INTRODUCCION A SOPLADORES DE AIRE OBJETIVOS DE APRENDIZAJE SOPLADORES DE AIRE Al terminar terminar de estudiar estudiar este módulo, el participante participante debe ser ser capaz de describir: describir: Las diferencias entre sopladores y compresores. Los usos típicos de sopladores. Los tres diferentes tipos de sopladores. El principio de operación y los componentes principales de un ventilador. El uso de reguladores de tiro para controlar el flujo de aire. Cómo leer una curva característica de un ventilador. Las ventajas de los ventiladores de flujo axial. El principio de operación y los componentes principales de un soplador rotatorio de lóbulos . Las diferencias entre el rendimiento de un soplador de desplazamiento positivo y un ventilador.
SOPLADORES DE AIRE Introducción Los sopladores se usan para suministrar aire comprimido a baja presión a volúmenes relativamente altos comparado con los compresores de aire. Los sopladores se usan para muchas aplicaciones. Los usos más comunes incluyen: Proveen succión para la recolección de polvo en depuradores o cámaras de mangas. Proveen aire de combustión para secadores, calderas y hornos. Proveen aire de ventilación. Proveen aire para el transporte neumático de materiales, como el concentrado seco.
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Proveen aire para ciertos tipos de celdas de flotación. Hay varios tipos diferentes de sopladores, incluyendo:
Ventiladores centrífugos Ventiladores axiales Sopladores de desplazamiento positivo Cada tipo se explica brevemente a continuación.
Vent ilad or es cen trífu go s El tipo de ventilador más común usado en concentradores y otras plantas de procesamiento es el ventilador centrífugo. Un ventilador centrífugo con una descarga horizontal se muestra en la fotografía abajo.
Ventilador centrífugo
Un ventilador centrífugo tiene un impulsor con un cierto número de paletas, cada una extendiéndose desde un cubo central. A medida que el impulsor gira, se expulsa aire centrífugamente desde las puntas de las paletas dentro de la caja y hacia afuera a través de la abertura de descarga. Al mismo tiempo, más aire es arrastrado al centro del impulsor a través de una abertura de admisión central en el costado de la caja. Esto crea un flujo de aire continuo a través del impulsor y caja del ventilador. El diagrama abajo ilustra una vista en corte de un ventilador centrífugo típico mostrando el impulsor.
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Vista en corte de un ventilador centrífugo
Los ventiladores centrífugos son dispositivos de volumen constante. El impulsor, o rueda, del ventilador, puede pensarse como en una pala paleando un volumen de aire constante. Esto significa que un ventilador dado, a la misma velocidad, operando contra una resistencia fija, moverá el mismo volumen de aire ya sea con una temperatura de 10°C o 150°C. Sin embargo, a 10°C moverá una masa, o peso, de aire mayor ya que la densidad, o peso por centímetro cúbico del aire más frío es mayor. Se requerirá de más potencia a 10°C como resultado de la mayor densidad. Cuando el flujo a través del ventilador se reduce —por ejemplo, mediante un regulador de tiro que genera resistencia al flujo —el ventilador trabaja menos y tanto el caudal como el consumo de potencia disminuirán.
Regulador de tiro usado para restringir el caudal de descarga del ventilador
Los ventiladores centrífugos son similares en concepto a las bombas centrífugas, excepto, por supuesto, que los ventiladores “bombean” aire mientras que las bombas bombean líquido. Las características funcionales de los ventiladores centrífugos son asimismo algo similares a las características funcionales de las 3
bombas centrífugas. Los ventiladores tienen una curva característica que se ve similar a la de una bomba centrífuga. Vea el ejemplo de curva característica abajo. La presión total en el eje vertical izquierdo corresponde a la carga total mostrada en una curva de bomba. Sin embargo, las unidades para el ventilador en el ejemplo están en pulgadas de agua en vez de pies de agua. El caudal volumétrico se muestra en el eje horizontal inferior y corresponde al caudal de bombeo. Las unidades para el ventilador en el ejemplo están en pies cúbicos por minuto (cfm) en vez de los litros por minuto para la bomba. Como en el caso de la bomba, la presión del aire que descarga desde el ventilador debe superar la fricción en los ductos de aire, rejillas de ventilación (reguladores de tiro) y equipos de proceso. Por lo tanto, mientras más largo es el tendido del ducto y más los codos, reguladores y equipos de proceso a través de los cuales el aire debe pasar, mayor será la resistencia al flujo y más alta la presión de descarga generada por el ventilador.
