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IM-2007-I-07 
 
 
 
 
 
DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN VENTILADOR AXIAL PARA UN 
TÚNEL DE VIENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SANTIAGO CAICEDO CALLEJAS 
200214743 
 
 
 
 
 
Proyecto de Grado 
 
 
 
 
Asesor: 
Ing. Álvaro Pinilla, PhD 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
INGENIERÍA MECÁNICA 
BOGOTÁ D.C. 
2007 
IM-2007-I-07 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
A mi familia por haber confiado en mis capacidades; al ingeniero Álvaro Pinilla 
por su paciencia y aportes al desarrollo del proyecto; al ingeniero Andrés 
Vargas por su colaboración; a mis compañeros y amigos, por su apoyo e ideas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IM-2007-I-07 
 
CONTENIDO 
Pág. 
 
INTRODUCCIÓN 1 
1. OBJETIVOS 2 
 
2. VALIDACIÓN DEL MODELO TEÓRICO 3 
2.1. CARACTERÍSTICAS DEL VENTILADOR SIEMENS 3 
2.1.1. Dimensiones principales 3 
2.1.2. Geometría de las aspas 4 
2.2. ANÁLISIS TEÓRICO DE RENDIMIENTO 6 
2.2.1. Diseño de algoritmo 6 
2.2.2. Cálculo de parámetros de desempeño 6 
2.3. PRUEBA EXPERIMENTAL 7 
2.3.1. Montaje Experimental 7 
2.3.2. Instrumentos de medición 8 
2.3.2.1. Tubo Pitot 8 
2.3.2.2. Transductor de presión 9 
2.3.2.3. Estroboscopio 10 
2.3.2.4. Pinza Amperimétrica 10 
2.3.2.5. Multímetro 11 
2.3.3. Procedimiento 11 
2.3.4. Resultados 13 
 2.3.4.1. Medición de intensidad de turbulencia 13 
 2.3.4.2. Curvas de presión contra caudal 14 
 
3. DISEÑO DEL VENTILADOR 18 
3.1. CARACTERÍSTICAS Y GEOMETRÍA 18 
3.1.1. Selección del perfil aerodinámico 19 
IM-2007-I-07 
3.1.2. Diseño de las aspas 20 
3.1.3. Diseño del mecanismo de sujeción de las aspas 21 
3.1.4. Diseño de empenaje 21 
3.1.5. Diseño de correctores de flujo (estator) 22 
3.2. ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS 23 
3.2.1. Simulación de esfuerzos en las aspas 23 
3.3. CURVAS TEÓRICAS DE RENDIMIENTO A 1150 RPM 25 
3.3.1. Curvas de presión y potencia contra caudal 25 
3.3.2. Curva de eficiencia contra caudal 26 
 
4. FABRICACIÓN DE MODELO A ESCALA 27 
4.1. FABRICACIÓN DE LAS ASPAS 27 
4.1.1. Diseño de la estrategia de mecanizado 27 
4.1.2. Montaje y proceso de manufactura 28 
4.1.3. Piezas finales 29 
4.2. FABRICACIÓN DEL CUBO 29 
4.2.1. Diseño de la estrategia de mecanizado 29 
4.2.2. Montaje y proceso de manufactura 30 
4.2.3. Piezas finales 31 
4.3. ENSAMBLE DEL CONJUNTO 31 
 
5. PRUEBAS DEL MODELO ESCALA 32 
5.1. CON LA ENTRADA DE AIRE LIBRE 32 
5.1.1. Montaje experimental y procedimiento 32 
5.1.2. Resultados 32 
5.2. CON LA ENTRADA DE AIRE EN UN DUCTO 35 
5.2.1. Montaje experimental y procedimiento 35 
5.2.2. Resultados 35 
5.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS 36 
6. CONCLUSIONES 38 
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7. BIBLIOGRAFÍA 40 
 
ANEXO A INFORMACIÓN AERODINÁMICA PLACA CURVADA 
 
ANEXO B CÁLCULOS TEÓRICOS VENTILADOR SIEMENS 
 
ANEXO C RESULTADOS PRUEBAS VENTILADOR SIEMENS 
 
ANEXO D CÁLCULOS DE DISEÑO VENTILADOR TÚNEL TVIM-55-60-1X1 
 
ANEXO E CÁLCULOS TEÓRICOS VENTILADOR TÚNEL TVIM-55-60-1X1 
 
ANEXO F RESULTADOS PRUEBAS VENTILADOR ESCALA 1:5,33 
 
ANEXO G CÁLCULOS TEÓRICOS VENTILADOR ESCALA 1:5,33 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE FIGURAS 
Pág. 
 
Figura 1. Medidas principales del ventilador Siemens 4 
Figura 2. Variación de CL y CD con el ángulo de ataque para placa 5
 curvada 
Figura 3. Montaje experimental 7 
Figura 4. Curva de calibración del sensor de presión diferencial 10 
Figura 5. Posiciones de medición de presión 11 
Figura 6. Medición de velocidad antes de los correctores 13 
Figura 7. Medición de velocidad después de los correctores 13 
Figura 8. Curva de presión contra caudal para ventilador 14 
Siemens a 1800 RPM 
Figura 9. Curva de presión contra caudal para ventilador 15 
Siemens a 2400 RPM 
Figura 10. Curva de presión contra caudal para ventilador 16 
Siemens a 3500 RPM 
Figura 11. Curvas de eficiencia contra caudal para el ventilador 17 
Siemens 
Figura 12. Geometría del perfil E387 20 
Figura 13. Mecanismo de sujeción de las aspas 21 
Figura 14. Geometría del empenaje 22 
Figura 15. Distribución de esfuerzos sobre el aspa 24 
Figura 16. Distribución de la deformación total sobre el aspa 24 
Figura 17. Curvas teóricas de presión y potencia contra caudal a 25 
1150 RPM 
Figura 18. Curva teórica de eficiencia contra caudal a 1150 RPM 26 
Figura 19. Curva de presión contra caudal para el prototipo a 2400 32 
RPM 
IM-2007-I-07 
Figura 20. Curva de presión contra caudal para el prototipo a 3000 33 
RPM 
Figura 21. Curva de presión contra caudal para el prototipo a 3500 34 
RPM 
Figura 22. Curvas de presión estática contra caudal con entrada en 35 
un ducto 
Figura 23. Curvas de presión contra caudal para los dos montajes 36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE IMÁGENES 
Pág. 
 
Imagen 1. Ventilador axial Siemens 3 
Imagen 2. Túnel de prueba 8 
Imagen 3. Montaje para fabricación de las aspas del prototipo 28 
Imagen 4. Proceso de manufactura de las aspas 28 
Imagen 5. Aspas terminadas 29 
Imagen 6. Montaje para fabricación del cubo del prototipo 30 
Imagen 7. Proceso de manufactura del disco 30 
Imagen 8. Disco terminado 31 
Imagen 9. Ensamble del prototipo 31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE TABLAS 
Pág. 
 
Tabla 1. Geometría de las aspas del ventilador Siemens 4 
Tabla 2. Condiciones del aire en el modelo teórico 6 
Tabla 3. Resultados teóricos ventilador Siemens 7
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 1
 
INTRODUCCIÓN 
 
Dentro del proceso de diseño y fabricación del túnel de viento TVIM-55-60-1X1 
de la Universidad de los Andes, se requiere la implementación de un ventilador 
axial para impulsar el aire en el interior del túnel, de acuerdo con los parámetros 
de operación del mismo. 
 
