1 - DSpace en ESPOL

I
/
Il l l I l l l II I I IllI I I I l l
CIB
*D-10781*
ESCUElA ~PERIOR POLITE[INICA DEl lITORAl
~NITECS
Facultad de Ingenieria Mecbica
‘ItlSEiiO DE UN SISTEMA DE AIREACION
PARA CRlAD[RO$ DE CAMARf'jN"
'k(j&
<<*. .f
PROYECTO DE GRAD0 ’
Previa a la Obtenciiin del Titulo de
INGENIERO MECANICO
Presentado par=
halo A. Cardin Beseke
@-r---u)O(ys-----Cuayaquil
Aio
is91
Ecuador
D E D I C A T C J R I A
A M I S F’ADRES
A M I ESF’OSR E HIJOS
A G R A D E C I M I E N T O
Al
Fr ant i sc 1x1
Ing.
Andr ade
Director
de1
T&pi co d e Graduac i&n p o r su v a l iosa ayuda e n
ld
el abor ac i ?ln
Gr ado,
y
I n coma
A
mi
Ltda’.
para l a
real
esposa e h i .j 05,
cw-tstante
F’royec t o d e
presente
par su intermedio a
Cia.
prestada
de1
incent iv0
pm-
l a
la
CompafY 1. a
c 01 abw ar- i bn
izacih de1 misrms.
qu i enes
par a
1-1 n
f uer on
final izar
este
t r aba.jo.
A m i s p a d r e s , pcwque c o n
mi
carrera,
trats d e
l a
culminacihn
retr ibuir
t t:, d 111
de
El
esfuerzcl que me han dedicadcs.
A V a n e s s a Cardin E. par 5x1 pat ienc ia, t iempo
dedicado
large d e
W- ado.
y pew t o d a 1 a aycrda prestacla a
10
F’r oyec t 0
de
l a r e a l ii7ac i&n
de1
DECLf’ARACION
“La
EXF’RESA
por 1 u hechccs,
respsnsabil idad
doctr inas expuestss e n
me
corresponden
y
este F’r~~yec to dc Grada,
exclusivamente;
pat r i mw-i i 0 intelectual
ideas
de1
mismcl,
y,
el
a 1 a ESCIJELR
SUPERIOR FOLITECNICA DEL LITOIWL”.
I Reg 1 amen t cl de T&p i ccl de Gr aduac i lt~n 1)
r----w%
-----------------.---_I
Ing. F r a n c i s c o R n d r a d e
DIRECTOR DEL TC:)F I CO
I
__---------------------
Ing. Mar i o
F’at i PrCl
MIEMBRO DEL TRIWNAL
--..--...........-.....-.. -.--- ..-- - _____ /L..-
IllCJ.
MG-, 1-t F'a;lz In i &4, .' :
MI EHEf?O DEL Tl? I BIJNAL.
RESUMEN
El
traba.jo busca
presente
una
referencia
pat-a
1 as
di ferentes
y csnsistente
clara
bib1 iogrAf ica
pr rllpor c i w-tar
per sonas que laboran en la acuicul turd, pr inc ipalmente
el
cr i a n z a d e camarcwzs; y
Area de
la
Ingenier Ia
para aquellas q u e a p a r t i r d e 1c1s dates suminis-
MecAnica,
tr ados
en
en
inicien un estudio profundo para l
a
opt imizac itn
de1 s i s t e m a prclpuestca.
El
bien def inidas:
para l a
l a
acuicultura (.aireacihI y
net esar i 1x5
d e 10s
l
aereac i&n subsuper f ic i al ha sidcl tornado cclmcl
forma d e
el cual s e
bass en el suministro d e
burbujas inyet: tado en el
Sopladw-tuber Ia-aqujercl.
de un
estudio g e n e r a l d e las
mente
la5 t&micas,
b&s i 1: as
din&mica
para incrementar SCI concentracih. E
e s t e prclyecto,
partes
inqenierla
ubtencihn, solubil idad, cclncentraci&n y
de1 oxlgenca e n e s t a n q u e s d e aqua, ademAs
d e
l a
En la pr imera se prc*pcfrC iona note iones
mecanica.
de
dos
traba.jo aqu! expuesto h a s i d o divididcl e n
m&t odcas
sistema
base
en
aire e n
aqua med i ante un s i s t erna
L a segunda
p a r t e ccInsiC-:te
t Iur bcmhquinas,
espec I f i c a-.
dentro d e l a s q u e s e e n c u e n t r a n
1 OS
ventiladcwes d e
e n
alta presih Csspladores3 y
1~1s que s e
e n cuenta l a c o m p r e s i b i l idad de1 aire debidcs
t c3rna
e l e v a d a s presianes
a
1 ar’;
a 1 as que est A sum& ido.
\
Tamb i&n
c orno e l
asl
aireac
s e presenta e l diseho de1 s i s t e m a d e
dimensionamiento
componentes corn6 son l a s
de
un0
cada
tuberIgs, agu.jeros y
de
sus .,
m....
vent i 1 adcw ,
i*, .L -
determinadc~s a p a r t i r d e l a c a n t idad d e sxigeno
en
la
an;41 isis
Y par 1111 t i rno
piscina camarc6nera.
ec on&m i 12 0
para l
funcionamientc~ de1 s i s t e m a .
a
se
cc8nstrucc i&n,
i&n,
requer ido
real iza
CI n
man t a.j e
Y
‘!:
‘.’
I ND I C:E GENERAL
F’Aq.
RESUMEN.........................:. . . . . . . . . . . . . . . . .
vi
INDICE GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
viii
INDICE D E FICiURAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xi
INDICE D E T A E L A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xiv
INDICE D E ABREVIRTURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xvi
INTEODUCCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xx
I.
AIREACION.....................:...... . . . . . . .
22
1.1
22
-7
1 .rl
25
mediante la
las
1 .3
de
algas.....................
30’
Tewla d e l a t r a n s f e r e n c i a de1 g a s . . . .
33
de1 Oxlgencl en el agua.. . . . . . .
35
1 .3.2
1.4
fc~toslntesis
M&t cldcas
T%35a
d e l a transferencia
de1
CJ a c3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
de Aires: i&n.. . . . . . . . . . . . . . .
50
1.4.1
Aireac i&n Natural. . . . . . . . . . . . .
51
1.4.2
fiireaci&n Artificial . . . . . . . . . .
51
1.4.2.1
II.
CIireadcwes Subsuper f i
cialer,.. . . . . . . . . . . . . .
61
2.1
GeneraXidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
2.2
Tear la de Vent iladores . . . . . . . . . . . . . . .
78
2.3
Procedimiento para e l
VENT I LADORES
cAlcu1c1 d e
sus
componentes principales.. . . . . . . . . . . . .
83
I I I . DISEGO D E L S I S T E M A D E AIREfXION.............
85
y condicionec, prcopuestas.. . .
85
3.1
Sistema
3.2
Determinacihn de
la
cant idad
13x lgeno requer ido.. . . . . . . . . .
3.3
Dimensic~namiento d
4:8r i f i 8: i 05
IV.
e
la-3
y cAlculo d e l a
l
de
. . . . . . . .
tuberlas,
ca1da
de
presihn en ells5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
95
DISEfiO DEL VENTILADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
101
4.1
D i sef’fs Hidrhul ice. . . . . . . . . . . . . . . . .
101
4 .2
Diset’icl MecAnicc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
120
4.3
Se1 ccc ilCrn
de
109
materiales
de
construct ibn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
V.
88
ANALISIS ECONOMICO..............................
138
144
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................
EIELIOGR~FI~ "..I........"........................
APENDICES..........
l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
INDICE DE FIGURAS
PAg .
Fig. #
1
F1uctuacih-1 d i a r i a e n l a cclncentracih
de
OD en 1 a super f ic ie de un estanque
par
influenciada
la
abundant i a
de
f itc~planctc~n.. . . . . . . . . .‘. . . . . . . . . . . . . . .
Fig. #
2
Efectct
de
plancton
la
en
abundant i a
ld
de
28
f i t Q--
est r at i f i c ac i hn
v e r t i c a l de1 O D d u r a n t e l a t a t - d e e n un
est anque. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
Fig. #
3
T r a n s f e r e n c i a de1 g a s e n t r e dus fases.
34
Fig. #
4
Muestra la absorcihn de1 gas . . . . . . . . . .
47
Fig. #
5
Muestra l a
liberacihn de1-CJ
qy=
.........
47
Fig. #
6
Aireadw Gravitacicmal................
54
Fig. #
7
A i r e a d o r d e Paletas.. . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
Fig. #
8
Aireadcw de Jaula de Ardilla.. . . . . . . . .
56
Fig. #
‘3
A i r e a d o r d e bomba v e r t i c a l . . . . . . . . . . . .
57
F i g . # 10
Aireador de pulver izac it.n . . . . . . . . . . . . .
58
Fig.
Aireadcw
# 11
de
bomba
propul sw a-
Fig. # 12
Fig.
Fig.
aspiradora.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
A i r e a d o r Subsuper f ic i al. . . . . . . . . . . . . . .
60
bur bu.j a
d e ascent itIn d e l a
# 13 Velocidad
de aire en una columna de agua.. . . . . . .
64
# 1 4 C l a s i f icaci&n d e l a s TurbclmAquinas.. . .
71
Fig. # 15
Rcldet e de
a >
vent i 1 adar
curvadus h a c i a
hat ia
con
un
adelante;
el
tr
con Al abes:
cur vados
atrAs; b:l
c) d e s a l ida r a d i a l ,
iAngulcc d e
de
vel CIC idad
sal ida en cada case.. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fig.
# 16 C a r a c t e r Ist icas
vent i 1 adcw
de
t lpicas
con Al abes cur vadcas
un
hat ia
atrAs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fig.
# 1 7 C a r a c t e r 1 s t icas
tlpicas
# 18
Caracter 1st icas
vent i 1 adw de Al abes inc 1 inados
hat ia
adelante.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fig.
#
1 3
de
un
vent i 1 ador
mer id ional ;
Fig.
Fig.
pr inc ipal es de un
Dimensiones
radial:
a :)
75
un
de
t Ipicas
74
un
de
ventilador de F’aletas Eadiales.. . . . . . .
Fig.
73
77
rod&e
c 13 r t e
bS torte t r a n s v e r s a l I . . . . ”
80
# 20 TriAngcrlws. d e Velocidad a l a e n t r a d a y
# 21
Fig. # 22
salida de 10s Alabes.. . . . . . . . . . . . . . . . .
82
DiseEo esquemht ic)D de1 sistema.. . . . . . .
87
Diagrama
de
d e
Eckert para l a
estimacieln
l a s dimensiclnes principales d e
un
TC r a d i a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
104
Fig. # 23
Tr i Angul ... d e e n t r a d a . . . . . . . . . . . . . . . . . .
107
Fig.
# 24
TriAngulos d e s a l ida. . . . . . . . . . . . . . . . . .
107
Fig. # 25
Disei;cl esquemktico de1 v e n t i l a d c w . . . . .
119
Fig. # 26
Valores d e
K para diferentes t
ipos d e
i mpul 56r es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fig.
# 27
Esquema
para
e l
cAlculu de1
122
vol umen
de1 anil lo a n t e r i o r . . . . . . . . . . ..I......
Fig.
# 28
E s q u e m a para e l c Alculc~ de1 vc~lumen d e
1 c~s Al abes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...*
Fig.
# 23
123
E s q u e m a para el c~lculc7 d e l a longitud
de1 Al abe . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . . . . .
124
Diagrama de las fuerzati actuantes.. . . .
128
# 31
D i a g r a m a s d e F.C. y M . F . . . . . . . . . . . . . . .
128
Fig. # 32
F a c t o r d e acabado s u p e r f i c i a l Ika). . . ,
Fig. #
Fig.
30
1
INDICE D E ThELAS
PAg .
Tabla
I
Coef ic ientes
de
para
Henry
al gunos
gases pocu sc~lubles en agua.. . . . . . . . . .
Tabla
II
Prnsihn d
e
kapor
a
d i f er ent es
temperaturas..........................
Tabla I I I
Sol ub i 1 idad
de1
38
Ox lgeno en
mg/l
41
en
funci&n e n funciltln d e l a t e m p e r a t u r a y
sal inidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
‘Tabla
IV
Gananc
ias
y
pkrdidas
de
OD
pcfr
d i f u s i b n d u r a n t e 1 2 hclras d e oscur idad
Tabla
V
Tabla
VI
Resul t ados t abul ados. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pr up i edades
89
100
termodinAmicas de1 aire a
ba.ja presih.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tabla VII
42
109
Resul tados tabul ados para d iseKc# de 1 a
vc*luta.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
118
T a b l a V I I I F a c t o r d e tamaEu (kbl . . . . . I . . . . . . . . . . .
132
Tabla IX
Fat t or
( 1:: 1: :,
132
Tabla
Factores d e carga r a d i a l e q u i v a l e n t e . .
136
X
de
cunf iabil idad
Tabla
XI
Dimensicaes
carga
de
Y
capac
cc8.j in&es
bAsica d
idad
d e hulas
de
e
la
ser i e 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tabla XII
136
Tabul ac i t%n de d i ver so5 val or es de F. S.
pava
la
se1 ec c i hn
de1
acop e
el ast Caner 0 .“......l..L.............“..
Tabla XIII Tabla
para
seleccihn
de
137
acop e
elasthmeru.............................
139
INDICE D E M3REVIfiTURAS
PAg .
atm
Atm&iferas
cx
CIngcrlo
fcwman lcls v e c t n r e s
que
C y
U,
coef ic ient’e de contract i&n
1
Angul 0 que for man 1135 vet: t or es W y --U
OD
Oxlgeno Disuel tcg
p.e.
Por
mg/l
mil igramc6 psr 1 itro
wm
partes p o r m i l
H
Coef ic iente de absurc i&n de Henry
hi
Cclef ic iente
ej emp 1 B
de
abslzlrc i fun de Henry
par a
cada g a s
cada g a s
Pi
Presibn partial d e
PE
P r e s i t n barom&tr i c a
PV
Presibn d e
PT
Presi&n total
PH
Presibn hidrostAt ica
C’s
Es
la
vapor
cclncentrac if3n d e
O D
en
164
bajo
saturac itln
la5
existentes
CS
Es
cc,ncentrac it%n d e
la
O D
en
143
saturac i&n a 7cJO mm Hg
Cm
Es
l a concentracih d e O D m e d i d a ,
component e
meridional
de
la
E?l5 l a
vel IX idad
absoluta
c
E s l a veloc idad absoluta de1 fluldo e
punto
cu
Es
la
n
un
de1 rod&e
componente perifkica r~
tangential
d e l a velw idad absoluta
Es
absc.11 ut a de1
l a vel,oc idad
r odet e
en
ese punt 0
E s l a velocidad
relativa
respecto a l Alabe, p e s o
el evac i hn
h
Entalpla,
T
Temperatura,
*C
Grades cent Zgradcts
OK
Gr ados kel v in
TM
Tur bclmkqu i nacJ
TMH
Turbomkquinas hidraCr1 icas
TMT
Turbclmkquinas
TC
Tur bet compr escw
TMM
Tur bomkqu i nas mot or as
TMG
Turbumhquinas gener adcw as
Q
Caudal vol um&tr icca
torsi6n
t&micas
de1 fluldca
c 12 n
RPM
Revc41 uc iones pew minute
RFS
Revel uc iunes pur Segundo
SP
Presi&n est&t ica
HP
C a b a l 1 0 5 d e fuerza
Pe
Fresictln a l a e n t r a d a
Ff
Presitln a
Fd
Presitln desarrollada
Ph
&ado d e a c i d e z cl a l c a l i n i d a d
ph
Per I metro h&medcl
R
Rad i cl
EC
Relac itIn d e compresi&n
R
Cctnstante u n i v e r s a l
la
salida u f i n a l
de1 aire
Anchct de1 A l abe
Caeficiente p o l
NCrmerca d e
itr&picu, pec,a e5p
Alabes, profundidad
Hi355
Hec t Ar eas
CFM
F i e cCtbico p o r m i n u t o
P
Respirac itm bent ica
W-Q.
Water gage
Re
NClmero de Reynol ds
9
hf
Viscoc idad c inemAt ica
P&rdidas d e
cabezal
/”
9
Ace1eracih-1 d e l a gravedad
L
Lcaguitud d e
EC)
Presibn r e l a t iv-3
IT
NC\mer o espec I f i ccl de r evol
YS
Sal to ent&lpicu
la
tuberla
UC
i canes
Y
C:cef ic iente de veloc idad
P
Cc~ef i c i e n t e d e caudal, d e n s i d a d
n
Vel CC idad angel ar ,
ez
Cclef i c i e n t e d e d e s l iramiento
.c p
Calcw espec 1 f ice a presih cc*nstante
qi
Cacrdal interst ic ial
qe
Caudal e x t e r i o r
4
Var iac i&n
V
Vcul umen espec 1 f iccl,
Pa
Pchenc ia de act ionamiento
e
Espescsr
M
Moment o
F
Fuer z a
m m Hg
Mil Imetrcls de Mercur io
u max
Esfuerzo mA:l;imcl
7 max
Es f uer z cl ccgrtante mAximo
factcw d e s e g u r i d a d
vel CC idad,
vol umen
INTRODUCCION
Dentro d e
105
set t cw es
p r o d u c t ivos y
gener adcar es
de
enc uen t r a
el
m&s i m p o r t a n t e s e n nuestro p a l s s e
divisas
camaronero,
que
luegu de1 boclm d e
11x dRCG
decree ido en su product ividad, teniendo cclmcl
la
cc~nsecuenc ia
pbrdida d e posiciones e n l a s expurtaciones dentrcl
mercado International.
1 ar vas
1cEi
1’386-87 h a
silvestres,
insumos
Factores t a l e s cc~mo l a a u s e n c i a
de1
de
el aumento desmesur a d o e n e l v a l o r d e
y l a d e v a l u a c i t n de1 dcrlar, e t c .
.j uegan
un
papel muy impartante en el decrecimiento en la prsductividad
camarc~-~er a.
F’or e s t e mot iv0 e5 necesar io
i ml:, 1 ernen t au
s i s t e m a s q u e a u m e n t e n l a prclductividad pew hectArea,
bajandu
a elevadas d e n s i d a d e s d e cult ivo,
t r a -...
cnn el f i n
de
mantener u n e q u i l ibrio entre lss custcls d e prclducci&ln y l a
cal idad.
Uno d e
10s s i s t e m a s
u t i l izadcls consiste e n
intrclduc iv
mayor es
cant idades de
espec ies,
s iendcl 1 cgr ado mediante metcldos artificiales que
Ox Igenci al
habitat de
estas
s e b a s a n e n dos tknicas d e aireaci&n ID l a combinacitn
ambas y q u e son las s i g u i e n t e s :
de
- e l agua e s s a l p i c a d a e n e l aire Caspersibn)
- liberacietn d e burbujas d e aire e n e l agua tinyecci~:ln:)
El
presente trabajo v e r s a e n un sistema de
inyecc iM
de
aire a l a piscina a travks d e un tendidcl d e tuberlas y d e
orificios
generadu
Dicho
de
permiten e l
que
transporte y
salida
un ventilador centrlfugo d e
Par
S U S
presitln.
alta
s i s t e m a presenta cc~mo venta.ja l a rApida
aire
de1
reposiciM
cclmponentes s i n q u e s e a necesario recurr ir a l a
impartaci&n d e
10s mismos, l o
que reducirla 1~1s costus d e
produccibn y podrla ser construldo e n nulestrs p a l s .
actual idad
ex i st en
pr inc ipalmente
carno
sistemas d e
suministro
de
En
Ox lqenc~
prclductos d e impcwtac i&n, y que
sus el evadas t asas ar ant el au i as,
flete y valor en
la
dadas
divisas
extranjeras hacen diflcil SCI adquisicibn.
Tradicionalmente l o q u e cIcurre en e s t e p a l s , e s l a necesidad
se
d e importar 1~1s artlculos o b i e n e s e n e l momentcu
presenta
una
necesidad.
lhn el f in
de
evitar
situacibn s e busca comenzar a producir b i e n e s d e
ci&n
nac iclnal,
q u e permita el dcsarrollo y e l
que
esta
fabr .ica-ahlr.lrrc4
t i e m p o y d e d i n e r o a 10s d i f e r n t e s sectores prc~ductivos.
de
CAPITULO I
AIREACION
1.1. TERMINOS GENERCILES v OBJETIVOS
En
tecnica de1 tratamitinto d e
la
aguas e l
tErmino
aireacion se a p l i c a a aquellos prucesa5 e n 10s q u e el
agua
establece
u n
contactc0 lntimo con el
11 I:I n
dire
ob.jetu d e m o d i f i c a r l a s concentraciones d e s u s t a n c i a s
vol At i 1 es que el 1 a ccant iene.
cant idades
Las
contenidas
en
su5t ant i as
de
e n el aire y agua, y s u s
cuntrolan l a
inferiores
las
s 1-1 n
intercambio.
velocidad de1
cant idades
CI super iwes a 1 IDS val ores de
saturac i&n
mismas
concentrac i&n
val or
c cot en t r ac i unes
p r e s e n t e s e n e l agua e n
5u5t ant i as
Las
vol ht i 1 es
saturac ihn,
esta c o n respect0 a s u valor d e
factcores q u e
de
relat iva5
exper imentan
recurriendo a
mod i f i c ac i canes
l a
de saturacihn el 1 lmit,e de
de
S U
aireacihn, siendo e l
mctd i f i c ac i bn
para
ambas condic iones.
