37)Se desea disear un ventilador axial para suministrar una carga de 4.27 m de columna de aire y un caudal de 2000 m3/h. La velocidad de giro es 950 rpm ,D2/D1 = 2 y tiene 4 palas con perfil NACA 4412. La velocidad axial en la entrada es 5 m/s, el rendi

PRACTICO DE MAQUINAS PARA FLUIDOS I - 2009

32) Una bomba axial debe elevar un caudal de agua de 2 m3/s una altura de 3 m, en una instalacin como la de la figura. Las prdidas de carga de la forma ki(v2/2g) son las siguientes:

- campana y enderezador de flujo: kC = 0.3

difusor de paletas: kDP = 0.002

difusor (incluye salida): kD = 0.05

En todos los casos v es la velocidad media en el ducto de dimetro (ext = 900 mm.

Si se dispone de un motor de potencia nominal de 250 Hp y velocidad de giro de 500 rpm, se pide:

a) Verificar la acertada seleccin del tipo de mquina.

b) Indicar si el tamao de la mquina y la potencia consumida son razonables.

33) Determinar el ngulo de ataque, el coeficiente de arrastre y el coeficiente de sustentacin correspondientes a los perfiles NACA 4415 y NACA 4412 trabajando en condiciones de CD mnimo y de tg( mnimo.

34) Un cilindro cuya seccin recta es un perfil aerodinmico NACA 4415 de 15cm de cuerda se dispone en un flujo de aire normal a su generatriz, de velocidad uniforme de 10m/s, tal que el ngulo de ataque vale 8. Determinar el valor de las componentes de sustentacin y de arrastre de la fuerza que el flujo ejerce sobre el cilindro, por unidad de altura del mismo. Hacer un esquema de las fuerzas y de las velocidades.

35) Se construye una grilla rectilnea con perfiles NACA 4412 de 10cm de cuerda, 30 de ngulo de pala y 18cm de paso. El flujo de agua no perturbado por la presencia de la grilla presenta una componente axial de 20m/s y forma 25 con el eje de la grilla. A la salida de la grilla la velocidad forma 32 con el eje de la misma.

a) Determinar el coeficiente de contraccin del flujo y la componente axial de la velocidad en la grilla.

b) Determinar la velocidad v( y el ngulo ((.

c) Calcular las componentes de sustentacin y de arrastre de la fuerza por unidad de longitud que se establece sobre cada perfil aerodinmico. Dibujar tales componentes.

36)Suponiendo que la seccin al 60% del largo de la pala es la representativa del comportamiento del rotor, se desea calcular la longitud de la cuerda y el ngulo de la pala que deber tener un ventilador axial para suministrar una carga de 4.27 m de columna de aire y un caudal de 2000 m3/h. La velocidad de giro es 950 rpm, D2/D1 = 2 y tiene 4 palas con perfil NACA 4412. Se impondr que el coeficiente de sustentacin sea 0.45 (suponiendo labe aislado) y que la velocidad axial inmediatamente corriente arriba de las palas sea 5 m/s.

El rendimiento hidrulico se supondr 95% y el volumtrico, 97%.

Se pide:

a)Determinar el dimetro externo del rotor y el dimetro del cubo.

b)Determinar el ngulo del perfil de la pala respecto de la velocidad tangencial en la seccin ubicada a una distancia del cubo de 60% del largo de pala e indicar el largo de la cuerda del perfil.

37) Se desea disear un ventilador axial de 4 palas para suministrar una carga de 12.2 m de columna de aire y un caudal de 26.7 m3/s a N=1000 rpm. La velocidad de transporte mxima admisible ser de 89.5 m/s y la velocidad axial inmediatamente corriente arriba de las palas, 20 m/s. La seccin que dista 0.4D del eje se construir con un perfil cuyo espesor mximo es el 12% de su cuerda. El rendimiento volumtrico se supondr 0.98 y el rendimiento hidrulico, 0.82.

Se pide determinar en la seccin indicada el ngulo de pala, la longitud de la cuerda del perfil y dibujar las posiciones relativas de los vectores velocidad axial, velocidad de transporte de la pala, fuerza de sustentacin y fuerza de arrastre. Suponer CD/CL mnimo.

38) Se considera un ventilador axial de 6 palas de perfil NACA 4412 con las siguientes dimensiones geomtricas: D2 = 470mm, D1 = 186mm; Z = 6. En la seccin al 60% del largo de pala se tiene (1p = 20VERIFICARLO, , (P = 30 y l = 0.234 m. A los efectos de los clculos se supondr que la velocidad de entrada es axial y que la seccin al 60% del largo de pala es la significativa.

a) Suponiendo que el rendimiento volumtrico es 0.9, calcular el caudal y la carga terica que suministra el ventilador en la condicin en que no hay choque a la entrada del rotor, cuando gira a 1000rpm.

b) Si el ventilador se encontraba operando en el punto anterior y aumenta su velocidad de giro a N = 3000 rpm, calcular el caudal y la potencia consumida por el ventilador, suponiendo un rendimiento mecnico de 0.85. Se supondr que el ventilador succiona y descarga a la atmsfera.

39) En un sistema de aire acondicionado se requiere filtrar el aire. Los filtros se ubican como se indica en la figura, imponiendo cada uno una prdida de carga igual a 2.v2/2g, siendo v la velocidad en el ducto. Los locales a ambos lados del ducto se encuentran a igual presin y temperatura, siendo la ltima de 10(C. El aire es movido por un ventilador axial que dispone a la salida de un difusor de paletas tal que el flujo de aire a la salida del ventilador resulta exclusivamente axial.

a) Determinar la carga que debe suministrar el ventilador para mover 2 m3/s de aire si se requieren 4 filtros.

b) El rotor del ventilador posee 3 palas con perfil NACA 4412, con P = 13 y l = 7.1cm en la seccin representativa del ventilador, un De = 0.9 m, una relacin Di/De = 0.2, y trabaja a N = 970 rpm. Calcular la carga y el caudal que entregar el ventilador en la instalacin descrita, as como el rendimiento hidrulico del ventilador, si se sabe adems que el rendimiento hidrulico del rotor es del 90%, el rendimiento volumtrico es del 90% y la prdida de carga en el difusor es 0.2.va2/2g, siendo va la velocidad axial en el rotor. Se tomar como significativa la seccin al 60% del largo de pala.

40) Se posee un ventilador axial de 2 palas NACA 4412 con ngulo ajustable y largo de la cuerda l = 0.1m al 60% del largo de la pala, instalado en una caera de acero comercial de dimetro 0.6m y 25 m de longitud. La caera es horizontal y succiona y descarga aire a presin atmosfrica. La embocadura y la descarga son abruptas.

El dimetro del cubo es de 25cm y el ventilador gira a 1450 rpm. Se admitir que el rendimiento volumtrico vale 0.95 y el hidrulico, 0.96.

a) Si el ngulo de la pala se fija en 20 hallar el caudal que circula por la instalacin.

b) Hallar el ngulo de la pala para el cual el ventilador trabajar en la condicin de CD/CL mnimo en dicha instalacin. Qu caudal impulsar en esas condiciones?.

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