Por lo anterior, este proyecto se centra en el diseño y manufactura de un 
prototipo del ventilador requerido para el túnel en referencia, para lo cual se 
efectuaron una serie de pruebas experimentales sobre un ventilador axial 
Siemens, con el propósito de validar el modelo planteado por la teoría 
aerodinámica para diseño de turbinas y ventiladores axiales, y aplicarlo en los 
procesos posteriores de diseño y fabricación del prototipo a escala del equipo 
requerido. 
 
Durante el desarrollo del proyecto, se utilizaron herramientas de simulación por 
elementos finitos para análisis de integridad estructural de los modelos y se 
implementaron técnicas de manufactura asistida por computador. Así mismo, el 
proyecto comprende el diseño del empenaje y estator necesarios para 
reestablecer el flujo de aire a la salida del ventilador, como condición esencial 
para una adecuada operación del túnel de viento. 
 
Para una mayor comprensión de los contenidos de este documento, se 
recomienda la lectura previa de los capítulos 1 y 4 de la referencia [1], así como 
de la referencia [2] en su totalidad. 
 
 
 
 
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 2
 
1. OBJETIVOS 
 
Éste proyectotiene como objetivo general el diseño y fabricación de un 
prototipo de ventilador axial para ser utilizado en el túnel de viento TVIM-55-60-
1X1 de la Universidad de los Andes. 
 
Para lo anterior, se buscará validar la teoría aerodinámica para diseño de 
turbinas y ventiladores axiales a través de la evaluación experimental de un 
circulador de aire Siemens, y con base en esto determinar la geometría del 
conjunto del ventilador axial. Durante el proceso de diseño, se evaluará el 
efecto de diferentes perfiles aerodinámicos sobre el desempeño del ventilador. 
 
Así mismo, este proyecto tiene como objetivo la implementación de técnicas de 
manufactura asistida por computador, como parte del proceso de fabricación del 
prototipo del ventilador a escala, para su posterior evaluación experimental. De 
esta forma, se pretende establecer un punto de partida para el desarrollo 
posterior de una estrategia de manufactura eficiente, que permita facilitar el 
proceso de fabricación de las aspas y el cubo del ventilador diseñado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 3
 
2. VALIDACIÓN DEL MODELO TEÓRICO 
 
Para validar la teoría de diseño de ventiladores, se seleccionó un ventilador 
axial Siemens empleado comúnmente para extracción de aire, y utilizando un 
algoritmo matemático basado en el modelo teórico, se determinaron los 
parámetros de desempeño esperados, los cuales fueron posteriormente 
confrontados con los resultados obtenidos de una serie de pruebas 
experimentales efectuadas. 
 
2.1. CARACTERÍSTICAS DEL VENTILADOR SIEMENS 
 
 2.1.1. Dimensiones principales 
 
 
Imagen 1. Ventilador axial Siemens 
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 4
 
Figura 1. Medidas principales del ventilador Siemens (dimensiones en mm) 
 
 2.1.2. Geometría de las aspas 
 
Para determinar la geometría de las aspas, se efectuaron mediciones de la 
longitud de cuerda y ángulo de calaje en 20 posiciones radiales, cuyos 
resultados se muestran a continuación: 
 
Posición 
radial (m) Cuerda (m)
Ángulo de 
calaje (°)
0,0660 0,0838 52,19
0,0720 0,0828 50,59
0,0776 0,0820 49,08
0,0828 0,0813 47,64
0,0877 0,0807 46,27
0,0923 0,0801 44,95
0,0967 0,0797 43,68
0,1010 0,0793 42,44
0,1050 0,0789 41,25
0,1089 0,0786 40,09
0,1127 0,0783 38,97
0,1163 0,0781 37,87
0,1198 0,0778 36,80
0,1233 0,0777 35,75
0,1266 0,0775 34,73
0,1298 0,0735 35,12
0,1330 0,0683 35,27
0,1361 0,0623 35,63
0,1391 0,0533 34,22
0,1421 0,0320 33,52
0,1450 0,0000 0,00 
Tabla 1. Geometría de las aspas del ventilador Siemens 
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 5
De igual forma, se determinó que el perfil aerodinámico corresponde a una 
placa curvada, con una combadura del 6% y un espesor constante de 5 mm. La 
información aerodinámica para este perfil, con una relación de aspecto de 5 y a 
un número de Reynolds de 400.000, se obtuvo de la referencia [3]. 
 
Teniendo en cuenta que el valor óptimo del coeficiente de sustentación se 
obtiene de la curva corregida para una relación de aspecto infinita (en dos 
dimensiones), fue necesario efectuar este ajuste utilizando las ecuaciones del 
capítulo 5.3.3 de la referencia [1]. Las curvas de los coeficientes de 
sustentación y arrastre contra el ángulo de ataque para ambos casos se 
muestran en la figura 2. 
 
-0,25
0
0,25
0,5
0,75
1
1,25
1,5
-5 0 5 10 15 20 25
Ángulo de ataque (°)
C
L
, C
D
CL Relación de Aspecto 5
CL Relación de Aspecto Infinita
CD Relación de Aspecto 5
CD Relación de Aspecto Infinita
 
Figura 2. Variación de CL y CD con el ángulo de ataque para placa curvada 
 
Aunque la información anterior corresponde a un número de Reynolds de 
400.000, y el número de Reynolds del perfil en el ventilador Siemens es de 
aproximadamente 200.000, pues está acoplado a un motor trifásico de 
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 6
inducción Siemens de 3.500 RPM, se considera válido utilizar estos resultados 
para modelar teóricamente el desempeño aerodinámico del equipo. 
 
2.2. ANÁLISIS TEÓRICO DE RENDIMIENTO 
 
2.2.1. Diseño de algoritmo 
 
Con el propósito de predecir teóricamente el comportamiento del ventilador 
Siemens, se implementó un algoritmo matemático que utiliza la teoría 
aerodinámica de diseño de ventiladores axiales para determinar parámetros 
como la velocidad de rotación de la estela, ángulo de ataque del perfil, 
coeficientes de sustentación y arrastre, potencia consumida y aumento de 
presión en las 20 posiciones radiales medidas, a un determinado caudal de aire. 
 
Para esto, se utilizaron como variables de entrada la velocidad angular del 
motor, el diámetro del ventilador y del cubo, la geometría completa de las aspas 
(ángulo de calaje y longitud de cuerda), la densidad del aire y el caudal deseado. 
 
 2.2.2. Cálculo de parámetros de desempeño 
 
La tabla 2 muestra las condiciones del aire utilizadas en el modelo: 
 
Viscosidad 
(m2/s)
Presiónatm 
(Pa)
Temperatura 
(ºC)
Densidad 
(kg/m3)
0,000014 74600 20 0,88 
Tabla 2. Condiciones del aire en el modelo teórico 
 
Para los cálculos teóricos se seleccionaron tres velocidades de operación del 
motor (1800, 2400 y 3500 RPM), y se determinaron, en cada caso, los 
parámetros de desempeño a dos diferentes caudales de aire. Los resultados 
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 7
obtenidos para el aumento en la presión estática a través del rotor se muestran 
en la tabla 3. 
 