Las
s u s t a n c i a s imp1 icadas e n l a reaccihn
vcllAtiles. E l
ox lgeno,
diCxids d e
deben
carbono
ser
y
el
sul
furor d e
hidrbgeno
cuncentrac iones
105
e f ec t 13s
son
en el agua
vulAtiles,
exper imentan
de1 proceso. Muchus d e
5u5
Y
fAcilmente
compuestor;
1 05
e x i s t e n t e s e n e l a g u a q u e producen saber y olor
de1
resultado
la5
desarrol let de
algas,
6
de
la
residucls i n d u s t r i d l e s , n o son vol. Atiles
present ia de
a
de1
c omo
t e m p e r a t u r a s que 5e e n c u e n t r a n e n
163s
aguas
naturales y n o s e p u e d e n separar pur aireacieo.
G3tne
las t e m p e r a t u r a s mas elevadas a u m e n t a n l a volatil idad
de
10s ccslmpuestos y d e sus valorer? d e saturaci&n, l a
aireacian para l a eliminaciGn d e m a t e r i a l e s vc#lAtiles
es
mas ef icAz
en
el
de
e n e l case d e las a g u a s c a l i e n t e s
1435
a g u a s frlas. D e
mode
anA ago,
que
1a
separacibn par aireacifin d e algunus g a s e s , tales cotno
el
s u l furo d e
amoniaco,
hidrtlgeno,
c au bono
dibxidcl d e
Y
d e p e n d e de1 g r a d o sums de1 P h de1 a g u a . L o s
valores ba.jos d e F’h favcwecen l a e l iminaci&n d e estus
compuestus par aireaci&-8.
El
objet ivo
bAsico d e e s t e procesct e s
caracter 1st icas
bpt imas
f Isics-qugmicas
para su ~1x1,
las
Sean
1 AC;
agua
y a s e a e s t e para l a
agr icul turd y cctnsunw humane.
en
de1
de que
industr ia,
Estcl s e 10 p u e d e lograr
ciertcls cases aumentando y e n otros
disminuyends
l a cc~ncentraci&n d e sustancias valhtiles e n e l agua.
Entre
su5t ant i as
las
que
deben
aumen t ar
su
concentraci&n e n e l a g u a estbn:
prcxedentes d
gases
Los
e
l
atml(fisfera,
a
e s p e c i a l m e n t e c l clxlgeno, ya q u e me.jora e l saber y e l
ul or
de1
la
orgAnica y acc~ndiciona a l medic1 para q u e e n
mater ia
su
CI :I; i d a
precipita sales solubles,
agua,
seno s e p u e d a n criar e;pecies acuAticas
para e
l
consume humane.
Entre
las
sust ant i as
que
deben
disminuir
SU
cuncentracihn e n e l aqua estbn:
- L o s g a s e s c urn0 e l dielxidcl d e carbconc~ y e l
de
q u e acent&an l a acci&n
h idr &geno
sul fur 0
c cw r OS i va
de1
agua y en el casu exe 1 usivo de1 segundc* 1 a gener ac i ltln
de
ma1 us
01 or es
cuncentracihn.
y sabclr es
deb i dcts
a
SU
el evada
La disminucitn de1 dirixidu de
car bono
prcwocarA u n a u m e n t o e n e l indice de1 P h e n e l agua.
- Diversos g a s e s ,
Por
t a l e s cornea e l Metano.
la regla general,
ef ic&z
para l a
desagradabl es
sust ant i as
l a aireaci&n n o e s u n
el iminacihn d e
debidce
que
10s sabores y
a que 1 a mayor
pr ovoc an
estas
parte
m&t cgdca
01 cw es
de
las
caracterlsticas
desagradables
no t i e n e n l a
suf ic iente.
v o l a t i l idad
S i n e m b a r g o cuando l a vc~latilidad e s adecuada,
estas
s u s t a n c i a s p u e d e n e l i m i n a r s e pur aireacih.
L o s a c e i t e s esenciales
d e las algas, q u e s e
cuando estcls organismcls s e d e s i n t e g r a n , n o t i e n e n un, g+$
iib ,’
vc~lat il idad
e l e v a d a y , en c onset uenc i a,
n0
pueden
el iminarse sat isfactor iamente recurr iendcl
e x c 1 us i v a --
m e n t e a l a aireacihn.
2 . 2 . O X I G E N O D I S U E L T O (OD) V_ La FKTORES Q!J I N F L U Y E N EN
S&J FLUCTUACION DIARIA
Es
la
c a n t idad d e oxlgens q u e s e
d i s u e l to
puede
en
e n e l agua (~clncent;rac i&n:)
determinadce,
y en este
c aso,
enc on t r au
un
el necesar i u
P
s u b s i s t e n c i a d e l a s especies bioacuhticas.
.C~g-*,
E l n i v e l d e O D e n el Ambita acuAt ice e s pur sobretc~do
el
f a c t o r m&s i m p o r t a n t e cn l a
el
val or
d e e s t e ncl e s m a n t e n i d o pc~r
concentrac i&n,
Se
calidad
sclbr e
10s a n i m a l e s s e est r esar An,
vulnerables a las enfermedades
parasitar ios
de1 aqua. S i
para
1 uego
mew i r .
vol vi &ndcl-
cr ehndose
Otra
cierta
br ot c?s
c one ec uenl: i a
paralela; es de que 1 as espec ies se rehusar an a ccltner
dur ante
y despuks d e estcls ba.jos niveles d e
cunsiguiente l
disminuirA y
Los
a
el
tasa d e
crecimientcl d e
evitarlc~s
a c u i c u l tar.
Ins
m i smc15
a l imento serA desperdiciadu.
problemas par l a f a l t a d e oxLgeno y
I: c8mct
OD por
scan 1 05
c1b.j et i VCG
manera d e
la
pr inc ipales
de1
De todos 1 os pr obl emas que pueden presen-
l a f a l t a d e oxigeno e s l a mAs f r e c u e n t e .
tArsele,
S i e l O D c a e a cc~ncentraciunes q u e amenazan a l a v i d a
de
animale5,
105
1 OS par Amet r os
c a l idad de1 agua t i e n d e n a s e r
r est ant es
insignif icantes
q u e l a concentraci~~n v u e l v a a ser l a mlnima
varla d e
acuerdo c o n l a s e s p e c
ies,
per0
1a
har;t a
r et: omen -
E l n i v e l a l q u e el O D cc~mienza a ser p e l
dable.
c a50
de
en
d e b e d e t e n e r u n a ccwcentracihn menor a
igrctsc1
n irigCrn
3
mg/l
par largcls p e r 1cldcls d e t iempo y mlry par encima d e 1~15
valore5
a
la
saturacihn,
y a que estcl prclducir l a
1: 1~lf11l~l
resultadcl l a m u e r t e debidu a l a toxicidad directa pnr0.x Igent 0 por
GED ( g a s
b u b b l e disease) cuyc~s slntcl-
mas i n c l u y e n l a formacih d e burbujas d e aire e n
te.j ides y l a sangre q u e cw-tllevan a
l a
1 OS
Hemktat3is que
e s e l bl clquecl d e 1~1s vasc~s sallgulneos.
LWS
an i ma1 es
acuAt iccls que
pc6een
pul manes
Cp.e.
rana
y tortugas) CO~O tambi&n algunas
peces
(p.e.
aguas
d e
mayor 1 a
espec i es
de
C l a r ias Batrachus:), p u e d e n sobrevivir e n
muy ba.ja concentracihn d e
oxlgenc~,
105 animales acuht iccls mar ir lan
de
cundic iones.
El
nivel
induc ir
a l q u e e l O D comienza a
var la c o n l a s especies e i n d u d a b l e m e n t e estA
c cln
cltros
s;al i n i d a d ,
factores
Int imamente
8: c8:lml:a :
temperatura,
dureza y Ph de1 agua.
f 1 uc t uac i cu-3e-s
Las
tales
diarias d e O D e n
rel ac ionadas
8: ori
la
el
est hn
agua
densidad
de
1 a !5
colanias d e plancton que s e p u e d a n encontrar e n e l l a ,
Ya
que
estas reducen 1 a penetrac ihn d e 1 a luz y a
medida que 1 as co1 on ias scan mas densas mencw sprA 1 a
cant idad
disponible
profundidad
dada
a
una
p o r 11s que se puede cone 1 u ir
que,
para l
a
fc4toslntesis
10s cambiss e n l a ccu-tcentracihn d e ‘ O D c o n l a
didad
p r 0 f II n --
son m&s pronunc i ados en aquell OS est anques
en
donde existe u n a g r a n abundant ia d e f i t o p l a n c t o n .
L a s relaciones entre l a s densidades d e l a s coloniar, y
la
concentraci&n d e O D s e encuentran
l a s figuras 1 y 2 .
ilustradas
en
Una piscina con co1 on i as de al gas
Dissolved
O’YWCn,
mp/lilcr
20
16
I
6 a.m.
I.
I
Noon
I
I
,
I
6v.m.
Time of doy
:
12p.m
.
1
.
60.m
- -.- _
,
. F i g u r a l.- Fl uc tuac i&n
diaria en la concentracibn de
OD
en
la
superficie de un
estanque
influenciada
por
la
abundant ia
de
f i t o p l a n c t o n . (Ref.4)
DlSfOLVED O>YCEN
Img/lilrr)
Figura 2. - E f e c t o d e l a a b u n d a n c i a d e f i t o p l a n c t o n e n
_ l a e s t r a t i f i c a c i t n v e r t i c a l de1 O D d u r a n t e
la tarde en un estanque. (Ref.4)
d e
baja d e n s i d a d
transmiten
sc11 ar not Andose
radiaci&n
considerablemente l
a
una debil estrat i f icac i&
ox igeno con respect 6 a l a prclfundidad y pclr e n d e
de1
t iene p13cas f 1 uctuac iones diar ias de OD.
trac i&n
sat ur a-
d e oxlgencl e n e l l a e s cercana a l a
corid i c i lttn
c i&n,
c un c en --.
La
peces.
para l a
ideal.
Par otro 1 ado,
respiraci&n
de
1ClCi
e n aquel l a e n d o n d e l a densi-
d a d d e l a s cc~lonias d e algas e s e l e v a d a , l a luz s o l a r
es impedida de penetrar,
cat i&n de1 ox Igencl con
se
notar& que l a
estratifi-
l a profundidad e s m a s acentua-
d a y l a s fluctuacic~nes d i a r i a s de1 O D ser&n mayores.
A m e d i d a que l a s tasas d e a l imentacitn aumentan
r es i duos
biol&giccls tambi&n l
crecimientca
el
de1
o
hacen promc~viendo e l
cone ec crenc i a
p 1 ant t on ten i endo corncl
r eq 1 menes
d e c r e c i m i e n t o e n l a e s t a b i l i d a d d e 10s
de OD.
F’cw 1 cl que 1 12s an i ma 1 es
el evadas
cuncentrac iones
de
OD
1 0s
est An
e x p I..1 f? 5 t 0 5
dctrante
el
dla
y
a
a
b a j a s concentrac iones dcrrante l a nctche.
Los
dlas nublados tambikn i n f l u y e n e n e s t a s
traciones, ya
5uf ic iente
qcre, e
cant idad
n
de
10s
luz
dlas
sal eadus
‘para l
a
8: 1:4rjt: en-e x i 5 t tl
fotoslntesis,
encc~ntrAndose nclrmalmente a l t a s concentrac iones d e CID
al
at au dec er ,
m i e n t r a s q u e para
dlas
nub 1 ados
la
futc6lntesis
1 LIZ
estA limitada pew l
es
insuf ic ienc ia
cuando l a
prcqbabilidad d e
r educ c i&n
la
de
atarderer.
bajas concentrac iones a l
not kndose
CIqul
a
del
oxlgeno durante 1 a noche es mhs prclnunc i ada.
Tambien l a
muerte repentina d e
plancton a f e c t a n
seguidas
muer t aa.
t e ,
la
concentracitn de1 oxlgeno
pew una rApida descompctsic i&n d e
y puede caer 10 5uficiente para causar l
d e 10s a n i m a l e s .
Las c ausas nc1 han s i do
con
pero
desperdic ios
usual men t e
las al gas
a
de1 ditlxido d e
la
carbono e s
(yj ~2 r-1 5 0-t ::j
az ul --ver des
aquellas dlas dclnde l a cclncerjtracitln d e O D es
da,
muer t e
determinadas
irIv01ucrarI
super f ic i al es de al gas
sienda
d r h 5 t i c amen -.-
La ccncentrac i&n de OD decl ina
exactitud,
f i t, ,:I‘-”
las colclnias d e
ba.ja y
el
en
el evaPh
es
el evado.
1.2.1.
OBTENCION
1 C O N S U M O DEL 02 M E D I A N T E
LB
FOTOSINTESIS DE LAS ALWS.
En
present ia d e
1 a 1 LIZ de1 ~c11 ,
1a5
metabol i z a n cc~mpuestcts int:~rgAnicc~s,
de
1 05
siguiente
pr clduc t cl5 de desec ho el
f&rmula
e5
una
simpl i f icada de esta react i&n.
al gas
s i endo crno
ID:/: I gpno.
I.-a
r epr Psent ,311 i?ln
El
ox 1 gens
abastecer
de
a l O D en e l a g u a .
501 au as I c orncs
1 LIZ
la
el
met abol i smo
pr oduc i r A
ta1
c a n t idad d e
sobresaturar&.
Pew el
de1
obt ienen
estas
cat abctl i smo
end6geno
para
present ia
Si la
de
excesiva,
SO1
1 i ber ado
es inmediatamente
n u t r i e n t e s es
de
CI!/; 1 qeno
contrar io,
al gas
la5
la
q u e
en au5enc i a
energla d e
SU
un
represent ado
s i g u i e n t e react i&-i.
IJ-QO + 02 - CO2 + H20
contr i b u y e ccln l a
r eat c i&n
Esta
ox lgeno
demanda
disminuyendcl su concentrac i&n
de
en
el
agua I
Ld
dieferencia e n e l catabol ismcl d e l a s
durante
per 1 cldos
de luz y de
~5s~ ur i dad
c omo
r e s u l t a d o l a variacibn d e l a
c i tin
de1
pica
m&x imo
dicha
entre
siendo s u
minims valctr a l
las
16:
cwtcerltra-
cnncentrac i&
encuentra
00
h
dan
Normalmente
O D d u r a n t e e l dia.
de
al gas.
y
las
amanecer.
18:
el
se
00
10
h
y
El acuicultcw debe medir rut inariamente el OD
asegur ar se qcre 1 as r educ 1: i ones de1
para
en
el agua no est&n c?curr iendo.
ser. realizadas
mi smo
EEit as
deben
diariamente, preferiblemente al
amanec er .
Las concentraciones be OD
pur
lizadas
el
son cumunmente
m&t udc~ de Winkler
cl
and--
con
el
Ambos m&todos pueden ser ut i 1 i -
OxigenCmetro.
zados para d e t e r m i n a r el O D dentro d e un rango
de
var iacihn
d e 0 . 1 mg/l,
su manejo e s
y en muy poc13 tiempo se
simple
muy
ob t i enen
105
result ados. Sin embargo el Oxigen&metro es rnhs
rApido
que
pr cwee
de
el de Winkler y en muchus
c a!sc*s,
de temperature,
Fh y
m&todo de Winkler requiere de ciertos
qui-
indicaciones
salinidad adicicgnalmente.
El
micas y de cristaleria fkcilmente
en kits de uxigenacihn,
c i 4n
dan
consiste
curr iente
gene a l
10s coaler; par t itula--
el valor del' OD. El
de
un
adquiriblk
electrctdct
que
Cl!I: i qentm?t I’ 0
produce
una
I> :< 1 -
proportional a la tensiAn de1
ser
instrumentaci an
intrclduc idct en
el
agua
y
de
adicional qcte convierte dichcl
flu.jo e n lecturas d e concentraci4n d e oxlgeno.
Est as
lecturas g e n e r a l m e n t e v i e n e n
dadas e n
mg/l.
En
el campo e l
oxigen&metro e s mas manejable,
y una v e z c a l ibradcl e l aparatcl puede a y u d a r a l
acuicul tor en nurnerclkas determinac iones intrclduciendcg solamente e
desventaja es e
kica
probadur en el agua. L&4
l
el evado
l
1: I> 5 t I:#
de1
f uer a
del.
m i smca.
1.3. TEORIA DE m TRANSFERENCIA DEL WAS.
L a t r a n s f e r e n c i a d e g a s e s hacia dentrcl IX
es
agLla
una p a r t e
purificaci&n. L
deb idu
r epsr; i c i 6n
a
ox lgens
de1
estA
acclmpaf?ada pew l a
perdidcl
de1 aire a l a g u a .
Df?
transferencia de
manera
gases
e m i t idas e n e l agua pew prc~cesos
ser An
t r a n s f e r ides d e e s t a hac,ia
conoc imientct d e
de1
de
a l a degradaciean b a c t e r i a n a CI d e d e s p e r d i c i n s
cwg8nicos,
oxlgeno
impclrtante de1 prmcpsct natcrral
la
11x principios d e l a
g a s es e s e n c i a l
inversa,
1 QS
bio-qulmicos
at fnF_15 f er a.
El
transferenkia
para e l e n t e n d i m i e n t o d e
e 5 t t::~ 5
pr,c*cesos n a t u r a l e s .
Considkese
e l sistema mostrado e n l a f i g u r a 3 e n e l
que
un ccmtenedor de 1 lquido es se1 lado terliendo
gas enc ima de &l .
c0n
respecto a l
.disulverAn e n
tornands
hat ia
a
Sin
gaseosa,
ernb au CJCI
de.jar a l
l a
E n e s t e punto,
nuevarnen t e,
cuentra
c EISC~S
est ado
1 lquido e s
igual
imp1 ica
est At icu
cm
de1 g a s .
El
llquid~ re-
equi 1 ibr is
al que
en t r an
e n 151
1 lquidcl s e en-
equil ibrio e n
estacfrl dinkmico e s t a b l e y
en e l
serA
el ndrnerc~ de mcll &cul as
entonces s e dii:e q u e e l
sat ur ado
de
se
al gunas
reacti&n neta
el 1 I qu i do hast a que un cst atJo
de.jan e l
131 t imcl
it?terfase gas-llquido y
ccmenzarAr1 a
su f a s e
s e a al~anzado.
que
la
pr imer 51.
e l
est e
1 as Mel ecu1 a:; de
gas,
de1 g a s
mo1ecu1as
inic ialmente el 1 lquidcl es pure
Si
traveS d e
migrarh . a
un
cual todo mcwimiunto d
est 0s
n 13
e
saturac ih.
Figura 3. - T r a n s f e r e n c i a de1 g a s e n t r e d s s f a s e s .
(Re1.4)
un
1 as
DCJ5
carcter !lst icas de1 procesca enunc iado son
tantes e n e l a q u a :
i mpcw -
S O L U B I L I D A D , cl l a c a n t i d a d d e g a s
q u e es s o l u b l e e n a g u a Cp.e.
la
cuncentracih de1 g a s
e n e l agua e n e q u i l i b r io> y L A TASK D E L A TRANSFERENCXA,
cs
la rapidez
a l a cual l a disoluci&n u e m i s i b n
ucurre.
1.3.1.
S O L U B I L I D A D v CONCENTRACION !)EJ O X I G E N O !ZhJ &
AGUA.
L a solubilidad d e u n gas e n llquido e n equili-briu
Henry
esth
cuant i f icada
mediante la
y p u e d e s&r expr-esada d e l a
lw
de
siguiente
forma:
X = P/H
e n l a q u e X e s l a fraccih m o l a r e n e q u i l i b r i s
d e u n g a s disueltu a l a presih d e 1 a t m t s f e r a
cm :
X =
Ng/CNg +
Nl)
donde:
P
l a
= e5
e n c ima deJ;
par
de1 g a s
presiW
1 lquido
H
= es
el
cueficiente d e
d e Hen&:$
!
r .‘“.%.a.
-,,
abscvci&n
d i f e r e n t e para s i s t e m a 1 Iquido-gas
= e s e l nhmero d e moles de1 g a s
Nl
= e s e l nhmeru d e m o l e s de1 llquido
Otros factores q u e
tura
concentracihn d e
la
y
afectan a
X
son l a
medida
idcls
y
disminuye a
t:qt r 1-85
de
l a existent ia
aumen t e
we
tempera-
~211
otrcls
disueltos (la solubil idad
gases
._L. *
c.
