“UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS “ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS”
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN “VENTILADORES”
ESTUDIANTES: Falcón Aranda Mayra Maribel Fidel Bravo Rosmery Mayli
DOCENTE: Dr. Quispe Talla Ángel Noé HUARAZ – PERÚ 2022
DEDICATORIA Dedicamos este trabajo de investigación primeramente a Dios por darnos la vida y la fortaleza para enfrentarla día a día; segundo a nuestros padres por ser el soporte que nos permite avanzar de manera segura en cada paso que damos
II
AGRADECIMIENTO El agradecimiento absoluto se lo debemos a nuestro docente el Dr. Quispe Talla Ángel Noé por permitirnos desarrollar este trabajo de investigación e incentivarnos a cumplir el sueño de convertirnos en los mejores Ingenieros de Industrias Alimentarias; y a nuestras familias por apoyarnos emocional y económicamente proyecto.
III
en
cada
decisión
y
ÍNDICE GENERAL
DEDICATORIA .........................................................................................................................II AGRADECIMIENTO ..............................................................................................................III RESUMEN...................................................................................................................................I ABSTRAC ..................................................................................................................................II I.
INTRODUCCION ..............................................................................................................8 1.1 Objetivos ...........................................................................................................................8 1.1.1 Objetivo general ........................................................................................................8 1.1.2 Objetivos especificos ..................................................................................................8
II. MARCO TEÓRICO...........................................................................................................9 2.1
BASES TEÓRICAS....................................................................................................9
2.1.1
VENTILADORES ..............................................................................................9
2.1.2
CLASIFICACIÓN DE LOS VENTILADORES ............................................11
2.1.3
CURVA CARACTERÍSTICA DEL VENTILADOR ....................................19
2.1.4
PUNTO DE TRABAJO DE LOS VENTILADORES ....................................21
2.1.5
LEYES DE LOS VENTILADORES ...............................................................22
2.1.6
VENTILADORES EN LA INDUSTRIA ........................................................24
2.2
DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS ............................................................29
III. METODOLOGIA ............................................................................................................31 3.1
MÉTODO UTILIZADO ..........................................................................................31
3.1.1
Búsqueda de información.................................................................................31
3.1.2
Análisis de la información ................................................................................31
3.2
MATERIALES .........................................................................................................31
IV. CONCLUSIONES ............................................................................................................32 V.
RECOMENDACIONES ..................................................................................................33
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................34
IV
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Diagrama de las máquinas de fluidos..........................................................................9 Figura 2: Ventilador y compresor .............................................................................................10 Figura 3: Impulsor ....................................................................................................................12 Figura 4: Extractor....................................................................................................................12 Figura 5: Impulsor - Extractor ..................................................................................................12 Figura 6: Axial mural ................................................................................................................13 Figura 7: Ventilador de chorro .................................................................................................13 Figura 8: Ventilador Centrífugo ................................................................................................13 Figura 9: Tipos de álabes en rodetes Centrífugos .....................................................................15 Figura 10: Ventilador axial .......................................................................................................15 Figura 11: Tipos de hélices de ventiladores axiales ..................................................................16 Figura 12: Ventiladores axial y centrífugo ................................................................................18 Figura 13: Rodete helicocentrífugos .........................................................................................18 Figura 14: Ventilador tangencial ..............................................................................................18 Figura 15: Ventiladores según la presión..................................................................................19 Figura 16: Curva característica de un ventilador .....................................................................20 Figura 17: Punto de trabajo ......................................................................................................22 Figura 18: Ventilación natural ..................................................................................................24 Figura 19: Ventilación mecánica (presión positiva) ..................................................................25 Figura 20: Cortina de aire ........................................................................................................26 Figura 21: Sistema de extracción de vapores de cocción en la industria ..................................28