Curva característica de un ventilador centrífugo típico
Estos factores pueden verse en la curva característica arriba. Vea la línea gruesa sobre la curva P tf . Esta curva determina el caudal volumétrico que descarga desde el ventilador a cualquier presión total dada. Advierta que tal como en la situación de la bomba centrífuga, a medida que aumenta la presión, disminuye el caudal volumétrico. Por ejemplo, vea la curva característica del ventilador arriba. Las líneas en azul oscuro indican el comportamiento del ventilador con la presión total a casi 1,7 pulgadas de agua. A esta presión, siga la línea en azul oscuro hasta la curva negra gruesa y luego hacia abajo hasta el caudal volumétrico. Advierta que conforme a la curva, el caudal volumétrico a 1,7 pulgadas de agua es un poco más de 9.000 cfm. Cuando la presión total
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aumenta a 2,1 pulgadas de agua (vea las líneas en azul claro) el caudal volumétrico disminuye justo por debajo de 8.000 cfm. Hay varias disposiciones de paletas del ventilador para los impulsores de ventiladores centrífugos. Los ventiladores centrífugos de mayor eficiencia usan paletas impulsoras aerodinámicas o curvadas hacia atrás. Este tipo de ventilador se muestra en la imagen a la izquierda en la ilustración abajo.
Tipos de paletas de ventiladores centrífugos
Las paletas aerodinámicas están curvadas hacia atrás, pero tienen un perfil aerodinámico, mientras que las paletas curvadas hacia atrás son de metal de un solo espesor. Las paletas radiales rectas (imagen central arriba) se usan mayormente en aplicaciones de plantas industriales. La ventaja principal de las paletas radiales es que permiten el paso de partículas extrañas en la corriente de aire, como el polvo de mineral de las plantas de trituración. Las paletas curvadas hacia delante (imagen a mano derecha arriba) tienen una baja eficiencia y se usan típicamente para mover altos volúmenes de aire contra bajas presiones.
Ventilado res de flujo axial
VENTILADOR DE FLUJO AXIAL
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Los ventiladores de flujo axial proveen mayores volúmenes de aire a menor presión que los ventiladores centrífugos. Se emplean típicamente para la ventilación y operan en forma similar a un propulsor. Generalmente, los ventiladores de flujo axial no se usan en concentradores excepto en algunos casos como ventiladores de techo para proveer ventilación.
S o p l a d o r e s d e d e s p l a za m i e n t o p o s i t iv o
SOPLADOR ROTATORIO DE DOBLE LÓBULO
El tipo más común de soplador de desplazamiento positivo es el soplador rotatorio de doble lóbulo el cual consiste en dos lóbulos contrarrotativos y engranados. Este tipo de soplador provee un volumen alto y constante de aire comprimido a una presión inferior a la de un compresor de aire, pero mayor que los ventiladores. La acción de compresión es provista por lóbulos contrarrotativos. El aire ingresa al soplador y es atrapado entre los lóbulos y la caja. A medida que el aire es empujado por los lóbulos de acción recíproca, es forzado hacia afuera por la descarga con un aumento resultante en la presión de aire. Abajo se muestra una fotografía en corte de un soplador de desplazamiento positivo típico.
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Cuaderno de ejercicios
Corte de soplador de desplazamiento positivo de doble lóbulo
Abajo se muestra un diagrama isométrico de un soplador similar, mostrando claramente los lóbulos.
Soplador de desplazamiento positivo
Uno de los usos más comunes de estos tipos de sopladores es el proveer aire para transportar material fino seco, como el concentrado seco. En esta aplicación, el aire descarga desde el soplador y el material fino seco se introduce a la corriente de aire dentro de la tubería. El material fino es recogido por la corriente de aire a alta velocidad y transportado a una tolva u otro equipo de proceso
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1. ¿Cuál expresión compara mejor a un soplador de aire con un compresor de aire?
2. ¿Cuál expresión describe un uso común de los sopladores de aire?
3. ¿Cuál es el tipo más común de ventilador usado en un concentrador?
4. ¿Cuál expresión describe a un "ventilador centrífugo"?
5. ¿Cuál de lo siguiente NO es una expresión verdadera sobre ventiladores centrífugos?
6. ¿Cuál expresión sobre ventiladores centrífugos es verdadera?
(A)
Los sopladores se usan para suministrar aire comprimido a baja presión a volúmenes relativamente altos comparado con los compresores de aire.
(B)
Los sopladores se usan para suministrar aire comprimido a alta presión a volúmenes relativamente bajos comparado con los compresores de aire.
(C)
Los sopladores son siempre máquinas de tornillos rotatorios, aparte de eso, suministran aire a casi la misma presión y volumen que los compresores de aire.
(D)
Ninguno de lo anterior.
(A)
Proveen aire de ventilación.
(B)
Proveen succión para la recolección de polvo.
