PRESENTADO POR

CORRECDENS

VEN

CURSO AVANZADO EN LA

CIÓN DE IDAD DE ADORES

TIL

4000

R METAL BLOWE

INTRODUCCIÓN

El CURSO 4000 es parte de una serie desarrollada por METAL BLOWER para ayudar a todos aquellos que estén interesados en la selección e ingeniería de los ventiladores. Como deseamos su éxito, hemos intentado mantener estos cursos “genéricos” y aplicables a todos los usuarios de ventiladores de nuestra industria.

Este curso es la ampliación del Curso 2000 CORRECCIONES EN LAS DENSIDADES DE LOS VENTILADORES. En el Curso 2000 usted pudo ver cómo las densidades “no estándar” afectaban al rendimiento utilizado para la selección del ventilador. Usted aprendió la influencia de las temperaturas distintas a 70º F., altitudes sobre o por debajo del nivel del mar, lecturas barométricas distintas de 29.92” Hg. y la presión de succión en el cono de entrada. El Curso 4000 añade dos factores más... la humedad relativa y otros gases distintos del “aire”.

Si desea copias de otros cursos, escribanos. Nos complacerá enviarles los

siguientes:

CURSO 1000: CURSO BÁSICO DE SELECCIÓN DE VENTILADORES. Cómo seleccionar el tamaño y tipo de ventilador a partir de los catálogos de los fabricantes.

CURSO 2000: CURSO BÁSICO PARA CORRECCIÓN DE DENSIDAD EN VENTILADORES Cómo compensar temperaturas diferentes de 200C, elevaciones superiores e inferiores al nivel del mar y presión de succión.

CURSO 3000: CURSO SOBRE MONTAJE Y CLASES DE VENTILADORES. Definiciones y guías ilustradas para cualquier clase y montaje. También incluye rotaciones y descargas. CURSO 4000: CURSO AVANZADO SOBRE CORRECCIONES DE DENSIDAD EN VENTILADORES. Cómo corregir la densidad para un gas que no sea aire seco.

CURSO 5000: CURSO PARA EL CORRECTO MONTAJE DE RODAMIENTOS EN VENTILADORES.

Curso Proporcional: El Rendimiento conocido de un ventilador cambiará a medida que varíe la

densidad de la corriente de aire. Para establecer una uniformidad en las proporciones que se han publicado, la industria del ventilador ha adoptado una densidad estándar de ‘0,075 plgs/pie cúbico basada en un aire estándar a 70º F y a nivel del mar. Todas las proporciones son realizadas en, o ajustadas a este estándar. Cuando un ventilador es aplicado a un sistema con una densidad estándar, debe realizarse algunas correcciones para obtener exactitud en los resultados.

Las densidades no estándar puede estar provocadas por variaciones en la temperatura... elevación... presión barométrica... presión de succión en el cono de entrada... humedad y... gases distintos del aire.

El curso 2000 le proporcionó los factores de corrección para la temperatura, altitud y presión. El curso 4000 le dará los factores para corregir la humedad y los gases distintos del aire.

Ha pasado cierto tiempo desde que se leyó el curso 2000 y ésta será una buena oportunidad para una revisión rápida. Para obtener el máximo del curso 4000, usted necesitará familiarizarse con los principios básicos y las graficas del curso dos, así que lo recomendamos que lo tenga a mano.

SIGNIFICADO DE HUMEDAD Y GASES

1.10 ¿Por qué preocuparse acerca de la humedad o de los gases distintos del aire? Quizás unos pocos ejemplos serán la mejor contestación a esta pregunta. Ejemplo 1: Un flujo de aire seco a 160º F. Y a un nivel del mar. El factor de corrección es 1`17 (sección del 600 del curso 2) Si ese mismo aire tuviera un 80% de humedad relativa, el factor de corrección pasaría a ser 1´30. Ejemplo 2: ¿Qué pasaría con un flujo de aire estándar a 80º F. y 3000´ de altitud? El factor de corrección es sólo de 1´14 (curso 2) Pero, si el flujo tuviera un 50% de helio, el factor sería 2´00, lo que significa un incremento del 75%. Por lo tanto, es fácil ver lo importante que es corregir la humedad y los gases distintos del aire.