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Diferencias entre el ventilador axial y centrifugo........................................................17 Tabla 2: Leyes del Ventilador en función de la variación del diámetro, velocidad y densidad ..23
V
RESUMEN El presente trabajo titulado "Ventiladores" comprende como objetivo indagar acerca de las generalidades de los ventiladores (clasificación, principios y características), de igual manera explicar el campo de aplicación de éstas dentro de la Industria Alimentaria. Asimismo, es importante resaltar las definiciones básicas que involucran su estudio y análisis. Con el fin de garantizar mayor veracidad, la consulta bibliográfica se realizó en motores de búsqueda especializados, para lo cual fue necesario un arduo trabajo de investigación y recolección de información fidedigna de distintas fuentes. Concluyendo así, que los ventiladores son máquinas compuestas de un rodete de alabes que giran dentro de una carcasa espiral; cuyo funcionamiento se basa en sus características caudal, presión y rendimiento; esto le permite tener aplicaciones muy variadas y extensas. Así mismo, la ventilación en la industria de alimentos juega un papel primordial ya que reduce la cantidad de mecanismos a mantener para mejorar las condiciones físicas del producto; de esta manera también reduce los costos de mantenimiento. Palabras claves: Ventilador, Tipos de ventilador, punto de trabajo
ABSTRAC The present work entitled "Fans" includes the objective of inquiring about the generalities of fans (classification, principles and characteristics), as well as explaining the field of application of these within the Food Industry. Likewise, it is important to highlight the basic definitions involved in its study and analysis. In order to guarantee greater veracity, the bibliographic consultation was carried out in specialized search engines, for which an arduous investigation and collection of reliable information from different sources was necessary. Thus concluding that fans are machines made up of a blade impeller that rotates inside a spiral casing; whose operation is based on its flow, pressure and performance characteristics; this allows you to have very varied and extensive applications. Likewise, ventilation in the food industry plays a fundamental role since it reduces the number of mechanisms to maintain to improve the physical conditions of the product; in this way it also reduces maintenance costs. Keywords: Fan, Types of fan, duty point
I.
INTRODUCCION
Los ventiladores son las maquinas más usadas para producir el movimiento del aire en la industria. Su funcionamiento se basa en la entrega de energía mecánica al aire a través de un rotor que gira a alta velocidad y que incrementa la energía cinética del fluido, que luego se transforma parcialmente en presión estática. Es por ello que, es fundamental el conocimiento de los criterios que abarca el comportamiento de los ventiladores para una aplicación en particular, a fin de obtener beneficios deseados como la optimización de energía, la ventaja en obtención de flujo de aire con pérdidas mínimas; así como también su estudio ayuda a la aplicación y consolidación de conocimientos que más adelante pueden servir para un próximo futuro profesional en el sector del diseño de plantas, ya que la industria de alimentos es una de las más estrictas en cuanto a normativa de manipulación y cuidados de la calidad del aire en los espacios donde se lleva a cabo el procesamiento de los productos, especialmente los de consumo humano. 1.1 Objetivos 1.1.1 Objetivo general Realizar una investigación acerca de las generalidades de los ventiladores (clasificación, principios y características) y su importancia en la Industria Alimentaria 1.1.2 Objetivos especificos Conocer las principales condiciones de operación que involucra el estudio referente a los ventiladores Conocer la influencia de un sistema de ventilación en los ambientes de producción de la Industria Alimentaria
8
II. MARCO TEÓRICO 2.1 BASES TEÓRICAS 2.1.1 VENTILADORES 2.1.1.1 Definición Quevedo (2013) define un ventilador como una máquina que transmite energía a un fluido (aire o gases), produciendo un incremento de presión suficiente (Presión Total) con la cual mantiene un flujo continuo de dicho fluido. Asimismo, Granda (2017) menciona que un ventilador es una máquina que consiste de paletas (alabes) giratorias que reciben energía mecánica y la utilizan para mantener un flujo continuo de aire u otro gas que pasa a través del rotor. Otra definición simple es la que menciona Ontaneda (2015) al ventilador como cualquier aparato que produce una corriente de aire. Figura 1: Diagrama de las máquinas de fluidos
De acuerdo a la clasificación de máquinas de fluidos, de flujo, hidráulica y generadora, los ventiladores son parte del mismo grupo de las bombas (Figura 1). Las máquinas de fluidos son responsables de transformar el trabajo mecánico en energía de fluido, o viceversa. 9
2.1.1.1 Diferencia de un ventilador y compresor Entre los ventiladores y compresores existen diferencias. El objeto fundamental de los ventiladores es mover un flujo de gas, a menudo en grandes cantidades, pero a bajas presiones; mientras que los compresores están diseñados principalmente para producir grandes presiones y flujos de gas relativamente pequeños. Vargas (2013) Figura 2: Ventilador y compresor
2.1.1.2 Principio de funcionamiento Soler y Palau (2016) La clave del funcionamiento de un ventilador está en un propulsor giratorio, el cual adopta la forma de:
Rodete con alabes, siendo este el caso que se presenta si el ventilador es centrifugo. Se llama rodete si la dirección de salida del aire impulsado es perpendicular al eje del ventilador. Generalmente los rodetes mueven un volumen de aire menor que las hélices, pero con una presión mucho mayor
Hélice con palas de silueta, si el ventilador es axial. Se llama hélice si la dirección de salida del aire impulsado es paralela el eje del ventilador. Generalmente la hélice puede mover gran cantidad de aire comunicando al mismo una discreta presión.
