Estudio teórico-experimental de un ventilador sin aspas

Abstract

RESUMEN: La ventilación tanto doméstica como industrial juega un papel muy importante para poder mantener el aire fresco en un lugar determinado. Para ventilar un lugar o componente se requiere de un ventilador. Generalmente un ventilador se ha asociado a un rotor con aspas, el cual produce un flujo de aire gracias al giro de éstas generando una diferencia de presiones. En los últimos años, se han desarrollado ventiladores sin aspas como una alternativa competente a los ventiladores convencionales. Existen una gran variedad de éstos disponibles en el mercado de ventiladores domésticos. Sin embargo, su aplicación industrial no ha sido públicamente explorada. El presente trabajo pretende continuar con el desarrollo de los ventiladores sin aspas con miras al ámbito industrial. Es por ello que se desarrolló un ventilador sin álabes optimizando su geometría del anillo e imprimiéndolo en una máquina de prototipado rápido. Se conectó a una fuente de alimentación de aire remota, a fin de evaluar su amplificación de aire y caídas de presión a la salida del anillo. Se encontró que las velocidades son mayores cerca de la superficie que en el centro del anillo; siendo mayores en el extremo contrario a la entrada de aire. En la parte central la velocidad es despreciable. La mayor razón de amplificación de flujo experimental alcanzada es de 2.6. Otro aspecto importante es la caída de presión de más del 99.99%, la cual resultó considerablemente mayor que la obtenida en simulaciones. Los ventiladores sin álabes domésticos presumen proporcionar un flujo constante, sin embargo, las mediciones arrojaron que en ciertas zonas de la salida no existe movimiento de aire e incluso existe cierto contraflujo (zonas mayormente centrales). Es por ello, que no se recomienda usar este tipo de ventiladores para aplicaciones industriales donde la ventilación sea constante sino donde se requiera de forma intermitente. ABSTRACT: Both domestic and industrial ventilation plays an important role to keep fresh air in a room. To ventilate a room or component, a fan is required. Usually, a fan is associated with blades attached to a rotor. When blades are rotating, they produce an air flow due to pressures’ differential. In the last years, bladeless fans are being developed to compete with the conventional blade fans. There is a variety in the market for the bladeless fans addressed to domestic applications. However, the industrial application for these types of fans have not been explored publicly. This thesis pursues the continuation of development of the bladeless fans to focus on the industrial world. Therefore, a bladeless fan was developed by optimizing its ring geometry and printed out in a rapid prototyping machine. It was connected to a remote supply source in order to evaluate the air amplification and pressure drop in the forward flow. It was found that the outer ring zones have the higher velocities in comparison with the center zones of the ring. Velocities were even higher in the opposite side of the air inlet. The major ratio of the air amplification experimentally achieved was 2.6. Another important finding was the abrupt pressure drop which was about 99.99%. This is considerably higher than the one obtained in computational simulation. Domestic bladeless fans supposed to provide constant air flow; nevertheless, the experimental readings show that there are zones without air displacement and even backflows (most of them in central zones). Thus, it is not recommended to use bladeless fans in industrial applications which ventilation needs to be constant but intermittent.