Ng
m a t e r i a l e s d i s u e l t o s e n e l llquido).
Si
1
en
espac ice
el
clc upadu
una mezcla de
lquido e s
pur
1
I: ada
gases,
tendrA ELI prclpia fraccitrn mslar d e
u n cl
equilibrio.
D e acuerdo con l a s leyes d e D a l t o n , l a presitln
tot a l d e u n a mezc 1 a de gases es la suma de lar;
presiones
p a r c i a l e s d e 10s g a s e s q u e compren-
d e n l a m e z c l a cc e n otras p a l a b r a s , cada g a s e n
una
e.jerce
mezcla
prc7porc
ional
a
una
presi4n
su pclrcenta.je e n
dicha m e z c l a , estu e s :
partial
~131 umen en
PV =
P
(pl + p2 + p3 + -.. + pn:)V
( 5 :)
( 6 :)
= Cpi
Sust i tuyendo
(6)
kn l a l e y d e H e n r y s e
ver A
q u e para cada g a s e n l a mezcla e s :
xi
= pi/hi
dclnde:
xi
=
es
la
fracci&
molar de
equil ibr io de
cada g a s
pi
=
e s l a presitln partial d e cada g a s
hi
=
e s e l coeficiente d e absorci& d e
cada
gas
L o s coef i c i e n t e s
gases
tabla I
d e abscwcitln
contenidcls e n
.
el
para
c ier t 0s
agua esthn dados e n
la
TABLC)
4
t-l x 10
T
OC
AIRE
co2
I
, atm/fraccih m o l a r
.co
H2
H2S
8
02
4,32
0,0728 3,52 5,79 0
,
10
5,49
.0,104
4,42
6,36
0,0367
2,97
6,68
3,27
20
6.64
0,142
5,36
6,83
0,0483
3,76
8,04
4,Ol
30
7,71
0,186
6,20
7,29
0,0609
4.49
9,24
4,75
40
8,70
0,233
6,96
7,51
0,0745
5,20
10,4
5135
50
9,46
0,283
7,61 7’, 6
1
0,0884 5,77
11,3
5,88
60
10,l
0,341
8,21
0,103O
T a b l a I . - Coeficientes
6
N2
0
7,65
2
CH4
2,24 5,29
6,26
12,O
d e H e n r y para a l g u n o s
pocos s o l u b l e s e n a g u a <Ref, 23)
2,55
6,29
gases
Corn0
se v e estos coef i c i e n t e s v a r Ian
c ial mente
con
l a t e m p e r a t u r a de1
sust an-
agua.
ES
aire atmusf&r ice, ‘eet& cpmpuesto pr incipalmente
d
e
oxlgeno CO21 nitrhgenu CNZS, argh
ditrxido
d
e
ac uer do
con
carbclnu CCO2:). Pm 1 CI
l a s leyes d e D a l t o n
CArI,
y
tanto d e
la
presibn
atmwsf&r i c a (PI31 e s :
Cumu s e
un
de
di.jcl anteriormente, l a
gas en
proportional a
en la mezcla.
set 0
aire
78
l
048 ;
argbn,
0.032.
es
directamente
porcenta.je de1 vcllumen de1 gas
l
Lss porcenta.jcs d e 10s g a s e s e n
ox Igenc:,
0
.
3
3
4
;
2(:1. ‘346;
dihxidcs
nitrhgeno,
de
carbclnc~,
condic iones
(0 C y a nivel de1 mar> es de 7E;O mm
mercurio (Hg>.
de1 uxlgeno e n
Adicionalmente
ricwmente, e n
vapor
mezcla
La presiitln atmosfh- ica en
estandar
d e
son
una
presirin partial
de agua.
Entonces l a
presih part ial
aire seccg e s :
a 10s g a s e s menc ionados
l a
atmkfera
existe
antetambih
G e n e r a l m e n t e s e asume q u e
el
en
saturado d e v a p o r d e agua
estA
aire
i n t e r fa5es dire-agua.
la5
L a p r esittn de1 v a p o r d e
agua a diferentej tempe~aturas estA d a d a e n l a
tabla
II.
Entonces
pat-a cAlculo5 r igurosc~s,
w-i g a s
part ial d e
en una
la presibn
mezcla d e
gases,
incl uyendo e l v a p o r d e agua e s :
Pi =
Xi
(PB - PVI
/ 760
dunde:
Pi
=
es l a
FV
=
e s
l a
Xi
=
e s
l a
Si
e l aire estA e n cctntacto c o n e l
presion de1 vapor d e
igual
ella
agua Crnmlig:)
la
aqua,
e l
sol ub i 1 i dad de1
el
presi~ln
hasta que su
a l a q u e t i e n e e n
referencia,
CmmHg)
fraccih molar de1 compoente i
entrara e n
ox Igeno
5ea
presican partial de1 g a s
aire.
C:ctmo
ox I gene
esta
dada cctmcl su cctncentrac i&n en la saturac i&n en
8: t:q-j t at: t 118
turas
I I I :I .
c o n e l aire a 760 mmHg y a
t ernper a-
y a sal inidaders e s p e c l f i c a s (vet-
tal31a
Ntltese q u e l a s o l u b i l i d a d de1 oxlgeno e n
e l a q u a decrece a m e d i d a que l a temperatura d e
esta aumenta.
L a presih atmosf&r ica
tambien
TEMP
OC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Tabla I I . -
PRES I ON
DE
VRPOR
mm Hg
TEMP
4,58
4193
5,29
5,68
6,lO
6,54
7101
7151
9,05
8,61
9121
9,85
lo,52
11,23
11,99
12,79
13,64
14,53
18
19
OC
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
PRES I ON
VFIPOR
mm Hg
DE
15,48
16,48
17,54
18,66
19,83
21,oe
22,39
23,77
25,22
26,75
28,36
30,06
31,84
33,71
35,68
37,75
39,92
42,20
Presian d e
vapor de
agua
‘a
d i f e r e n t e s temperaturas ( R e f . 4)
,
lAKA III
TEIR’ERATURA
0
( C)
:,
::
,’
f
!%lllllDAD (ppr)
3
4
5
6
7
a
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
14.60
14.20
13.81
13.44
13.09
12.76
12.44
12.13
Il.83
11.55
II.28
11.02
10.77
to.52
10.29
10.07
9.86
9.65
9.45
9.26
9.06
8.90
a.73
8.56
8.40
0.24
8.09
7.95
7.61
7.67
7.54
7.41
7.29
7.17
7.05
6.93
6.82
6.72
6.61
6.51
6.41
5
14.11
13.72
13.36
13.00
12.67
12.34
12.04
11.74
II.46
11.18
10.92
10.67
10.43
10.20
9.98
9.77
9,56
9,36
9.17
8.99
8.81
8.64
B.4B
0.32
8.16
8.01
7.87
7.73
7.59
7.46
7.33
7.21
7.09
6.98
6.86
6.75
6.65
6.54
6.44
6.34
6.25
10
IS
20
25
30
13.64
13.27
12.91
12.58
12.25
11.94
Il.62
11.36
11.09
10.83
IO.50
10.34
IO.11
9.89
9.68
9.47
9.29
9.09
8.90
0.73
8.56
0.39
8.23
8.08
7.93
7.79
7.6s
7.51
7.38
7.26
7. I4
7.02
6.90
6.79
6.68
6.58
6.47
6.37
6.28
6.18
6.09
13.18
12.82
12.49
12.16
ll.Ki
11.56
11.27
11.00
10.74
10.49
IO. 25
10.02
9.90
9.59
9.38
9.19
9.00
0.02
8.64
0.47
8.31
8.15
8.00
7.B5
7.11
7.57
7.44
7.31
7.18
7.06
6.94
6.83
6.72
6.61
6.51
6.40
6.31
6.21
6.12
6.02
5.94
12.74
12.40
12.07
11.76
11.47
II.18
10.91
10.65
10.40
IO. I6
9.93
9.71
9.50
9.29
9.10
8.91
9.73
8.55
8.38
8.22
0.06
7.91
7.77
7.63
7.49
7.36
7.23
7.10
6.99
6.87
6.75
6.64
6.54
6.43
6.33
6.24
6.14
6.05
5.96
5.07
5.79
12.31
II.98
11.67
11.38
11.09
10.82
10.56
10.31
10.07
9.84
9.62
9.41
9.21
9.01
8.82
8.64
0.47
8.30
8.14
7.90
7.83
7.68
7.54
7.41
7.20
7.15
1.03
6.91
6.79
6.69
6.57
6.47
6.36
6.26
6.17
6.07
5.98
5.89
5.81
5.72
5.64
11.90
II.58
11.39
11.00
10.13
10.47
10.22
9.98
9.15
9.53
9.32
9.12
8.92
0.73
a.55
8.38
8.21
8.05
7.90
7.75
7.60
7.46
7.33
7.20
7.07
6.95
6.83
6.72
6.61
6.50
6.39
6.29
6.19
6.10
6.01
5.91
5.93
5.74
5.66
5.58
s.50
~
Tabla III.-SOlUBlllbAD D E 1 O116EIHl EW flILI6RAfHlS POR LIIRO ER MCloW D E L A
TENf’fiRAlURA Y SAlIWIDAD (Ref. 4)
LSs
i n f l u e n c i a e n l a solubil idad de1 ctxlgeno.
val or es
tc51
saturac ih
d e l a concentraci&n e n l a
ccwreguidos
e n l a t a b l a I I I p u e d e n s;er
mediante
para presiones diferentes a 760 mmF-1g
l a s i g u i e n t e ecuac ih-t:
C’s = cs WE - Pv:) / (760 - iv:)
( 1 0 :,
donde:
C’ 5
= es l a concentracihn d e O D e n l a satura-c itln
cs
ba.jo l a s
tmg/l)
= es
la
condic iclnes
cc~ncentracihn d e
saturacih
tabla I I I
a
760
OD
en
la
mml-ig t urnado
de
1a
Cmg/i:,
propositos prAct ices, n o
Para
c u e n t a el efectcl d e l a
tc~mar e n
vapor,
existentes
net tsar i 13
es
presihn
de
pew l o que ecuac ibn anter ictr queda as!
reduc ida:
12’s =
El
factor
que
barometr ica,
de1 m a r .
es
cs CPBI / (760:)
mAs
afecta a
(I 1 I :)
la
1 a el evac i&n sclbre el
presih
nivel
S i e s t a net p u e d e s e r m e d i d a e n c i e r t a
10cal idad,
s e l a puede calcular c o n referertcia
a l a presih e s t a n d a r a n i v e l de1 m a r m e d i a n t e
c 12 j
1cKJ 10 PE = 2.880814 - Ch> / C 13748.21
dconde
h
=
es
la
elevacifin d e
1c~::al idad
la
ssbre e l n i v e l de1 m a r
L a presitln e n u n punto a cierta p r o f u n d i d a d d e
l a s u p e r f i c i e de1 a g u a e s m a y o r q u e l a prec,i&
actuante
bar omkt r i c a
sobre l
super f ic ie
a
debido a l pes;o d e l a culumna d e a g u a sclbre ese
punto.
La
presi&n t o t a l
entonces es:
PT = F’F + PH
I135
dunde:
PT
=
e s l a presi&n t o t a l a
una
prufundidad
d a d a CmmHgS
PH
=
es l
L a presi&n
prufundidad
a
presi&n hidrostAtica Cmmltg:)
es una func itIn de 1 a
hidrostAt ica
de1
agcta
y
esta
dada
pcvr
,la
s i g u i e n t e expresitln:
PH =
(. y > ( z :)
donde:
Y = e s e l p e s o e s p e c i f ice de1 a g u a CmmHgI
Z = e s l a p r o f u n d i d a d e n m e t r o s (rn:)
( 14 :)
El
d e
valor
Cy) aumentarh a
que
medida
lITI
r;al i n i d a d aumknte y glisminuirh a l incrementarse
La concentraciIc;ln de OD en
la temperatura.
l a saturaci&n e s mayor a u n a p r o f u n d i d a d Z q u e
en
super f ic ie de1 agua.
la
Esta
puede
ser
c a l c u l a d a d e l a s i g u i e n t e manera:
C’s
Si
de
agua cunt iene una cant idad
el
donde
c 1 5 :,
Cs CPT - PV)/C760 - PV>
=
no
te6r icamente
oxlgencl,
a
presih,
sal inidad,
l a
absco- be n i
atmhifera, a
y
una
OD
en
ma5
cede
temperatura,
profundidad, se d i c e
clue
ec,tA saturada. Clarcl q u e , esta p u e d e estar sub
Y
SU
sclbresaturada d e
sat ur ac i tin
siguiente
% d
oxlgeno.
puede
scr
E l pcvcentaje d e
c a 1 c u 1 ad cl
de
1a
forma:
e
Saturacitln ‘= CCm)/CC’s) x 100
,t 17)
dconde:
Cm = es l a concentracibn d e O D m e d i d a Img/l>
1.3.2 TASA
DE- LA TRANSFERENCIA
DEL GAS.
En
hireacibn l a
tasa d e
la
transferencia
de 1
e s u n par&metro d e mucha i m p o r t a n c i a .
gas
d e u n g a s e n u n llquidu ccgr1sta
disolucih
pasos diferentes,
cuatro
La
de
s i e n d o cada w-to d e
ellos u n a l i m i t a n t e para l a t r a n s f e r e n c i a
de1
L a e x p l icacihn grhfica d e lo expuesto e s
gas.
mostrada e n las f i g u r a s 4 y 5.
La
a l movimiento e n t r e
r e s i s t e n c ia
f ase5
esth
par
p o s t u l ada
acuerdo
masa a travks de dos
e5ta teor la
con
e l
entre
pr opuec,t 0
mol CIcul a
de
Iquidcl,
fases d e
en
g
qcte 5irven de
masa.
la
f i gura 4,
a
en
s
El
t oda
a
el i n t e r i o r d e l a
C.I rl i3
fase
1 lquida.
d e b e m o v e r a traves de1 f i l m d e l a
g a s - l Iquido,
i n t e r fase
penetrar
sistema
mr.tc?st; r a
gaseosa siendo transferida a la fase
Esta se
estA
uno de1 ladct de1 g a s
otro de1 ladca de1 1
barrera
films
i n t e r fase
la
l a
1’324. De
Lewis y Whitman en
compuest a por dos f i 1 ms,
y
teoria d e
explicada en la
transferencia de
dos
la5
en
su masa.
para
l a fase liquida y
f inalmente
di fundirse en
En aquell OS s ist emas donde
el
1 lquido s e e n c u e n t r a sobresaturado c o n respecto
a
la fase gaseosa,
mol ecu1 a5
Cfigura 5).
de1
gas
es
el movimientu d e
en
sent i do
las
c on t r au i 0
Corlcetltr31ion
-
,Figura 4 . - Muestra l a abscvrcitm de1 g a s . ( R e f . 2 3 )
.
Figura 5. - M c r e s t r a l a liberacih de1 g a s . (Ref.23)
L a resistencia a l a t r a n s f e r e n c i a d e mass d e b e
de
ser
e s t o
vent ida para q u e e l
es,
cada
p r oc eso
u n o d e los pasos
UC ur r a ,
enunc i ados,
t e n i e n d o cada u n o CJU propio grade d e rF?e;iF;ten~E l paso q u e o f r e c e l a m a y o r oposicion a l
cia.
d e l a s molkulas de1 g a s t iende
movimiento
ser
el
Pat-a la5
1 imitante..
e s t a n c a m i e n t o Cp.e.
de
las
a
traslaci&n d
de1 g a s d e s d e y hacia l a
mol &c ul a5
de
sin movimiento en ninguna
fasesl, l
dos
c ond i I: i ones
a
e
la5
inter fase
d e p e n d e t o t a l m e n t e d e l a difusion, s i e n d o este
u n p r o c e s o b a s t a n t e lento. S i n e m b a r g o , s i h a y
un
pequef70
faS?s,
m o v i m i e n t o interno e n la?:.
las mol ecu1 as de1 gas , son transfer idas hat i a y
desde
la
interfase
difusion, y
mass
l
por
la
turbulent
ia
tasa d e l a t r a n s f e r e n c i a
a
e s g o b e r n a d a p o r c u a l q u i e r a d e las
y
dc
dos
pel lcul as.
10s gases que son muy
Generalmente,
coma e l
e n e l agua, t a l e s
mayor
pellcula
de1 g a s ,
krwniaco, encuentran
para pasar a
resiistencia
~301 ub 1 es
traves d e
1a
s i e n d o e l proceso c o n t r o l a d o
p o r e s t a p e l l c u l a . D e manera i n v e r s a , aquellos
g a s e s q u e s o n poco s o l u b l e s e n e l a g u a ,
coma
el
02
y
el
N2,
tales
e n c u e n t r a n m a y o r resisten-
p a s a r a trav&s d e l a
para
cia
par
1 Iquidu,
pew
dicha
sulubilidad
lo
que e l
pel lcula.
Y
intermedia,
dell
pel Icul a
pruceso e s
controlado
aquello5
gases de
t a l e s corn0 e l s u l fcrro
hidrltlgenu (HZ’S:), e n c u e n t r a n igual
d e
c i a a su pas0 par ambas p e l I c u l a s , e r
si5tema
controlado pew l a
est au A
ambas pel Iculas.
En
general
s e puede decir que,
e s d i r e c t a m e n t e proporc ional a
transferencia
1:1x1-
di ferenc ia de las concentrac iones de
163
gencl entre l a
l a
l a tasa d e l a
existente y
la
de
saturaciltln
en
soluciF_~n. E s t a relaci&n puede ser e x p r e s a d a
d e l a s i q u i e n t e forma:
dC/dt =
(I):) (A:), tCs - Cm:) / CES CV:)
**
donde :
dC/dt
= e s l a t a s a de1 cambio e n l a
c i&n
‘.
#<‘c ^
D
=
e s e l coef i c i e n t e d e d i fusi&n
A
=
e s el A r e a a travk d e l a que s e d i funde
el gas
Cs - Cm = e s l a d i f e r e n c i a d e ccfncentracicoes
E = e s e l espesor de1 f i l m 1 Iqt-[ido
V
=
es e l
vcllumen da1 a g u a
al
cual e l
gas
Sol!
estA d i f u n d i e n d o
q u e 10s g a s e s estarh siendo removidos
N&t ese
de
la
sulucihn e n
Cm
>
Cs (-dC/dt 5 ;
puede
la
CdSC~S e n
dctnde
L a t r a n s f e r e n c i a de1
gas
s e r a c e l e r a d a r e d u c i e n d o el espescw d e
de
pellcula
tando
aquellc~s
la
interfase (E:), e
e l A r e a d e t r a n s f e r e n c i a (Al.
incremenDebidca a
l a d i f i c u l t a d e n poder d e t e r m i n a r A y E , generalmente
para
10s cocientes A / V y D / E s e
establecer
trdnsferenc ia Kla,
el
cuef ic iente
comb i nan
general de
de tal modct que 1 a ecuac i&n
q u e d a as!:
dC/dt
dunde
t:: 1 a
=
c 19:)
= Kla(Cs - Cm>
es el
coef ic iente
general
de
transferencia
4 METODOS DE AIREACION.
L..
L a Aireacihn p u e d e r e a l izarse d e dtx formas,
y
artificialmente.
natural
1.4.1 AIREACION NATURAL.
Aireacih N a t u r a l s e realiza a trav&s
Ld
contacto lnt imo de1 aire c o n
el
mente se efectua en candles,
est anques,
cia
1 agc6,
y embal ses.
nor ma 1 -
agua,
i lQS,
da1
quebradas,
E s l a turbulen-
e n c u a l q u i e r a d e l a s dcls f a s e s e s l a
que
propicia l a t r a n s f e r e n c i a de1 g a s y e n auscenl a difusihn d e e s t a s
cia de ella,
mcll 6x ul as,
serla m u y lenta.
1.4.2 AIREACION ARTIFICIAL.
T r e s mktodos bAsicos s o n usadcts para incrementar
1 I:*5
l a cclncentrac i&r\ d e O* D e n e l agua e n
s i s t e m a s d e aireacitln p o r e l contacto de1 agua
con
el aire y
56n:
- s a l p i c a r el a g u a e n e l aire (aspercih)
- 1 iberar
bur bu.j as
de
aire e n
agua
el
(inyeccihn>
- 1 a comb inac i&n de ambos
LAS
s i s t e m a s d e a i r e a c itln p u r e l ccv\tactcl de1
agua
c o n e l aire t r a n s f i e r e n tcadcls 10s
presentes e n
pueden
kte ~31
i nc r emen t ar
agua.
