ejercicios de ventilacion (selleccion del ventilador
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EJERCICIOS DE VENTILACION (SELLECCION DEL VENTILADOR,
MOTOR Y CORREAS)
Se tiene un salón de trabajo donde se realizan 2 procesos, el salón tiene las siguientes
dimensiones: largo 10 ft , ancho 10 ft y de altura 15 ft. Los dos procesos se realizan en un
mesón de dimensiones: largo 10 ft, ancho 3 ft y de alto 3 ft.
En el lado izquierdo se efectúan mezclas de compuestos orgánicos, donde se desprenden
gases y vapores de toxicidad alta. Las dimensiones de la mesa de trabajo son: L = 5 ft, W=
3 ft y H = 3 ft, se requiere diseñar una campana tipo cabina para este proceso, con sus
ranuras, pleno y sección piramidal.
En el lado derecho se efectúa un proceso de lavado de piezas con agua caliente, el
desprendimiento de gases y vapores es no toxico. Las dimensiones de la mesa de trabajo
son las mismas del proceso anterior. Se requiere diseñar una campana suspendida que debe
tener las siguientes dimensiones: L= 3 ft, W = 2,6 ft que es ubicada en el centro de trabajo.
NOTA: Los codos deben ser de R= 1.5D, las uniones de 30 y el material de la tubería es de
lámina galvanizada.
PROCESO DE LA IZQUIERDA
Campana tipo cabina
Ac= 3*5= 15 ft2 Vc= 100 ft/min Q= 1500 ft3/min Vd= 2000 ft/min
Ad= 0,75 ft2 Dd= 0,98 ft o 11,73 in Vr = 1000 ft/ min PVd= 0,2494 in h2o
PVr = 0,0623 in h2o Fr = 1.78 campana compuesta Fd= sección piramidal
Pec= (1.78*0,0623) + (0,25*0,2424) + 0,2494 = -0,4226 in h2o
PROCESO DERECHO
Campana de techo
Q= 1,4*Vc*P*H = 1,4*100*16*3 = 6720 ft3/min
P= perímetro de campana Vc= velocidad de captura H= altura de la mesa a la campan
Vd= 2000 ft/min Ad= 3,36 ft2 Dd= 2,068 ft o 24,82 in PVd= 0,2494 in h2o Fd= 0,25
Pec= (0,25*0,2494) + (0,2494) = -0,3118 in h2o
Hsp= 0,47 ft (techo) y Hsp= 2,01 ft
Todos estos cálculos son sacados después de realizar las recomendaciones necesarias y
aplicar las formulas del libro.
ESQUEMA DEL SISTEMA
Aplico Bernoulli de 1-A
Pea = PE1- hf1-a
hf1-A = 0,0307 *
14 FT
14 FT 14 FT
2 1
30
60
Limpiador de aire
o purificador
Ventilador
1-A = 12 ft
2-A = 5 ft
PARA SELECCIONAR EL VENTILADOR
T= 50 C PEv = 1.88 in h2o ɳ = 77 % Dd= 23,6 in
Q= 8220 ft3/min
Para seleccionar el ventilador necesito conocer dos datos de entrada el Q y la PE o PT;
además de evaluar otras condiciones como son: tipo de aire que manejo, espacio físico para
este, nivel de ruido que genera etc.
Porque un ventilador centrifugo y no uno axial aunque cumple las condiciones de presion y
caudal, debido al tipo de aire que se maneja en los procesos se busca en las tablas de
ventiladores de la CHICAGO (BCS) que poseen una eficiencia del 0 al 77 %.
PEv =
= 2,44 in h2o lo aproximo a 2,5 in h2o y con el Q = 8220 ft3/min busco
en los catálogos estas condiciones, se puede encontrar varios ventiladores los cuales
cumplen con las condiciones anteriores, pero su escogencia se basa en la eficiencia que
entrega cada uno de estos y mirar si el diámetro de entrada de este coincide con el diámetro
del ducto para disminuir perdidas generadas por accesorios en el acople de estos dos. Como
para mi caso la eficiencia ya la tenemos, no necesitamos evaluarla; pero en muchos casos si
a continuación se muestran las tablas de dichos ventiladores.
NOTA: no debe olvidar que si sus condiciones no se encuentran en las tablas fácilmente
tocaría interpolar ese valor pero sin olvidar que seria una solución para el ejemplo , pero
que en la vida real tendría que escoger uno por encima de las condiciones para tener una
forma de ventaja para futuros cambios o ampliaciones del sistema de ventilación.
ɳ estatica =
Tomando un valor por encima de la tabla BCS 200 SWSI la eficiencia se calcularía asi:
ɳ estatica = (
)
= 0,4934 o 49,34%
Tomando un valor por encima de la tabla BCS 222 SWSI la eficiencia seria:
ɳ estatica = (
)
= 0,5798 o 57.98 %
Tomando un valor por encima de la tabla BCS 245 SWSI la eficiencia seria:
ɳ estatica = (
)
= 0,6784 o 67.84%
Si interpolara los datos para la tabla de BCS 245 SWSI:
Caudal Q ( ft3/min) Velocidad ( ft/min) RPM38( rev/min) BHP ( hp)
7590 2200 1238 4.23
8220 2383 1292 4.75
8280 2400 1297 4.80
Para con estos datos de la interpolación la eficiencia será:
ɳ estática: (
)
= 0,681 o 68,1 %
PARA SELECCCIONAR EL MOTOR
Como todos sabemos cualquier maquina tiene una eficiencia y los motores tiene la suya es
por eso que para seleccionar el motor tenemos que multiplicarlo por un factor de servicio
para garantizar que realmente llegue la potencia que necesita el ventilador y este pueda
cumplir su función, en la tabla siguiente se encuentra ese factor:
Nosotros tomaremos un factor de servicio de 1.2 para tener una potencia de :
MHP = BHP * F.s = (4,75)*(1.2) = 5.7 hp
Con este valor voy a las tablas de motores y selecciono mi motor, en la cual entro con la
potencia y tomo también los RPM a los cuales trabaja el motor para es a potencia.
