Este documento presenta varios ejercicios y problemas relacionados con máquinas neumáticas y ventiladores. Incluye cálculos sobre compresores de aire, como la potencia requerida, temperatura y presión del aire, así como el calor transferido. También contiene ejercicios sobre ventiladores centrífugos, como la potencia necesaria para mover el ventilador, el caudal de aire, y la presión producida.

1. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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EJERCICIOS PROPUESTOS EN CLASES
1.-Se comprime aire en un turbo compresor no enfriado, politrópico con n= 1.52. el aire se toma
de la atmosfera 1 bar y 18oC a razón de 12 m3/s y se descarga a 7 bar absolutos. Calcular:
a) Calor de recalentamiento.
b) Coeficiente de recalentamiento.
c) Factor de recalentamiento.
d) Rendimiento interno del compresor.
e) Potencia para mover el compresor despreciando las perdidas mecánicas.
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2. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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2.-Se comprime aire en un turbo compresor enfriado siguiendo un proceso politropico con
n=1.3. El aire se toma la atmosfera a 1bar, 118 oC y se descarga a 7 bares. Calcular el trabajo de
compresión por kilogramo de aire, calor eliminado en el sistema de enfriamiento, trabajo de
compresión por kilogramo si el proceso fuera isotérmico y el rendimiento isotérmico.
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3. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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1.-Se desea construir un compresor para comprimir aire desde P 1= 1 kg/cm2 y T1 = 20oC hasta una
P2= 9 kg/cm2 el compresor deberá funcionar a n = 350 rpm se construirá con relación de 0.2% con
una relación carrera diámetro de 1.2 para un gasto másico m= 300 kg/h y se supondrá que el
exponente de la politrópica será 1.25.
a) El trabajo a suministrar por cada unidad de masa que circula por el compresor.
b) Potencia requerida en caballos vapor
c)
Dimensiones principales del compresor carrera diámetro.
d) Cantidad de calor que por hora deberá transmitir el refrigerante al compresor.
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4. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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2.-Un compresor alternativo cuyas características son carrera I = 20 cm; D = 16 cm; ξ = 0.03 y n =
300 rpm. Comprime aire que es aspirado a P = 1 atm y temperatura de 27 oC y lo impulsa a un
recipiente rígido de V = 1 m3 inicialmente dicho recipiente contiene aire a P = 20 atm y t = 27 oC
en el equilibrio térmico con el medio a los 20 min al detener el aire se encuentra a presión 25
atm y temperatura final de 50 oC considerando una constante politrópica de 1.3
a) La masa de aire agregada al recipiente.
b) La masa de aire aspirada en la primera embolada.
c) Si el compresor no se detuviera a los 20 minutos cual será la presión máxima alcanzada
en el recipiente.
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5. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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3.-En un turbo compresor de un escalentamiento el aire entra a T = 15 oC y P = 1 bar la velocidad
de entrada v = 150 y la salida del mismo a v = 180 del difusor sale una v = 125 el proceso de
compresión es según la politrópica n = 1.48 el trabajo de compresión es de 140.
a) Calcular la presión a la salida del impulsor.
b) Temperatura del aire a la salida del impulsor.
c) Rendimiento interno del impulsor.
d) Presión a la salida del difusor.
e) Relación de presión en el escalonamiento.
f)
Temperatura del aire a la salida del escalonamiento.
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6. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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4.- Un compresor enfriado aspira aire a razón de 120 m3/min a la presión de 1 bar y temperatura
de 25oC y lo comprime politrópicamente con n = 1.33 hasta 4 bar. Calcular el calor eliminado.
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7. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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5.-Entra aire a un compresor a 1 bar y 10oC con velocidad despreciable y se descarga a 3 bar y
100 oC a través de un ducto de 2 dm2 de sección transversal con una velocidad de 160 m/s la
potencia de compresión es de 1000KW. Calcular el calor transferido por kilogramo.
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8. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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6.-Calcular la potencia en KW necesaria para comprimir 10Kg/s de un gas de una presión ρ = 0.9
Kg/m3 hasta una presión de 4 bar si el proceso es de la forma PV 1. 3 = Constante.
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9. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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7.-Se comprime 10gr de aire desde una presión de 1 bar y 10 oc hasta otra presión de 6 bar. El
trabajo de compresión es de 3 KJ y el calor perdido por el aire durante el proceso es de 2KJ.
Calcular la temperatura del aire al final del proceso.
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10. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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8.- En un compresor centrifugo entra aire a 20 oC la relación de presiones es de 3 y el proceso de
compresión es politropico de la forma PV 1. 52 = C. Suponiendo que el compresor esta aislado y
que son despreciables los cambios de energía cinética y potencial, calcular el calor de
recalentamiento.
