Diseño y construcción de un sistema de ventilación utilizando filtros de efecto ciclón para cajuelas de autobuses interprovinciales
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Date
2019
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
This research work is the design and construction of a ventilation system with a cyclone filter was carried
out, in order to improve the internal conditions of interprovincial bus trunks obtaining a better distribution
of the air flow, reducing odors and avoiding the dilation of the rubbers of the trunks to facilitate the opening
of the gates. It is divided into two parts: a numerical and an experimental.
At the initial stage, it comprises the numerical analysis of trunks, which is carried out by means of a 2D
geometric scale model to define the border-edge conditions and generate the meshing of the geometries
for simulation at different air flow speeds with Ansys- Fluent of simple and complex trunk models with
ventilation systems, allowing the visualization of the pressure data.
With this, we started to propose a better alternative, determining the dimensioning of the ventilation system,
also its shape, having as main source of information manuals related to ventilation systems and cyclone filter
design.
All the procedures of the new design were generated, and simulations were carried out in which it was possible
to adjust the adequate parameters for the distribution of air in the trunk, afterwards the construction
and assembly of all the elements of the system was carried out to perform the performance tests obtaining
an experimental efficiency of the 85;96% cyclone with diameter particles of 150, 75, 45 and 20 microns.
The experimental analysis for calibration included carrying out tests in a wind tunnel involving the trunk -
wind of prototype to scale and constant speed taking pressure data record by means of BMP 280 sensors.
When comparing the results it was found that the difference of pressures is of the order 1;5Pa:
At the end of this process, the pressure values obtained from the experimentation of the trunk of the bus on
the road at different speeds were contrasted. When comparing the results it was found that the pressure difference
is of the order 150Pa: The difference between them is attributed to the control of the environment,
assembly of the sensors, the precision and meteorological condition of the instruments at the time of the
tests.
Description
En el presente trabajo se realiz´o el dise˜no y construcci´on de un sistema de ventilaci´on con filtro cicl´on, con
la finalidad de mejorar las condiciones internas de las cajuelas de autobuses interprovinciales obteniendo
una mejor distribuci´on del flujo de aire, reduciendo malos olores y evitando la dilataci´on de los cauchos
de las cajuelas para facilitar la apertura de las compuertas. Se divide en dos partes: una num´erica y una
experimental.
En la etapa inicial comprende el an´alisis num´erico de cajuelas que se basa en la calibraci´on mediante un
modelo geom´etrico en 2D a escala para definir las condiciones de borde - frontera y generar el mallado
de las geometr´ıas para simulaci´on a distintas velocidades de flujo de aire con Ansys-Fluent de modelos de
cajuelas simples y complejas con sistemas de ventilaci´on, permitiendo la visualizaci´on de los datos de presi
´on. Con esto se parti´o para plantear una mejor alternativa determinando el dimensionamiento del sistema
de ventilaci´on, tambi´en su forma, teniendo como principal fuente de informaci´on manuales relacionados a
sistemas de ventilaci´on y dise˜no de filtros cicl´on.
Se gener´o todos los procedimientos del nuevo dise˜no, y se realizaron simulaciones en el cual se logr´o ajustar
los par´ametros adecuados para la distribuci´on de aire en la cajuela, posteriormente se construy´o y se
ensambl´o todos los elementos del sistema para realizar las pruebas de funcionamiento obteniendo una eficiencia
experimental del cicl´on del 85; 96% con part´ıculas de di´ametro de 150, 75, 45 y 20 micras.
El an´alisis experimental para calibraci´on comprendi´o realizar ensayos en un t´unel de viento que involucra
la cajuela – viento de prototipo a escala y velocidad constante tomando registro de datos de presi´on por
medio de sensores BMP 280. Al comparar los resultados se encontr´o que la diferencia de presiones es del
orden 1; 5Pa:
Al final de este proceso se contrastaron los valores de presiones obtenidas de la experimentaci´on de la cajuela
del autob´us en carretera a diferentes velocidades de circulaci´on. Al comparar los resultados se encontr´o
que la diferencia de presiones es del orden 150Pa . La diferencia entre ellos se atribuye al control del
entorno, montaje de los sensores, la presici´on y condici´on meteorol´ogica de los instrumentos al momento
de realizar los ensayos.
Keywords
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN, SISTEMA DE VENTILACIÓN, AUTOBUSES PROVINCIALES, EFECTO CICLÓN, FILTROS, MODELOS DE CALIBRACIÓN, ANEMÓMETRO, SENSOR BMP 280, ARDUINO, TÚNEL DE TIEMPO