EQUIPO
PARA BOMBEO DE GASES
CONCEPTOS
- presiones y velocidades de flujo de gas La velocidad de flujo de aire u otros gases se expresa con frecuencia en pies3 /min, abreviado cfm. Las velocidades se reportan típicamente en pies/min. Aunque estas no son las unidades estándar en el Sistema Británico de Unidades, son adecuadas en el rango de los flujos que típicamente se encuentran en aplicaciones industriales, comerciales y residenciales. —Las presiones pueden medirse en lb/pulg2 en el Sistema Británico de Unidades cuando se encuentran valores de presión relativamente grandes. Sin embargo, en la mayoría de las sistemas que manejan aire, las presiones son pequeñas y se miden en pulgadas de agua, abreviada como en H2 O. Esta unidad se deriva de la práctica de utilizar un tubo pitot y manómetro de agua para medir la presión en ductos.
CLASIFICACIÓN DE LOS VENTILADORES, SOPLADORES Y COMPRESORES
Los ventiladores, sopladores y
compresores se utilizan para aumentar la presión del aire y mover éste u otros
gases. Las diferencias básicas entre ellos se hallan en sus formas y las
presiones que pueden desarrollar gracias a ese diseño.
- Un ventilador se diseña para operar contra presiones estáticas pequeñas, hasta 2,0 lb/pulg2 (13,8 kPa). Pero las presiones típicas de operación para ventiladores son desde 0 hasta 6 pulg de H2O (0,00 hasta 0,217 lb/pulg 2 o 0,00 hasta 1500 Pa).
- A presiones desde 2,0 lb/pulg2 hasta aproximadamente 10,0 lb/pulg2 (69,0 kPa), el dispositivo que genera el movimiento de gas se le llama soplador.
- —Para desarrollar altas presiones, tan altas como algunos miles de lb/pulg2, se utilizan compresores.
FLUJO DE AIRE COMPRIMIDO Y OTROS GASES
Muchas industrias utilizan aire
comprimido en sistemas de alimentación de fluidos para proveer de potencia al
equipo de producción, a dispositivos para el manejo de material, y a máquinas
de automatización.
La presión de operación común para
tales sistemas está en el rango de 60 hasta 125 lb/pulg2 relativas (414 hasta 862 kPa
de tamaño).
PROPIEDADES Y PARÁMETROS PARA EL FLUJO DE AIRE COMPRIMIDO
Densidad del aire:
La
densidad para cualquiera de las condiciones de presión y temperatura pueden
calcularse de la ley
de los gases ideales
de la termodinámica.
Velocidades de flujo para líneas de
aire comprimido :
Los valores dados a equipo que se utiliza para comprimir aire y para
compresores que entregan aire se proporcionan en términos de aire libre,
llamados en algunas ocasiones entrega de aire libre (FAD -
Free Air Delivery).
Esto
proporciona la cantidad de aire entregada por unidad de tiempo suponiendo que
el aire se encuentra a presión atmosférica estándar (14,7 lb/pulg2 absolutas o 101,3 kPa
absolutos) y a la temperatura estándar de 60 oF
o 15 oC (temperaturas absolutas de 520 oR
o 285 K). Para determinar la velocidad de flujo en otras condiciones, se puede
utilizar la siguiente ecuación:
Va =
velocidad de flujo de volumen (caudal) en condiciones reales
Vs =
velocidad de flujo de volumen (caudal) en condiciones estándar
Patm-s
=
presión atmosférica absoluta estándar
Patm= presión atmosférica absoluta real
Pa= presión real de medición
Ta= temperatura absoluta real
Ts= temperatura absoluta estándar =
520 oR o 285 K.
Utilizando
estos valores y los de la atmósfera estándar, podemos escribir la Ecuación en Sistema Británico
de Unidades:
SI:
SELECCIÓN DE TAMAÑO DE TUBERÍA
- Caída de presión.
- Requerimiento de potencia en el compresor.
- Costo de tubería.
- Costo de un compresor.
- Costos de instalación.
- Espacio requerido.
- Expansión futura.
- Ruido
Es
evidente que no existe un tamaño de tubería óptimo para cada instalación y el
diseñador deberá evaluar
el funcionamiento total de algunos de los tamaños
antes de realizar la especificación final.
Como ayuda para iniciar el proceso,
la tabla 1 enlista algunos tamaños
sugeridos.
Como en otros sistemas de línea de tubería, los sistemas de tubería con
aire comprimido típicamente contienen válvulas y accesorios para controlar la
cantidad y dirección de flujo. Tomamos en cuenta sus efectos utilizando la
técnica de la longitud equivalente y los valores para el cociente Le/D se enlistan en la Tabla 2
FLUJO DE AIRE EN LOS DUCTOS
Los sistemas de ventilación y aire
acondicionado distribuyen el aire a través de ductos a relativamente baja
presión.
Los ventiladores o sopladores que
son responsables del movimiento del aire pueden describirse como dispositivos
de alto volumen y baja presión.
Se requiere un conocimiento de las
presiones en el sistema de ductos para adoptar en forma apropiada un ventilador
a un sistema dado para asegurar la entrega de energía de una cantidad adecuada
de aire, para equilibrar el flujo en varias partes del sistema.
—Aunque
con frecuencia se usan los ductos circulares para distribuir aire a través de
sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, es, en general, más
conveniente utilizar ductos debido a las limitaciones de espacio, en particular
sobre techos.
El
radio hidráulico del ducto rectangular puede utilizarse para caracterizar su
medida. Cuando se llevan a cabo las sustituciones necesarias del radio
hidráulico para el diámetro en relaciones para velocidad, número de Reynolds,
rugosidad relativa y el correspondiente factor de fricción, vemos que el
diámetro equivalente para un ducto rectangular es:
donde
a y b son los lados del rectángulo.
Esto
permite utilizar las gráficas de pérdidas de fricción en las Figs.1 y 2 para
ductos rectangulares así como también para los circulares
SISTEMA BRITÁNICO
SI:
GRACIAS