Un ventilador se hace funcionar a un régimen de giro constate, tomando en cuenta valores de caudales movidos, velocidades y diámetros, según sea la perdida de carga a vencer.
10
2.1.1.3 Aplicaciones Los ventiladores se utilizan mayoritariamente en el campo de la climatización, ventilación y calefacción (HVAC). Sus principales funciones son renovar el aire en espacios cerrados para sustituir el aire viciado por aire fresco o aumentar la circulación del aire para ventilar o refrescar. Sus aplicaciones principales son:
Climatización
Ventilación
Extracción
Calefacción
Cortinas de aire
Refrigeración
Aerogeneradores
Tratamiento de aire comprimido
2.1.2
CLASIFICACIÓN DE LOS VENTILADORES
Los ventiladores son las máquinas más usadas para producir el movimiento del aire en la industria. Su funcionamiento se basa en la entrega de energía mecánica al aire a través de un rotor que gira a alta velocidad y que incrementa la energía cinética del fluido, que luego se transforma parcialmente en presión estática. Según Soler y Palau (2016) Los ventiladores, denominados así de una forma amplia para todas sus concepciones, pueden clasificarse de formas muy diferentes, siendo la más común la siguiente: 2.1.2.1 Según su función a) Ventiladores con envolvente: Suele ser tubular, por lo que también se les denomina Tubulares y tienen por objeto desplazar aire dentro de un conducto.
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Impulsores: Son los ventiladores en los que la boca de aspiración está conectada directamente a un espacio libre, estando la boca de descarga conectada a un conducto. Figura 3: Impulsor
Extractores: Son los ventiladores en los que la boca de aspiración está conectada a un conducto y la boca de descarga está conectada a un espacio libre Figura 4: Extractor
Impulsores – extractores: Son los ventiladores en los que tanto la boca de aspiración como la de descarga están conectadas a un conducto. Figura 5: Impulsor - Extractor
b) ventiladores murales: Conocidos también como, simplemente, Extractores, sirven para el traslado de aire entre dos espacios distintos, de una cara de pared a otra 12
Figura 6: Axial mural
c) ventiladores de chorro: Son aparatos que se utilizan cuando se necesita una determinada velocidad de aire incidiendo sobre una persona o cosa Figura 7: Ventilador de chorro
2.1.2.2 Según la trayectoria del aire en el ventilador Una de las características para clasificar un ventilador, es la naturaleza del flujo por los conductos en las paletas del impulsor. De acuerdo a Gusqui y Rosero (2017), puede haber impulsores de flujo axial, de flujo radial o centrífugo, de flujo mixto y de flujo transversal. A continuación, se presentan las categorías de ventiladores: a) Ventiladores centrífugos o radial: El ventilador centrífugo consiste en un rotor encerrado en una envolvente de forma espiral. En este tipo de ventilador el fluido entra a través del cono de succión, el fluido es succionado por el impulsor rotatorio, el cual se mueve por medio de un elemento motriz externo a través de la flecha. En el impulsor se monta una corona directriz o corona de alabes, este elemento se encarga de convertir la energía cinética producida por el impulsor en energía potencial (presión) y envía al fluido a través de la caja espiral (carcasa) hacia la salida.