HUMEDAD RELATIVA

2.10 El efecto del agua en el aire confunde a muchos de nosotros. Todos sabemos que el agua en cualquiera de sus formas es más pesada que el aire. Por otra parte, cuando el agua, la nieve o el hielo se evaporan en el aire, se convierten en vapor de agua. Las moléculas de vapor de agua apartan las moléculas de aire y la mezcla resultante es más ligera que el aire puro y seco. Si usted aún tiene dificultad en comprende esto, piense en as nubes. Las nubes son una mezcla de aire y vapor de agua- y flotan. 2.20 La cantidad de vapor de agua en el aire puede tener en efecto significativo en la selección de ventiladores. Hasta ahora, siempre hemos tratado con aire seco. Como acabamos de ver, la humedad o el aire húmedo es un problema distinto y requiere una consideración especial porque:

• El vapor de agua desplaza el aire de un volumen de gas específico. • Siendo mas ligero que el aire, el vapor de agua disminuye la densidad de la

mezcla.(sección d 5.20). • El vapor de agua no se comprime como la mayoría de los gases.(sección

5.30) 3.10 el vapor ocupa un espacio en el aire de manera que cada pie cúbico de aire contiene menos oxígeno, nitrógeno, etc., que si estuviese seco. Ello explica el por qué nos parece mas difícil respirar en los días húmedos. En cada inspiración aportamos menos oxígeno del normal a nuestros cuerpos. Así que para cubrir nuestras necesidades de oxígeno, respiramos con más trabajo. Así que, ¿Qué efecto tendría una cantidad menor de oxígeno en la selección de un ventilador?. No mucha si usted está ventilando un almacén, pero ¿qué pasaría si usted está suministrando aire a un horno? El proceso de combustión requiere oxígeno y el volumen de aire dado puede haber sido calculado para proporcionar un cierto número de libras de oxígeno. El aire húmedo contiene menos oxígeno, así que cualquier volumen de aire húmedo contiene menos oxígeno, así que cualquier volumen de aire húmedo transporta menos oxigeno al horno que un volumen igual de aire seco. 4.10 ¿Cómo averiguar la cantidad de vapor de agua en el aire para que éste pueda ser tratado?. La forma más común de encontrar la humedad relativa del aire. La humedad relativa es el porcentaje que usted oye en los pronósticos del tiempo... por ejemplo, humedad relativa en el exterior o en el interior. La humedad relativa es el porcentaje de vapor de agua presente, relacionado con la cantidad máxima que el aire podría contener. Ésta no permanece constante porque la capacidad del aire en cuanto al contenido de humedad aumenta con la temperatura. A medida que el aire se calienta, se expande, dejando mas espacio para más vapor de agua.

4.20 la humedad relativa puede identificarse fácilmente utilizando el principio del enfriamiento evaporativo. Cuando el agua pasa de líquido a vapor, pierde calor al igual que el efecto de enfriamiento que se produce cuando se evapora la humedad de nuestra piel. Si el aire tuviera un 100% de humedad o estuviera saturado, no tendría lugar ningún tipo de evaporación y nuestro cuerpo no se enfriaría. 4.30 podemos medir este efecto de enfriamiento evaporativo usando dos termómetros. El primero es un termómetro normal (de bulbo seco) que nos dice la temperatura del aire. El segundo tiene una pequeña bolsilla de tela empapada de agua alrededor del extremo del bulbo. Entonces nosotros insertaremos el bulbo húmedo del segundo termómetro en el flujo de aire y leemos su temperatura. 4.40 si el aire está saturado, lo que significa que transporta tanta cantidad del agua como le es posible, no se produce ninguna evaporación, de ahí que tampoco se produzca enfriamiento, y el termómetro de bulbo húmedo leerá la misma temperatura que el bulbo seco. Si el aire estuviera saturado, la evaporación podría producirse y la lectura de bulbo húmedo seria mas baja. Recuerde:

• Cuanto mas similares sean las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo, mayor será la humedad.

• Cuanto mas alejadas estén las temperaturas, menor será la humedad. 5.10 Utilizando las graficas Ay B inferiores, usted puede hacerse una idea del porcentaje de humedad relativa. Sobre la gráfica A hemos anotado una lectura de bulbo húmedo de 75º F y una lectura de bulbo seco de 90º F. las dos líneas se unen sobre la línea correspondiente al 51% de la escala de humedad relativa. Existen gráficas psicrométricas que son mas sencillas de utilizar que de pronunciar.

5.15 Intente usted mismo solucionar estos ejemplos:

Temperatura de bulbo húmedo de 60º F. Temperatura de bulbo húmedo de 90º F. Temperatura de bulbo húmedo de 90º F Temperatura de bulbo seco de 80º F. Temperatura de bulbo seco de 140º F . Temperatura de bulbo seco de 140º F. La humedad relativa es....................% La humedad relativa es .......................% La humedad relativa es .......................%

¡FELICIDADES! Soluciones: si usted ha obtenido:30%, 100% y 15% respectivamente, puede decirse que domina las graficas psicrométricas.