(C)
Proveen aire de combustión para secadores, calderas y hornos
(D)
Todo lo anterior.
(A)
Ventilador de flujo axial.
(B)
Soplador de desplazamiento positivo.
(C)
Ventilador centrífugo.
(D)
Todo lo anterior.
(A)
Tiene lóbulos centrífugos y a medida que los lóbulos giran, engranan, forzando aire hacia fuera por la descarga.
(B)
Tiene un impulsor con un cierto número de paletas, cada una extendiéndose desde un cubo central.
(C)
Opera como la hélice de un avión, cada paleta teniendo una inclinación variable dependiendo de la distancia desde el cubo.
(D)
Los ventiladores centrífugos son en realidad bombas de agua usadas para bombear aire.
(A)
Los ventiladores centrífugos son dispositivos de presión constante.
(B)
Los ventiladores centrífugos son dispositivos de volumen constante.
(C)
Con todas las otras cosas siendo equivalentes, un ventilador centrífugo consumirá más potencia a una baja temperatura del aire que a una mayor temperatura del aire.
(D)
Si el flujo a través de un ventilador centrífugo se reduce mediante un regulador de tiro, el consumo de potencia disminuirá.
(A)
A medida que aumenta la presión de aire de descarga, aumenta el caudal de aire.
(B)
A medida que aumenta la presión de aire de descarga, disminuye el caudal de aire.
(C)
A medida que disminuye la presión de aire de descarga, disminuye el caudal de aire.
(D)
Ninguno de lo anterior.
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7. ¿Cuál expresión sobre ventiladores centrífugos es verdadera?
8. ¿Cuál de lo siguiente describe las paletas usadas en los ventiladores centrífugos?
9. ¿Cuál configuración de paletas en los ventiladores centrífugos produce la mayor eficiencia?
10. ¿Cuál es la ventaja principal de las paletas radiales en un ventilador centrífugo?
11. ¿Cuál es el uso principal de los ventiladores de flujo axial en un concentrador?
12. ¿Cuál expresión describe mejor las paletas usadas en un ventilador de flujo axial?
(A)
Mientras más largo es el tendido del ducto y más los codos, reguladores y equipos de proceso a través de los cuales el aire debe pasar, mayor será la presión de descarga generada por el ventilador.
(B)
Mientras más largo es el tendido del ducto y más los codos, reguladores y equipos de proceso a través de los cuales el aire debe pasar, menor será la presión de descarga generada por el ventilador.
(C)
Mientras más largo es el tendido del ducto y más los codos, reguladores y equipos de proceso a través de los cuales el aire debe pasar, mayor será el consumo de potencia del ventilador.
(D)
Mientras más largo es el tendido del ducto y más los codos, reguladores y equipos de proceso a través de los cuales el aire debe pasar, mayor será el caudal de aire del ventilador.
(A)
Paletas curvadas hacia atrás.
(B)
Paletas radiales.
(C)
Paletas curvadas hacia adelante.
(D)
Todo lo anterior.
(A)
Paletas curvadas hacia adelante.
(B)
Paletas radiales.
(C)
Paletas curvadas hacia atrás.
(D)
Lóbulos engranados.
(A)
Son las paletas de mayor eficiencia.
(B)
Permiten el paso de partículas extrañas en la corriente de aire, como el polvo de mineral.
(C)
Son las más apropiadas para mover grandes volúmenes de aire contra bajas presiones.
(D)
Todo lo anterior.
(A)
Se emplean típicamente para transportar sólidos finos en forma neumática.
(B)
Se emplean típicamente para suministrar aire de combustión para secadores, calderas y hornos.
(C)
Se emplean típicamente para la ventilación.
(D)
Se emplean típicamente para proveer succión para los colectores de polvo.
(A)
Están curvadas hacia atrás.
(B)
Están curvadas hacia adelante.
(C)
Son similares a una hélice.
(D)
Ninguno de lo anterior.
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13. ¿Cuál expresión describe a un soplador de desplazamiento positivo?
14. ¿Cuál expresión describe un uso común de los sopladores de desplazamiento positivo?
(A)
Este tipo de soplador provee un volumen alto y constante de aire comprimido a una presión inferior a la de compresor de aire, pero mayor que los ventiladores.
(B)
El tipo más común consiste en dos lóbulos contrarrotativos y engranados.
(C)
La acción de compresión es provista por lóbulos contrarrotativos.
(D)
Todo lo anterior.
(A)
Suministrar aire de combustión para secadores, calderas y hornos.
(B)
Proveer aire para transportar material fino seco, como el concentrado seco.
(C)
Proveer succión para la recolección de polvo.
(D)
Proveer ventilación en edificios.
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