Velocidad (rpm)
Caudal (m3/s) 0,15 0,65 0,15 0,6 0,15 0,65
∆Presión (mm H2O) 8,75 7,93 15,56 14,31 32,54 26,36
1800 2400 3500
 
Tabla 3. Resultados teóricos ventilador Siemens 
 
La información detallada de los parámetros del ventilador calculados en cada 
posición radial se encuentra en el Anexo B. 
 
2.3. PRUEBA EXPERIMENTAL 
 
Para la prueba experimental del ventilador Siemens, se utilizó la norma 
“Laboratory Methods of Testing Fans for Aerodynamic Performance Rating” de 
ANSI/AMCA (ver referencia [4]), la cual establece el montaje y procedimiento 
requeridos para determinar el desempeño aerodinámico de ventiladores axiales. 
Durante la prueba, que se llevó a cabo en un túnel de 32 cm de diámetro y 3.2 
m de longitud, se realizaron mediciones de presión estática y dinámica para 
determinar el aumento de presión y el caudal, así como mediciones de 
velocidad angular y potencia consumida para establecer la eficiencia. 
 
2.3.1. Montaje experimental 
PL.2PL.1
PITOT
PL.3
3.2 m
2.7 m
1.6 m
 
Figura 3. Montaje experimental 
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 8
 
Imagen 2. Túnel de prueba 
 
En el montaje utilizado, el ventilador se aloja en un extremo del ducto, con su 
entrada de aire libre (ver Figura 3, plano 1), mientras que en el extremo opuesto 
del túnel se ubica un dispositivo cónico para regular el caudal de aire a través 
del mismo. A una distancia de 1,1 m del plano 2 se encuentra un arreglo de 
tubos correctores de flujo de 1 pulgada de diámetro cada uno. En el plano 3 se 
llevan a cabo las mediciones de presión dinámica y estática utilizando un tubo 
Pitot. El motor eléctrico utilizado es un Siemens de 0,9 HP de potencia y 3.500 
RPM, conectado a un variador de velocidad Telemecanique Altivar 66. 
 
 2.3.2. Instrumentos de medición 
 
 2.3.2.1. Tubo Pitot 
 
El tubo Pitot es un instrumento de medición de presión, utilizado también para 
determinar la velocidad de un fluido en movimiento. Está formado por un tubo 
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 9
que apunta en la dirección del flujo, y en cuyo extremo hay un punto de 
estancamiento. En él, es posible medir la presión total (Pt), que es la suma de 
las presiones dinámica (Pv) y estática (Ps). Así mismo, el tubo tiene una serie de 
perforaciones perpendiculares a la dirección del flujo, a través de los cuales es 
posible medir la presión estática. De esta forma, aplicando la ecuación de 
Bernoulli se tiene que: 
tS PVP =+
2
2
1 ρ 
 
Así, es posible determinar la velocidad del fluido utilizando: 
 
( )
ρ
St PPV −= 2 
 
Para más detalles acerca del funcionamiento y características del tubo Pitot se 
recomienda consultar el capítulo 3.4 de la referencia[1]. 
 
 2.3.2.2. Transductor de presión 
 
Para medir las presiones con el tubo Pitot, se utilizó un sensor piezoresistivo de 
presión diferencial Freescale MPXV5004DP, con un rango de medición de 0 a 
400 mm H2O, y el cual requiere una alimentación de 5V DC. Las 
especificaciones técnicas completas del instrumento se encuentran en la 
referencia [5]. 
 
Antes de efectuar las mediciones, se llevó a cabo la calibración del sensor 
utilizando una columna de agua y variando su altura. La curva obtenida se 
muestra en la figura 4. 
 
IM-2007-I-07 
 10 
V = 0,01P + 1,1215
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 100 200
Presión (mm H2O)
R
es
pu
es
ta
 (V
)
 
Figura 4. Curva de calibración del sensor de presión diferencial 
 
 2.3.2.3. Estroboscopio 
 
La velocidad angular se midió utilizando un estroboscopio, el cual permite medir 
las revoluciones por minuto a las que gira el ventilador. Para esto se estableció 
una marca en una de las aspas y se varió la frecuencia de disparo del 
instrumento hasta observar este punto quieto, garantizando así una medición 
correcta de la velocidad. Para más detalles acerca del funcionamiento de este 
instrumento se recomienda consultar el capítulo 10.3 de la referencia [9]. 
 
 2.3.2.4. Pinza amperimétrica 
 
La pinza amperimétrica es un instrumento que utiliza el campo magnético 
generado por la circulación de corriente a través de un conductor para medir la 
intensidad de ésta. Así, es posible determinar la potencia eléctrica entregada al 
motor, utilizando: 
3IVP Lmotor = 
 
Donde I representa la corriente medida y LV el voltaje entre líneas. 
IM-2007-I-07 
 11 
 2.3.2.5. Multímetro 
 
Se utilizó para medir la respuesta en voltaje del sensor de presión diferencial. El 
instrumento empleado corresponde a un multímetro Fluke 87, cuyas 
especificaciones técnicas se encuentran en la referencia [10]. 
 
 2.3.3. Procedimiento 
 
El procedimiento de medición consistió en variar progresivamente el caudal de 
aire para una determinada velocidad angular del ventilador, lo cual se logró 
alterando la distancia del cono regulador a la salida del túnel. Así, para cada 
posición del cono se tomaron mediciones de presión dinámica y estática, 
temperatura del aire y corriente eléctrica. Las presiones fueron medidas en 
diferentes posiciones radiales, como se muestra en la figura 5. 
 
 
Figura 5. Posiciones de medición de presión (dimensiones en cm) 
 
Para calcular la presión dinámica a un determinado caudal se utilizó: 
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 12 
2
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ ∑
=
n
P
P vrv 
 
Donde Pvr son los valores de presión dinámica obtenidos en cada posición 
radial. Con esto, el caudal y la velocidad media del aire se obtuvieron de: 
 
ρ
vPV 2= AVQ = 
 
La presión estática se calculó por medio de: 
 
n
PP srs
∑= 
 
Antes de caracterizar el ventilador Siemens, se llevó a cabo una prueba de 
intensidad de turbulencia, la cual consiste en medir durante un tiempo 
determinado la velocidad del aire en el túnel. En este caso, se efectuaron 
mediciones a una distancia de 50 cm antes y después de los correctores de 
flujo instalados, con el propósito de verificar su efectividad. 
 