5.20 Ya que el vapor de agua es mas ligero que el aire, disminuye la densidad de la mezcla del mismo modo en que lo hace la temperatura con la altitud. Los factores de corrección son probablemente mayores de lo que usted imagina.

Por ejemplo: Aire seco a 250º F . y a nivel del mar... el factor es 1`34.(curso 2) Aire seco a 70º F. y 7900` de altitud... el factor es de 1`34 también.(no se

base en el curso 2, simplemente confíe en mí) Aire al 100% de humedad relativa, 160º F. y a nivel del mar... el factor es

mas o menos el mismo 1`335. Así que en esta comparación, el efecto del vapor de agua es tan grande

como un exceso de 90º F. o de 7900` de altitud. Esto es motivo suficiente para provocar una selección errónea. 5.30 El vapor de agua no se comprime con la mayoría de los gases, así que algunas de las normativas del aire no podrán aplicarse. Se han tenido que desarrollar unas nuevas normas, las cuales, a la vez, nos obligan a tratar la humedad como un único tema. Técnicamente hablando, la presión ejercida por el vapor de agua como componente de una mezcla de aire, debe separarse matemáticamente de la mezcla total y entonces ajustar porciones individualmente. Las densidades resultantes tienen que sumarse juntas dando resultado una densidad para la mezcla total. Finalmente, tiene que crearse una proporción con `075 para que usted obtenga el factor de corrección. 5.40 ....O....puede usted utilizar esta tabla.

FACTORES DE HUMEDAD RELATIVA PORCENTAJE DE HUMEDAD RELATIVA (Interpolar para valores no listados) Temperatura

del aire 0% 20% 40% 60% 80% 100% 70º F 1,000 1,004 1,006 1,008 1,009 1,012 80º F 1,019 1,023 1,026 1,029 1,032 1,034

100º F 1,057 1,064 1,069 1,074 1,080 1,085 120º F 1,094 1,106 1,116 1,126 1,136 1,146 140º F 1,132 1,150 1,169 1,187 1,206 1,225 160º F 1,170 1,201 1,232 1,265 1,299 1,336 180º F 1,208 1,259 1,311 1,319 1,431 1,500 200º F 1,245 1,326 1,416 1,518 1,636 1,775

Nota: cuando la mezcla de aire sobrepase los 200º F., su proximidad al punto de ebullición del agua complica el tema. Para aplicaciones de este tipo de casos, contacte con un esecialista.

5.50 Cuando el rendimiento que usted necesita es a nivel del mar, use los factores de la tabla 5.40. como usted ya sabe, es correcto interpolar para valores intermedios. Un 70% de humedad relativa a 140º F. podría ser interpolado a ojo dando un resultado de 1´197. Si también interviene la altitud, usted necesitará otro factor que combine con el factor humedad relativa. 6.00 Como se hubiese necesitado mucho trabajo para que nuestra Gráfica de Factores de Humedad Relativa no alcanzase un tamaño desproporcionado, hemos desarrollado una gráfica de altitudes que es un poco mas precisa que la utilizada en el curso 2000 que funciona para cualquier temperatura.

FACTORES DE CORRECCIÓN DE LA ALTITUD ELEVACIÓN FACTOR ELEVACIÓN FACTOR ELEVACIÓN FACTOR

-500 0,982 2000 1,075 4500 1,180 Nivel del Mar 1,000 2500 1,096 5000 1,202

500 1,018 3000 1,116 5500 1,225 1000 1,037 3500 1,137 6000 1,250 1500 1,056 4000 1,158 6500 1,275

Para aire húmedo a altitudes diferentes del nivel del mar, simplemente

multiplique el factor de la grafica 5.40 por el factor de altitud. POR EJEMPLO: Si las condiciones para el tercer ejemplo de la selección 5.20 fueran 160º F.,

1000´( en vez del nivel del mar) y 100% de humedad, el factor sería... 1´335 x 1´037 = 1´384.

6.10 Intente estos ejemplos: a. ¿Cuál es el factor de corrección de al densidad para aire a nivel del mar, 80º F. y 0% de humedad relativa? Respuesta:___________________________________ b. ¿Cuál es el factor de corrección de la densidad para una mezcla de aire a nivel del mar, 80º F. y 80% de H.R? Respuesta:___________________________________ c. ¿Cuál es el factor de corrección de la densidad para una mezcla de aire a 500´, 80º F y 80 % H.R? Respuesta:___________________________________ SOLUCIONES: a) directamente de la tabla 5.40, el factor es 1´019. b) De nuevo de la tabla 5.40, el factor es 1º´032. c) Este es el mismo que en b) excepto que el factor de altitud se extrae de 6.00: 1´032 x 1´018 = 1´051.