Est 12s
l a cuncentrac i&n
gases
s i st emas
de1
OD
sulamente hasta l a
saturacih, y
l a eficiencia
de la transferencia disminuye a medida que la
concentracihn de1 O D e n e l agua a u m e n t a . E n e l
d e q u e el llquidu s e e n c u e n t r e
ca50
turado,
al
est e
aire
dures. E
transferirh a l c~xlgeno de1 a g u a
cclnvirtihdose as1 e n
n
sohr e9a--
estos
sistemas d e
desqasi f icaa i r e a c ih l a
super -
t r a n s f e r e n c i a de1 g a s s e realiza e n l a
ficie de1 a q u a y xtn divididos e n s e i s categor 1.~45:
gravitacionales,
- hireadores
ut il izan
energla l i b r e c u a n d e e l a g u a p i e r d e
para incrementar l a
la
altitud
s u p e r f i c i e aire-agua, l a
cual a u m e n t a l a t r a n s f e r e n c i a
de1
cl:/ 1g”nl:., ,
f igura 6.
- Aireadcwes d e paletas,
picar a q u a e n e l aire,
- hireadores d e
jaula de
usan pal a55 par a salf igura 7.
Ardilla,
son
muy
seme.jantes a 10s anteriores y s e basan e n e l
mismo
principio
pal et as usan
salpicar
pero, en lugar de ut il. irar
un vent i 1 ador cent r 1 f ugo
el agua,
figura 8.
para
- Aireadclres d e bomba v e r t i c a l ,
lanza
en donde esta
u n chcerro d e a g u a e n el d i r e a
baja
veloc idad, f i g u r a ‘ 3 .
bomba
pul ver izac i&n,
de
- Aireadcwes
centr Z fuga
para
atomizar e l a g u a a
g r a n v e l o c i d a d a travk d e 10s
un r-01 ec tor ,
d e bomba
- Aireadores.
el
f igura
aire fluye a
p r i n c ipicl d e
agu.j er 05
de
10 .
propulsora-aspiradora,
trav&s de1 eje huecct pew e
V e n t u r i y e s 1 iberado
a g u a e n f o r m a d e finas burbujas,
e s t A n 1155
Tamb i en
una
emp 1 ean
air eador es
en
l
el
figura 11.
subsuper f i -
ciales
d o n d e l a transferencia s e efectlta a
medida
que
ba.ju l
f igura
estas
las burbu.jas d e
super f ic ie
a
12 .
de1
aire 1 iberadac,
agua
S e basan e n e l
asc ierrden,
p r i n II i p i Q
burbu.jas assendentes a d q u i e r e n
q 1.1 e
vel cl-
c i d a d e s terminales mencwes d e l a s q u e alcan-zar Ian
la5
libremente
distancia.
got as de
agua si
e n e l aire a travks d e l a
c ayesen
misma
Figura 6. - A i r e a d o r ~ravitaci~nal. (Ref.25)
Ly 1’
Figura 7 .
- Aireadclr d e
Paletas. (Ref.4)
,
Figura 8 . - Aireador d e Jaula d e A r d i l l a . (Rcf.4)
F i g u r a 9. - A i r e a d o r d e Eclmba V e r t i c a l . ( R e f . 4 )
Figura 10. - CIireadgr d
e
F’ulver izacih. (Ref.4)
7.I . .
--.
-=Z
=2-Y
-1I
i i
I
1
I
\,
- -.---- -- -.-. .-. _ .
I
/
I
i
F i g u r a ll.- Aireadcr d e Ecmba p r o p u l s o r a - a s p i r a d o r a .
(Ref.14)
--_
- - - - -------..- :. - - sgs
- -CT 0 Zs
P
O
- .
@--0
:
.
.
.
.
.
‘.*
e
a.
- ~o-~g,
..
0
0 0
-,--- -77 ,o0
- -o-o,
0
-
-
0
.
.
“0:
o-o -
0
r --m-m
.
/
-.:’ Diffuser 1
F i g u r a 1 2 . - Aireadcv S u b s u p e r f i c i a l .
.
(Ref.25)
.
1.4.2.1.
AIREADORES SUBSUPEEFICIALES.
t ipo d e
Este
ld
tear l a d e l a inyeccih
bajo e
d (2 1
agua e n f o r m a d e
l
donde
esta
basan e n
aireadores s e
el cl:/; lqeno
_
es
burbujas,
t r a n s f e r idca
a tr,av&s d e l a pellcula d e
quido pew d i
fusitn.
aire
a
1 I--
A medida que las
burbujas asc i e n d e n debido a su bc~yar~-tez,
existe
un movimientc~
relat ivcl
e n t r e e s t a s y el agua. Esto causa una
r encwae i h-i
d e l a pellcula e n t r e
super f ic ies
la
la5
pr clduc i endo
en cantac to
c irculac i t n de1 aqua obteni&r~dclse
as1 una m a y o r t r a n s f e r e n c i a de1 ga::.
La
tasa d e l a t r a n s f e r e n c i a de1
depende
de1 gradiente d e
l a
gas
c mc en --
tracih d e clxigencl e n t r e l a burbu.,j~~ y
el
medic1 c i r c u n d a n t e ,
e l
porcenta.je
de sat ur ac i ltln de1 aqua que rcadea a 1 a
bur bu.j a,
ascender ,
aire
el tiempcl que t a r d a e s t a e n
511 t amaflct ,
inyectadct,
y
las
de1 aqua c ircundante.
la cant idad de
caracterlsticas
gradiente
El
6x lqencl
concentrac i&n
de
de
e n t r e e n agua y las burbajas
d e p e n d e d e l a concentracihn de1 mismo
el porcentaje d e sat.urac i b n
en esta,
de1
r enueva
l a r a p i d e r ccan que
y
aqua,
l a pellccrla d e
ox !lgeno e n
de1
cuncentraciGn
1 lqirid,8.
se
L..i3
la
burbuja d e p e n d e de1 t ipcl d e gas a ser
ut il izado.
el
Si se usa d i r e ,
sctlamente
21 % de ~ju vcll umen es u:l; Igeno.
A med ida de que el ox lgenct se d i f unde
en el aqua durante 1 a ascent i&n de 1 a
burbwja, 1
el
ccincentrac ihi de1 qas y
a
g r a d i e n t e e n t r e el aqua y
ella,
disminuyen.
La
tasa d e renovacihn d e l a pel.lcull~
de
llquido i n f l u e n c i a
ld
transferenc
tasa
depende de
ascent i&n d e
dihmetrc~.
est a
ia
AY ea,
vel cc i dad
l a
la
rapidez d e
de1
c~xlgeno.
la
vel CK i dad
burbwja y
d e
Est a
de
5 1-1
Exper ienc ias r e a l izadac, e n
dan
c 15mcl r er;ul t ado
hpt ima d e
20 c m / s 1: Ippen y C a r v e r ,
una
a:jcenc itIn d e
1’3%:) .
not tl t amb i (Irn que pequehcgs
SC?
dihme-
t r os de bur bLr.j a t i enen menor ec:,
c idades de ascent i&n,
r encwac i&n
de
enc ont r Andose
v e 1 Cl ‘.--
r educ iendclse 1 a
pel lccrl a
la
per 0,
I: 1:8n
c ompensado
una
mayor super f ic ie de transferenc ia pclr
u n i d a d d e ~v~lumen d e g a s .
El
dihmetro d e
las burbu.jas
caracterls-
f u e r t e m e n t e e n las
cian
influen-
ticas d e l a aireac ihn e n estos siste-mas, y
a
que,
obtener
e l
siempre es prefer ihle
mencw tamaPrs de
Estas prclducen m a y o r trarjs--
pusible.
ferenc ia debidcl a l
super f ic ie
AdemAs
gas.
bur bu.j a
aumentcl netcl d e
su
pot- u n i d a d d e volumen
de
vel IX i dadczs
de
t i enen
ascent i&n
menor es
qcre
d i Amet r OS
mAs g r a n d e s v e r figura 1 3 ,
aquell a53
de
1 CI que aument a su t iempo de permanenc ia en el agua a un vcll umen de aire y
p r u f u n d i d a d dadas,
incrementhndose 1 a
t r a n s f e r e n c i a de1 g a s .
Tamb i en
turbulencia 10 q u e
mueven
la
en
desestratificacih
S i ri
l a
de1
pro-
influye
agua.
embar go al guna p&rd ida e:: Qb:j~?r .....
v a d a plsr l a reduccihn d e l a v e l o c i d a d
.
.
I
0.01
0.01
I IIIIII
0.1
I 1111111
.
‘1.0
I lllllll
I
10
l3adius ( o f cquivalcnt sptwrica! bub,l;lc o r o f tubc)(cm)
Figura
13. - Vcl~:~~:idad d c ac,crznciCtn d e l a burbuja d e
aire e n u n a cctlumna d e ~CJLI~. ( R e f . 2 5 1
Sd
dande:
=
-0 m ‘3 + 0, 512 Ap
( 2 (3
- .5
incrementar
l a profundidad d e
sum i -
absco- c i&n
t>ast a
nistro
aument a
1a
c ierto
1 Imite,
e l cud1 v a r l a c o n e l
t ipo d e difusor y chras varia
B e w t r a (1970>,
ld
tempeyatura
e!l:;tLlc~itl e l e f
e n l a abswc ih
ox 1 qencl e n agua5 negras s i n
Ld
ec uac i hn 21 d e s c r i b e e l efecto d e
esta en
e l coef i c i e n t e
general
de
t r a n s f e r e n c i a d e c~xlgens Kla:
(KlaIT = (Kla]2C) C exp (T-20:)
(21:)
donde
CKla>T = e s
de
e l coef i c i e n t e
general
t r a n s f e r e n c i a a una tem--
peratura T
de transferencia
T = e s
l a
I-.-. = es
una constante = 1. 01’32
temperatura de1 agxI’&’
pL7rI3
Ld
c a n t idad d e
tambien
de
dire
suministradcl
influye en la
transferencia
oxlgeno.
trabajando
f usur es,
( 1 ‘D&3 j
Morgan y Eewtra
con
de
c iertc~ t ipo
m05trarc~n q u e
de
abscwcilfiln d e
el
incremento
d i --
el porcentaje
ca!<lgerlcl diminula con
sum i n i st r ado
de1 aire
pclr un i dad de 1 ongu i t r-td de1 t anque, 111
sea,
que
l a tasa d e var iac i&n e n el
pc~rcenta.je
de absor c i&n
disminula a
l
F:ec,ul t ados
simi-
fueron obtenidos pclr kwtra y
lares
(I 19701 usando ckrcl t ipu
Pal owsk i
d i f usor es.
Entonces
s e puede
de
dec ir
el tipo d e d i fr-~sorer, irifluerlcia
qL’e,
t r a n s f e r e n c ia
ld
punto.
tore5
Sin embargo,
c ausan
cant idad
we,
0 x 1 g en 0
a u m e n t a r e l caudal d e
aire suministrado.
a
de
un
abs;ul ut a
ciert0
hasta
1 I:I~, clt r gcj
f a ,:. -.
incrementc8 e n
de1
l a
oxlgeno, y
a
a l a u m e n t a r l a cantidad d e aire
. .
suminlstradc~,
aumen t a
el
Area de
l a
que
t r a n s f e r e n c ia
de1 g a s ,
incrementar e l
coef ic icnte
t r a n s f e r e n c ia Kla.
hate
gC?llPl-i31.
de
de
di ferentes
mater iales
s i e n d o e l mAs s i m p l e ,
dl
u n tubcl d e PK:
q u e s e le h a n realizado
per forac iones.
puede
mica,
par w5c1s,
pequeMas
Comer c i al men t e se 105
e n c s n t r a r f a b r icadcts d e
c er h-
f ibras de pal iester, pl Ast icca,
c auc ho,
y h a s t a d e madera.
CAPITULO I I
VENTILQDORES
2.1.
GENERALIDADES
Un
Vent ilador ademks de ser una
un idad
prcpul sew a
d e aire e n f o r m a c o n t i n u a pctr accittn aeradinhmica, e s
p r i n c i p a l m e n t e u n a mAquina d e f l u l d o . L a s MAquinas d e
f l u l d o s o n a q u e l l a s q u e absurben e n e r g l a d e un fluldo
y r e s t i t u y e n q e n e r a l m e n t e e n e r g l a mecbnica e n el e.je,
comu e n u n a t u r b i n n a d e v a p o r ,
dor;
o
bien
rest i t uyen
que ac c i c8na un gener a-
absorben e n e r g l a
energla a un fluldo,
mechnica e n el e.je y
c omo en el
c as0
de
10s vent i 1 ador es y bombas.
SegtM e l
fluid0
principio d e
funl_ionamientcl l a s mAquina& d e
s e c l a s i f i c a n e n turbom&quinas y mAquinas d e
desplazamiento p o s i t i v o .
De
son
ac uer do c un Cl aud i cl Mataix las turbomAquinas
aquell a s mAquinas d e f luldo cuyc~
f uric i c42atn i en t 13
s e b a s a e n l a e c u a c i&n d e E u l e r o ecuac i&n
tal
d e l a s turbomAquinas.
Mientras
(TM:)
que
f undamen-
el sequndo
_
d e mkquinas d e fluldo incluye a la5 alternati-
gr up0
func i o n a m i e n t o e s
cuya esenc ia d e
vas y r o t a t i v a s ,
el pr inc ipicl d e d e s p l a z a m i e n t o p o s i t ivo.
Para
clasificar
l a s t u r b o m k q u i n a s se p u e d e n
criterius d i v e r s o s .
de1 fuido dentru d e
las
segu i r
E l p r irnero es l a c o m p r e s i b i l idad
l a
SegM e s t e
mAcjuina.
en
turbclmAquinas se clasi f ican
criteria
turbomAquinas
hidrAu1 icas y turbomAquinas t & m i c a s .
TurbomAquinas hidrAu1 icas (TMHI s o n
de
fluldo
e c u a c i4n d e
cuyo pr i n c i p i o d e
aquel las rnhquinas
func i o n a m i e n t o
la
E u l e r y e n d o n d e p a r a su estud it::1 no se
e n c u e n t a l a c o m p r e s i b i l i d a d de1 fluldct
toma
es
dentrcl
d e ells.
TurbomAquinas t&micas
f 1 ulda
c i&n
(TMTI son a q u e l l a s mhquinas d e
cuycl pr incipicl d e funcionamientc~ e s l a
de Euler,
y
cuyc~ estudicl y
dis;efYo s e
niendcl e n c u e n t a l a v a r iaci&n de1 vc~lL~men
de1 fluldu a
travk d e
l a
sent i do
qr.re sique l a
hate te--
espec 1 f i c 0
mAquina.
L a s turbumAquinas p u e d e n tambien c l a s i f i c a r s e ,
(21
ecua-
cesi&n d e
turbomAquinas motoras y g e n e r a d o r a s .
l a
seg Cm
energla,
en
En
la5
energla
t u r b o m h q u i n a s motoras (TMM) e l
a
vapor, el
q u e
la
la mkquina.
vapor c e d e
E.jemplo:
en una
turbina a
e n e r g l a Centalpla) a l a
t r a n s f o r m a e n e n e r g l a Cltil para e l
miento d e u n alternador.
mhquina,
act iona-
E n l a s turbomAquinas gene-
l a mAquina c o m u n i c a e n e r g l a a l f l u l d o .
r a d o r a s (TMG>,
E.jemplo: e n
cede
fluldo
un
v e n t i l a d o r centrifuge se
e n e r g l a (presih) a l
dire:
el aire t i e n e
.
comunica
mhs presih
a l a salida q u e a l a e n t r a d a .
Seghn l a d i r e c c i t n de1 f l u . j o e n e l r o d e t e l a s
mhquinas s e c l a s i f i c a n e n r a d i a l e s ,
turbo-
,
axiales y diago-
Eh l a f i g u r a 14 s e m u e s t r a d e f o r m a r e s u m i d a
nales.
la clasi f icac i&n expuesta.
I
--
-
-------
,
.TlJRBOMAQUINAS
I
Segh la compresibilidad del
. I-
* .
fluldo
I
fluid0 comprrsible
fluid0 incompresible
TERMICAS
I
HIDRAULICAS
I
Seglin et sentido del intcrwmbio de erargla
I
!
I
clj7.xido restiruye energia
,
MOTORAS
I
1
I
eljluido absorbe energia
.
L
.
GENERADORAS
I
Seg5n la direccih del f lujo en el rodete
I
I
RADIALES
J
I
I
DIAGONALES
I
I
I
AXIALES
Figura 14. - C l a s i f i c a c i b n d e l a s T u r b o m k q u i n a s (Ref.11)
Las
turbomhquinas
t&micas g e n e r a d o r a s s i r v e n
comprimir gas y se denominan en general
sew es.
p<3rEt
tl.~rbocompre--
S e p u e d e n d i v i d i r e n dos grupus: sopladores y
t ur hoc ompr e7sor es (TO:)
igualrnente
Lea pr irner 135
dichs.
mAquinas para c o m p r i m i r g a s e s e n q u e l a relaci&n
son
de compr es i tin (3s mayor que 1 ; 1 y menc8r que 2, 5 a
3,0
y que n o t i e n e n refrigeraci&n incorporada y sun generalmente de
mAquinas
L I:# E;
un escalonamients.
sfwundw3
para c o m p r i m i r g a s e s e n q u e l a relxiltln d e
es mayor ,
cc4mpresiM
y c omo conseccrenc ia t ienen in-
refrigeracitn, a
cmporada
acunse.je l o
contrar iu,
turbinas
a
rel ac i&n
de
ncr s e r
qire
5u
dest ino
cumct sue ede en 1 CG TC: de
N a t u r a l m e n t e que e l 1 lmite
gas.
cc8mpresibn para esta
clasificaci&n d
e
la5
en
la
c 1 as i f i c ac i 85n
es
convent ional y n o u n i v e r s a l m e n t e ernpleadca.
la
5 13 n
Dent r 0 de
10s supladores radiales Icentrl-
fugos:, encontramos que sus A l a b e s p u e d e n ser curvados
h a c i a atrAs,
r a d i a l e s rector,
y cur vados hat i a ade-
l a n t e curno l o mue5tra l a f i g u r a 1 5 .
En 1 us pr imer us se o b t i e n e n 10s me.jr,res rendimientcls.
Er3tct.s
tienen el
rotac i&n.
travk. d e
Est a
1 ado
forma
10s A l a b e s ,
perdidas par remol inor-;.
cunvexo e n
favorece e
e l
l
sent i do
de
flujo de1 airea
r educ i endo el c hclque
y
E5tc15 vertt i 1. adorer; actIr,3rj
1 as
A
mayores veloc i d a d e s tangent iales q u e 1~1s utros t i p o s .
/
Figura 15. -
(4
Rodete d
e
Vent i 1 ador
con
Blabes:
a)
curvados h a c i a atrAs; b) curwados
hat ia
adel ante;
c) d e salida r a d i a l ,
c o n c l triAngulo d e v e l o c i d a d d e salida
e n cada cam. (Ref.12)
Los. A l abez;
tipo
cur vado
pesados,
te
son mhs largc~s r a d i a l m e n t e q u e 105
h a c i a a d e l a n t e y par
10
de1
mk5
general
m i e n t r a s q u e 10s impulsclres estAn ‘fuertemen-
r c f or P ados con an i 1 1~15 y s e precisa d e &rbules d e
set c i 6178s mayor es.
E l v u l u m e n d e aire para u n dihmetro dadu d e rueda e s
menor
we
f igura
1 umen
el
10s 81 abes
curvados
rcndimiento e s
1 6 m u e s t r a l a caracterlstica
n
est e c as0 l a
zona normal d e
hacia
alqu mayor.
presieln-vu-
de 1 OS vent i 1 ador es con Al abes curvados
atrAs. E
”
el case d e
no clbstantc,
adelante,
Ld
en
hat i a
plstencia maxima estA e n
l a
traba.jo.
lIO
J -
30
30
60
40 - 50
0;0 del f’lrjo libre
70 .
80
90::. ‘m
:,
. ” .:
; :,
.’ : . 0..
,..’
._.
F i q u r a 1 6 . - C a r a c t e r l s t i c a s Tlpicas d e u n V e n t i l a d o r
con Alabes curvadcls h a c i a atrhs (Ref.15)
Los vent i 1 ador es d e
paletas radiales son de1 t i p o
mAs
s i m p l e y mAs antiguct. Su rendimientcl n o e s m u y elevad o ‘y s o n d e s t i n a d o s a p r e s i o n e s m o d e r a d a s . .Una d e sus
caracterlsticas e s q u e lus m a t e r i a l e s q u e s e
tran
S0f-l
e n e l flu.jo d e aire n o s e a d h i e r e n a l a s palas.
de auto-l impieza,
10 cud1 e s
una
venta.ja e n
raso d e q u e e l aire estuviese cargado d e
var i ac i&n
de1 volumen e n
represntada en
p o t e n c ia
vol uman
.factor e n
20
1
enc uen-
la
rnAx i ma
figura 1 7 .
la
Se observar.5
que
este
elccci&n de1 vent i 1 ador.
t7ucda do poleas.