Para esto se utilizó el anemómetro de hilo caliente Extech 407001A, con su 
salida conectada a un computador, y se midió la velocidad del aire cada 3 
segundos, durante 5 minutos aproximadamente. Así, la intensidad de 
turbulencia se determinó de: 
=
−
−
∑ ( )
( )
_
_
x x
n
x
2
1Intensidad de
Turbulencia
 
El valor obtenido se expresa como un porcentaje. 
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 13 
2.3.4. Resultados 
 
 2.3.4.1. Medición de intensidad de turbulencia 
 
Los resultados de las mediciones de intensidad de turbulencia antes y después 
de los correctores de flujo se muestran a continuación: 
 
8,8
9
9,2
9,4
9,6
9,8
10
10,2
10,4
0 50 100 150 200 250 300
Tiempo (s)
Ve
lo
ci
da
d 
(m
/s
)
 
Figura 6. Medición de velocidad antes de los correctores 
 
7,8
8
8,2
8,4
8,6
8,8
9
9,2
9,4
0 50 100 150 200 250 300
Tiempo (s)
Ve
lo
ci
da
d 
(m
/s
)
 
Figura 7. Medición de velocidad después de los correctores 
 
La intensidad de turbulencia de antes y después de los correctores fue de 2,1% 
y 0,8%, respectivamente, lo cual demuestra su efectividad. 
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 14 
2.3.4.2. Curvas de presión contra caudal 
 
Operando el ventilador Siemens a 1800, 2400 y 3500 RPM, se obtuvieron los 
siguientes resultados: 
 
 Para ω=1800 RPM: 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Caudal (m3/s)
P
re
si
on
 (m
m
 H
2O
)
Ps Pt Teórico
 
Figura 8. Curva de presión contra caudal para ventilador Siemens a 1800 RPM 
 
 
IM-2007-I-07 
 15 
 Para ω=2400 RPM: 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Caudal (m3/s)
Pr
es
io
n 
(m
m
 H
2O
)
Ps Pt Teórico
 
Figura 9. Curva de presión contra caudal para ventilador Siemens a 2400 RPM 
 
De acuerdo con las curvas de presión contra caudal obtenidas, es posible 
afirmar que los resultados derivados de los cálculos teóricos se aproximan 
bastante bien al comportamiento real del ventilador. Así mismo, se observa que 
el caudal mínimo obtenido es mayor a cero, lo cual se debe a limitaciones en el 
uso del cono regulador de caudal. 
 
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 16 
 Para ω=3500 RPM: 
 
0
5
10
15
20
25
30
35
0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1
Caudal (m3/s)
Pr
es
io
n 
(m
m
 H
2O
)
Ps Pt Teórico
 
Figura 10. Curva de presión contra caudal para ventilador Siemens a 3500 RPM 
 
Con las mediciones de corriente y voltaje efectuadas, y el valor de cosφ=0.8 
correspondiente al motor utilizado, se determinó la potencia entregada. 
 
Conociendo la potencia neumática del ventilador (de las curvas de presión 
contra caudal), se obtuvieron las curvas de eficiencia contra caudal, para cada 
velocidad angular, las cuales se muestran en la figura 11. 
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 17 
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
16%
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1
Caudal (m3/s)
Ef
ic
ie
nc
ia
3500 rpm 2350 rpm 1766 rpm
 
Figura 11. Curvas de eficiencia contra caudal para el ventilador Siemens 
 
Los resultados experimentales muestran que la eficiencia de conversión de 
energía del ventilador Siemens es muy baja, pues en ningún caso supera el 
20%. Además, a medida que disminuye la velocidad angular, la eficiencia 
decrece significativamente. 
 
 
 
 
 
IM-2007-I-07 
 18 
 
3. DISEÑO DEL VENTILADOR 
 
El proceso de diseño del ventilador se llevó a cabo de acuerdo con los 
parámetros de operación del túnel del viento TVIM-55-60-1X1. Para esto, se 
aplicaron los conceptos de la teoría aerodinámica de diseño de ventiladores 
axiales verificada anteriormente, y después de seleccionar el perfil 
aerodinámico a utilizar, se obtuvieron las distribuciones de cuerda y ángulo de 
calaje de las aspas, así como la geometría de los correctores (estator) 
requeridos para enderezar el flujo a la salida del rotor. Además, también se 
diseñó el mecanismo de sujeción de las aspas al cubo del ventilador, y se 
calculó la geometría del empenaje requerido para mantener ordenado el flujo 
después de los correctores. 
 
3.1. CARACTERÍSTICAS Y GEOMETRÍA 
 
A continuación se muestran los parámetros utilizados para el diseño del 
ventilador: 
 
 Diámetro del ventilador: 1,6 m 
 Diámetro del cubo: 0,8 m 
 Número de aspas: 12 
 Caudal: 60 m3/s 
 Densidad del aire: 0,88 g/cm3 
 Aumento de presión: 650 Pa 
 Velocidad angular: 1150 RPM 
 
El diámetro del ventilador está dado por el tamaño del túnel de viento, mientras 
que el diámetro del cubo se determinó de acuerdo con las dimensiones del 
motor eléctrico seleccionado (de 1150 RPM), el cual deberá alojarse en el 
IM-2007-I-07 
 19 
interior del empenaje. Así mismo, tanto el aumento de presión como el caudal 
requeridos, son parámetros del diseño del túnel. Finalmente, el número de 
aspas se definió detal forma que la longitud de cuerda a lo largo de las mismas 
tuviera las dimensiones adecuadas para simplificar su proceso de manufactura. 
 
 3.1.1. Selección del perfil aerodinámico 
 
La selección del perfil aerodinámico se llevó a cabo teniendo en cuenta el 
número de Reynolds aproximado, que en este caso es de 500.000. Por lo 
anterior, se buscó un perfil cuya información aerodinámica para este número de 
Reynolds fuera conocida. 
 
Sin embargo el criterio más importante a la hora de seleccionar el perfil 
aerodinámico para un ventilador axial, es maximizar la relación entre la 
sustentación y el arrastre, para lo cual es necesario conocer la variación de 
dichos parámetros con el ángulo de ataque del perfil. 
 
Adicionalmente, es necesario tener en cuenta el espesor del perfil 
aerodinámico, ya que este factor afecta directamente la resistencia de las 
aspas, que deberán soportar las fuerzas generadas por la interacción del perfil 
con el fluido. 
 
Con base en lo anterior, se seleccionó el perfil aerodinámico E387, el cual fue 
diseñado originalmente en 1960 por Richard Eppler para ser utilizado en 
aeroplanos, lo que lo convierte en un perfil de bajo número de Reynolds. 
 
La información aerodinámica de este perfil para un número de Reynolds de 
500.000 se encuentra en la referencia [6], y corresponde a resultados de 
pruebas realizadas en el Laboratorio Subsónico de Aerodinámica de la 
Universidad de Illinois en el año 2002. 
IM-2007-I-07 
 20 
A continuación se muestra la geometría del perfil E387: 
 
 
Figura 12. Geometría del perfi l E3871 
 
De acuerdo con la información aerodinámica, los parámetros de rendimiento en 
el punto de óptimo son: 
 
 Ángulo de ataque (αopti mo): 6,11° 
 Coeficiente de sustentación (Cl): 1,047 
 Coeficiente de arrastre (Cd): 0,0099 
 Relación Cl/Cd: 105,75 
 
3.1.2. Diseño de las aspas 
 
Utilizando la teoría de ventiladores axiales, y con los anteriores parámetros de 
diseño, se obtuvieron las distribuciones de cuerda y ángulo de calaje a lo largo 
de la aspas, cuyos valores se encuentran en el anexo D. 
 
Con el propósito de facilitar el proceso de manufactura de las aspas, su 
construcción geométrica se llevó a cabo manteniendo el borde fuga como una 
línea recta y rotando el perfil aerodinámico alrededor de ella. 
 
Los resultados obtenidos para las potencias neumática y del motor fueron 52,3 
HP y 57,4 HP, respectivamente, dando como resultado una eficiencia del 90%. 
Estos valores corresponden a la condición de diseño del ventilador operando a 
una velocidad angular de 1150 RPM y bombeando un caudal de 60 m3/s. 
 