6.20 las condiciones que se han utilizado en a) y b) fueron elegidas intencionadamente para que fuesen típicas de un día cálido de verano. A 80º F. la diferencia entre el factor humedad de 80% y el factor aire seco de 0% es solo de ´013. esto explica el por qué se ignora normalmente la humedad en aplicaciones HVAC donde el aire no es excesivamente caliente . 6.30 Las graficas 5.40 y 6.00 se utilizan del mismo modo que la grafica 6.00 en e curso 2000, lo que significa que... Para seleccionar un ventilador a partir de la tabla de rendimiento, hay que determinar primero si las condiciones de las tablas están basadas en el ´075 standard. A menudo éstas se conocen con el nombre de condiciones FRÍAS (contrariamente a las CALIENTES que son las condiciones reales a cualquier otra densidad). Esta terminología común puede provocar confusiones para temperaturas por debajo de los 70º F. normalmente las condiciones de trabajo son definidas como “calientes”. En cualquier caso, corríjalas del modo siguiente:

Si la PCM es "REAL" (PCMR), no convertir. PCM: Si la PCM es "ESTANDAR" (PCME), debe convertir en REAL multiplicándola por el factor

PE: Multiplicar por el factor BHP: Seleccione el ventilador, determine el BHP para su selección y divida por el factor. RPM: No convertir.

(Usted puede consultar lo párrafos 3.20 al 4.10 del curso 2000 para revisar el ACFM, SCFM y algunos otros detalles sobre el uso de los factores). 6.40 Ejemplo: Requerimiento dados: 12´000 PCME, 8`` PE, 160º F., 80% de Humedad Relativa a Nivel del Mar. De la tabla 5.40, el factor es para 160º F. a 80% de H.R es 1,299. Solución: 12,000 PCME x 1,299 = 15,588 PCMR 8`` PE x 1,299 = 10,4`` PE “FRÌO” ¿Qué pasaría si la altitud fuese de 1500` ves de estar a nivel del mar? A partir de la grafica 6.00, encuentre el factor 1´056 para 1500`y combínelo con 1´299. Solución: 12`000 PCME x 1,372 = 16,464 PCMR. 8`` PE x 1`372 = 11`0`` PE FRÌO

GASES QUE SEAN DISTINTOS DEL AIRE

7.00 Durante todo el curso 2000 y hasta ahora, solo hemos tratado con aire estándar y de la forma en que éste es afectado por la temperatura, la altitud, la solución en el cono de entrada y la humedad relativa. También necesitamos conocer que efectos se producen con otras mezclas de gases.

7.10 La mezcla de gases que nosotros llamamos aire estándar, puede dirigirse del modo siguiente: 78%..................de Nitrógeno 21&..................de Oxígeno 1%................de otros La ciencia ha determinado los pesos de todos los gases conocidos basándose en sus estructuras moleculares. Utilizando estos Pesos Moleculares, podemos comparar cualquier mezcla de gases con el aire estándar. 7.20 El aire seco estándar tiene un peso molecular de 28,965. Cualquier mezcla con un peso molecular diferente, nos obligará a utilizar factores de corrección. Muchas veces usted encontrará el peso molecular de aire en las especificaciones escritas que usted posee sobre el ventilador. Con esta información, usted rápidamente podrá desarrollar el Factor de Corrección de la Densidad necesario utilizando esta simple fórmula. __ 28,965 (aire estándar) ____ = Factor de Corrección de la Densidad. Peso molecular especificado ...Y este factor se utilizará tal y como los demás se utilizaron en las secciones anteriores a este curso. 7.30 Echemos una ojeada a un sistema que vehicule oxigeno puro con un peso molecular especifico de 32,0. el factor sería ... ___28`965__= 0,9052 32,0 Como la posible combinación de gases es casi limitada, los pesos moleculares dados pueden cubrir un amplia gama. La escala que se muestra a continuación da ejemplo de algunos de los gases más comunes. Fíjese en cómo se relaciona cada uno con el aire estándar. 7.40 Revisemos algunos ejemplos: Ejemplo 1: 5000 ACFM, 70º F., 20`` SP, 1000`,Peso Mol. 22,0. Solución: 70º F., 1000` = 1,04 (6.00 del curso 2). 28,965_ 22,0 1,317 (7.20, curso 4) 1,317 x 1,04 = 1,37 Factor de Densidad 5000 PCMR – sin corrección desde la actual. 20`` PE x 1,37 = 27,4`` PE a ,075 LB/CF. Ejemplo 2: 5000 PCME, 70º F ,20``PE , 1000`, Peso Mol. de 40,0. Solución: 70º F., 1000` = 1,04 ( 6.00 Curso 2) _28,965_ 40,0 ,724 (7.20, curso 4)