13
Figura 8: Ventilador Centrífugo
De acuerdo a Renedo, y otros (2018) Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes y cuyas particularidades son las siguientes:
Álabes curvados hacia adelante: Este tipo es poco frecuente en las bombas y ventiladores centrífugos; en los ventiladores se emplea a causa del bajo nivel de ruido que presentan; otras características son: Ángulo > 90º Gran número de álabes de 48 - 60 Para una velocidad determinada caudal superior y dimensiones menores que las de cualquier otro tipo de ventilador. Rendimiento bajo, máximo del orden de 65-75% por lo que en la actualidad este tipo de ventilador centrífugo tiende a ser reemplazado por los modernos ventiladores axiales.
Álabes curvados hacia atrás: Es el tipo normal de ángulo de salida en las bombas centrífugas. Tienen mejor rendimiento que los anteriores, si los antiguos álabes de chapa se reemplazan por los más modernos de perfil aerodinámico, se llega a alcanzar un rendimiento del orden del 90%; otras características son: Ángulo < 90º Número de álabes inferior a los del 1er tipo (curvados hacia adelante) Tienen mejor rendimiento que los álabes radiales El nivel de ruido es bajo 14
Álabes rectos radiales: Tienen menor número de álabes que los alabes hacia adelante; se emplean para impulsar aire o gases sucios a elevada temperatura, gracias a la facilidad con que son eliminados los depósitos sólidos por la fuerza centrífuga. Ángulo = 90º Figura 9: Tipos de álabes en rodetes Centrífugos
a)
b)
c)
b) Ventiladores axiales: Son ventiladores que se caracterizan porque el aire sigue la misma dirección del eje del ventilador, es decir el aire entra de forma axial y sale de la mima manera. Estos ventiladores también se les llama helicoidales, dado que el flujo a la salida del ventilador tiene una trayectoria con forma de hélice. Se puede decir que estos ventiladores son aptos para transportar grandes caudales a bajas presiones. Ramchandani (2017) Figura 10: Ventilador axial
15
Según Quevedo (2013), las partes importantes que componen un ventilador axial y que afectan sus propiedades aerodinámicas son:
Carcasa o cilindro base: es la envolvente que protege el rodete y el motor del ventilador, es estacionaria y guía el aire hacia y desde el impulsor
Hélice o Rodete: es la parte móvil que al rotar imparte movimiento al aire, se compone de álabes y cubo o soporte de los álabes. En función de las necesidades, el rodete puede ser de álabes regulables o no regulables. Las hélices de los ventiladores axiales pueden ser de dos tipos: Hélice axial de perfil delgado (a) Hélice axial de perfil sustentador (b) Figura 11: Tipos de hélices de ventiladores axiales
a)
b)
Tobera de admisión o campana aerodinámica: se trata de un accesorio que sirve para minimizar las pérdidas de carga derivadas de la entrada del aire en el ventilador.
Rueda directriz: su función aerodinámica es direccionar el flujo de aire axialmente a la salida del ventilador, y así evitar pérdidas por turbulencia.
Difusor: es un elemento de descarga del ventilador para reducir su presión dinámica de salida. La presión dinámica con la que el aire sale del ventilador es una pérdida de energía, es decir, es una energía que el ventilador genera, pero que no realiza trabajo. 16
COMPARACIÓN ENTRE VENTILADOR AXIAL Y CENTRIFUGO Nanfan (2017) menciona las diferencias que se tiene al utilizar un ventilador axial frente a un centrífugo son: Tabla 1: Diferencias entre el ventilador axial y centrifugo
Ventilador axial Ofrecen mejor eficiencia RENDIMIENTO
en un amplio rango de puntos de funcionamiento
Ventilador centrífugo Ofrecen un rendimiento muy alto, pero solamente sobre un rango muy reducido
Su dirección de escape, DIRECCIÓN DE ESCAPE
está a lo largo de la
Su dirección de escape es
dirección del eje del
perpendicular a la
ventilador, por lo tanto, su
dirección de entrada
entrada y salida, es paralela
COMPLEJIDAD DE LA INSTALACIÓN
Su instalación es relativamente simple
Su instalación es compleja
Su volumen de aire y
Su volumen de aire y
VOLUMEN Y PRESIÓN DE AIRE
presión es relativamente
presión es relativamente
pequeños
grande
