido para pulseK#et
Es esencial para una buena operacin del sistema, libre de
problemas, que la calidad del aire comprimido sea buena, es decir
que este sea seco, adem0s de un buen volumen de aire.
4sualmente la presin requerida para la limpieza es de D bar.
$$(
-
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3ecuencia de pulsos
=a secuencia de pulsos #uega un papel importante en la limpieza,
b0sicamente porque puede provocar el reingreso de material
recolectado a la manga. -ulsar una columna que est0 #unto a otra
de manera secuencial, puede causar que las part!culas finas
migren acia la columna que fue limpiada previamente. Alternar
los pulsos entre las columnas puede me#orar la limpieza.
7"849A 1.(%. 3ecuencia incorrecta y correcta de pulsacin
Adem0s de eso, una manga limpia presenta menor resistencia al
flu#o, por lo tanto, la velocidad en las cercan!as de esa manga
aumentar0 y con esto, si la columna siguiente #unto a esa entra en
etapa de limpieza, el material sacudido en lugar de ir acia la
tolva, va a tender a ir acia las mangas limpias, evitando que la
presin diferencial ba#e notablemente, aumentando los pulsos y
consumos de aire comprimido.
$$+
-
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2iclos de pulsacin
=os ciclos de limpieza para colectores pulse #et deben ser
diseados de manera que la duracin produzca una corto y directo
pulso para crear una efectiva onda en la manga. -or lo general, la
duracin debe estar entre %.$% y %.$+ segundos.
=a frecuencia de la limpieza es importante para tener una
adecuada retencin de la capa de polvo. -uede variar entre F y 1%
segundos, pero lo ptimo es utilizar manmetros de presin
diferencial para que controlen las frecuencias de limpieza por
demanda dependiendo de la presin y no por tiempo, entre la
c0mara limpia y la c0mara de limpieza, como se observa a
continuacin
7"849A 1.($. ?anmetro diferencial.
$$D
-
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Este tipo de sistemas autom0ticamente iniciar0 el proceso de
limpieza cuando la presin diferencial llegue al m0/imo permitido y
se detendr0 cuando llegue al m!nimo establecido en el
manmetro.
@tro aspecto importante es la utilizacin de un sistema con
capacidad de memoria para que al inicio de la secuencia de
limpieza lo aga por la siguiente columna correspondiente al orden
establecido inicialmente, evitando que reinicie la limpieza siempre
en la misma columna a termino de cada ciclo.
iafragmas y v0lvulas solenoides
3i las v0lvulas o los diafragmas est0n averiados, el sistema de
limpieza no traba#a adecuadamente.
7"849A 1.(&. 7uncionamiento de la v0lvula solenoide y diafragma
$$F
-
5/21/2018 17 CAPTULO 3
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0lvula de purga
=as v0lvulas de purga est0n concebidas para eliminar el e/ceso de
umedad en el tanque de aire comprimido antes de que entre a la
unidad de limpieza, para evitar corrosin, y polvo 6medo en la
parte superior de las mangas.
7"849A 1.(1. 0lvula de purga
Actualmente e/isten v0lvulas de purgas autom0ticas localizadas
en la parte inferior del tanque y conectadas a una v0lvula de pulso.
2uando esta dispara, la v0lvula de purga se abre removiendo la
e/cesiva umedad.
3.9. @a!aneo de !u2o#
4n procedimiento pr0ctico para realizar el balanceo de sistemas
en funcionamiento es a travs de la colocacin de una placa
orificio en determinada seccin del ducto que lo necesite.
$$)
-
5/21/2018 17 CAPTULO 3
68/69
7undamentalmente, esto surge por la necesidad de mantener una
velocidad constante del flu#o a lo largo de la ducter!a, para nuestro
caso entre $) ms y &% ms. En base a esto procedemos a la toma
de velocidades con un ;ubo de -itot en diferentes puntos de la
ducter!a, pero siempre comenzando por la parte m0s cercana al
colector. El ob#etivo es determinar la velocidad del flu#o que est0
circulando por ese punto e ir a#ust0ndola por medio de una
compuerta guillotina que en base a la distancia que se introduce la
compuerta, podemos obtener la geometr!a de la placa orificio a ser
colocada perennemente.
El procedimiento b0sicamente es el siguiente
K Abrir todas las compuertas del sistema al m0/imo
K eterminar los puntos a tomar velocidades empezando por el
m0s cercano al colector
K ;omar la lectura de la velocidad y acer los a#ustes necesarios
para obtener la velocidad requerida en caso de no tenerla.
K ?edir la longitud de la placa guillotina que ingres para obtener
la velocidad requerida.
K ;omar la lectura de velocidad en el punto siguiente, medir la
longitud y repetir para los puntos siguientes.
$$L
-
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2on las longitudes de la placa guillotina, podemos obtener el
di0metro de la placa orificio mediante la siguiente relacin
'Ecuacin &D*
e donde
7"849A 1.(( -laca orificio y guillotina
$&%