Escojo un motor de 6,6 hp de potencia que esta por encima de la calcula y que trabaja a
3480 RPM.
SELECCIÓN DE LAS CORREAS
VENTILADOR
RPM= 1292 rev/min BHP = 4,75 hp
MOTOR
RPM= 3480 rev/min MHP = 6,6 hp
Siempre la polea de menor tamaño esta conectada o unida la eje que gira mas rápido, en
este caso el eje del motor.
CALCULO DEL PERFIL DE LA CORREA (A, B, C, D)
Para el sistema de transmisión de potencia en ventilación siempre se utilizan correas
trapezoidales sin olvidar que existen varias clases de ellas, este perfil se conoce entrando al
monograma o grafica siguiente con la potencia del motor y los RPM a los cuales trabaja.
De la grafica se concluye que es una correa tiene un perfil tipo A:
6,6 hp
3480 rpm
Para la correa tipo A los diámetros recomendados de la polea están entre (76,2 y 127 mm) o
también entre (3 a 5 in), tomamos el valor promedio de estos y con eso partimos con los
cálculos, como en este caso trabajamos en sistema ingles seria dp =
= 4 in
CALCULO DE LA RELACION DE VELOCIDADES
RT=
=
= 2,69
CALCULO DEL DIEAMETRO PRIMITIVO DE LAS CORREAS
dp = 4 in
Para la polea más grande ósea el eje mas lento será:
Dp= RT * dp = (2,69) *(4 in) = 10,76 in
CALCULO DE LA VELOCIDAD PERIFERICA V
V polea pequeña = (0,262) *(dp)*(rpm) = (0,262)*(4 in) *(3480) = 3647 ft/min
V polea grande = (0,262)*(Dp)*(RPM) = (0,262)*(10,76 in)*(1292) = 3642,3 ft/min
Esta velocidad lineal no debe pasar de 6000 ft/min, en caso de que esto sucediera se debe
cambiar el diámetro de la polea menor teniendo en cuenta la recomendación dada en al
grafica siguiente.
Tendrías que interpolar, pero recuerde que también hay diámetros de poleas estándar o
tendrías que mandar a hacer la polea.
CALCULO DE LA DISTANCIA ENTRE CENTROS
Cuando se conocen los diámetros primitivos de las poleas la formula que se utiliza es:
C=
=
= 11,38 in
CALCULO DEL LARGO PRIMITIVO DE LA CORREA LP
LP= 2* C + 1,57 *(DP + dp) +
LP= 2* (11,38) + 1,57 *(10,76 + 4) +
= 46,94 in
CALCULO DE LA DISTANCIA REAL ENTRE CENTROS
Cr = C -
Co el LP calculado vamos a la tabla siguiente:
Tomo un perfil A-45 con un largo externo de 47 in entonces:
Cr = 11,38 -
= 11,41 in
CALCULO DE NUMERO DE CORREAS Y POTENCIA DE CADA UNA DE ESTAS
CALCULO DE ARCO DE CONTACTO
Ac = 180 -
* 60 = 180 -
* 60 = 144,45
0
CALCULO DEL FACTOR DE CORRECION POR ARCO (FAC)
Con el valor del arco de contacto se entra a la tabla siguiente y se escoge el valor:
Interpolo entre estas 2 y encuentro un valor de FAC= 0,908
CALCULO DE FACTOR DE CORRECION DE LARGO PRIMITIVO
Se busca en la siguiente tabla el factor de corrección de largo primitivo con el perfil de la
correa A-45 y el tamaño de esta ósea 45.
Tenemos que interpolar y el valor de FLP = 0,0906
CALCULO DE LA POTENCIA BASICA POR CORREA
Se obtiene de la tabla siguiente y se selecciona de acuerdo con el perfil de la correa A-45
seleccionada y los rpm del eje más rápido y con el respectivo diámetro de la polea menor.
Donde se cruzan las líneas naranjas es el valor de HP básico = 3,852 hp interpolando
Para calcular la potencia adicional también la busco en esta tabla con el perfil dela correa
A-45 y los rpm del eje mas rápido y la relación de velocidad RT.
Donde se cursen las líneas rojas es el valor de HP adicional= 0,48 sin interpolar
CALCULO DE POTENCIA POR CORREA
HP correa = (HP básico + HP adicional) * FAC* FLP
HP correa = (3,852 hp + 0,48) * (0,908) *(0,906) = 3,55 hp
CALCULO DE EL NUEMERO DE CORREAS
# de correas =
=
= 1,86 correas las aproximo a 2.
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