-
30
50
40
9;
dcl
flujo
GO
lihre
70
._,:
Figura 17. - Caracter 1st icas t Ipicas de un
d e Paletas Radiales (Ref.15)
.
la
donde el
e s preci5o t e n e r e n c u e n t a
I
20
L a
presibn v i e n e
se alcanzarb e n e l p u n t 0
es mAx i mc~,;
l a
funcilc-In d e
p o l v o .
el
80
”
93;,*. ::I0
...y...
“.
.,
:’
Vent i 1 ador
En
1 CT.15
mientus.
terceros se obt ienen tambikn elvados
forma m u y corriente d e l a curvature d e
Una
e s tener el lade ctlncavu e n e l s e n t ido d e
10s k l a b e s ,
la
rendi-
rutaci&n.
Al abes de este t ipo
LOS
p0ca
t ienen
a l t u r a r a d i a l y s o n generalmente nurnerc~sc~s.
Los ven-
t i 1 adur es as I c onst r u i dos scln c ctnclc i dos c wno
“mu1 ,t i --
palas” cl d e “jaula d e ardilla”. L o s Alabes v a n montae n t r e anillcls l a t e r a l e s CO~OC~~OS e n 1~1s
dss
de una
estrella
u plate se~lido
mon t ado
braztss
sclbr e
un
efecto
de
Arbul.
El
Alabe curvado h a c i a a d e l a n t e tiene e l
cuchara e n e l aire pctr l o q u e ,
l a
velscidad de1 aire
E n consecuen--
a l a sal ida e s mayor q u e e n 10s otrcls.
cia
este
di&metro
mueve mks aire que c&r05
disePru
y vel CC idad dadoc,.
una capac idad dada,
para
En ot ras pal. abr a5
un
Fl il I’ 43
este vent il ador es m&s pequel‘lo y
qira m&s l e n t a m e n t e .
L a figura 1 8 r e p r e s e n t a l a s variaciones
f uric i ltln
hat ia
vu1 umen
de
la
preeiiln
adelante. El
par (3
d e vcllumen e n
vent i 1 adw cs
increments de
l a
cur vad135
potencia a
mkximo e s b a s t a n t e m&s acusado e n e s t e
t i p 12
q u e c o n l a rueda a p a l e t a s . E s t e f a c t o r afecta considerablemente
1a
potent i a drl rnclt clr
impul sar el vent i 1 adur.
r cquer i da
p au a
&
I
% (ICI llujo libru
.
I.
Figura 18.- Caracter 1st icas
Tlpicas d e u n V e n t i l a d o r
d e A l a b e s inclinados h a c i a adelante(Ref.15
Ex i st en
105
un c i e r t 0 t i p 13 de 1 eyes que gob ier nan a
vent iladores
y &star, estkn basadas en 1 a
considerade
dichos
vfwt iladores permanecen constarlteE; pclr ICI que
cuando
c itln
una
de
f undarnen t al
rests var iar.4
o mhs c cwtd i c i ctnes scln cambiadas e l
una
manera acc~rde.
r e s t r igido
scan
‘ E l c1so d e e s t a s
1 eyes
a 1 1-1~ vent i 1 adcar PS de un mi smcl
fsrma geclmktr i c a .
q I”1 e
de que la5 ef iciertc iar,
estA
disef’fo
y
Existen un sinnll\mero d e estas l e y e s
present adas
cn 1~1s t e x t 05,
ut i l izadas scln las siguientes:
per 13
1 as
rnAs
11 E l caudal varlla d i r e c t a m e n t e con l a v e l o c i d a d de1
ventilador.
vel oc idad de1 vent i 1 ador.
SP2
- - - - SPl
33
La
pot enc ia
vel oc idad de1
a l
(: RPM2 :I 2
=- - - - - - - - (:RPMl:)z
freno varla con e l
(235
I-’ LI b cl
de
vent i 1 adcw.
3
(RPM2:)
HP2
B--B- = -.------3
HP1
E n donde (21,
la
SPl,
(1 2LYj 1)
I RPM 1 :)
y H P 1 r e p r e s e n t a n el caGdgl*, pre-I,’
cg.,,
2.2 TEORIA x V E N T I L A D O R E S
E l i n t e r c a m b i o d e energla mechnica y d e fluldcg er, un;3
TM se
v e r i f i c a thicamente en e l rodete. LCG reritanter,
mer ament e
I:: onduc t crs
0 5ion
tr ansf co- mador es
dP
una
forma d e energla q u e y a posee e l fluldc~ e n stra.
L a ecuaci&n que express l a e n e r g l a p o r u n i d a d d e mass
e n el r o d e t e e s l a ecuacilttn d e
intercambiada
l a q u e s e bass e l funcic!namients tanto d e l a s TM14
en
Y
Esta ecuac iCjn conr,t i tuye una base anal !t--
la5 TMT.
para e l
tica
el
Eul. er ,
rodete,
diseProde1 hrgano p r i n c i p a l d e una T M :
pur l o
que recibe e l
tltulo d e
ec uac i tin
un v e n t iladar centr I fugc:~ c o n 1c1c; hlaber;
c 1.0” vnr~l: Iz;
fundamental de las TM.
E
n
h a c i a atrAc3 e l fluldo de.ja e l r o t o r con una vel IX idnd
absoluta C2 y radio RX y e n t r a c o n una velocidad Cl a
un r a d i o Rl.
sianes
E n
l a
pr inc ipaler,
r odet e
d E?
LI n
con 1 CG Al abes curvadws hat ia
centr 1 fug0
torte mer idiclnal ;
Entclncec, l
de1
figura 1’3 ~(1 muestran las dimen-
a
v e r-1 t i I. 63 d 12 r
atrAs:
a :I
b:) cute t r a n s v e r s a l .
energla t r a n s f e r ida pew u n i d a d d e
es:
(CZu*Kr2 - c: 1 u*cFi 1 :) w
Hu=’ = ------------------_9
ma5 a
__. . ._-- ----
---
- I -i;
i
.::
.,, ,. .:.o..
,.
.
_--.-
-
-
b-
--
b
--.--- -.
-----
..i:::.:: ::.!.;>::‘,
,. :“.: .I.
I!!?!.?
w
(b)
l ’
F i g u r a 1 3 . - Dimensiones
Principales d e u n rvdete d e
un
Vent i 1 ador
r a d i a l : a) ccrrte m e r i d i o nal ;
b) torte t r a n s v e r s a l (Ref.11)
puesto q u e : w*R = U ; e n t o n c e s l a v e l o c i d a d perifhica
de1 r o t o r e s :
c2u*u2 - Clu*Ul
Hu=’ = --------‘---------9
La5
ec uac i ones
(26:)
ec uac i ones
enunc iadas se 11 aman
de
Euler par a un compresor 0 vent ilador y represcntan 1 a
energla
m i smo
transferida
al fluldo por
As1
s e d e d u c e q u e energla comunicada a l f l u l d o
e l r o d e t e d e u n v e n t i l a d o r e s mAxima,
tamaffo d e
UZ,
rotcw.
el
determinadcl sus 1
radete,
cuando el
momento angular o
e n t r a d a e s cerca Centrada r a d i a l I,
AS
para u n
en
cierto
revcll uc ioncs y
vort ic idad
a
entonc625 C:lu =
la
0 y
l a ecuacih a n t e r i o r s e r e d u c e a :
En
l a
figura 20 s e
dades a la entrada,
de1
rod&e,
muestran 10s triAgulorJ d e
con sublndice 1,
c o n subindice 2 ,
y
a
la
velc~cir;al ida
puest o que c onst i t uyen
u n i n s t r u m e n t o eficacisimo para c l estudio d e l a s T M .
Ul
Cl”
-t
(a)
(b)
Figura 20.- Trihgulos d e Velcrcidad a l a e n t r a d a y
salida d e 10s A l a b e s (Ref,12)
2.3 PROCEDIMIENTO PAR& & CALCULO DE Sus COMPONENTES
PRINCIPALES
E l ck~lculcr d e un ssplador e s an.51 ago al de 1 as bombas
radiales;
cwno e
TC,
f ice
de1
perca e n 10s sopladores a l igual q u e e n 10s
n
tctda mAquina termica, el vc11ume1-1 e~p~cl--
g a s nc8 permanece constante,
mhquina hidrkl ica;
de cumpresitn,
I: mm8:l
en
una
sinu qr.le disminuye e n e l procesca
l o cud1 constituye un f a c t o r e s e n c i a l
e n e l dimensionadcl d e l a mhquina.
Para
dates
el abor ar
un
irliciales
parte de
diseffo g e n e r a l m e n t e s e
que 5cu-l pr opuest 05 pew
1 a!?;
condi-
c iones dadas pw el disefiador y e n este case son
1 13s
siguiente5:
a) Caudal mhsico 13 CI volumktr iccl Q,
el
este Cl1 t imc8,
en
estado que t i e n e e l gas e n l a admisitln Cpcwque
Q e s variablel.
b) Estado initial de1 g a s ,
determinado
generalmente
par su presiilrln P e y SLI temperatura T e .
final
Pf
campresittn
E C
c) Presihn
d e
0 equivalentemente,
= Pf/Pe.
la
relacihn
e n p a r t i c u l a r Ri y ganma, deberAr1
termodinAmicas,
ser conclc idas.
el El ntkner cc de r evol uc iones de1 saplador q u e
de1 tipo d
f:) E l
acciunamientn de1 mismo.
e
ndmer 0
d e escalonamientos que v a a
sop1 adur,
depende
para
e l presente case e s d e
t ener
LI n
e1
esc a-
lcu3amiento.
CJI L a s
dimensiones pr inc ipales,
forma de1 radete s o n :
a
la entrada
sal ida
d i Ame t r cl
de1
de
b2,
i1 L a f o r m a d e l a voluta.
a
a
1a
Final mente
el
d i Amet r CI
de
yR1,
y 02.
boca dcl r lsdet e
admisibn #a.
deterrninan l
diAmetrs de1 eje !de; ademAs
de1 rcldete ~81, bl,
m i smo 92,
la
que
1:s
y
CAPITULO III
DISEGO DEL SISTEMA DE AIEEfiCION
m SISTEMA 1 CONDICIONES PROPU&TAS
Par a
elabcwar e s t e
condic iones a
501 uc i Csn
la5
trabaju f u e
net esar i 0
que era
problema.
831
menester suponer
Tales
c~frecer
c o n d i c iones
1a5
una
vienen
e n l i s t a d a s d e l a s i g u i e n t e manera:
- L a p i s c i n a estA u b i c a d a e n l a zona d e Fincas D e l i a
-Taman”o d e l a p i s c i n a : 10 H a s .
-Densidad de1 p r e c r iadercl: 3’000. 000 animal es/Ha.
de
-Densidad
siembra
t r aspasca:
dl
2 0 0 . (:I (1) (:I
animales/Ha.
-Tipo d e l a r v a : L a b o r a t o r ict (:naupl ius naturales)
-Recambio d
e
aqua: 10% diario
-Tiempo t o t a l a l a cosecha: 30 dlas e n
120
precriadero
dlas e n
pi5c ina
pest a
-Peso prcamedict de1 camarh: 2
4
grs. (IJ 26--3C15
-Pr oduc c i&n e s p e r a d a pur H a . : 10.500 L b s .
-CrecimientaD promedio:
-ParAmetros
de1 agua:
1,25 grs/semana
1 8 p p t Cpartes par mil:)
Sal inidad:
P h : 7-9
Oxlgenu:
6-9 mg/l i trct
D i s c o S e c c h i : 30 c m . (turbidez:)
-Cc~sechas a
l
an”c~: 2,s veces
-Pr oducc itIn anual : 2652.500 Lbs.
-Factor d e e f i c i e n c i a : O,&.
-Resul tadu final : 157. !NO Lbs.
Ld
piscina
propuesta
1 as
t iene
siguientes
dimensicqnes:
5CK)m de 1 ar go * 2(:t(Itm de arlcht:B -t+ 1 ,Zm de
profundidad.
s i s t e m a v i e n e esbc~zado comu 11~1 muestra la
El
22.
t omtl
Se
conducto
arbitrariamente
central
de1
cual
y
p0r
simetr la
uno5
sal en
figura
un
r amal e5
l a t e r a l e s c o n u n a separaci&n d e 50m e n t r e cada uno d e
el 113s y en aquellos que se encuent r an en 1 a
d e 10s muros d e contencitln h a y 25m d e
separaci&an entre uncl y
Ld
de1 aire e n
sal ida
en
cada ramal e s
cada braze habrAn 10 d e
se
aire
suministrado e s
de
10s
d e
espac iamiento.
cur i f ic ins
de
20m, par 10
que
t Cl t a 1
de
ellcls.
expl icar& mks adelante e l
Cclmc!
10
otro d e
vet i ndnd
vc~l~.unen
Cl,85 m”s/seg (18(X) C:FM:) ,
q u e dcbidct a l a simetr l a de1 si:sterna c/u
ramales
mane.jar&
0, 085
m3/seg y
psr
c
/u
POU
d I??
1 c*s
de
1 (35
220
-i--
-..___--_---- _
t
25
550
25
b
0 : 0. e5.?seg
F i g u r a 2 1 . -Disen”o esquem&t ice de1 s i s t e m a .
cwificicrs s e suministrarA a l agua u n caudal d e C~,CKEI5
in3/seg.
2 DETERMXNfKION DE m CANTIDAD DE OXIGENO REQUERIDO
L a
din&mica d e
concentrac i&n
l a
de1
OD
c amp 1 e.j ~1.
estanques de acuicul turd es extremadamente
SE?
han
cclnducta
cant ienen
r e a l izado
muc has
invest igac iones
d e l a din&mica de1 O D e n
y
Bagres,
la53
d e esta d i n h m i c a para otras
indicat i v o
de
ld
p isc inas
quc
dar
un
espec i (2%
en
1 1 evadci
que han
1 oci
en
a
acuicultura.
L a
concentracihn de OD en una
not he
puede
ser
ecuac ihn en 1 a
calculada
Cud1
tadas
durante l
pisc ina
mediante
las
la
a
siguiente
variables
est An
e x p r e s a d a s e n mg/l:
ODt
= ODi +- ODdf - ODpl - ODre -
ODr b
cone en t r ac i tin
oscur idad
de
t: 2 8 :I
donde:
ODt
=
ODi =
la
de
de
9D despuk
t
hew as
e s l a csncentracih d e O D a l a t a r d e c e r
pew d i f 1.15 i I:ln y
ODdf = e s l a ganancia 6 p&rdida d e O D
en
dclnde s e
dart
ser est irnada en 1 a
tat31a I V
4: c~nc en t r ac i ones
de
OD
al
atardecer
ldS
OD
al atardecer
< X d e saturation)
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
DIFUSION
<mg/l)
1.69
1.49
1.1e
1.00
0.77
0.44
0.16
-0.18
-0.55
-0.94
-1.48
-1.64
-1.82
-1.96
-2.11
-2.37
-2.42
-2.54
-2.67
-2.76
-2.91
T a b l a IV.-GAN0NCIM <+I Y PERDIDM <-> D E O X I G E N O D I S U E L T O
P O R D I F U S I O N DURCINTE
1 2
HCJRCIS D E
OSCURIDfiD
< R e f . 41
=
ODp 1
ODre
=
ODrb
El
es el OD
plancton
el
es
c onsum i do
pew
c 01 cc-t i 35
las
l a rer::pirac ihrr
OD usado
de
de
1 a!:.;
es e l O D conswnido pclr l a reE:;pirac i b n b&r-it ica
=
O D cunsurnidu pctr l a s colclnias d e
ser comput a d o d e
planctcw~
puede
l a siguiente manera:
ODpl (mg/l 1) = l,OOE, - 0, c:tt:, 1 ;+fgc: - (:I, o(:)o(:) 125c::!
+ 0, (37G6T
En
el
presente
temper at ur a
mAx
dt>l
c as12 se t wnan
en
val or es
agcra y 160 rng/l,
i m8 para efectcls d e
valures
(1 2 ‘3 1)
- (11, (:N:) 1 ++Tz + (11, (:)(:)(32531:T
scgcrr
1 a ecccac i bn
P1
idad. Al
270 11:
de
val clr
de
1. I fn i. 1; (3
r eemp 1 ax ar est 05
‘TP obtendr A
un
val. cfr
d C?
ODpl = 2,28 mg/l.
El
ODre
general,
espec
ptrede
e n
ser est
i mad0
mediante
la que se calcula l a
i e s d e agua cal i e n t e
y dice:
una
f hr mu1 c\
re5piracit5n tie 1 85
Y = 0 , 0 0 1 * (IW) e x p
( 3 (:I :,
0, 82
dunde:
Y = e s el ccosumo d e ox Igencl pew a n i m a l
e l peso d e l a especie, e n
W = es
(gr d e
02/h)
er>te cd513 5erk
de
24 gr
1~ q u e d a u n v a l o r d e :
Y= 0,0135 g r 0 2 / h para 1 a n i m a l
Y = 2, 70’3 Kg 02/h para 200. 000 animales
Y = 32,s Kq 0 2 e n 12 huras de oscur idad
En
lo que s e r e f i e r e a l a respiracitln bent i c a n o SC
ctbtuvierctn dates tabulados, par l o
t camar
uncl
prclpuesto
en la
que s e
prucedieI a
para
bilbl iclgrafla
un
e s t a n q u e q u e contenLa E a g r e s para c u l t ivo, e n e l cual
respiracittn f u e
est a
tomada corncl constante y
d e
un
valor igual a 61 mg 02/m? /h. Esta cantidad de consume
de
Ox Igeno
r e p r e s e n t a una reduce iltln d e O D d e
0 , 72
mg/l d u r a n t e las 1 2 hat-as d e oscur i dad en un est anque
de
una
profundidad prclmedio d e l m ,
cuy0
f0nd0
es
totalmente aer?~bicc~.
Estos
61
mg
02/m2 /h
e n una
pisc ina d e
i0
Has.
equivalen a un consumu d e 6, 1 K g 0 2 / h (73,2 Kq 02 en
12
h:) ,
que c ompar Andcal cl al
d e l a re!spiraciltln d e
1 05
animales nos d a r ia una reducci&n d e O D d e :
- - - - - - -
6 , 1 Kg 0 2 / h
(3,72 mg/l
:,;
2, 7(3’3 Kg 02/h ___----
donde x =
ODre =
0,X? mg/l.
6,i Kg 02/h - - - - - - -
------__ 2,28 mg/l
!I;
en
(I),72 mg/l
dclnde x = a la c a n t idad d e c~xIgenc, cl:lnsumida
hew a
debida a
02/h
(23 1,8 Kg02 en 12 h 1) . Se puede
que
l a
part iendo
l a
reduce ittn tsta1
de1
1.3,~ Kq
respiraci&n de1 plancton =
130% de
de
OD
dec i r
dcrr ant e
cuncentrac itfn
c? I I t Cl n 1: t:? 5
la
de
pclr
nctrhe
OD
a t a r d e c e r serA d e :
ODt z 3,76 - 0,55 - 2,213 - (),32 - (:),7x = 5,88 mq/l
aI
9 = (l’s,3 + 2,709 + 6, 1:)
= 28, 11
Kg 02/h
9 = (231,S + 32,s + 73,211 = 337,s Kg 02/12h
Para
r e a l i z a r 105 cAlcu11:~ acerca d e l a . c a n t i d a d d e
0.x lgenu
net esar i 0
tambien s
e
para s u m i n i s t r a r a
t omh c omo
con’sider ac itln
est a
pisc ina
principal
la
e f i c i e n c i a d e absorcihn d e e s t e g a s a u n a p r o f u n d i d a d
de
inyecc itn
de1
aire
de
lm.
De
acuerdlrs
con
la
f&rmula expuesta e n l a seccih~ 1 . 4 . 2 . 1 q u e d i c e :
Sd = profundidad d e s u m i n i s t r o de1 aire (rn>
AP = pcwcenta.je d e absorc ihn d e Oxlgeno
y r e s o l v i e n d o para A p :
S d + 0,3
Ap = - - - - - - - - - 0,58
dcrnde S d
Para
= l m d e prufund~dad, tenemcls q u e Ap - 3,27%
pod&se
t e n i&dose e n
3,27X
a
necesar ios:
e5.a
o b t e n e r . este
valor
c uen t a una absor c i hn de1
profundidad de
de
0 x 1 g P n C:I ,
CJ a 5
i nyec c i 6n
de
w-i
ser I an
28,ll
Kg
()2/h
-----I--
----1--
:I;
donde x = 859,6 K g 0 2 / h ,
3,27x
1
(-)(I)%
y si s e t i e n e e n cuenta
que
e l ox igeno est.4 present@ e n e l d i r e c o n un porcenta.je
en
mass de1 2 3 % e q u i v a l d r lan a :
fTJS.s,G Kg 02/j, - - - - - - -
- - - - - - - 1 C)(I)%
!4
dunde x = 3.737,s K g
dividimos
par a
l
a
23%
d e
dire/h, y
si a este valor
1 111
densidad de1 aire atrrwsft!r :i.cc3 a
condic iones estadar tenemos:
Kg de aire
1 m3
3.737,s -m----m----- * ----e------ = 3.C)51,1
h
10
1,225 tc:q
m3
----h
que e q u i v n l e e n u n i d a d e s inglesas a 17’34 CF-M
par motive de1 use d e tablas e n
q r..! (:?
estas u n i d a d e s s e h a
consider ado e n redcmdear d ic ho v a l o r e n 1800 IX-M
e s l o mismo a 3 . 0 6 0 m3/h cl 0,85 m3/seg.
qutl
DIMENSIONAMIENTO DE LAS TUBERIAS. ORIFICIOS v CCSLCULO
DE !& CAIDA E PRESION EN EL-LOS.