FUNCIONAMIENTO
A través de una hélice
A través de un rotor
No recomendable para uso
Permite una mejor
de ductos
distribución del aire a
USO DE DUCTOS
través de ductos
17
Figura 12: Ventiladores axial y centrífugo
c) Ventiladores helicocentrífugos: en los cuales la trayectoria del aire en el rodete es intermedia entre las del ventilador centrífugo y axial Figura 13: Rodete helicocentrífugos
d) Ventiladores tangenciales: la trayectoria del aire en el rodete es sensiblemente normal al eje, tanto a la entrada como a la salida del mismo, en la zona periférica. Figura 14: Ventilador tangencial
18
2.1.2.3 Según la presión del ventilador, a) Baja presión: Aquellos que no alcanzan los 70 pascales. Suelen ser centrífugos b) Media presión: Si la presión esta entre los 70 y 3.000 pascales, pueden ser centrífugos o axiales. c) Alta presión: Cuando la presión del ventilador es superior a 3.000 Pa. Pretel (2019) Figura 15: Ventiladores según la presión
a)
b)
c)
2.1.2.4 Según las condiciones de funcionamiento a) ventiladores corrientes: Efectúan el movimiento de aire no tóxico, no saturado, no inflamable, no corrosivo, no cargado de partículas abrasivas y que la temperatura no sobrepasa 80 °C ó (40 °C, si el motor se encuentra en la corriente de aire). b) ventiladores especiales: Son los diseñados para vehicular gas caliente, húmedos, corrosivos, para el transporte neumático, antiexplosivo, etc. 2.1.3
CURVA CARACTERÍSTICA DEL VENTILADOR
Un ventilador podemos caracterizarlo por su curva, que es el lugar geométrico de los puntos de funcionamiento del mismo. Cabezas, Herrera y Kliebs (2010) mencionan que, para determinar la capacidad del ventilador, a fin de transferir la potencia requerida al aire que será desplazado, se hace girar el ventilador a un régimen constante, tomando valores de los diferentes caudales desplazados, según sea la pérdida de carga que debe vencerse. 19
La curva característica de un ventilador se obtiene dibujando en unos ejes de coordenadas los distintos valores caudal-presión, obtenidos mediante ensayo. En el eje de las abscisas se muestra el caudal, y en el eje de las ordenadas la presión. Figura 16: Curva característica de un ventilador
La figura 15 representa una curva característica de un ventilador, y se observa curvas diferentes. Cada una de ellas representa un valor distinto y su lectura se hace en las diferentes escalas que están a la izquierda de la figura. 20
Las diferentes curvas están relacionadas con la presión que da el ventilador para distintos caudales (denominadas Pt, Pe, Pd).
Pe: es la Presión Estática
Pd: es la Presión Dinámica (debido a la velocidad)
Pt: es la Presión Total
Cumpliéndose: 𝑃𝑡 = 𝑃𝑒 + 𝑃𝑑
Cuando la Presión Estática (Pe) es nula, el ventilador da el máximo caudal que puede mover; en este punto la Presión Total es igual a la Dinámica (Pt = Pd).
Asimismo, cuando el ventilador está obturado (mínimo caudal), la Presión Dinámica (Pd) es nula; entonces, la Presión Total es igual a la Estática (Pt = Pe).
Otras curvas que podemos ver en el gráfico son:
La curva de potencia absorbida (W), que se lee en la escala vertical situada más a la izquierda (en watios). Esta curva nos da la potencia que consume el motor que acciona el ventilador, y podemos ver que presenta un máximo (en la figura corresponde al punto de caudal 3.000 m3/h).
También se representa la curva de rendimiento (η), que se lee en % en la escala vertical intermedia, el rendimiento del ventilador depende del caudal que está moviendo.
El conjunto de estas curvas recibe el nombre de característica de un ventilador. La característica de un ventilador es la mejor referencia del mismo, ya que siempre nos indicará su comportamiento según sea el caudal y la presión que esté dando. 2.1.4
PUNTO DE TRABAJO DE LOS VENTILADORES
El punto de trabajo gira en torno a curvas características de los sistemas de instalación y la curva característica del ventilador. Gusqui y Rosero (2017) 21
La curva característica del sistema representa las condiciones de funcionamiento impuestas por la instalación. Tiene en cuenta tanto un desnivel de suministro extracción, como las pérdidas de carga.