1 Tomada de [6] 
IM-2007-I-07 
 21 
 3.1.3. Diseño del mecanismo de sujeción de las aspas 
 
Teniendo en cuenta las diferentes fuerzas que interactúan con las aspas 
cuando el ventilador se encuentra girando a su velocidad nominal (1150 RPM), 
se diseñó el mecanismo de sujeción al cubo, como se muestra en la figura 13. 
 
 
Figura 13. Mecanismo de sujeción de las aspas 
 
En este sistema, el cubo del ventilador está compuesto por dos discos entre los 
que se ajustan las aspas para evitar cualquier desplazamiento de éstas en las 
direcciones radial, axial y tangencial. La unión de los discos se realiza por 
medio de pernos ubicados en los puntos intermedios entre las aspas. El 
material seleccionado para la fabricación del conjunto corresponde a una 
aleación de aluminio, por su buena relación entre alta resistencia y bajo peso. 
 
 3.1.4. Diseño del empenaje 
 
El diseño del empenaje se llevó a cabo utilizando la teoría y ecuaciones para 
flujo potencial axisimétrico, combinando un flujo uniforme y una fuente. Este 
IM-2007-I-07 
 22 
modelo es también utilizado para simular un tubo Pitot, ya que tiene un punto de 
estancamiento en el extremo. Su geometría se construye a partir de la ecuación: 
 
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛=
2
csc θ
a
r
 
 
Para un valor de a de 0,2 m, se obtuvo la siguiente geometría: 
 
-0,5
-0,3
0,0
0,3
0,5
-0,3 0,0 0,3 0,6 0,9 1,2
Eje x (m)
Ej
e 
y 
(m
)
 
Figura 14. Geometría del empenaje 
 
Para más detalles acerca de la teoría de flujo potencial axisimétrico, se 
recomienda consultar el capítulo 8.8 de la referencia [7]. 
 
 3.1.5. Diseño de correctores de flujo (estator) 
 
Los correctores de flujo deben ubicarse en el plano de salida del ventilador, y su 
función es de la eliminar la rotación de la estela para obtener un flujo en la 
dirección axial aguas abajo del rotor. 
IM-2007-I-07 
 23 
Por lo anterior, su geometría se determina a partir de la dirección con la que la 
estela sale del ventilador, representada por el ángulo γ, y cuyos valores 
obtenidos para las diferentes posiciones radiales analizadas, se encuentran en 
el anexo D. 
 
Para evitar fenómenos de resonancia en el interior del túnel, deberán instalarse 
13 correctores de flujo, pues este número no puede ser múltiplo del número de 
aspas del ventilador. 
 
3.2. ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS 
 
Con el propósito de verificar el comportamiento del material seleccionado para 
fabricar el conjunto, se llevó a cabo una simulación por elementos finitos para la 
condición de operación de diseño (1150 RPM), cuya distribución de fuerzas es 
ya conocida. 
 
 3.2.1. Simulación de esfuerzos en las aspas 
 
La simulación de esfuerzos en las aspas del ventilador se llevó a cabo 
utilizando ANSYS Workbench 9.0, y aplicando un modelo de análisis estructural 
estático. 
 
Teniendo en cuenta las distribuciones de fuerza axial y tangencial (ver anexo D), 
así como la fuerza centrífuga producida por la rotación del ventilador, se 
determinaron los esfuerzos y deformaciones correspondientes, los cuales se 
muestran en las figuras 15 y 16 respectivamente. 
 
Los resultados de la simulación muestran que el esfuerzo máximo obtenido es 
de 44,61 MPa y ocurre sobre la superficie del aspa, a aproximadamente un 
IM-2007-I-07 
 24 
tercio de su longitud en un punto cercano al borde de ataque del perfil. De igual 
forma, el factor de seguridad mínimo obtenido es de 6,27. 
 
 
Figura 15. Distribución de esfuerzos sobre el aspa 
 
 
Figura 16. Distribución de la deformación total sobre el aspa 
IM-2007-I-07 
 25 
La deformación total máxima obtenida es de 7,52 mm, y se presenta en la punta 
del aspa, donde la velocidad de incidencia sobre el perfil también es máxima. 
Teniendo en cuenta que esta deformación no es significativa, y que además se 
presenta en una pequeña porción de la misma, es posible afirmar que el diseño 
obtenido es adecuado para el nivel de esfuerzos al que estará sometido. 
 
3.3. CURVAS TEÓRICAS DE RENDIMIENTO A 1150 RPM 
 
 3.3.1. Curvas de presión y potencia contra caudal 
 
0
100
200
300
400
500
600
700
800
20 30 40 50 60 70 80 90 100
Caudal (m3/s)
Pr
es
ió
n 
(P
a)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
P
ot
en
ci
a 
(k
W
)
Presión
Potencia
 
Figura 17. Curvas teóricas de presión y potencia contra caudal a 1150 RPM 
 
IM-2007-I-07 
 26 
 3.3.2. Curva de eficiencia contra caudal 
 
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Caudal (m3/s)
E
fic
ie
nc
ia
 (%
)
 
Figura 18. Curva teórica de eficiencia contra caudal a 1150 RPM 
 
Las curvas anteriores se determinaron a partir de una estimación de los 
coeficientes de arrastre y sustentación del perfil E387 para ángulos de ataque 
mayores a 13º, pues la información aerodinámica en esta zona de operación del 
perfil a un número de Reynolds de 500.000 no se encuentra disponible en la 
referencia [6]. 
 
 
 
IM-2007-I-07 
 27 
 
4. FABRICACIÓN DE MODELO A ESCALA 
 
Para estudiar experimentalmente el comportamiento del perfil E387 a bajos 
números de Reynolds, y verificar los procesos de manufactura aplicables en la 
fabricación del ventilador, se produjo un modelo a escala geométrica 1:5,33 en 
aluminio comercial 6061, detal forma que el diámetro del rotor se ajustara al del 
ducto utilizado para caracterizar el ventilador axial Siemens. 
 
En la fabricación de este prototipo se implementaron técnicas de manufactura 
asistida por computador, utilizando el centro de mecanizado de cuatro ejes 
Fadal VMC2216 del Laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad de 
los Andes. 
 
4.1. FABRICACIÓN DE LAS ASPAS 
 
 4.1.1. Diseño de la estrategia de mecanizado 
 
Teniendo en cuenta la geometría de las aspas, la cual implica ángulo de calaje 
y longitud de cuerda variables a lo largo de las mismas, fue necesario 
seleccionar como estrategia de mecanizado manufactura en cuatro ejes, para lo 
cual se definieron las siguientes dimensiones para el material bruto: diámetro de 
38 mm y longitud de 180 mm. 
 
Con base en lo anterior, se seleccionó como herramienta de corte una fresa de 
tungsteno de punta redonda de 6 mm de diámetro, dos filos y 60 mm de 
longitud. Finalmente, utilizando el software CAM Unigraphics NX4, se generó el 
código de máquina correspondiente, en el cual se especificaron cortes de 
desbaste de 2 mm de profundidad y un corte de acabado de 0,1 mm de 
IM-2007-I-07 
 28 
profundidad, y se efectuó una simulación del proceso para verificar posibles 
errores. 
 