Para dar i n i c i s a l
toma e n cuenta l a c a n t i d a d d e
t u b e r las s e
que desarrallark e
de
cAlc~\lu d e la5 dimensiclnes de
l
presi&n
ventiladcw. S e p a r t e con l a i d e a
q u e e s t e sumistrarA aire a l agua par medic1 d e
tendidu
de
tuber 1 as que PSI; ar hn
profundidad
vent i 1 adcw
de
sumer (3 i das
lm, esto indica que,
tendrA
1 635
que suministrar
a
un
una
y a d e partida e l
una
c a n t idad d
aire a una presi&n estbt i c a mayor q u e 10s iW0 m m d
co1 umna d e
drostAt i c a
agua (40” w . g .5 debidcl a
l a
presietn h i
e.jercida par l a culumna d e agua,
est u
gpQgw
c o n s i d e r a r la5 perdidati debidcl a l r oz am i en t CI que
sin
exper imenta
sistema
e l
aire a l
f ue d is&ado c o n
anter iormente
cada
flair par
las
caPrev las. E l
e l prc~ptsita d e obtenw una
ramal mane.jark 0,085 m3/seg y par
cada or i f ic,ica se expulsarh 0 , 0085 m3/seg de a i t-c
agua aprc~ximadamente.
ubtener
todo
Al tante6 s
e
al
determin& que para
unas p&rd idas no mayor es a 1 us 5(X) mm ca
en
e l s i s t e m a s e b a s h e n e l p r i n c i p i s d e una calcla
de
presitln cclnstante e n cada tramcl, que a
en
su totalidad d e un v a l o r mencw a l dr a r r i b a
l
5er sr~mada
p” I:#--
pw2st 0.
nar
f ?w mu1 as qc.re serAn usadar, para dirnensio-
Las
las tuberlas y p a t - a calcular l a calda d e
presiEm
en 4211 as 5erAn:
Q =A*V
A
=
(315
Tf * !z=
-------
(321,
4
4*L!
v= ------q.r * $52
( 3 3 :,
v 46 !Zi
Re = ------3
0, 314
f = ----“--------( 17 e :,
f
@ ;t; p r5
* L * v2
h(= --,-~-;-;-;- EC. d
Reempl azandcl (333,
para !Z; s e
c34>,
e
i35:) e n
Marcy-.-Weibach
(36:) y
(36:)
despe.jands
t i e n e l a siguiente relacih f i n a l :
cc:, exp G/l’3
$rj = --__--------__-(hS exp
41’19
( 3 7 :,
donde:
.
cl
*
r-3
-----a---
C=
C2
Y
.
0,314*L.
,--1 = a_--------2*tg *
(4 * 01 exp Y
#-2 = ----------e-w--(lr .lc I exp %
,:3
16 * Q2
= ------.---
lT2
Se
t ornan 12 tramos e n dcode l a calda d e
constante. L
a
suma d
e
las perdidas a
prcsiltln e
s
1s large d e
estss tramos ‘ n o d e b e e x c e d e r a 10s 0, 50 m ca y a
que,
&sta es l a mayor d i s t a n c i a que d e b e recorrer e l
dire
para ser expulsado a
1 lmite
l
qua. Errtonces rsi s e
d e perdidas y s e 10 d i v i d e para 1 2
calda d e
prosih prcmedio p a r
tiene este
darA l
cada tramca r;er&:
(0,5C) m cd) * C 1000 Kg/m3:)
hf: = -------------------------M-e
(1,2X? Kq/m3) * (12)
= 34,Ol m d e columna d e aire
a
Con
siguientes
105
diAmetro d
e
dates s
e
calcular
puede
l a t u b e r l a e n su p r i m e r
t r atncl
i31
, --tm.,
j . ”
&;. ’ .’ ::?J,
a1
introducidc~s e n l a ecuac ihn 3 7 y que son:
(I,85 m3/seg
Q=
L = 50 m
? = C~,OOOO17 m2/seg
(: a 27 0 1:: j
9 = 9,81 m/seg2
ccuno resul tado
dando
v
E l
restct d e
=
16,8 m/seg.
10s resultadcls se encuent r an tabul adcts en
l a t a b l a V e n 10s que s e nota que para mantener
presitln
calda d e
tuber !Las
cctnstante e s
ner esar i 0
cuyus dikmetros net son comerciales
est a
instal ar
p0r
10
,’ *,, F”
q u e s e aconce.ja 1 a instal ac i&n d e vhl vu1 a s d.e ~p,akx!%$&
,.:.
tram0
cada
obtener
un
para
as1 puder b a l a n c e a r el
5 i sterna , k
‘i‘%
,<
‘.1
c a u d a l uniforme d e s a l ida de1
a i “~.i”,+. PC’T
. . :
i
No se h,a pod ido eval uar en
&k3+
r amal -or i f i c i 13.
cada
*.< .<.\
.’ y
prActica e l c a u d a l r e a l d e salida de1 aire, pe& se
e5per a
que
10s valores te&r ices cal.culadc~s
den
un
indicative d e lo q u e estA sucediendcs.
Para
realizar el
sal ida
de1
aire
cAlcu11~1 de1 diArnetro d n l clr i f ic icg d e
en
la
tuber ia,
5e
procedi4
a
elegir
un dihmetro hpt imcl d e
burbu.ja que d e
l a tecwla &ste d e b e ser d e 4 m m .
c can
Al
acuerdo
r eemp 1 az au
e s t e valor e n l a EKLIX ihn 3 8 se calcul a e l t arnaf’lcl de1
or i f ic ict.
Rb exp 3 * g * cp1 -Pg:)
!zsO = - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
(285
TS
donde:
!%I = e s e l dihmetru de1 or i f icio (cm>
Rb = e s e l r a d i o d e l a burbuja (cm:)
9
= e s l a aceleracih d e
91
= e s l a d e n s i d a d de1 llquidc~ (gr/cm3:)
Ps
= e s l a d e n s i d a d de1 g a s Cgr/cm3:)
Ts=es l
a
tensitln
cal cul ada
la
gravedad Ccm/scgzS
super f ic ial
(dinas / cm5
m e d i a n t e l a et::uacidn (3’35 e n
d e l a s a l i n i d a d y t e m p e r a t u r a de1 agua.
dcande:
T = e s
l a
temperatura de1 agua (27 OC:)
s = e s l a s a l i n i d a d de1 agr.~ (110 ppm:)
TS = 71,96 dinas/cm
!&:I = 0, 11 cm
y e5
f uric i hn
TABLA
v
.---------------_----------------------------------------------------------------------IDEAL
CllLCULADO
IRMO
0
c
V
a
I
V
hf
hf
(r/r)
(I/S)
I
(8/S)
(8 1
(r/r) (clc.rirc)
(8 1
(rc.rire)
.---_--_---_-----__-_________________C__--------------------------------------------------
1
0.8SOO
0.254
16.800
34.00
0.830
IS.300
34.01
0.7650
14.900
34.38
0.6000
14.320
34.00
0.5950
34.00
0.5100
34.00
0.,4250
34.00
0.3400
11.460
34.10
0.2!3
10.300
34.00
0.1700
6.600
34.13
o.oB50
7.150
34.00
0.0425
4.920
1.23
0.0085
(10')
2
0.1650
0.2523
(9.9’)
3
0.6800
0.241
(9.5’)
4
0.5950
5
0.5100
6
0.4250
1
0.3400
a
0.2SSO
9
0.1700
10
0.08so
II
0.0425
12
0.0085
0.23
(9.05’)
0.2113 13.750
(8.55')
0.2032 13.108
(7.99')
0.181 12.360
(1.36')
0.168
(6.6')
0.145
(5.7'1
0.1123
(4.4')
0.081
(3.42')
0.0022
labia V,- Resul tados Kabul
ados
0.2540
(IO')
0.2540
110')
0.2540
(10')
0.2286
(9')
0.2286
(9')
0.2032
(8')
0.2032
(8')
0.1170
(7')
0.1524
(6')
0.1210
(5')
0.1016
(4')
0.0022
16.80
34.00
15.10
33.00
13.30
26.31
14.50
3s.00
12.44
26.80
13.10
33.90
10.50
23.10
10.27
26.22
9.32
26.80
6.11
19.00
5.24
32.51
4.92
1.23
CAPITULO I V
DISEGO DEL VENTILCSDOR
a
proyectar correctamente un v e n t ilador h a y que
sente
estos
diseha
pas05 esenc idles:
3
hidraltl
en donde’ 5e calcula y
icu,
componentes pr inc ipales
5
A&e y l a
inc ipales
el
el
eleccitln
que
,ciales d
de1 v e n t i l adw que r3on el
e n d o n d e s e calcula y dimensiona 1~1s
mecAnicss m e d i a n t e lolls cuales
emen t 0s
105 materiales, en dsnde se buc,ca siempr e
csrrecta
debe
e
5e
i 1 adcw.
vent
selecci& d e
l a
dimensiona
carcara.
diset’fu mechnico,
:ionarA
t ener
d e 11::s m a t e r iales d e
eritre 105
primar e l equil i h r i o
fabr
icac iAn v s . l a
cclnst r ui-0: it1r-i
durabil
idad
1: 111 C? t 13 :j
y
1 05
;tss d e reposit ilk.
DISEGO HIDRAULICO
Se
desea
d.isMar
e5c a 1 can ami en t 0
1.3
entrada
T@
= 27 ot:,
sclp 1 ador
1.1 n
d cz
para un caudal vcllum&trico d
Qe =
q u e
0, a5
m3/seg,
girarA a
Pe
=
1
l.1 I I
e
aire a
atmltlsfera,
3500 RF’M (58,X! RF’S:),
una presiOn total a l a s a l ida F’f tat = 1 , 1 4 7 2
feras.
5 I::;* 1 Cl
I: 13 n
at m&s--
A . C&lculos p r e l i m i n a r e s
El
saltcs energ&tico total d e l a mhquina Y s :
A
27
OC curresponde e n l a t a b l a V I que
Segt?n
ldr;
termudinAmicas de1 aire a baja presih
prspiedades
he = 27, I.3
indica
KJ/Kg
dat us
y
g(Ile = 1f 39
iniciales
la
relacih
total :
EC
= P f
tot/Pe =
1,1472/i =
1,1472
aclf = 81: * g(Ibe = 1, 1472 * 1,3’s = 1,5’s
Para e s t e v a l o r e n l a s t a b l a s de1 aire s e obtiene
hf
tot = 33, 13 KJ/C:g
Par tanto:
Y s = hf t,:,t - he = 39, 1’3 - 27, 13 = 12, 06 t:: J/t:::q
El
n&mer 6
5erA:
espec I f i c cl d e r evol uc i ones
de1
( ,:I 2 1,
sop 1 adcur
Para este u y
I: I:I n
buscando un rendimiento que v a y a
e l t ipct d e tecnolcqla y processor
de
q u e pueda tenerse e n un t a l l e r mechico
acw-de
fabr icac ian
s e
asume un
v a l o r d e r e n d i m i e n t o que er,t& e n t r e c l 6 0 % y 7 0 % para
lueqct r e a l izarse una extrapolaci&n d e l a figr-rra 2 2 d e
donde
f.32
se
=
300
clbt endr An
;
yJ
=
0;35;
1 OS
p
=
val or es
0,
(:)(:)85;
hp t i mc15
gi1/!$;2
=
de
c),28,
e l mere hecho d e ut ilizar e l grhfico anter icer se
Par
adopt ada
ha
tambi&n
un Anqcrls d e
entrada
en
1 05
A l a b e s 01 = 30*.
La
v e l o c i d a d perifhrica a l a salida de1 rodcte r;erh:
u2 =
\i
- - 2
- -*
- -Y
- -s - YJ
-*- 10
- - - exp
- - - - 3- - 1 = 15cJ ,3 m/seq
e l dihmetrcl e x t e r i o r de1 rodete:
$2
=
-
-
-
U2
-
-
-
TIDE
-
-
L- 0 , 87 m
y e l dikmetro i n t e r ior:
!z; 1
I$‘1 = - - - - * $2 = (-)-,24 m
!zSZ
( g4 :,
2.0
I
.4
1.2
I-
, n/l ~n - - r - r - ~ - - - ,----- -r-*7- ,--,--I I-,--,( -,--,-, ~,7 ---- I_ ;7
- - -./
l3Fkt
I
l/lIII
0.6 c=-i-i--t -/-I/-.-+
.005.006
.ooe .ol
--/I- I..-.
.02
.03
.04
.05
.06
.08 .I0
.I5
.20
.30
.40
F i g u r a 22.- Diagrama d e Eclrert para l a estimaci&n d e
de
cm
TC
pr inc ipales
la5 dimensiones
r a d i a l . (Ref.12)
Para estimar el n&mero d e
Blabes s e
utiliza l a
l a d e Pleiderer y a que es mhs exacta debidcl a l
f&mumayclr
n&mero de var iabl es que cant iene:
gQ
z
=
k
!ZQ
El
695
+ !Zi 1
---I-----.
f31
c&y)
!Zi 1.
(32
,
t: .:I 7 :I
2
coef i c i e n t e
Y
+
---------
k tiene w-i valor medis apro:t;irnadt-, de
Eiuele 05cilar e n t r e 3 - 10. E n este
ca5Q
5e
z = 6 Al abes
toma I: = 6,s ;
8. Trihngulorj d e
velocidad.-
Trihgulo d e e n t r a d a . - E l trihngulv d e e n t r a d a SE? h a r k
recthgulo d e b i d o a que Clu = (:I ver en la f igura 23:
!zi 1
Ul = U2 - - - !Zi 2
cq8:)
= 44, G m/seg
Cl = Elm z2 Ul * t a n
(31 = 25,8 m/seg
Wl = CUl2 + Cl2 1) e:l;p ‘4 = 51,5 m/sep
TriAngulo d e
hark
sal ida. - E n e l tr iAngu1 o de
5 a 1 i CJ ~1
se
-c (=ln
n h m e r o finitct d e A l a b e s , rse calcula e l
ciente de
deslizamiento e
z
coef i-
que sec_lDn Eck SE? Is esta--
1
ez = - - - - - - - - - - - I - - - - - - - - - - = 0 , 8 4 6
TT * sen 02
(1 “j ::< 1)
( 54 :I
(Wase f igura 24:)
C .
Trabajo intern0
D e s p r e c iando las perdidas p o r rozamiento d e dixo:
Y i = Yu
L a s
=
Cl2
*
r;2~(
=
15,
~$52
t:::J/Kq
t: 5 5 :I
p&rdidas internas Q hidractlicas ser&n:
Yi = yi - y5 = 3, 332 1:: J/t:‘q
C!56:)
ul= 44.6
.Figura 23.- TriAngulo d e e n t r a d a . (R&.12)
Figura 24. - TriAngulos d e
salida. (Ref.12)
-entrada de1 sopladcw: s u b l n d i c e e ;
-dentru
a n t e s de1
.-entrada d e
en 1 a h0ca
sc~p 1 adw ,
de1
rodete:
de
aspirac
ibra
A
sublndice a;
10s A l a b e s :
sublndice 1;
-salida d e 10s Alabes: s u b l n d i c e 2 .
A l a s m a g n i t u d e s t&ales Cestancamientu) s e les aRadirA
Psr
el sublndice tot.
t ant 0 :
F e = F e tot = 1 atm
Te = T e tot = 3~~0, 1s 0 t::
I? + Te tst
Ve = V e t o t = __---------- =
F e tot
Si
0, 84 m3/ Kg
s e desprerian la5 perdidas e n t r e l a
compresx~r y
Pa = P a
la
boca d e
aspiracih s e
( E; -7 :)
en t r ada
de I.
terldrh:
tot = 1 atm
Ta = T a t a t = 3(:N:), 15 ot::
Va = V a t o t = 0,84 m3/seg
c3bt i enen
L a s m a g n i t u d e s estkticas e n l a seccitlrr A s e
supon iendo
set c i &n .
1.1 r I ;\
Para
vr21 c~c i d;\d
evitar
c un ver i i en-t fz
desprendimientus
erl
f .I :i. I::: I I a
de
la
a l a e n t r a d a d e 10s A l a b e s s e procura
ccwr i e n t e
la
corriente s e
de1
rudete.
Cl
e n este case s e twnarA e l v a l o r
L a
acelere suavemente desde l a
prAl:tica aconl:e.ja hazer C:a =
media,
que
entrada
0,85-O,%
1:: a =
0,9
Cl = 23,2 m/seg.
Luegcs s
Y =
e
1,4;
calcula e
cp
l
F: = z&36,3 J/t::g
de1
aire
Pa * Va
f
e
Ok;
1,4
Y
=P =R* ------_ = 286, ‘3 * ---.--- =
0,4
Y - 1
AdemAs siendo e n
para valores d
J
l(I)(I)4 - - - - - - - t<g ot::
(58:)
un process adiabAt icu-isentr~lpicl~l;
= Pa tclt * Va tc2
(59:)
s e d e d u c e l o siguiente:
V a
Va tmt
---L-------------~~~-~---_-~-----_--_
=
1:: a
------_------_
( G (1) :)
r’y * R * Ta:)
Va = 0,85 m3/seg
Pa = P a
Va tclt
rt
tat * ---_---- = 0 , 9 9 7 a t m
( Vl3 J
i El 1 :)
Pa * Va
Ta = - - - - - - - - F?
= pLJg, *g 0 p;
(: F,:z :)
Para calcular e l estadu de1 aire a l a e n t r a d a y salida de 10s Al &es es conveniente e s t imar l a s
perdidas
El sistema di fuscw constark d e una caja e s p i r a l ,
St3
disePiarA para reducir a 3s l a velscidad d e
que
sal ida
de1 rod&e.
P&rdidas hasta l a e n t r a d a d e 10s klabes:
y a-l = 71 - ---_-_
2
Perdidas e n el rodete: y l - 2 = ~2 - - - - ‘7
i
11: ‘2 2
-
1132
PCrdidas e n el d i f u s o r : y 2-3 = ~3 ------...--..--2
Para
1 0s
ccef ic ientes de
recomienda 10s siguientes
perdidas l
valores:
a
(1155:) ~
exper i enc i a
l o q u e a l r e e m p l a z a r estcf5 valcwes y realizar e l
Psr
cAlculo:
y a-l
=
St:) J
y
l-2
=
331,5 J / K g
Y
2-3 = 1 . 173 J/Kg
/ t:.:q
Ahcwa b ien en el punto 1
se t
icne:
$
Can
P l
T l
tot = Pa *
+
2
*
y
a-.-l
1 + --------Be-----2 * cp * Ta
I
[
11-I
=
1 atm
-
-
c: 66 :,
tot = Ta t clt = 300, 15 OK
E * Tl tot
Vl tot = ----------__
Pl tot
Pl =
Pl
Tl
tot
tot
*
*
-
= 0,85 m3/srg
I:1 2
---------------2 * cp * Tl tot
[ 1
If
R
f--r
-FPl
= 23.3, 7 0 t::
- - - - - - - P 1 t 15 t
Tl
=
Vl
R * 7-l
-_-----= (I,85 m3/seg
=
Pl
= (1),‘3’3 a.tm
(67:)
Para h a l l a r
el
estadu de1 aire a
la
salida de1 r o d r t e
s e deberA t e n e r e n cuenta c l traba.jcl interno d e este.
Pco-
tanto:
h2 t o t = he tot + Yi
CGEI:)
Y
T2 tot
= J-e t-cat +
Yi
- - - -
= zlF,,G 01:;
(0’3)
cP
P5 t ctt
p2 t o t =
= 1,iEJ a t m
t: 7 (1) :I
--w-M-------11p * l-2 tot
R * T2 tot
v-2 tl=tt = - - - - - - - - - - - p2 t<,t
Estado estAt icm e n
= Cl,76 m3/seg
el punto 2 :
11: 2 2
T 2 = T2 tot
pz = P2 t o t
02
=
- ----_--2 9 1-p
*
---.------
p2
= 3(:18 , 6 0 t::
= 1,l a t m
=
0, 7’3 m3/ C3EL)Q
c71’:,
r’ 7 2 :,
D . Rendimientc~ vctlum&tr icu
E s t e dependerA de1 c ierre 1 aber lnt ice adoptado. F’rhct
icamente
se
p u e d e p r e s c i n d i r d e l a fuga
q u e e5 muy pequeha.
qe,
c audal
L-a fS6t imac ibn tebr ica
fugas en uri c ier re 1 aber 1 nt ice ~55
d e
ey;,t;pr it:lr ,
de1
di f 1ri:1
d a d a l a var i e d a d d e tolerancia e n l a fabricac it%-1 y e n
el desgaste d e
t OS
mAquina; as 1 sue edc? que en 1 abcr in--
p a r e c e r id&t ices el caudal d e fuqa sea
Gil
S i n wnbargc~,
diverso.
que nws s i r v a
Seg&n
l a
para estirnar e s t a s
expuest0
10
05 Clt i 1 1 1 egar
a 1.1 n a
fhrmulr7
pkrdidas.
anter iurmente,
una
zunst itulda pur super f ic ies I: il lndr icas,
nente
mu y
junta
est A
suf ic iente--
prtximas y alargad,3s para qulc e l f I u.jo cxper i-
n e n t e u n a pkrdida d e carga impcartante.