La curva característica del ventilador se la obtiene de catálogos del fabricante, los cuales son entregados en el momento de la compra.
Entonces se puede definir al punto de trabajo como la representación de las condiciones concretas de operación del ventilador, en la que suministra o extrae un determinado caudal y su presión correspondiente. Es la intersección entre la curva del ventilador y la curva característica del sistema de instalación. Figura 17: Punto de trabajo
2.1.5
LEYES DE LOS VENTILADORES
Las curvas características de los ventiladores siguen ciertas leyes, llamadas “leyes de los ventiladores”, que permiten determinar cómo varían el caudal, la presión y potencia absorbida por el ventilador al variar las condiciones de funcionamiento (diámetro de hélice, velocidad de rotación y densidad de aire). Muñoz (2017) 22
Tabla 2: Leyes del Ventilador en función de la variación del diámetro, velocidad y densidad
LEYES DE LOS VENTILADORES Si varia
DIÁMETRO DE HÉLICE, (d)
Y permanecen constante
VELOCIDAD DE ROTACIÓN (v)
DENSIDAD DEL AIRE, (𝝆)
Velocidad Densidad Punto de funcionamiento
Diámetro de la hélice Densidad
Caudal Velocidad
Se cumple
Fórmula 𝑑2 3 ] 𝑑1
El caudal
Es proporcional al cubo de la relación de diámetros
La presión
Es proporcional al cuadrado de la relación de diámetros
𝑑2 2 𝑃2 = 𝑃1 × [ ] 𝑑1
La potencia absorbida
Es proporcional a la quinta potencia de la relación de diámetros
𝑑2 5 𝑁2 = 𝑁1 × [ ] 𝑑1
El caudal
Es proporcional a la relación de velocidades
𝑣2 𝑄2 = 𝑄1 × [ ] 𝑣1
La presión
Es proporcional al cuadrado de la relación de velocidades
𝑣2 2 𝑃2 = 𝑃1 × [ ] 𝑣1
La potencia absorbida
Es proporcional al cubo de la relación de velocidades
𝑣2 3 𝑁2 = 𝑁1 × [ ] 𝑣1
La presión
Es proporcional a la relación de densidades
𝜌2 𝑃2 = 𝑃1 × [ ] 𝜌1
La potencia absorbida
Es proporcional a la relación de densidades
𝜌2 𝑁2 = 𝑁1 × [ ] 𝜌1
23
𝑄2 = 𝑄1 × [
2.1.6
VENTILADORES EN LA INDUSTRIA
La importancia de los sistemas de ventilación industrial en general se relaciona con la comodidad y confort, debido a que el desarrollo del trabajo de un hombre y su salud pueden ser afectados a causa de una ventilación defectuosa. La calidad del aire en la atmosfera es solamente uno de los factores a considerar. Según Echevarri (2019) La industria actual, con su complejidad de operaciones y procesos, utiliza un número creciente de sustancias y productos químicos, muchos de los cuales poseen elevada toxicidad. Esto puede dar lugar a la emisión de contaminantes a la atmosfera en forma de gases, vapores o partículas (aerosoles) que, aunque estén dispersos, alcanzan concentraciones que exceden los límites permisibles. Entre las diferentes metodologías de control aplicables a ambientes internos, la VENTILACIÓN es, sin duda el procedimiento más utilizado para diluir o capturar los contaminantes generados La ventilación general tiene la misión de mantener las condiciones en el aire, ya sea de temperatura y humedad, y la pureza del mismo en un local determinado, dentro de los límites permisibles y/o adecuados para preservar la salud de los trabajadores. Existen 2 tipos de ventilación, la natural y la mecánica. Figura 18: Ventilación natural
24
Figura 19: Ventilación mecánica (presión positiva)
La ventilación industrial en general se compone de ventiladores empotrados en sistemas y espacios que requieren ventilación. El mecanismo de funcionamiento es similar a los ventiladores domésticos, con la salvedad de que son de tamaño más grande, mayor resistencia y potencia, además de funcionan mediante un sistema eléctrico trifásico debido a la exigencia de este tipo de equipos. (Ruiz 2019) 2.1.6.1 VENTILACIÓN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA La industria alimentaria es de las más estrictas en cuanto a normativa de manipulación y cuidados de la calidad del aire en los espacios donde se lleva a cabo el procesamiento de los productos, especialmente los de consumo humano. La supervisión del cumplimiento de la normativa en el Perú está a cargo del Ministerio de Salud, a través del DIGESA (para alimentos elaborados industrialmente) y a través del SENASA para producción y procesamiento primario. Ambos entes fiscalizan las condiciones con las que deben de contar los procesos productivos y finalmente los productos de consumo humano. El objetivo de ambos entes es garantizar que las industrias del sector cuenten con condiciones de inocuidad.