 4.1.2. Montaje y proceso de manufactura 
 
 
Imagen 3. Montaje para fabricación de las aspas del prototipo 
 
 
Imagen 4. Proceso de manufactura de las aspas 
IM-2007-I-07 
 29 
 4.1.3. Piezas finales 
 
 
Imagen 5. Aspas terminadas 
 
4.2. FABRICACIÓN DEL CUBO 
 
 4.2.1. Diseño de la estrategia de mecanizado 
 
Teniendo en cuenta la geometría de los dos discos que conforman el cubo del 
ventilador, se seleccionó como estrategia de mecanizado manufactura en tres 
ejes, para lo cual, se definieron las siguientes dimensiones para el material 
bruto: placa cuadrada de 160 mm x 160 mm x 20 mm. 
 
Con base en lo anterior, se seleccionaron como herramientas de corte: una 
fresa plana de 16 mm de diámetro, dos insertos intercambiables y 8 mm de 
longitud para desbaste, una fresa redonda de 6 mm de diámetro, dos filos y 60 
mm de longitud para semiacabado, y una fresa plana de 3 mm de diámetro, 2 
filos y 30 mm de longitud para acabado. Finalmente, se generó el código de 
máquina correspondiente, en el cual se especificaron cortes de desbaste de 3 
IM-2007-I-07 
 30 
mm de profundidad, cortes de semiacabado de 1 mm de profundidad, y un corte 
de acabado de 0,1 mm de profundidad. 
 
 4.2.2. Montaje y proceso de manufactura 
 
 
Imagen 6. Montaje para fabricación del cubo del prototipo 
 
 
Imagen 7. Proceso de manufactura del disco 
IM-2007-I-07 
 31 
 4.2.3. Piezas finales 
 
 
Imagen 8. Disco terminado 
 
4.3. ENSAMBLE DEL CONJUNTO 
 
 
Imagen 9. Ensamble del prototipo 
IM-2007-I-07 
 32 
 
5. PRUEBAS DEL MODELO A ESCALA 
 
5.1. CON LA ENTRADA DE AIRE LIBRE 
 
 5.1.1. Montaje experimental y procedimiento 
 
Corresponden a los mismos utilizados en las pruebas realizadas al ventilador 
axial Siemens (ver sección 2.3.1 a 2.3.3 de este documento). 
 
 5.1.2. Resultados 
 
 Para ω=2400 RPM: 
0
1
2
3
4
5
6
7
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Caudal (m3/s)
Pr
es
ió
n 
(m
m
 H
2O
)
P t Ps Teórico
 
Figura 19. Curva de presión contra caudal para el prototipo a 2400 RPM 
IM-2007-I-07 
 33 
 Para ω=3000 RPM: 
0
2
4
6
8
10
12
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Caudal (m3/s)
P
re
si
ón
 (m
m
 H
2O
)
Pt Ps Teórico
 
Figura 20. Curva de presión contra caudal para el prototipo a 3000 RPM 
 
Las figuras 19, 20 y 21 muestran las curvas experimentales de presión total 
contra caudal del prototipo para tres velocidades de operación (2400, 3000 y 
3500 RPM), y auque son similares en su forma, el comportamiento mostrado no 
corresponde al de una curva de presión contra caudal típica de un ventilador 
axial. 
 
Sin embargo, el número de Reynolds aproximado del perfil bajo estas 
condiciones de operación se encuentra entre 30.000 y 40.000, es decir, es un 
orden de magnitud menor que el número para el cual se diseñó el ventilador, 
por lo que el comportamiento de sus coeficientes de sustentación y arrastre 
cambia significativamente. 
IM-2007-I-07 
 34 
 Para ω=3500 RPM: 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Caudal (m3/s)
P
re
si
ón
 (m
m
 H
2O
)
Pt Ps Teórico
 
Figura 21. Curva de presión contra caudal para el prototipo a 3500 RPM 
 
Por lo anterior, se calcularon y graficaron los parámetros de presión y caudal 
para cada velocidad angular utilizando el modelo teórico (ver gráficas 19, 20 y 
21), a partir de una estimación del comportamiento de los coeficientes de 
sustentación y arrastre a un número de Reynolds de 40.000. Para esto, fue 
necesario considerar una pérdida de rendimiento del perfil ocasionada por un 
fenómeno de separación de burbuja, el cual causa que el fluido se desprenda a 
ángulos de ataque muy pequeños, generando una pérdida de sustentación 
transitoria, y una posterior recuperación a medida que continua incrementando 
el ángulo de ataque. Dicho fenómeno, que se origina debido a que la 
interacción entre el perfil y el aire es muy débil, ha sido estudiado 
exhaustivamente en el perfil E387 en particular. Ver referencia [8]. 
IM-2007-I-07 
 35 
5.2. CON LA ENTRADA DE AIRE EN UN DUCTO 
 
 5.2.1. Montaje experimental y procedimiento 
 
En esta configuración, se añadió una sección de ducto de 2 m de longitud antes 
del plano de entrada del ventilador, de tal forma que el aumento de presión a 
través del mismo se determina considerando únicamente el aumento en la 
presión estática, pues la velocidad no cambia por el principio de continuidad. 
 
 5.2.2. Resultados 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Caudal (m3/s)
P
re
si
on
 (m
m
 H
2O
)
3500 rpm 3000 rpm 2400 rpm
 
Figura 22. Curvas de presión estática contra caudal con entrada en un ducto 
IM-2007-I-07 
 36 
5.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
Los resultados obtenidos utilizando la configuración con la entrada de aire del 
ventilador libre, muestran que el modelo teórico se aproxima bastante bien al 
comportamiento real del ventilador, a pesar de que las curvas obtenidas no 
tienen la forma de una curva de presión contra caudal típica de un ventilador 
axial. Sin embargo, esto se debe a que el modelo teórico desarrollado considera 
el fenómeno de separación de burbuja que ocurre en el flujo sobre el perfil a 
ángulos de ataque muy bajos, cercanos a 40.000. Tras analizar estos 
resultados, se determinó que la forma de la curva obtenida se debe a que en 
esta condición, el perfil aerodinámico se encuentra operando en la zona en que 
empieza a recuperarse de la pérdida de sustentación generada por el fenómeno 
de separación. 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Caudal (m3/s)
Pr
es
io
n 
(m
m
 H
2 O
)
3500 rpm con ducto 3000 rpm con ducto
2400 rpm con ducto 3500 rpm libre
3000 rpm libre 2400 rpm libre
 
Figura 23. Curvas de presión contra caudal para los dos montajes 
IM-2007-I-07 
 37 
La figura 23 muestra que las curvas de aumento de presión a través del 
ventilador obtenidas utilizando el ducto de entrada y dejando la entrada libre, 
son muy similares para cada una de las velocidades angulares seleccionadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IM-2007-I-07 
 38 
 
6. CONCLUSIONES 
 
Se realizaron pruebas sobre un ventilador axial Siemens y se obtuvieron las 
correspondientes curvas de presión total y estática contra caudal para 
diferentes velocidades de operación del motor. Comparando dichas curvas con 
los resultados provenientes del modelo matemático desarrollado a partir de la 
teoría aerodinámica para diseño de turbinas y ventiladores axiales, se encontró 
que para las velocidades angulares seleccionadas, los valores son muy 
similares,lo cual permite validar satisfactoriamente las predicciones teóricas. 
 