,724 x 1,04 = ,753 5000 PCME x ,753 = 3765 PCMR 20`` PE x ,753 = 15,06`` PE a ,075 LB/PC. Fíjese qué hubiera sucedido en ambos ejemplos si se hubiera ignorado la corrección para el Peso Molecular. Solo si hubiésemos utilizado el factor para la temperatura y altitud, 1,04, la selección del ventilador hubiese sido distinta. Ahora es fácil de comprender por qué los globos llenos de helio flotan tan bien. El helio tiene un peso molecular equivalente a 1/7 del aire. 7.50 En algunos casos, NO se da el peso molecular de la mezcla, pero se da una lista de los COMPONENTES en base a un POCENTAJE DE VOLUMEN. Supongamos que una especificación nos dice que el flujo del aire contiene un 20% de helio por volumen. Asumiendo que el 80% restante es aire estándar, nosotros mismo podremos calcular el peso molecular de la mezcla. Empezaremos multiplicando el peso molecular de cada uno de los componentes por su tanto por ciento del volumen total.

Helio, Peso mol. 4.0 x ,20 = ,20 = ,800 ( ver gràf. 7.60) Aire estándar, Peso mol. 28,965 x ,80 = 25,172.

Ahora sume los resultados para obtener el Peso Molecular de la mezcla: ,800 + 25,172= 25,972. Así que una mezcla del 20% de helio y del 80% de aire tiene un peso molecular de 25,972 y usted puede calcular un Factor de la Corrección de la Densidad utilizando la formula que aparece en el punto 7.20. (Factor es igual a 1,115).

Este método funciona para todos los gases con tal que la especificación esté basada en e porcentaje de los volúmenes.

7.60 Aquí están los Pesos Moleculares de diversos gases a condiciones Standard (70º, Secos, 29,92 del barómetro)

Gas Fórmula Peso Molecular Acetileno C2H2 26,04 Aire - 28,97 Amoniaco NH3 17,03 Butano C4h10 58,12 Dióxido de carbono CO2 44,00 Monóxido de carbono CO 28,01 Cloro Cl2 70,91 Etano C2H6 30,07 Etileno C2H4 28,05 Fluor F2 38,00 Helio He 4,00 Hidrógeno H2 2,02

Metano CH4 16,04 Metil Cloro CH3Cl 50,49 Óxido de Nitrógeno NO 30,01 Nitrógeno N2 28,01 Óxido de Nitrógeno N2O 44,01 Oxígeno O2 32,00 Dióxido de Sulfuro SO2 64,06 Vapor de Agua H2O 18,02

Nota: En gráficas similares es común que los valores varíen ligeramente debido a los métodos de cálculo, pero la cantidad nunca es importante.

COMBINACIÒN DE FACTORES

8.00 Ahora usted tiene las graficas, los factores y las formulas que le permitirán estudiar una gran variedad d condiciones y de mezclas de gases. Nueve de cada diez aplicaciones pueden realizarse con un 100% de seguridad si se siguen estas instrucciones. Siempre que intervengan mas de una influencia, los dos o mas factores pueden combinarse para producir un factor único a excepción de la humedad relativa. Como el factor de humedad relativa esta basado en el contenido de humedad y en la temperatura, no puede combinarse con los demás factores. Recuerde que... el vapor de agua no actúa como los demás gases. Para las aplicaciones en las que intervengan la humedad y la succión en el cono de entrada, o que tengan que utilizarse gases distintos del aire, contacte con un buen especialista en la materia. 8.10 Como una rápida guía de referencia, aquí aparece un resumen de todos los Factores de Corrección de la Densidad.

DENSIDAD INFLUENCIA FACTOR COMBINA CON Temperatura Artículo 6,00, Curso 2000 Todo excepto H.R. Elevación Artículo 6,00, Curso 2000 Todo excepto H.R. Succión Aspiración Artículo 7,20, Curso 2000 Todo excepto H.R. Humedad Relativa Artículo 5,40, Curso 4000 Elevación Curso 4000 Elevación Artículo 6,00, Curso 4000 Humedad Relativa Otro Gas Artículo 7,20, Curso 4000 Todos excepto H.R. Si todavía algo de todo esto no está lo suficientemente claro para usted,

escribanos.