25
Las necesidades del sector que involucran la ventilación se pueden clasificar de la siguiente manera: Soler y Palau (2021) a) Aislamiento de ambientes El aislamiento de ambientes implica evitar que dos espacios con condiciones distintas se mezclen. El concepto de condiciones distintas entre ambientes incluye:
Mantener diferentes niveles de temperatura (evitar ganancias o pérdidas de calor entre espacios, por lo tanto, cambios en la temperatura interior)
Mantener condiciones de limpieza adecuada (evitar el ingreso particular o insectos a zonas protegidas cuando se abren accesos para tránsito o despacho), etc.
Estos casos se pueden manejar con el uso de cortinas de aire industriales, que implica una evaluación del nivel de altura de la zona abierta y definir y garantizar la velocidad de aire de barrera que requiere la aplicación. Figura 20: Cortina de aire
26
b) Mejora de la calidad de aire Como punto de partida, para mejorar las condiciones de la calidad de aire, se debe definir una adecuada renovación de aire según sea la aplicación. No es lo mismo renovar el aire de un ambiente con focos de calor o de emisión de gases, que renovar un almacén de productos terminados; tambien se debe definir las condiciones de presión de aire que se espera tener en los ambientes: presión positiva o presión negativa. A continuación, un listado de algunos de los factores que se busca controlar para mejorar la calidad del aire:
Olores
Vapores
Contaminantes particulares propios de cada proceso.
Fugas de gases propios de cada proceso.
La mitigación y control de estos factores se logra implementando diferentes tipos de sistemas de ventilación como los siguientes:
Filtración de aire
Campanas de extracción.
Colección de polvos
c) Control de mejoras de temperatura/humedad En muchas de las aplicaciones en la industria alimentaria se necesita mantener condiciones equilibradas de temperatura y humedad en todos los procesos de producción, debido a que ello permite preservar las condiciones de conservación y calidad del producto final y medioambientales para el personal operativo. El mal manejo de la temperatura y humedad puede ocasionar condensación, aparición de moho, presencia de bacterias, etc. 27
Figura 21: Sistema de extracción de vapores de cocción en la industria
d) Transporte neumático de materiales En la industria de alimentos existen procesos que implican el movimiento de materiales y para ello también es útil la ventilación. Los equipos que realizan esta tarea deben cumplir con condiciones particulares como alta resistencia a la abrasión, manejo de alta presión, entre otros. A continuación, algunas ventajas para optar por transportar materiales con ventiladores:
Flexibilidad: Este sistema puede pasar por zonas que una faja transportadora no logra llegar.
Reducción de polución: Al tener todo el sistema diseñado con ductos, se logra mover todo el material a través de un sistema cerrado.
Reducción de costos de mantenimiento: El único equipo mecánico es el ventilador, lo que reduce la cantidad de mecanismos a mantener.
Mejorar las condiciones del producto transportado: El flujo de aire ayuda a mantener y optimizar las condiciones físicas del producto (enfría, airea y transporta). 28
2.2 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS
Presión: Corresponde a la fuerza que ejerce el aire sobre un objeto por unidad de área. Se mide en Pascal (Pa), entre otras.
Presión total: La presión total que ejerce un fluido, bien sea gaseoso o líquido; se define como la suma de la presión estática y la presión dinámica.
Presión atmosférica: Es la presión que ejerce el peso del aire atmosférico circundante sobre los objetos, medida con un barómetro. El valor de referencia de la presión atmosférica es la medida a nivel del mar a 45º de latitud y a una temperatura de 4ºC y equivale a 1 atm.