Así mismo, los resultados experimentales muestran que la eficiencia de 
conversión de energía del ventilador Siemens es muy baja, pues en ningún 
caso supera el 20%. Esto se debe principalmente a que el equipo está diseñado 
para bombear un determinado caudal de aire, sin tener en cuenta su eficiencia 
aerodinámica. De igual forma, los resultados experimentales muestran que a 
medida que disminuye la velocidad angular, la eficiencia cae significativamente, 
pues la disminución en la potencia neumática es mucho mayor que la 
disminución en la potencia consumida por el motor. Es por esto que este tipo de 
ventiladores están diseñados para operar eficientemente a una determinada 
velocidad. 
 
Se diseñó un ventilador axial para ser utilizado en el túnel de viento TVIM-55-
60-1X1 de la Universidad de los Andes, de acuerdo con sus parámetros de 
operación. Después de seleccionar el perfil aerodinámico adecuado para el 
número de Reynolds correspondiente, se diseñaron las aspas, cubo, empenaje 
y correctores de flujo, así como el mecanismo de sujeción y ensamble. 
Adicionalmente, se seleccionó una aleación de aluminio como material para la 
fabricación de ventilador, cuya integridad estructural fue verificada 
satisfactoriamente mediante una simulación por elementos finitos. 
IM-2007-I-07 
 39 
Implementando técnicas de manufactura asistida por computador, se fabricó un 
modelo a escala geométrica 1:5,33 del ventilador diseñado, y se llevaron a cabo 
pruebas experimentales de las cuales se obtuvieron las correspondientes 
curvas de presión total y estática contra caudal para tres velocidades angulares: 
2400, 3000 y 3500 RPM. 
 
A pesar de que las curvas obtenidas experimentalmente no tienen la forma de 
una curva típica de presión contra caudal de un ventilador axial, esto se debe a 
que el perfil aerodinámico en el prototipo se encuentra operando en una zona 
(ángulos de ataque) en la cual se está recuperando de un pérdida de 
sustentación originada por un fenómeno de separación de burbuja, pues el 
número de Reynolds del perfil en esta condición es muy bajo (15 veces menor 
que en el ventilador diseñado). Esto se vio reflejado en una caída dramática del 
rendimiento aerodinámico del perfil. Sin embargo, el modelo teórico aplicado 
estimando el comportamiento de los coeficientes de sustentación y arrastre, 
predice de forma adecuada el comportamiento del prototipo, lo cual permite 
además validar el diseño del ventilador para el túnel de viento TVIM-55-60-1X1. 
 
Como conclusión general de este proyecto, se puede afirmar que la teoría 
aerodinámica para diseño de ventiladores axiales permite predecir de manera 
acertada el desempeño aerodinámico de cualquier rotor de este tipo, con lo cual 
se cumplió el principal objetivo. Por otra parte, el proceso de manufactura 
utilizado para la fabricación del prototipo a escala, sirvió como aprendizaje y 
punto de partida para el desarrollo futuro de una estrategia de manufactura 
eficiente para la producción de las aspas y el cubo del ventilador diseñado. 
 
 
 
 
 
IM-2007-I-07 
 40 
 
7. BIBLIOGRAFÍA 
 
[1] ANDERSON, John D., Jr.: Fundamentals of Aerodynamics, Third Edition, 
McGraw Hill, 2001. 
 
[2] PINILLA, Álvaro E.: Análisis simplificado de diseño de ventiladores axiales, 
Notas del curso de Aerodinámica, Departamento de Ingeniería Mecánica, 
Universidad de los Andes, Bogotá D.C., 2006. 
 
[3] HAGEMAN, André: Catalogue of Aerodynamic Characteristics of Airfoils in 
the Reynolds numbers 104-106, Eindhoven University of Technology, 1980. 
 
[4] ANSI/AMCA 210-99: Laboratory Methods of Testing Fans for Aerodynamic 
Performance Rating, Arlington Heights, 2000. 
 
[5] http://www.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MPXV5004G.pdf 
 
[6] SELIG, Michael S., MCGRANAHAN, Bryan D.: Wind Tunnel Aerodynamic 
Tests of Six Airfoils for Use on Small Wind Turbines, National Renewable 
Energy Laboratory, 2003. 
 
[7] WHITE, Frank M.: Fluid Mechanics, Fifth Edition, McGraw Hill, 2003. 
 
[8] COLE, Gregory M., MUELLER, Thomas J.: Experimental Measurements of 
the Laminar Separation Bubble on an Eppler 387 Airfoil at Low Reynolds 
Numbers, NASA Langley Research Center, 1990. 
 
[9] BECKWITH, Thomas G., MARANGONI, Roy D., LIENHARD V, John D.: 
Mechanical Measurements, Fifth Edition, Addison-Wesley, 1995. 
 
[10] http://support.fluke.com/find-sales/Download/Asset/2161164_B_w.pdf 
 
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ANEXO A 
INFORMACIÓN AERODINÁMICA PLACA CURVADA 
 
α (°) CL CD
-4,9 -0,1730 0,0600
-0,1 0,3020 0,0248
4,8 0,6600 0,0370
9,6 0,9840 0,1100
12,1 1,0830 0,1750
14,6 1,0700 0,2380
22,1 1,0500 0,3550
29,6 0,9860 0,5130
39,7 0,8670 0,6650
Relación de Aspecto 5
 
α (°) CL CD
-4,9 -0,1873 0,0580
-0,1 0,3575 0,0187
4,8 0,9135 0,0079
9,6 1,0900 0,1615
12,1 1,0840 0,2813
14,6 1,0720 0,4480
18 1,0640 0,6148
25 1,0300 0,7664
30 0,9900 0,9388
Relación de Aspecto Infinita
 
