Laboratorio

Medida de la Curva Característica de Ventiladores: Axial y Centrífugo

En esta experiencia Ud. debe obtener la curva característica de dos ventiladores, uno

axial y otro centrífugo, montados en los correspondientes bancos de ensayo adaptados

para este tipo de medidas.

Para medir la curva característica Ud. debe obtener el caudal y la presión que

caracterizan a cada turbomáquina. Los bancos de ensayo han sido diseñados

especialmente para medir bajo norma las curvas de los ventiladores (AMCA-ASHRAE,

1985; ISO 5167-1, 2003; ISO 5167-2, 2003; UNE 100-212-90, 1990).

La presión total está compuesta por la suma de la presión dinámica y estática, que se

mide mediante un tubo de Pitot ubicado al centro de la tubería, y cuyas medidas pueden

ser leídas con los manómetros correspondientes en mmca (ver figura). La presión estática

se obtiene a través de una toma conectada a un manómetro diferencial en U y la presión

dinámica se lee en el manómetro inclinado o bien un manómetro diferencial digital.

El caudal se obtiene a partir de lectura de la presión dinámica, de la cual se obtiene la

velocidad en el centro de la tubería. A esta velocidad se le aplica un factor de 0.8 para

asumir una velocidad media en toda la tubería, por lo que el caudal se obtiene

multiplicando esta velocidad media por el área respectiva.

A partir de la velocidad (m/s) se puede obtener la presión (Pa) o altura correspondiente en

mmca.

Cabe señalar que cada tipo de medidas obedece a la configuración de acuerdo a cómo se

encuentre trabajando el ventilador (ver Figura 3):

(a) Impulsando o empujando el aire

(b) En modalidad de booster o extrayendo y empujando, por lo general ubicado

inmerso en parte de un circuito.

(c) En modalidad de extracción

Figura 1. Fotografía de instalación experimental para obtención de curva característica en

ventilador axial.

Figura 2. Fotografía de instalación experimental para obtención de curva característica en

ventilador centrífugo.

Figura 3. Configuración de medidas según la modalidad de funcionamiento.

La densidad del aire debe ser cuantificada en el momento mediante la medida con

psicrómetro y barómetro de mercurio. Los diámetros d = 0.126 m y D = 0.242 m.

Si se encuentra habilitada la medición de intensidad eléctrica I mediante un Téster,

entonces debe medirla y obtener la potencia eléctrica consumida Pot.e. Puede considerar

el voltaje como constante en 220 Volt que entrega la red constante.

Para esta experiencia puede despreciar las pérdidas de carga que provoca en

enderezador de flujo y la fricción en la pared interior de la tubería, asumiendo que las

medidas se realizan a la salida del ventilador. En la realidad, este cálculo es más

complejo y se deben considerar estas pérdidas.

UD. DEBE:

- Determinar la potencia de alimentación del ventilador mediante (despreciando

el desfase entre corriente activa y reactiva):

e eW Pot Volt Amp Watts

- Determinar la Potencia Hidráulica del ventilador mediante:

s Hid tW Pot Q P Watts

- Determinar la Eficiencia Total del ventilador mediante:

e

st

W

W

- Obtener las tablas y cálculos necesario para la obtención de la Pd, Ps, PT,

Caudal Q, Potencia hidráulica PotHid y Pot.e.

- Determinar el Número de Reynolds mediante:

e

D VR

- Obtener las gráficas correspondientes de la curva característica representando

en el eje vertical principal PT, Ps y PD [Pa] versus Q [m3/s].

- Obtener las gráficas correspondientes de la curva característica representando

We = Pot.e y Ws = PotHid [kW] en el eje vertical versus Q [m3/s] y en el eje

vertical secundario ubicar el rendimiento ().

- Analizar y obtener conclusiones de la experiencia.

Presentación de Resultados

Para hacer menos engorrosa la obtención de los datos finales, se propone utilizar

la siguiente tabla para poder visualizar y analizar los datos obtenidos:

Tabla 1. Resumen de Datos Curvas Características.

Exp Pv

(Pa)

Ps

(Pa)

Pt

(Pa)

V

(m/s)

Q

(m3/s)

Re Volt

(V)

A

(Amp)

We

(Watts)

Ws

(Watts)

ηt

(%) Observaciones

Referencias Bibliográficas

McPherson, M. J., 2009. Subsurface Ventilation, 2th Edition, Mine Ventilation Services

Inc, Fresno, California, U.S.A., ISBN: 978-0-692-00024-3.

NORMA AMCA-ASHRAE: "Laboratory Methods of Testing Fans for Rating", American

National Standard, 1985.

NORMA ISO 5167-1:"Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices

inserted in circular cross-section conduits running full", INTERNATIONAL STANDARD,

2003, 2º edition.

NORMA ISO 5167-2: "Measurement of fluid flow by means of pressure differential divices

inserted in circular cross-section conduits running full-ORIFICE PLATES", 2003.

NORMA UNE 100-212-90:"NORMA ESPAÑOLA (AENOR); VENTILADORES.", 1990, 1º

edición.