Presión estática: Es la presión que tiene un fluido, independientemente de la velocidad del mismo, y que se puede medir mediante la utilización de tubos piezométricos.
Velocidad del aire: Corresponde a la magnitud física o rapidez con la cual el aire se desplaza de un lugar a otro, ya sea en campo abierto o a lo largo de un tramado de ductos.
Caudal de un ventilador: Es la masa de aire que el ventilador puede desplazar en una unidad de tiempo. Se expresa en m3/h (1,7 m3/h = 1 CFM). Dicha presión es siempre positiva.
Potencia: Desde el punto de vista de la mecánica, corresponde al trabajo realizado por un cuerpo durante un intervalo de tiempo. Es transmitida por la acción de fuerzas físicas de contacto o con elementos mecánicos como palancas o engranajes. 29
Velocidad de giro: Es la cuantificación del número de vueltas que realiza un cuerpo sobre su propio eje, por unidad de tiempo. Se miden en revoluciones por minuto (RPM).
Aire: Se denomina aire a la mezcla homogénea de gases entre otros que constituyen la atmosfera terrestre.
Ventilación: Es la renovación del aire del interior de un ambiente mediante extracción o inyección de aire. Su finalidad es asegurar la calidad del aire interior.
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III. METODOLOGIA 3.1 MÉTODO UTILIZADO 3.1.1
Búsqueda de información
Para el desarrollo del presente informe se obtuvo información necesaria de diversas fuentes indexadas. Entre las bases de datos consultadas se encuentran aquellas vistas en clase, de éstas se extrajeron artículos, capítulos de libros, informes de tesis, etc. relacionados con las generalidades del ventilador. Con el fin de garantizar mayor veracidad de la información obtenida, la consulta bibliografica se realizó en motores de búsqueda especializados. 3.1.2 Análisis de la información En la redacción del informe se realizó un análisis cualitativo de toda la información recolectada de diversas fuentes, para plantear las ideas más importantes se verificó la veracidad de dicha información la cual se denotó por las referencias bibliográficas citadas. 3.2 MATERIALES El siguiente informe se basa en una revisión bibliográfica de diversas fuentes, y al tratarse de ella los materiales empleados fueron únicamente digitales, como los mencionados: Computadora Internet Motores de búsqueda especializados (Scopus, Scirus, Dialnet, Elsevier, Agora, entre otros). Bibliotecas virtuales de acceso libre (SciELO, y Google académico)
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IV.
CONCLUSIONES
Los ventiladores son máquinas compuestas de un rodete de alabes que gira dentro de una carcasa espiral; cuyo funcionamiento se basa en sus características como caudal, presión y rendimiento; esto le permite tener aplicaciones muy variadas y extensas.
En el amplio estudio de los ventiladores es primordial conocer la caracterización de un ventilador reflejado en su curva característica; pues es la mejor referencia del mismo, ya que siempre nos indicará su comportamiento según sea el caudal y la presión que esté dando. Estas siguen leyes que permiten determinar la variación de caudal, presión y potencia absorbida al cambiar las condiciones de funcionamiento.
En la industria de alimentos la ventilación juega un papel primordial ya que reduce la cantidad de mecanismos a mantener para mejorar las condiciones físicas del producto; de esta manera también reduce los costos de mantenimiento.
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V.
RECOMENDACIONES
Al adquirir un ventilador se recomienda verificar que en su catálogo estén reflejadas las curvas características correspondientes a dicho ventilador.
Para hacer uso de un ventilador, es imprescindible que las curvas características deben estar garantizadas por el fabricante y dar referencia expresa de la normalización que se ha utilizado para lograrlas.
Para determinar la curva característica de los ventiladores es necesario disponer de un laboratorio debidamente equipado; contar con unos técnicos analistas muy preparados y dedicar la atención y tiempo preciso para determinarlas.
Verificar los ensayos según una normalización determinada y tenerla en cuenta para comparar dos aparatos entre sí; ya que es de esperar una discrepancia de resultados, si no se ha utilizado la misma normalización para efectuarlos e incluso la misma disposición de ensayo dentro de la misma norma.
33
VI.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Cabezas, Mario, Alexis Herrera, y Hans Kliebs. «Ventiladores y energias renovables.» Universidad
de
Santiago
de
Chile
.
19
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