5e e s t a b l e c e q u e e l dihmetro d e admisibn $a = 0, 2 3 “a- m
3cw
10
q u e l a d i f e r e n c i a !Zil - - $a = 0, 00!5 m
2spac i 0 pcfr
y C?S
Cl
donde habr.4 l a rcc irculac i&n d e flu.ju q i .
%r c o n t i n u i d a d : qi = A .K V .)c IX
Zl A r e a p o r donde habrk recirculacih:
Tr
A
= -
-
4
-
( gi 1 2
-
!ziA2 >
t: 7 3 :,
Ld
vel cc idad c o n que e l flujcl recircula:
en
donde P e s l a diferencia d e presicu? a l a entrada
salida d e l a .junta.
Y
S i s e ‘modi f ica esta
ec ctac i&-i
.I
esta q u e d a r l a a s ! :
($2 *Af=’
V2
-----a- = --------_
2 * 9
P
(’.-7 5.‘)
*g
C o n s i d e r a n d o a esta coma un transformadcw d e
presitn e n
de
energla I: in&t ica 5u rendimieritc~
energla
puede
e x p r e s a r s e e n funl:i&n d e l a p&rdi@a d e carga h asi!
&?
(&P/f g - h:)
= -------------_-
(: 7 G :I
APi Pi2
E l dikmetra hidraCt1 ice d e l a seccitn serA:
4*cA
#h = - - - - - - ph
Y
hf,
= !Zi 1 - $a
seguh l a
f j&
ecuarliclh d e
----_------!zih )c 2 )c q
Si
reemplara (1755 e n
se
Darcy-Weisbach, sera!
.L ,K v2
hf =
/.$y
d’ ’ ” ‘-,
‘>
‘:
(785
(178:) s e
tendrh:
, .‘,, -,---
-,
,+
&-.-
hf=
Si
f
s e
d‘2 * p
* ----_----
L
* - - - !zi h
P
(: 7 ‘3 :)
* 9
reemplaza (7’3:) e n
(76:) y
5x2 resuelve 532 terbdrh
f inalmente:
S i s e sabe que:
f =:
0
------------- ,314
t: Re 1) e :I; p 5
i
c it !z;h
F:e - - - - - - - - 3
F i n a l m e n t e el r e n d i m i e n t o vc~lum&tr ice serA:
at
nv = -------.-“-fit + qi
* 100% = 77 , 4 %
cnl:)
E . CAlculos f i n a l e s
E l ancho de1 rod&e a l a e n t r a d a d e 10s A l a b e s serh:
13 * Vl
-------_
I-IV
bl
= ------n---e--- = 0, 056 m
TT * $51 * C 1 m
i 132 :I
E L anchu de1 r o d e t e a l a salida d e 1~s A l a b e s serh:
13 * 02
-------1-i v
b2 = - L - - - - - - - - - - - - = CJ , (1) 1 5 m
JT * f2i.Z * 1;:2m
El
rendimientc~
cuenta
interno del ~opladcw
pkdidas
1235
t: 8 3 :,
5in
intersticiales,
rendimientu hidrab its 17h serh:
Y
flh = - - - -
s
* 1 (:I(:)% =
88, 5%
(84:)
Yi
Y
el
r e n d i m i e n t o t o t a l de1
sop 1 ador
asumiendct
una
e f i c i e n c i a mecAnica d e 3 8 % serA:
(: 85 :I
LUS
al abes
sc? c on5t r u i r hn 5 j mp 1 Pment e
arc0 de c lrcul cf.
med i an t e
E l r a d i o d e e s t e arco serA:
CI n
.
P
= ----1-------------------w-s-R22
t+lL”
, ---- - .7: (-)-, 32 In
2 -x (R2 -16 I:I:I~ 0;: - F;l .w cc15 (Jl :)
Y
el
1 ugar gecm&t r i c cl de 1 OS cent r us de
Al abes
t c~dos
Se enccvitrarA e n l a c ircunferer-11: ia ent;re
dikmetros !ZiI y
!z;2 cuyo radio s e
calcula as;!:
F . C~lculcr d e l a v o l u t a o caja spiral
CSlgunus constructsues c o n s i d e r a n e n e l cAl.cul~ d e l a
v e z de1 c a u d a l 12,
vc41uta, e n
par
rodete C!’ =
e l
vu1 ut a
AsI l a s
caudal que c ircula
dimensiones d e
cwnc8 ccmviene s i
son mayor e5,
cuenta l a s
L!’
A/l-Iv.
el
se .t i erteri
la
en
perdidas.
= l2/nv = 0,85/0,774
b3 = 3 * bl
= 1,34 m3/seg
- 3 * (I),(356 = 0, 168 m
c3 = jq2 * C2C.l = 0 , 4 3 5 * 3 7 = 42,2 mZ/seg
Q’
EO
ln
----
P”
-.A
=
1
------__-
C3
3c
b3
*
e----m-
36(:)
0
( ‘3 1 :I
l a q u e d e b e s e r resuelta para R8 donde:
Ecuacihn d e l a c&a espiral logarltmica e n
d a s polarer;.
c I:I Q r d e r) a -.-
V e r 10s resultados e n l a t a b l a V I I .
AdemAz. e n
1 a f igur a 25 se obser va una
vent i 1 ador
ccan e l
desarrollo d e l a
grhf ica
voluta
de1
s i gu i endo
la ecuatiGn ‘32 y sus Alabes.
TABLA VII
(3
RO
----------------~-----~~-~~---
T a b l a V I I . -Resultados tabulados para disef’fo d e
vclluta
! DISEGO M E C A N I C O
El
mechnico ccamprende e l
d i sef’to
10s d i
seleccittn d e
ten
As1
el
dimensionamiento y
ferentes compc~nentes que posib6&&
,/’
/, A
.‘t .
“ .:
realirarlo
establecido e n e l disefio hidralM ICI~$$!~
j, :,i?lP :)
de
,$$i
)
t
i
e
n
e
d
e
s
d
e
l
a
select
i?:ln
de1
espesor
se
-- ,,\.
. ..*%
n o d e p e n d e de1 e s p e s o r d e
mater ial
Clnicamente d e
rodete. E
l
1 a veloc idad de sal ida de1
val or
de
este esfuerzo
para
este,
dire
1a
5 i n 13
de1
p x c3c a
p o s t e r ior v i e n e dada pew l a ecuac i&n:
u ma :4 =
t::
*
t
----
*
u22
( ‘3 ::; :I
9
En
dclnde K es una csnstante que d e p e n d e d e l a
de1 disca y de1 anillo,
diferentes
fur mas
de
E n l a figura 26 s e p r e s
d i s c ct
c on
sus
respect iv&4
valores d e C:‘;.
Las val ores de K que m&s se apr IZIX i man son :
Para e l
d i s c o
pclsterior K = 0,417
Para e l anil 10 a n t e r i o r
K = 0,4
tapa de1 v e n t i l a d s r s;obre l a placa p o s t e r ior e s tsma-
.
en donde 1 us vcvl Clmenes de esus el ementos se
cal cul an
teniendo e n cuenta e l espesor e = ccanstante.
Volumen de1 a n i l l o
Cver figura 27):
h = [ (bl - b2:)2 + (R2 - R1:)2 ] e:l;p !$ = 0,317 m
V a n i l l o = TT s C CR1 f h:I2 - F.:f~ 1 8 e = 0,56e m3
10s Alabeg Cver figuras 2 8
Volumen d e
El
Al abe
y
2’3:):
t i e n e una fclrma t r a p e z o i d a l y su
hr ea
cal cul a a(sJ. :
bi + b2
A = - - - - - - - - - * long.
2
l
a
de1 au co
longitnd del arcscalculada = 0, 50 m
V Al abes = # de Alabes * A * e. = 0, lle m3
Vol umen de1
an i 1 1 o r cc ant e:
V an i 1 lo r oz an t e = TT * !z; 1 * I- * e =I: 0, 0028~ m3
se
1
PANS
J
LLLLUL I
.
‘A
0376
a#
avf OvJ2
OV8
0297
022
0.87
F i g u r a ?6.- V a l o r e s d e I< para d i f e r e n t c s
impulsores. (Ref.l6)
tipus d
e
’
b2
t
qw.-------.
RI
1_ -
J
-__.--bl -~- .---
R2
I- -
F i g u r a 2 7 . - Esquema para el c k l c u l o de1 v o l u m e n
anillo a n t e r i o r .
de1
longllud d e l orco
para el cAlcu10 de1
Figura 28. - Esquema
10s Al abes.
vol umen d e
Figur
a 23. - Esquema
para
el calculo
de1 Al&e- (Ref. 12)
de
la
longitud
!Zi carcaza -
1 , (1) 1. Es m
$5 rod&e = (I,07 m
f=‘d s !z;
a = -_--_--2 * e
F’d .E !zi
e = --------.-I
L .I+ (r
U n a v e z obtenidos 10s e s p e s o r e s d e plc~ncha a
zarse
para
construir
pref iere
que
planchas
sean
de
carcaza y
rodete,
el
p o r razones de1 f ac tar d e
de e = 3 mm 15 0, 003 m.
c o n s t r u c t ivas e l
fabr icar
la
mater ial
que s e
util i-
us0
pt:ty.
se
e5t as
r
i?i'~-~rlPB
- -
util izarA
para
l a Izarcara serA d e plancha d e acero al 0,2X
c au bono c uyo 1 lmite d e propcarcional idad es S y =
24 . s(:l(]. (:)(I)0 IQ f / fn.2
Seleccibn de1 di&metro de1 e.je
Fr imeramente
que
son calculadas la5 reeacc iones y
fuerra
e n el s i s t e m a seglI\n eL diagrama
se oriqinan
_
dP
fuerzas actuantes, f igura 30:
Peso de1 r s d e t e :
W rodete = W d f W al + W an + W CLI + W au
donde :
W d = 4,(32 Kgf
w al = (11, 8’3 Kg f
W an = 4,54 Kgf
w cu = 2, 05 Kq f (:20% de suma de 1 ctm pes;os anter ior es>
W ar = (:), or:,3 t:::cJ f
W r o d e t e = 12,3 Kgf
Luegu
se utilizan 10s criterios d e
mctmento y d e
fuerzas e n
l a
sumatsria d
equilibria sobre e l
e
e.je:
CM en Cs = 0; 0 = By * 0,2 - W rodete * 0, 1
CFY = t:, ;
0 = Ay - Ey - W rodete
cp:/; = 0;
(-) z2z F” -- fly;
Resul viendo e l s i s t e m a d e ecua: iones s e t i e n e que:
Ay =
18,45 Kg f
BY = 6, 15 Kgf
Seghn 10s d i a g r a m a s d e F.C:. y M . F . (Figura 31:)
1 * 12, (:1(3:)
Ei * Ys
Pa = - - - - - - - - = ----------__ z 17,‘s Ku
I-l t Cl t
0, 673
(: 2~1 Hp :I
( ‘3’3 :,
E l p a r c~riginado pclr el m o t o r serh:
(: 1 c::) (::) :,
_ _ . . -.- _... -__-.
AY
Figura 30. - Diagrama d e l a s f u e r z a s actuantes.
F i g u r a 3i.- Diagrama d e F . C . y M . F .
M = Ml,‘3 N * m
(5 Kgf * m>
SY
r max = - - - - - - 2 * n
SY = r e s i s t e n c ia a l a flirenc ia e n tcn5ihn
SSY = r e s i s t e n c i a a l a fluencia e n curtante
sut = r e s i s t e n c i a C r l t i m a a l a traccih
Se = llmite d e r e s i s t e n c i a a l a fatiga
S ’ e = llmite d e r e s i s t e n c i a a
l a fatiqa d e l a probe-
t a d e viga rotatoria
n = factor
de
segcrridad ipara este cascu n = 31
S’e = 0, 50 su t
Se = !:a
lta =
+C
l::b
)c
C:I:
*
I:d
JC
S’e
’
f a c t o r d e sirper f i c i c = 0,5!5 Cver f i g . 3 2 para’ a .
laminado e n cal ientes
.....
*-
u-.
-
;I : w
-b- ,:
.-. .
,.. :
-*
cp
& ”
‘;
. . . . ,.
_
I..
Fat
.
-8
.
.
.
G . . . .
.
; a;<.
,‘:.
._
F i g u r a 32.tar de acabadn super f ic ial (!:a>.
(Re.20)
kc = f a c t o r d e
conf iabil idad
(I ver
tabla
I X
para
I: c = 0, 868:)
W= 0, ‘35
kd = f a c t o r d e temperature Cpara T -i 7 1 OC
I:: d = 1 :I
S’e = 0, 5Q * 7(I) I ()(~I(~). (~I(~)(~~ = 35. (](~I(~). (:)(~)(~I t::q f /In2
entances:
2 5 . (:I (:I0 . 0 (:I 0
r max = - - - - - - - - - - - - = 4 . 2(:lCl. (~~00 t:Cg f /m2
2 * 3
seghn l a
ftrmula d e
tursihn:
1.6 * M
r max = -----------___-_
m * ( !Zi :I e y; p 3
9 eje = (~),<11.83 m
!Zr e.je = 3 1 4
(: 1. (.,:;.:I :)
CO, 72 pul gadas:)
pulgadas Cnwmal izandcl:)
Recalculandn p a r - a 10s r e s p e c t ivcls factcgres de correc_
para l
citm y
$8
e.je
=
a
resistenfzia &ltima 5~ tiene:
.(32 * M Y n:) exp l/3
------------------_-____
c’n Jt Se:) e x p
l/3
t: 1 <:1-J
L, .‘)
TABLCI VIII
1,oo
kb
=
0,85
0,75
z
1( 0,30 pulg ( 7,6 mm 1
0,.30 < @ S 2 pulg ( 50 mm 1
Ia
> 2 pulg ( 50
mm
1
Tabla VIII.- F a c t o r d e TamafYo k b CRef 20)
TC)BLfl I X
Confiabilidad
R
0,50
0,90
0,95
0,99
0,999
0,9999
0,99999
0,999999
0,9999999
0,99999999
0,999999999
Factor de Confiabilidad
kc
1,000
0.897
0,868
0,810
0,753
0,702
0,659
0,620
0,584
0,551
0,520
T a b l a I X . - F a c t o r d e c o n f i a b i l i d a d ( R e f . 20)
CAlculo d e
1~1s rodamientos
vida d e u n rodamientc~ su.jetcl a cualquier c a r g a F
LIZI
CrierA:
CC/F:)
L 10 =
exp
a
L 10 = durac iBn n o m i n a l d e revoluc iones
c
= c a p a c i d a d bksica d e c a r g a
F = carga aplicada
a = exponente q u e
t i e n e e l v a l o r d e 3 para rcldamien-
t cis de bcfil as y 10/Z para rodamientos d e
Los
ld
f a b r i c a n t e s d e co.j i n e t e s acostunbran
espec i f i. 4: ar
c a r g a r a d i a l n o m i n a l d e un cajinete e n ccwrespcacon una cierta velc~cidad,
dent ia
L
v i d a
TIMKEN
de
r~~~dillc~s
10 e n
hwas.
As! e n l a
en
EFM,
y
pub1 icac iltln d e
l a
ENGINEEEING JOUEN&L se’ tabul an 1 a capat: idad{?!;
carga
a ~(~)(~I(~I hctra5 de vi da y a 500
BFM.
el s u b l n d i c e D para 11x. valores d e disefVc#
ut il iza
,,I, pi.“! ”
requeridus y s u b l n d i c e R para 10s valores d e catAlogo
I:1
nominal es,
en t one es
1 a ec uac i Lln
anter icw
pcwde
escribir.c,e d e l a s i g u i e n t e manera:
CR
=
F
[
(-Li-)
*
(-EzS]
exp
l/a
( 1 05 :,
donde:
LD = 25. 800 hew as
LR = 3. 000 hw as
nD = 3. 5(:10 Rt”M
nl% = ~(:ICI RPM
F
= Fly = 18, 45 Kg f
a
=3
C:R
= 72,76
Para e
l
Kgf para cargas radiales puras
p r e s e n t e casu s e deben
considerar
fuerzas
axiales d e b i d o a l empu.je de1 aire sobre e l dis;co
F’or
ventiladcw I
de1
eso s e d e b e c o n s i d e r a r l a sigaiente
f&mu1 a:
F e = X * V * Fr + Y x Fa
(: 1 Cl 6 :I
donde:
Fe = c a r g a r a d i a l e q u i v a l e n t e
Fr
= carga radial aplicada
Fa = carga de empu.je apl icada
x,y = d e p e n d c n d e
1 a 4: on f i gr.cr ac i &n
co.j,inete de1 n&merc~ d e
bollas, y
gewn& t r i I: a
de1
de1 dihmetrcl d e
se tabul an 10s
val or eci
e n l a que a p a r e c e n 2 valcwes de X y Y.
Siempre
estas. En
debe
l a tat31a x
usarse el grupc~ de val ores que de 1 a mayor
carga equivalente.
.
V
=
factcw
1835
d e ccwreccih que s i r v e
para
c cw r eg i r
d i v e r sar, cclndic iones de1 anil lo girutcw icl.
Para cm anillo i n t e r i o r giratc~rio V = 1 .
Entunces:
viendo en
l a tabla X I s e utilizarh un
bcllas para cm !z; eje = 2 5
m m
c 0.j i net e
de
serie 0,3
SelecciGn de1 a c o p l e elastbmercs
Pr imero:
Hay
qcre recclpilar l a mayor cantidad d e i n - -
f o r m a : ihn p o s s i b l e :
b 1) Vel CC idad en WM
c5 DiAmetro de1 eje e
Segundca:
n
Determinar de
sxa-vicio (F.S. 1)
pulgadas
l a t a b l a X I I el
fact or
de
TABL6-3 x
TIP0 D E C O J I N E T E D E B O L A S
Xl
Yl
1
D e contact0 a n g u l a r
c o n hgulo s u a v e
D e contact0 a n g u l a r
con Angulo fuerte
De
,Con
contact0
Radial
doble
fila y duplex
CDB o DF)
T a b l a X.-
Factores d
<Ref 20)
e
x2
Y2
0
Or5
1,40
1
1,25
0,45
1,20
1
0,75
0,4
0,75
1
0,75
0,63
1,25
carga
radial
equivalente
TfiBLCS X I
DI
DE
ANCHO
RhDIO
DE FILETE
DiAmetro
al hombro
mm
Capac idad
bAsica d e
carga
mm
mm
mm
mm
ds
dh
KN
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10
12
15
17
20
35
37
42
47
52.
11
12
13
14
15
0.6
1.0
1.0
1.0
1.0
12.5
16
19
21
25
31
32
37
41
45
6.23
7.48,
8.72
10.37
12.24
25
30
35
40
45
62
72
80
90
100
17
19
21
23
25
1.0
1.0
1.5
1.5
1.5
31
27
43
49
54
55
65
70
80
89
16..20
21.60
25.60
31.40
40.50
50
55
60
65
70
110
120
130
140
150
27
29
31
33
35
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
62
70
75
81
. 87
97
106
116
125
134
47.60
52.20
62.70
71.20
80.10
T a b l a XI.- D i m e n s i o n e s y c a p a c i d a d bAsica d e c a r g a d e
cojinetes d e b o l a s d e l a serie 0 3 <Ref 20)
TABLA X I I
T a b l a
X I I . l
Tal)ulaci6rl
clcr div~7r5.05
a
seleccibn de1 acople
factors-5
rlc F--S,
para
<Ref 26)
elarzthnero
Tercero:
A p l icar l a f~~8rmula:
Hp * F.S. * 100
------M----M--..-.-RPM
c 1071
Cuarto:
Con
este v a l o r s e c h e q u e a e n 1 a tercera cu-
d e l a tabla X I I I ,
1 umna
y se escoge el
n&merc~
qLce
cumpla c o n es01 r e q u e r i m i e n t o s .
