Ventiladores

Banco de ensayo de ventiladores
Área de Mecánica de Fluidos
Centro Politécnico Superior
Universidad de Zaragoza
Prof. Francisco Alcrudo
Técnico Especialista Pedro Vidal
Prof. Javier Blasco

0.

Requisitos para la realización de la práctica

El alumno debe disponer de bolígrafo o lápiz, papel y calculadora en el laboratorio.
Es necesario haber estudiado previamente la práctica, enespecial la introducción teórica y la
descripción de la instalación.
1.

Introducción Teórica

Un ventilador puede definirse como una máquina hidráulica impulsora para gases. Si el cambio en la
densidad del gas al atravesar la máquina es pequeño (lo que ocurre cuando el salto de presión, ∆P ,
es también pequeño), la teoría desarrollada para máquinas hidráulicas será perfectamente válida
parael estudio de los ventiladores. En general para saltos de presión inferiores a 300 mm.c.a.
(milímetros de columna de agua) es decir unos 3000 Pa, se habla de ventiladores y para saltos de
presión superiores a 1000 mm.c.a (104 Pa) se habla de turbocompresores. A su vez, pueden
distinguirse ventiladores de:
•
•
•

Baja presión: ∆P ~ 100 mm.c.a
Media presión: ∆P entre 100 mm.c.a. y 300mm.c.a
Alta presión: ∆P entre 300 mm.c.a. y 1000 mm.c.a

Atendiendo a la geometría y evolución del flujo dentro de la máquina se pueden distinguir:
•
•
•

Ventiladores centrífugos: De flujo radial, suelen proporcionar saltos de presión medios o altos
y caudales bajos.
Ventiladores axiales: Para caudales más elevados, proporcionan saltos de presión bajos.
Ventiladores tangenciales: Compartencaracterísticas de las máquinas de desplazamiento
positivo y de los ventiladores centrífugos.

Cuando se trabaja con ventiladores es usual describir su funcionamiento en términos del salto de
presión total, ∆P , en lugar de altura de impulsión, H, como función del caudal, Q. La relación entre el
salto de presión total y la altura de impulsión es obviamente:
∆P = ρ gH

siendo ρ la densidaddel gas impulsado (en el caso del aire p=1,2 Kgr/m3 en condiciones estándar
o ambiente).

Las curvas características de un ventilador son similares a las de una bomba pero se suelen
expresar como ∆P en función de Q. Su forma depende, al igual que en las bombas,
fundamentalmente del tipo de máquina y del diseño del actuador o rodete. Es bastante frecuente que
los ventiladores centrífugos dealta presión presenten una curva característica con forma de silla (un
mínimo relativo), más típico de diseños axiales, debido al empleo de álabes curvados hacia
adelante. Una curva característica de este tipo se muestra en la figura 1.

Una parte considerable de la presión suministrada por el ventilador lo es en forma de presión
dinámica, P d, ya que la velocidad de salida del fluido sueleser más alta que en el caso de bombas.
De forma que el salto de presión total proporcionado por el ventilador es la suma del salto de presión
dinámica más el salto de presión estática:
∆P = ∆ P + ∆ P
d
e
En el caso de una instalación en la que el ventilador aspira de la atmósfera e impulsa aire a través
de un conducto como indica la figura 2 se pueden calcular fácilmente los saltos depresión estática y
dinámica.

Aplicando la ecuación de la energía entre la entrada y la salida se tiene para el incremento de
energía o presión total a través del ventilador:

1
1

 

∆P =  P + ρ v 2 + ρ gz  −  P + ρ v 2 + ρ gz 
2
2

S 
E

donde el subíndice S corresponde a la salida y E a la entrada. Se debe tener en cuenta que las cotas
de entrada y salida son lasmismas ( z E = z S ). Además, la velocidad del aire aguas arriba de la
aspiración, donde se tiene la presión atmosférica, es cero. Por tanto:
1
∆P = P − Patm + ρ S vS 2 = ∆Pe + ∆Pd
S
2

Como se ve, en una configuración como la indicada, el salto en la presión estática se corresponde
con el valor de la presión manométrica en salida de¡ ventilador, y el salto en la presión dinámica con
la...