Ventiladores

LEYES DE VENTILADORES Y CURVAS DEL SISTEMA
El propósito de este capítulo es explicar el origen y aplicación de las reglas que se usan para predecir el funcionamiento de ventiladores en un sistema dado.
  Sistema de Leyes
Las tres reglas fundamentales del funcionamiento de un ventilador son comúnmente llamadas las leyes de ventiladores. Sin embargo, estas reglas son únicamente validas en unsistema fijo sin cambio en la aerodinámica o características del flujo del aire del sistema. Para el propósito de este capítulo un sistema es la combinación de ductos, cubiertas, filtros, rejillas, colectores, etc., a través de los cuales el aire es extraído o expulsado. De manera que estas reglas pueden además ser conocidas como leyes del sistema.
Volumen y Presión
El movimiento de cualquiermasa causa fricción con su entorno. El movimiento de aire a través de un sistema causa fricción entre el aire y sus contornos (las paredes del ducto, el medio filtrante, etc.) y el aire en sí mismo. La energía es necesaria para vencer esta fricción, o resistencia. El aire que es más rápido mueve la resistencia que es más grande para hacer fluir tanta energía como sea necesaria para extraer oexpulsar el aire.
 
Esta energía está establecida en términos de presión. La porción de la presión que resulta en velocidad es conocida como presión de velocidad (VP). La porción necesaria para vencer la fricción en el aire y en el sistema es conocida como presión estática (SP). La suma de las dos es conocida como presión total (TP).
La ley de la física para movimiento está expresadaalgebraicamente como:
 
V = (2 gh ) 1/2 o V 2 = 2 gh
  Donde V = velocidad del flujo
g = fuerza de gravedad
h = presión causada por el flujo
 
La presión necesaria para causar el flujo es proporcional al cuadrado de la velocidad. En un sistema esto significa que SP variará con el cuadrado del cambio en la velocidad o el volumen expresado en pies cúbicos por minuto (CFM). Esto hace posiblepredecir todas las combinaciones posibles de SP en el correspondiente CFM dando cualquier relación calculada entre SP y CFM para un sistema fijo.
 
Por ejemplo, un sistema es calculado para requerir una presión estática igual a 2 c.a. en un rango de flujo de aire de 1000 CFM. Si se desea incrementar el flujo a 1500 CFM sin ningún cambio físico en el sistema, la SP requerida sería: (1500/1000) 2 x 2= 4.5 SP.

El mismo cálculo usando cualquier número de clasificaciones de CFM variables resultarían en una curva trazada como se muestra en la Figura 1.1.
 

Sin importar el tamaño o tipo de ventilador o el flujo de volumen a través del sistema, la relación entre CFM y SP no cambiará a menos que el sistema se altere de alguna forma. SP siempre varía con el cuadrado del cambio en CFM. Laexcepción a esta regla se encontraría solo en un flujo laminar característico donde VP es mucho más importante que SP, tales circunstancias no son típicas de los sistemas de ventiladores.
 

Leyes de Ventiladores
 

Una analogía clara sería decir que un rotor de un ventilador actúa como una pala. Cuando gira descarga el mismo volumen de aire con cada revolución. Trabajando en conjuncióncon un sistema fijo, un ventilador descargará el mismo volumen de aire sin tener cuidado de la densidad del aire, despreciando los efectos de la compresión a altas presiones.
Si incrementa la RPM del ventilador, el ventilador descargará un volumen mayor de aire en una proporción exacta al cambio en la velocidad. Esta es la primera ley de ventiladores.
•  CFM varía con
 
RPM (nuevo)
CFM(nuevo) = ------------------- x CFM (anterior)

 
En un sistema la SP varía con el cuadrado del cambio en CFM. Por lo tanto, cambia con el cuadrado del cambio de la velocidad del ventilador. Esta es la segunda ley de ventiladores.
 
•  SP varía con (RPM) 2
 
RPM (nuevo) 2
SP (nuevo) = ------------------ x SP (anterior)
RPM (ant.)
 
La eficiencia de un ventilador es una...