Aplicações e Curvas Características de Ventiladores

Ventiladores Aplicações e Curvas Características Prof Me André Chiconi Rialto Ventiladores Os ventiladores e sopradores são utilizados quando se requer a insuflação ou a evacuação do ar ou outros tipos de gases podendo ser aplicados principalmente em processos industriais e comerciais Se subdividem em radiais e axiais De forma generalizada um ventilador tem como objetivo prover a circulação do ar em um determinado local 2 Ventiladores Quando o ventilador tem como objeto prover a circulação do ar por meio da retirada dele do local ele é denominado exaustor Esse tipo de aplicação é comumente utilizado quando o ar apresenta algum tipo de substância contaminante ou está carregado por partículas de diversas naturezas 3 Ventiladores Já o insuflamento do ar ocorre quando o objetivo é a inserção de ar novo no ambiente Esse processo é muito comum em casos de condicionamento de ar ambiente 4 Curvas Características Para máquinas geradoras de fluxos Ventiladores e bombas é importante saber a diferença entre uma curva característica real para uma ideal A curva característica ideal ou teórica é obtida da relação entre o trabalho específico da máquina e da vazão 5 Curvas Características Partindose da equação fundamental de máquinas de fluxo radiais já com suas simplificações e adequações de índices para ventiladores e bombas 𝑌𝑝á 𝑢5𝑐𝑢5 Com base nessa equação será examinada a variação do trabalho específico em função da vazão mantendo constante a rotação A variação da vazão é feita por um controle de válvula na entrada 6 Curvas Características Partindose da equação fundamental de máquinas de fluxo já com suas simplificações e adequações de índices para ventiladores e bombas 𝑌𝑝á 𝑢5𝑐𝑢5 Com base nessa equação será examinada a variação do trabalho específico em função da vazão mantendo constante a rotação A variação da vazão é feita por um controle de válvula na entrada 7 Curvas Características Desse triângulo temse 𝑐𝑢5 𝑢5 𝑐𝑚5𝑐𝑜𝑡𝑔 β5 Como 𝑐𝑚5 𝑄 π𝐷5𝑏5 𝑐𝑢5 𝑢5 𝑄 π𝐷5𝑏5 𝑐𝑜𝑡𝑔 β5 8 Curvas Características Sendo assim 𝑌𝑝á 𝑢5 2 𝑢5 𝑄 π𝐷5𝑏5 𝑐𝑜𝑡𝑔 β5 Lembrando que é necessário corrigir o número infinito de pás Y𝑝á 𝜇𝑌𝑝á 9 Curvas Características Para essa máquina geradora teremos perdas por atrito 𝐸𝑝 1 ηℎ 𝑌𝑝á 𝑄 𝑄𝑛 2 E perdas por choque 𝐸𝑝𝑐 𝐾𝑝𝑐 𝑢4 2 μ2𝑢5 2 1 𝑄 𝑄𝑛 2 10 Curvas Características Curvas Características A curva teórica é então obtida subtraindo o trabalho específico das pás do rotor das duas parcelas de energia perdida 𝐶𝑢𝑟𝑣𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑌𝑝á 𝐸𝑝 𝐸𝑝𝑐 12 Y curva teórica Y fQ Curvas Características Para rotores axiais os cálculos se tornam mais complexos porém ainda é possível obter suas curvas características Fazendo os processos análogos e considerações adequadas obtémse as curvas mostradas a seguir 14 Y curva correspondente ao diâmetro exterior Curvas Características As curvas reais são obtidas de testes experimentais e possuem o seguinte formato generalizado 16 Ponto de funcionamento O ponto de funcionamento de uma máquina geradora em um sistema dependerá da energia necessária para suprir o sistema Considere o sistema de bombeamento a seguir OBS Ventiladores e bombas exercem a mesma função em um sistema portanto as considerações feitas para bombas são validas para ventiladores 17 Ponto de funcionamento O balanço de energia desse sistema resultará em 𝑌 𝑝9 𝑝2 ρ 𝑔 𝑧9 𝑧2 𝑐9 2 𝑐2 2 2 𝐸𝑝23 𝐸𝑝89 Sendo 𝑌𝑒𝑠𝑡 𝑝9 𝑝2 ρ 𝑔 𝑧9 𝑧2 19 Ponto de funcionamento 𝐸𝑝 𝐸𝑝23 𝐸𝑝89 𝑐2 0 Temse 𝑌 𝑌𝑒𝑠𝑡 𝑐9 2 2 𝐸𝑝 20 Ponto de funcionamento A perda de carga do sistema pode ser obtida da Equação de Darcy Weisbach 𝐸𝑝 𝑓 8𝐿 π2𝐷5 𝑄2 Pela lei da continuidade 𝑐9 4𝑄 π𝐷2 21 Ponto de funcionamento Ponto de funcionamento Sendo assim 𝑌 𝑌𝑒𝑠𝑡 16 π2𝐷4 𝑓 8𝐿 π2𝐷5 𝑄2 Ou ainda 𝑌 𝑌𝑒𝑠𝑡 𝐾𝑄2 Essa equação é chamada de equação característica do sistema 23 Ponto de funcionamento O ponto de funcionamento da máquina é obtido na vazão de interseção entre a curva real da máquina e a curva característica do sistema Essa rotação representa o ponto no qual a máquina fornece a quantidade exata de energia para suprir a demanda do sistema 24 Ponto de Funcionamento A queda de pressão devido à perda de carga da canalização pode ser dada pela expressão Δ𝑝𝑝 ρ𝐸𝑝 E também é obtida através do gráfico de perda de carga 26 Ponto de funcionamento Exercício Considere um ventilador centrífugo representado pelo diagrama dado Essa máquina opera a 1900rpm com vazão massa de ar de 95m³s e massa específica de 11kgm³ Esse ar é insuflado em uma tubulação de 70000mm de diâmetro A área de descarga do ventilador é de 0182m² e a área de admissão está aberta ao ambiente c0 Considere ainda a canalização sem desnível com as extremidades com pressão atmosférica e sendo sua perda de carga de calcule A o comprimento equivalente da canalização B a potência do ventilador C o rendimento estático do ventilador 27 Bibliografia Henn E A L Máquinas de Fluidos 2ed editoraufsm 28