Ventiladores axiales

...

Dado el gráfico, se pueden desprender dos ecuaciones (a) y (b)

[pic 19]

[pic 20]

Luego los coeficientes de relación son bastante cercanos a 1, lo que nos comprueba la teoría de la relación lineal entre la diferencia de presión y el caudal.

- Luego, a partir de la misma tabla (1) y la tabla (2), es posible graficar la relación que existe entre la eficiencia y el caudal (gráfico (2))

[pic 21]

Gráfico 2: Relación entre la eficiencia y el caudal, de la primera y la segunda parte, de donde solo se observa una relación lineal para los datos de la segunda parte

Del gráfico, se puede apreciar que el caudal en el que se obtiene la mayor eficiencia, que corresponde a 6 %

Para los valores donde se obtuvo una eficiencia muy pequeña, si se analiza la ecuación (4), se puede afirmar que la potencia eléctrica es muy grande en relación a la potencia entregada al fluido. Según lo explicado, se puede determinar entre los rangos de caudal que tiene que operar un ventilador para obtener una mayor eficiencia son entre 0,03 y 0,05 [m3/s]

Esto se puede relacionar directamente con otro de los objetivos, que es calcular la perdida monetaria mensual, sí el ventilador opera a su máxima eficiencia por 24 horas. (valor del kwh es de $112,36)

[pic 22]

[pic 23]

- Con los valores obtenidos de la Δp y Q en la primera parte, se emplean las leyes de semejanza para obtener los valores de Δp y Q de la segunda parte, luego si se compara con los experimentales, se aprecia que los valores son distintos, ya que al momento que se hace la relación la velocidad entre la parte 1 y la parte 2 son distintas, lo anterior está directamente relacionado con las condiciones que presenta cada medición, ya que por ejemplo al momento de variar la velocidad del rotor la temperatura cambia , además de la densidad, la presión entre otras.

- A partir de los obtenidos en la primera parte, se calcula la potencia eléctrica para luego obtener la eficiencia del ventilador, lo que se realiza, lo que se obtiene en el gráfico (3)

[pic 24]

Gráfico 3: Relación entre la eficiencia y la potencia, de la primera y la segunda parte, de donde solo se observa una relación lineal para los datos de la segunda parte

De lo obtenido anteriormente, se puede afirmar que la mayor eficiencia se alcanza en 0,8 [W] y la que corresponde a 6%. Entonces al igual que lo realizado anteriormente, estos valores tan pequeños de eficiencia se deben a que el valor de la potencia eléctrica es muy grande con respecto a la potencia entregada al fluido. Sí se calculan las perdidas, se obtiene lo siguiente:

[pic 25]

[pic 26]

Por otra parte, se puede agregar que las ecuaciones obtenidas para la primera y segunda parte, son las siguientes:

[pic 27]

[pic 28]

Las ecuaciones (c) y (d) presentan coeficientes de relación muy cercanos a 1, lo que afirma de forma analítica la teoría acerca de la relación que existe entre la eficiencia y la potencia.

- Sí se analizan algunos casos especiales al mantener la máxima eficiencia, se dan los siguientes casos:

- Opera de noche: Como opera cuando no hay sol, se obtendrían temperaturas bajas con respecto al día, lo que implica que a menor temperatura el fluido tiene un menor volumen, entonces tendría una mayor densidad, que resultaría que la potencia entregada por el ventilador sea menor haciendo que su eficiencia tienda a disminuir si no se ve afectada la potencia eléctrica en igual medida.

- Opera en un día que se pronostica lluvia: El fenómeno de la lluvia, se produce por una liberación de calor de las nubes, por lo que, si se sigue la lógica de la situación anterior, sí se aumenta la temperatura del fluido, el volumen aumenta, por lo tanto, la densidad disminuye, por lo que la potencia tiende a aumentar. Entonces la eficiencia aumentaría, sí la potencia eléctrica no sufre ningún cambio.

- Opera a una altitud elevada sobre el nivel del mar: Sí se trabaja a una altitud elevada sobre el nivel del mar, la presión que se ejerce sobre el fluido disminuirá por efecto de la altura, lo que hace que la potencia disminuya, además la densidad del aire disminuye por lo que aumenta la potencia. Entonces, no se puede afirmar que pasará a menos que se tenga los datos de que efecto es mayor sobre el fluido.

- Opera con un gas diferente al aire: La situación es incierta, ya que no se sabe con qué gas se trabajará, el resultado o lo que pasará con la eficiencia dependerá exclusivamente de la densidad de este.

En la experiencia se presentaron diversos errores, en primer lugar, no se cumplieron las leyes de semejanza, ya que la forma en que se midieron fueron distintas, por lo que se puede asociar a errores sistemáticos los que están relacionados con las condiciones que afectan al sistema. Por otra parte, podemos asociar errores burdos, los que se dan por haber medido mal un dato del programa del ventilador, esto se produjo por la imprecisión al momento de manipular la velocidad de giro del rotor.

- Conclusión:

En la presente experiencia se busca dar solución a la problemática de determinar el tipo de ventilador que es óptimo para cierto proceso, y a partir de la comprensión del funcionamiento del ventilador axial, su uso y mediante curvas características obtenidas, en base a su caudal a circular a través de este, la velocidad a la cual se encuentra, entre otras cosas, poder realizar una selección adecuada de un ventilador. Mencionando además que se incluirá una restricción en cuanto a pérdida monetaria.

Por los principios de Bernoulli se logran conocer una serie de criterios a tener en consideración, ya que se puede estudiar la relación que tienen las variables de velocidad de las aspas del ventilador con la presión que este ejerce, además de determinar la velocidad del fluido ligada a la diferencia de presión y la densidad del fluido. Y con los resultados obtenidos, se puede concordar con las predicciones teóricas acerca del funcionamiento de los ventiladores, puesto que los gráficos así lo muestran en su correcto comportamiento deseado cuando se someten