A d i c i o n a l m e n t e se c h e q u e a l a segunda cctlcrmna
G!uinto:
para v e r s i l a manzana de1 a c o p l e p u e d e cjer trabajada
al
di&metru
de1 acclple,
si
es
as!,
n&mer 0
el
del
acc~ple 5erA e l q u e aparece e n l a primera cc~lunma, si
n o e s asl,
hasta u b i c a r
s e selecciuna e l s i g u i e n t e ,
Par a est e
e l acclple q u e permita e l dihmetro deseadu.
ca50
se
ve +que e l a c o p l e elasthmerc~ E
-
5
esla
501 uc i t!w3 .
4.3 S E L E C C I O N g m MATERICSLES E CCINSTRUCCION
E l p r i m e r problema cuando se selecciona un
de1 cual u n productcl v a h a s e r hecho,
lo!%
mance
es de
mater ial
def inir
requer imientos que estAn ascsc iados con su per foc uando s e
manufactura d e
encuentra en
ac uer do con l a
11 1:: n
5 1-t
m i smo.
El
servic io y
forma de1
ACOPLAMIENTO STANDAnD O M E G A
”
8,
13”
?I?
_._
_
J’
54
.-.
-.- 12 *’
80
..!I’
I
2.4
-425 .._‘ I
-.
.
Tabla
XIII.-
Tabla
Pdb-G-i
scleccit+n
elast&mero. ( R e f . 2 6 )
de
acopl e
segundo prublema e s
requer imientos y
e l d e obtener un equil ibrica estos
l a s prclpiedades y otras
caracter Is-
d e 10s m a t e r iales dispclnibles teniendu e n con-
t icas
p r e c i o d e ICI~J mismcas. L a
siderac ihn e l
as!l ccamo e l
pr clduc t cl
deben
mktc~do d e
c ens i der ados
ser
para
f cw ma
manu f ac t ur a
de1
tambikn
f abr i c ac i hn
d e 3.
c u n v e n i e n t e e l c l a s i f i c a r l a s prclpiedades d e
1 Cl5
1a
art Iculo.
ES
mater ialrs cclmcl f fsicas y mecknicas. E n t r e l a s primeras s e encuentr a n aqcrell a s qire e n g e n e r a l son e v a l ~.(a-daE; pew p r u e b a s que n o daf’fan a l m a t e r i a l t a l . e s
l a
8: I:I In 1:~ ,
densidad, el cctef i c i e n t e de expan5ihn termii-a, 1 a5
conductividades elktr icas y
pr csp i edades.
est as
c or r 05 i hn
rial,
per 12
n0
termicas son e.jemplc~s d e
S i n e m b a r g o l a resir>tencia a
puede ser e v a l u a d a s i n daPrar a l
se l a c o n s i d e r a tambit& dentrcl
d E?
1a
ma-t e-er;t e
gr crpo.
Las
prop i edades
met kn ic as en c amb i cl
son
m e d i a n t e pruebas que d a h a n a l m a t e r i a l .
cia
a l a ten5ih,
cortante,
dureza,
e l
esfuerrc8 a
duct il idad,
1a
l a
eval ctada5
L a rer;istencornpre5itln y
a1
rerJi5ter~c ir7 a l a
f a t i g a scan algunas d e estas p r o p i e d a d e s .
La5 aleaciones c o n propiedades e s p e c i a l e s t a l e s
las
I: 0 ,n 0
e l e v a d a s r e s i s t e n c i a s a l a corrosihn y a l calor,
son par l o g e n e r a l caras debidcl a 10s altos ~:ctstc~ d e
106
aleantes y
d e
Estas
producirlas.
105
prc9cesos
deben s e r
net esar i 05
pt3ri3
sol ament e
ut il izadas
cuando no exista cltra alternat i v a , y a qu.ce pctr u n buerb
mater ial es menos costosus pueden ser usados.
disef’fs,
Par
ejemplo,
t arnaPlo
ser
c uandu
e l inc.vemento de l a mass y
la resistenl: ia
pcrede
c umpclnent e
de
mayor
ut il izar un mater ial
de
menor
d e l a piera e s v i a b l e ,
hat lendo el
incrementada
set c i &n
para
pclder
C-21
rrrJistenc ia e n lcrgar d e tsar otrc~ d e m a y o r
r e5i. 5t wl--
siendo par e n d e este t!llt imo mAs care.
De manera
c ia
un
similar,
c cw r 0s i 4n
en
gr ado
la
aceptable d e
resistenlzia a
pieza pccede ser obtenidcs
l a
real izandcl
un t r a t a m i e n t o e5pec ial a su wiper f ic ie.
Cuando e
cc~nstruido
ha side select ionado,
prc~ducc ihn
debe
tales
ser tomadcl en
el cost 0 tot al
cuenta.
Este
a aquel debido a 1 as caper ac iones de
i nc 1 uye
5er
m a t e r ial de1 cual el a r t I~ulo v a h a
l
de
1: I:# 5 t 0
ac abadc3
I: Q m I:I e l maquinadazl y l a unihn o ensamble d e l a s
piezas as1 cc4rncl a l traha.jcl d e b i d o a 1 a inzpecc ihn pl::lr
contrc~l de cal idad de las mismas.
En I: i er t o 11 asos es
recc~mendable tsar m a t e r i a l e s mAs cc~stc~scts s i e l costly
total e s
menor.
Para
el presente case se h
Aluminio para l
a
ctptads pur traba.jar 11 118 n
a
fabricaci&n de1 rcldete debids a
v a trabajar e n a m b i e n t e s sal i n o s dunde c l
se
c or r us i t11-1
mater ial.
V&l
h a
pesar en 1 a dec i r;i Il:ln
de
y a que estcls v a n a e s t a r
pclsteric8r y
cc~nstrucc i&n
a l
mercado y
el
carcaza
1E
se
cclnstrucc ittn
an i 1 .I 15
anterior.
acero negro d e
uniCln d e
remachadcs
la c au I: az a CI voluta se h
de
ut i l i z a r planchas d e
en
cl e
CSdemAs e n l a fabricaciEln d e e s t e compc~nente
Al abes
d i EjC 0
factcwt cfma
n o v a a I3er necesar io u5ar ssldadura para l a
1 us’
que
Par a
a
un
fAcil adquisicihn
poster imrmente
tratamiento
1a
pensadcl
pew SCI buena soldabil.idad. A
pract icarh
al
ef-,t a
a
slrper f ic i al.
5 !..I
de
galvanizado para as1 poder proteger a l matPr inl. df? 1 a
corrosit~n.
esta voluta un recubrimiento d e
le a
en
lugar d
r ewl t adas
cite?.
Se
inoxidable
en
Tambi&n exist@ l a posibil idad d e r e a l irar-
e
efectuarle
Cl
pirltura ephx ic a
galvanizadca,
tendr lan que verse ya en 1 a
ha
desechado l
debidu a l
a
exper
1 CI
i merit a--
clpc itln de1 CI~III deac er 0
elevadcl cclstcl d e
el mercadcl nac ional .
per 0
este mater itil
1-a crt i l irac i&n d e
A 1 u m i n i 13
para l a f;\bricaciAn d e l a carcaza solarnel?te es v i a b l e
si s e
hacen 10s mcaldes d e
traba.jar e n
a
en
la5 diferntes vc~lutas p a I” a
fundic i&n, esto e s .just i f icable si s e v a n
construir muchos sop1 adorer; que t e n d r Ian
el
exter icw.
Tamb i&n s e
deberh
m F 7 I: i.3 d 13
se1 ec 11 i ulnar
el
mater ial
de
prensaestc8pa,
hat ia
C Lldl
va
nece5ar io
el exter iur,
a
est au
fabr
para evitar fugas d e
g e n e r a l m e n t e para este
apl icac iones de caucho.
icado e l
caudal
tipo d e
CAPITULO V
ANALISIS ECONOMIC0
lu q u e r e f i e r e a l anAlisis d e cclstos de1 s i s t e m a ‘se h a
ado
e n c u e n t a pc# un lade e l valor d e f a b r icaci&n
hab i Gndol cl
1ador
cc& izadu e n
una
crJmpaPlla
de
al idad y por el otro l a d s l a compra local d e lus
iws
la
ac c e-
para l a instalaci&n de1 s i s t e m a t a l e s cc#mrJ tubevIa
PVC de
:es,
de1
diferentes
uniunes,
di&netrus,
reducciunes,
tapones,
etc.
wecio venta d e e s t e s i s t e m a s e d e t a l l a a continuacitln:
Vent i 1 ador
centr 1 fug0 con rotor d e
filuminio y carcaza
f a b r i c a d a d e p l a n c h a negra y luego g a l v a n i z a d a con
un
motor d e 25 HP de corriente 220 V - 3!2; - 60 Hz.
Prec iu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S/.
2’ &j(j, fjotj, l:ltl
Tuber las, .,vAlvulas y accescw ios.
Precis . . . . . . . . . . . . . . . ..I.............. S/.
Estud ice,
mancl d e
sbra y
9’ 750. CvjiJ , cl0
direct i&n tecnica
pclr
la
instalaci&n;
Prec io . . . . . . . . . . . . . . . ..I.............. s/ . 2 ’ 5cm. CKK~, CICI
--------------m-wS/. 14’850. 000, uo
SUBTOTAL
s/ . 1 E, ’ 335. (:I(:)(:), I:II:I
-_--------------me
----------.....---we--
T O T A L
Si
total s e lo cumpara c o n l o
va 1 or
este
l
airear
misma piscina
a
ut i l izando e l
we
cc~5tar la
sisterna d
e
aireadores d e bomba propulssra-aspiradora (Sistema Aire 0 2
d
CODEMETI dcinde, d e acuerdo a u n estudio elaborado pew
e
u n tknica d e esa cumpahla,
HP cada
unidades de 3
unidad
es
U.S.
5;er lan necesar icls instalar 12
una
c uyo
venta
prec io
El cambio of ic ial
Dolares 2. 035,c10.
dular d e
impcwtacihn p a t - a l a segunda semana de1
Febrercr d e
1.99i d e S/.
decir, q u e e l
puede
375,oo par $ 1,oo.
c o s t c: d e
este
par
de1
mes d e
Entonces, s
sistema
e
serla d e
4 24.420,ou q u e a l transfurmarlu e n sucres s e obtendrla u n
valor d e :
SUBTOTAL
S/ . 23 ’ 803. 500, oo
10 % I . V . A .
S/. 2 ’ 380. 350, CIU
- - - - - - - - - - - - - - - - -
T 0 T A L
S/ . 26 ’ 1%). 450, CC~
--------cm-----------------------
.a
Si
se
sistemas,
hate
una
c ctmp ar ac i &n
de
pr ec it25
entre
amber;
se cebser var A que el propuestct en este proyec to,
resul ta mucho m&s econ&mico,
vent i 1 adcw
crtru
Desde
un
para d a r l e
alternabilidad
al
sistema.
e l puntcl d e v i s t a de1 consume energktico s e
mayor
potencia
mayor.
t endr A
ahcw r cl deb i do a que para un mismo benef icio,
1a
que se debera generar par a la segunda c~pc i&n
es
Ademlks,
resul ta
mks cost050 e f e c t u a r e l
el&ctricu para cada aireador,
subsuper f ic ial
no,
M e d i a n t e dates
para e
l
r ar &n
d e
tendido
m i e n t r a s q u e para e l s i s t e m a
y a que e n e s t e casu e l aireadclr e s uno.
recc~pilados ‘se ve que el valor
P:W/h
de1
m e s d e Enero d e 1 9 9 1 e n eza zclna s e l o p a g a b a a
el&ctr icu
trabajo
inclusive si ha de instalarse
S/. 2% s i 5e t i e n e e n e u e n t a
motor es 18 KW,
de1
de1
primer sistema,
hcwas/dla h u b i e r a cwstado S/.
que el
I:: onsumo
se tendr h que un
esto e s u n promedio
dla
de
de
12
7.776, mientras q u e para e l
s e g u n d o sistema a tc1d.a su capacidad, 27 K W , hubiera costa-du
S/.
11.664,
adicional.
est 0
es un 50 % de1
c c~n5iLuno
el&a:tr if-f-t
-I
CONCLUSIONES 41. RECOMENDACIONES
u n acuicultsr instruldo sabe q u e l a
Generalmente
presen-
c i a d e u n a aireacieun continua e n l a piscina l e permite q u e
s e p u e d a trabajar a elevadas densidades de cultivcs, e l iminandose
we
el
riesgcl d e disminuciones drbsticas d e
ox lqencl
pundrlan en p e l igrca l a s u p e r v i v e n c i a d e l a s
espec i es
cultivadas y par ende su estabil ida’d econt*mica.
cunt lnuo
d e
amclniacu
y
disminuidos
agua fresca e
s
E l bombec~
supr imidct, 11x n i v e l e s d e
e l crecimientcu d e rtkhc~ e n l a
super f i c i e
y su objet ivo p r i n c i p a l e s m a n t e n e r el
apropiado de clxlgencl en el
a l a mayorla d e l a s
5cln
nivel
fclndu de1 e s t a n q u e q u e e s donde
especies acuBticas l e s gusta h a b i t a r ,
p r o c r e a r s e y al imentarse,
El
we
trabaju efectuado se r e a l iz& a n i v e l te&rico,
no
r esul t ados
1 43
exper imen-
as1 ccarncl tampoco l a s d i f icultades flsicac, q u e pue-
tales,
den
cunstan e n e s t e documentct
pw
present ar se
bib1 iograf la
clbtenida
comercial izado
Nor t earn&r i c a
a l
y
ser instaladcl est e
sistema. D e
se muestra que e5 un
dentro
de
que
produc ido grandes r&ditcls a
h a
Estadcls
5 i Ejt ema
105
Unidos d
l a
fllUY
e
1 05
cultcwes d e e s e p a l s .
Comc(
se
ve,
en
10
pcasible s e
ha
consideradu
la
no
util izacih
d e m a t e r iales ferrcwx e n l a construccihn de1
vent i 1 adcw
Y
el
sus
d e t e r icwamiento d e
a51
para
sistema,
evitar
compc~nentes debido a
El
el evada
la
ccw rcasihn a 1 a que ec,tar lan somet i dos en 10s 1 ugar er, de su
Tamb i en
instalacih.
en
met&l iccl
se ha previsto de un
recubr imientcl
aquellas piezas d e aleacibn ferrosa para
este efecto s e a
que
10 mencgs daRincl posible.
Conclusiones:
10s calculus realizados s e h a lc~gradcl
- Mediante
cab t ener
e l disefiu d e u n ventilador d e a l t a presihn (sopladc~:) d e
fabricacih e n
e5caEja
use d e
la
tecnologla,
national para i n i c i a r
- AdemAs,
dentro
existe u n
de1
siendo su f i n
i n f r a e s t r u c t u r a y man0
el
d e ubra
su construccihn.
c ampo
de la
MecAn ilra
Ingenier la
vast0 camp0 de apl icac iones dcande vent i 1 adores
alta presihn son aplicados.
d e
- La
nuestro medio,
instalacibn
de
e s t e s i s t e m a n o reviste d e
ser i ar;
es
net esar i 0
dispclner de un sit io adecuado donde ubicar al
sop 1 ad or ,
cclmpl icac iones ya
que
para e
set 0,
cub i er t cl,
electrica
l
we,
presente
para r e a l i z a r l a
case e
de fAc i 1 acceso
Ejencilla para l a
s
necesar irJ
y c on
una
un
1 ugar
in5tal ac itln
al irnentac itn de1 mcttor.
El
tendido d e
nac ional,
tuber las
las
per for adas,
de
fabr icacih
s e l o d e b e hater con l a piscina vacla, siendo
e s t a operaci&n l a mAs tediosa.
Para e l s i s t e m a d e
0 2 (importado) l a instalacihn f l s i c a d e cada uno d e
Aire
1 OS
aparatos e s u n pots m & s s e n c i l l a , m i e n t r a s q u e s u tendido el&ctrico e
mAs
de
mAs complicadu, cw5tcex~ y
s
c i er t amen t e
riesgoso para lus trabajadores debido a l a c a n t i d a d
tomas d e
ccwr iente
existentes.
Ciertamente
est e
hl t imo sistema se caracter iza pc4r s e r d e g r a n versatilid a d l a q u e e s e q u i p a r a d a par e l ba.jc, costo de1
pr imerrl,
ademAs s e
sup 1 ador
d e b e p r e v e e r l a i n s t a l a c ihn d e
a d i c ional e n
paralelo
para
darle
un
a l t e r n a b i l idad a l
sistema.
- En
lo q u e respecta a l mantenimientcl q u e s e
s u m i n i s t r a r a ambos sistemas,
c ctst 050
e s
el de1 Segundo,
el d e
necesita
mayor cuidado y
debidu
a,
5u
mAs
c w3c epc i &n ,
elementos ccanst ituyentes y al n&merca d e mckcwes y aparatus q u e estAn i m p l i c a d o s e n esta instalacih,
posibil idad
105
d e
mayores y
contacturcs
y
alimentacih, e t c .
se
presentarAn
rstura de1 r o t o r ,
de
existe la
mAs frkuentes daPrc>s,
se1 1 os de 1 OS
mot or es,
sea en
1 Inc?as d e
En el sist ema prspuestc~ 1 CBS damor, que
son f al 1 as en 1 as chumaceras
quemada de1 mckor ,
sent i 11 a y r Ap i da sol UC i &.
par
USC~,
pero scan problemas
A 1 OS or i f ic ius de
1 as
tuberlas s e las trndrA q u e l i m p i a r cada vez q u e s e vacle
la
piecina.
- Come
s e cumprobJ5 e n 10s costos d e adquisici&
hay
una
marcada d i f e r e n c i a entre uno y utro s i s t e m a .
- AdemAs d e 10s d e 10s cclstcls d e instalaci&n y mantenimient o , estAn tambien lss d e uperaci&n,
namer 0
que debidcl al mayor
d e equipos y consumc~ d e ccwriente e n e l
segundo
case cab1 igan a q u e estos cc~stc~s s e a n mayores.
- En
10 q u e s e r e f i e r e a l p r e s e n t e
trabajar
de
proyecto,
se opt ItI pew
con tuber las per fcwadas deb idcl a que el
1: I:# s t Cl
1 impiera y de reposici&n de 10s difussres pc~rc~sc~s ya
s e a d e cerAmica u d e piedra, es m & s elevada, y siguiendo
d e trabajar e n l o posible c o n m a t e r i a l e s y
la premisa
mancl d e
obra q u e se p u e d a conseguir
f&c ilmente
d e presi&n e x p e r i m e n t a d a pew el paso de1 aire a
est&
e1
s e decidid hacerlcl d e e s a manera. Ademhs l a calda
pals,
de1
en
difusor no e s t a n crltica,
para
d i f usor es
t r av&s
nuevos
en el or den de 1 as 10” de co1 umna de aqua (25, 4 mm
de H20>.
.*
- En
estA
aquellus siticls e n 10s q u e l a e n e r g l a
a
5 i st ema
la
d i spc~s i c i&n
puede
de1
electrica
campamentcg, e
ser f&c ilmente mctdi f icado
e n e r g l a d e u n motor d e cornbust i&n interna
l
n0
presente
t c~m&ndc~se
la
Recomendac ionere:
tendidcs d e l a s tuberlas deberA ser realizado d e
- El
que
forma
n o i m p i d a n e n l o posible e l fkil
der;p 1 az a-
c inchorrc~s (b&es pequefVos de fabr icac i&n
miento d e 10s
a l o large y ancho d e l a piscina p o r 10
artesanal)
s e h a p r e f e r i d o q u e l a ubicaci&n d e e s t a s s e a
pero
ficial,
uncls
10
no e n e l fondo de1 e s t a n q u e ,
50_
a
ta1
ems.
del,
p i so
para
que
subsuper -
s i nu que
as1
evitar
a
la
obstrucci&n d e 1~1s orificios d e salida de1 aire.
- S e recsmienda para u n estudicl poster ior la ccgnstrucc i&n y
pruebas
de
l a
as1 coma u n e s t u d i s r e a l y t3pt imo
separacitln entre lcls ramales y
de1
sal ida
para
de1 s i s t e m a ,
aire,
c ada c aso,
esto e s ,
10s or i f ic icts
de
real izando mediciones de CID
y / Q buscar l a
ubicacitln de1 ct d e
1 0s
sopladores necesar icls que produzcan una mayor ef ic ienc ia
de1 conjuntu.
- S
e
recumienda l a
sue c i tan
de1
colocacir3n d e filtros d e aire e n l a
sop 1 adsr
introduce i&n d e
para
evitar en
10
partlculas cl de elementos
o b s t r u i r e l flu.jca de1 aire par lag; tuberlac, y
Q
que
vayan a
vent i 1 adcw.
per.judicar
al
pclsible
que
1a
puedan
or i f ic ic45
f uric i onam i en t 0
de1
- Los
datcls presentados sjobre la
trabaju
de1
han side tomados en ~iu mayor 1 a de
Nor t earner i c ana,
la
din&mica
explchacih3
cumpcvtamientu
particularmente.
OD en
este
bibliografla
tie recomienda que dada la importancia de
c amar oner a
para
nuest r 0
se hagan estudius
medic1
y
tips
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de
este
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