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11. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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EJERCICIOS RESUELTOS CAPITULO 20 DEL MATAIX
20-1¿Que volumen ocupan 6.000 kg de aire a la temperatura t = 15° y presión barométrica P amb
= 735 Torr?
Llamando m a la masa total del gas, y multiplicando los dos miembros de la Ec. (20-3) por m
tendremos:
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12. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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20-2. En este problema no se considera las pérdidas. Un ventilador centrífugo tiene paletas
rectas y un ancho constante en el rodete de 600 mm. Gira a 500 rpm. Da un caudal de aire (p =
1,2 kg/m3) de 300 m3/min. La entrada de la velocidad absoluta en los alabes es radial. D 2 = 650
mm; D1 = 600 mm.
Calcular:
a) los ángulos β1 y β2
b) la presión producida por el ventilador
c) la potencia del ventilador
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13. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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20-3. Un ventilador centrifugado de aire ( p = 1,2 kg/m 3) tiene las siguientes dimensiones: D2 = ½
m ; ancho del rodete constante e igual a 75 mm. El caudal suministrando es de 3 m 3 /s ; la
velocidad 900 rpm. Un manómetro diferencial inclinado mide una presión de 3,5 mbar entre la
entrada y la salida del ventilador. La presión dinámica producida por el ventilador es
despreciable. La potencia en el eje de la maquina es 1,84 KW. El rendimiento mecánico es 93%.
La entrada en el rodete es radial. Se despreciara el espesor de los alabes y no se tendrán en
cuenta las perdidas volumétricas.
Calcular:
a) rendimiento hidráulico
b) rendimiento total
c) perdida de presión es el ventilador
d) ángulo que forman los alabes a la salida
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14. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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20-4. Un ventilador aspira de una habitación grande que se encuentra a una temperatura de 20°
C y a una presión de 725 Torr. El aire es impulsado a través de un conducto rectangular de ¼ m 2.
A la salida del ventilador un manómetro de agua marca una presión equivalente de 75 mm c.a. y
un tubo de Prandtl marca una presión equivalente de 88 mm c.a.
Calcular:
a) la presión estática, dinámica y total reales del ventilador
b) velocidad del aire en el conducto de salida
c) caudal de aire que proporciona el ventilador
d) potencia suministrada por el ventilador al aire
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15. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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20-5. La potencia en el eje de un ventilador es 15 KW. El área transversal del conducto de
entrada es 1,5 m2. A la entrada misma del ventilador hay una depresión de 2,5 mbar. El
conducto de impulsión es de 0,5 m 2 de superficie, y la presión estática a la salida del ventilador
es de 7,5 mbar. El caudal del ventilador es 540 m 3/min. Tómese para la densidad del aire p =
1,29 kg/m3.
Calcular:
a) presión total producida por el ventilador
b) potencia comunicada al aire por el ventilador
c) rendimiento total del ventilador
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16. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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20-6. Se trata de escoger el ventilador para alimentación de la red de la figura, donde se han
indicado en m las longitudes de los diferentes tramos. Para todas las tuberías tómese el
coeficiente λ = 0,03. La red lleva tres T en los puntos B, C y D. tómese para estas T ζ = 0,7. Para
los dos codos E y F se tomara el coeficiente ζ = 0,2. El caudal es Q = 1.000 m 3/h. determinar la
presión total que debe tener el ventilador así como los diámetros de los diferentes tramos (P aire
1.29= kg/m3).
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17. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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EJERCICIOS PROPUESTOS (Mataix)
20-9. En un túnel de viento de circuito cerrado la corriente de aire necesaria para los ensayos de
los modelos se hace por medio de un ventilador que da un caudal de 50 m 3/s (p = 1,2 kg/m3). La
perdida de carga en el túnel aerodinámico asciende a 2.000 Pa. El rendimiento total del
ventilador es 70%
Calcular la potencia de accionamiento del ventilador
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18. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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20-10. Calcular el caudal de un ventilador que ha de producir 10 renovaciones de aire a la hora
en una planta industrial que mide 50 x 20 x 8 m.
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19. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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20-12. La presión estática a la entrada de un ventilador es 0,5 mbar por debajo de la presión
atmosférica y la presión dinámica 0,4 mbar. A la salida del ventilador la presión estática vale 10
mbar, la dinámica 0,8 mbar.
Calcular la presión total del ventilador
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20. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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20-13. En aplicaciones tales como aulas de Universidad se estima un consumo de 30 m 3 de aire
por persona y hora.
Calcular el caudal de un ventilador que ha de renovar el aire de una sala de 30 alumnos.
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21. MÁQUINAS NEUMATICAS Y VENTILADORAS
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20-17. Un ventilador para tiro forzado tiene que trabajar contra una presión estática de 8 mbar.
La velocidad de los gases calientes a la salida y entrada del ventilador puede suponerse igual. El
caudal es de 5 m3/s. el rendimiento total del ventilador es 65%
Calcular la potencia de accionamiento
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