Análisis del déficit de flujo en un ventilador de tiro forzado: propuestas de modificación geométrica al diseño original

Resumen

En este trabajo se presenta el análisis fluidodinámico mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD, por sus siglas en inglés) de un ventilador de tiro forzado, el cual ha sido modificado en su diseño original debido a la carencia de flujo volumétrico observado durante su operación. El análisis se inicia con la caracterización termodinámica del ventilador, partiendo de las modificaciones geométricas propuestas como aumento del álabe y el aumento del diámetro del rotor, encontrando con esto un flujo de 8800 m³/min. El siguiente análisis está relacionado con la influencia de la velocidad y presión del flujo de aire a la salida del ventilador a causa del aumento de la velocidad angular y potencia. Del análisis se obtiene una velocidad angular de 1185 rpm, una velocidad a la descarga de 25 m/s, con una presión total de 5.44 kPa; mientras que a la velocidad angular propuesta, estos valores son cercanos a 30 m/s y 7.5 kPa. Con el fin de verificar que las modificaciones propuestas al ventilador no presenten daños al equipo por efectos de vibración, se desarrolló un análisis por elemento finito con la finalidad de encontrar las frecuencias naturales y los modos de vibración. Para una frecuencia de operación de 19.75 Hz (1185 rpm) se obtuvieron cuatro frecuencias naturales, de las cuales las más cercanas son de 18.52 Hz y 18.58 Hz, mismas que se encuentran apenas por debajo de la frecuencia de operación. Con este estudio, se concluye que las modificaciones propuestas a la geometría del ventilador son adecuadas para su operación.