10 agosto 2015

Ecuaciones para el cálculo energético de un ventilador



El consumo de potencia ideal de un ventilador (sin pérdidas) puede expresarse como:

Pi = dp q

Donde:
  • Pi = Consumo de potencia ideal (W)
  • dp = Incremento de presión total en el ventilador (Pa, N/m2)
  • q =Caudal del volumen de aire entregado por el ventilador (m3/s)


El consumo de energía ideal de ventiladores a diferentes volúmenes de aire y presiones se incrementa según lo mostrado en el diagrama con el que abrimos este post.

Nota! Para ingeniería de detalle deben usarse las especificaciones del fabricante para el ventilador actual.

Eficiencia del ventilador

La eficiencia del ventilador es el ratio entre la potencia transferida al caudal y la potencia usada por el ventilador. 

La eficiencia del ventilador es en general independiente de la densidad del aire y puede expresarse como:

μf = dp q / P     

Donde
  • μf = eficiencia del ventilador (valores entre 0 - 1)
  • dp = presión total (Pa)
  • q = volume de aire transmitido por el ventilador (m3/s)
  • P = potencia usada por el ventilador (W, Nm/s)
  • La potencia usada por el ventilador puede expresarse como:
  • P = dp q / μf          (3)
La potencia usada por el ventilador puede también expresarse como:

P = dp q / (μf  μb μm)         (4)
Donde

μb = Eficiencia de la correa
μm = motor efficiency

Motores y eficiencias de correa típicas son las siguientes:

  • Motor 1kW - 0.4
  • Motor 10 kW - 0.87
  • Motor 100 kW - 0.92
  • Belt 1 kW - 0.78
  • Belt 10 kW - 0.88
  • Belt 100 kW - 0.93

Pérdidas del sistema

La instalación de un ventilador influirá en la eficiencia del sistema total.

dpsy = xsy pd     

donde
  • dpsy = pérdida de la instalación (Pa)
  • xsy = coeficiente de pérdida de la instalación
  • pd = Presión dinámica en la entrada y salida nominal del ventilador (Pa)

Incremento de temperatura y ventilador

Casi toda la pérdida de energía en un ventilador calentará el flujo de aire y el incremento de temperatura puede expresarse:

dt = dp / 1000

donde:
  • dt = incremento de temperatura (K)
  • dp = Altura de presión incrementada (Pa)


Standards de eficiencia energetic – Clasificación de eficiencia de los ventiladores

  • AMCA 205 "Energy Efficiency Classification for fans"
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