 
ANEXO B 
CÁLCULOS TEÓRICOS VENTILADOR SIEMENS 
 
0,0660 0,08377 52,19 0,00 52,19 12,441 0,714 0,809 0,025 0,00 47,04 4,797
0,0720 0,08283 50,59 0,00 50,59 13,579 0,736 0,780 0,028 0,00 52,62 5,365
0,0776 0,08201 49,08 0,00 49,08 14,629 0,755 0,754 0,030 0,00 57,94 5,908
0,0828 0,08130 47,64 0,00 47,64 15,608 0,774 0,730 0,033 0,00 63,05 6,429
0,0877 0,08068 46,27 0,00 46,27 16,530 0,792 0,708 0,036 0,00 67,97 6,931
0,0923 0,08014 44,95 0,00 44,95 17,402 0,809 0,688 0,038 0,00 72,79 7,423
0,0967 0,07967 43,68 0,00 43,68 18,233 0,825 0,670 0,041 0,00 77,54 7,907
0,1010 0,07925 42,44 0,00 42,44 19,029 0,840 0,652 0,043 0,00 81,93 8,355
0,1050 0,07889 41,25 0,00 41,25 19,790 0,855 0,635 0,045 0,00 86,64 8,835
0,1089 0,07857 40,09 0,00 40,09 20,525 0,869 0,619 0,048 0,00 90,96 9,275
0,1127 0,07829 38,97 0,00 38,97 21,234 0,882 0,603 0,050 0,00 95,36 9,724
0,1163 0,07805 37,87 0,00 37,87 21,920 0,895 0,588 0,052 0,00 99,67 10,164
0,1198 0,07785 36,80 0,00 36,80 22,586 0,907 0,572 0,054 0,00 103,96 10,601
0,1233 0,07768 35,75 0,00 35,75 23,232 0,919 0,556 0,057 0,00 108,25 11,039
0,1266 0,07754 34,73 0,00 34,73 23,862 0,930 0,540 0,059 0,00 112,27 11,448
0,1298 0,07346 35,12 0,00 35,12 24,474 0,926 0,546 0,057 0,00 108,65 11,080
0,1330 0,06829 35,27 0,00 35,27 25,072 0,925 0,548 0,054 0,00 103,48 10,552
0,1361 0,06231 35,63 0,00 35,63 25,656 0,920 0,554 0,050 0,00 95,90 9,779
0,1391 0,05328 34,22 0,00 34,22 26,225 0,936 0,532 0,045 0,00 85,66 8,735
0,1421 0,03202 33,52 0,00 33,52 26,785 0,943 0,520 0,055 0,00 105,73 10,781
0,1450 Prom. 8,76
Ut (m/s) ∆P (Pa)
∆P (mm 
H2O)
Con ω=1800 RPM, Q=0 m3/s
r (m) c (m) β (°) ΦΟ (°) α (°) Veff (m/s) Cl Cd dl
 
IM-2007-I-07 
0,0660 0,08377 52,19 50,84 1,35 16,018 0,538 0,011 0,031 2,118 1,485 3,689
0,0720 0,08283 50,59 48,45 2,14 16,596 0,634 0,009 0,035 2,345 1,795 4,515
0,0776 0,08201 49,08 46,29 2,79 17,183 0,711 0,007 0,039 2,510 2,069 5,249
0,0828 0,08130 47,64 44,31 3,33 17,780 0,771 0,007 0,043 2,624 2,309 5,897
0,0877 0,08068 46,27 42,50 3,77 18,383 0,817 0,006 0,045 2,700 2,516 6,473
0,0923 0,08014 44,95 40,85 4,10 18,989 0,850 0,007 0,048 2,747 2,694 6,980
0,0967 0,07967 43,68 39,33 4,34 19,596 0,873 0,007 0,050 2,772 2,849 7,429
0,1010 0,07925 42,44 37,93 4,52 20,206 0,889 0,007 0,051 2,773 2,974 7,810
0,1050 0,07889 41,25 36,65 4,60 20,805 0,896 0,007 0,053 2,769 3,088 8,162
0,1089 0,07857 40,09 35,46 4,63 21,408 0,899 0,007 0,054 2,746 3,176 8,454
0,1127 0,07829 38,97 34,36 4,60 22,004 0,897 0,007 0,054 2,716 3,250 8,709
0,1163 0,07805 37,87 33,34 4,53 22,597 0,890 0,007 0,055 2,677 3,307 8,921
0,1198 0,07785 36,80 32,39 4,41 23,186 0,879 0,007 0,056 2,630 3,348 9,091
0,1233 0,07768 35,75 31,50 4,25 23,770 0,865 0,007 0,056 2,578 3,375 9,222
0,1266 0,07754 34,73 30,66 4,07 24,354 0,847 0,007 0,056 2,514 3,381 9,297
0,1298 0,07346 35,12 30,07 5,05 24,788 0,934 0,008 0,059 2,614 3,605 9,869
0,1330 0,06829 35,27 29,38 5,88 25,315 0,993 0,012 0,059 2,595 3,667 10,006
0,1361 0,06231 35,63 28,67 6,96 25,8861,048 0,018 0,058 2,516 3,638 9,855
0,1391 0,05328 34,22 27,70 6,52 26,716 1,029 0,015 0,051 2,135 3,155 8,755
0,1421 0,03202 33,52 27,47 6,04 26,923 1,003 0,012 0,059 2,452 3,702 10,210
0,1450 Prom. 7,93
ωdT (W)
∆P (mm 
H2O)Cl Cd dl Ut (m/s)
ΦΟ (°) α (°) Veff (m/s)
Con ω=1800 RPM, Q=0,65 m3/s
r (m) c (m) β (°)
 
 
0,0660 0,08377 52,19 0,00 52,19 16,588 0,714 0,809 0,044 0,00 83,63 8,527
0,0720 0,08283 50,59 0,00 50,59 18,105 0,736 0,780 0,049 0,00 93,54 9,538
0,0776 0,08201 49,08 0,00 49,08 19,505 0,755 0,754 0,054 0,00 103,00 10,503
0,0828 0,08130 47,64 0,00 47,64 20,811 0,774 0,730 0,059 0,00 112,08 11,430
0,0877 0,08068 46,27 0,00 46,27 22,039 0,792 0,708 0,063 0,00 120,83 12,321
0,0923 0,08014 44,95 0,00 44,95 23,203 0,809 0,688 0,068 0,00 129,41 13,196
0,0967 0,07967 43,68 0,00 43,68 24,311 0,825 0,670 0,072 0,00 137,86 14,058
0,1010 0,07925 42,44 0,00 42,44 25,372 0,840 0,652 0,076 0,00 145,65 14,853
0,1050 0,07889 41,25 0,00 41,25 26,387 0,855 0,635 0,081 0,00 154,03 15,706
0,1089 0,07857 40,09 0,00 40,09 27,367 0,869 0,619 0,085 0,00 161,70 16,489
0,1127 0,07829 38,97 0,00 38,97 28,312 0,882 0,603 0,089 0,00 169,52 17,287
0,1163 0,07805 37,87 0,00 37,87 29,227 0,895 0,588 0,093 0,00 177,20 18,069
0,1198 0,07785 36,80 0,00 36,80 30,114 0,907 0,572 0,097 0,00 184,81 18,846
0,1233 0,07768 35,75 0,00 35,75 30,976 0,919 0,556 0,101 0,00 192,45 19,624
0,1266 0,07754 34,73 0,00 34,73 31,816 0,930 0,540 0,105 0,00 199,59 20,353
0,1298 0,07346 35,12 0,00 35,12 32,632 0,926 0,546 0,101 0,00 193,16 19,697
0,1330 0,06829 35,27 0,00 35,27 33,429 0,925 0,548 0,096 0,00 183,96 18,759
0,1361 0,06231 35,63 0,00 35,63 34,208 0,920 0,554 0,089 0,00 170,49 17,385
0,1391 0,05328 34,22 0,00 34,22 34,967 0,936 0,532 0,080 0,00 152,28 15,529
0,1421 0,03202 33,52 0,00 33,52 35,714 0,943 0,520 0,098 0,00 187,96 19,166
0,1450 Prom. 15,57
Ut (m/s) ∆P (Pa)
∆P (mm 
H2O)
Con ω=2400 RPM, Q=0 m3/s
r (m) c (m) β (°) ΦΟ (°) α (°) Veff (m/s) Cl Cd dl
 
IM-2007-I-07 
0,0660 0,08377 52,19 43,51 8,67 16,644 1,088 0,035 0,067 4,518 3,962 9,190
0,0720 0,08283 50,59 40,17 10,42 17,766 1,086 0,060 0,070 4,529 4,336 9,879
0,0776 0,08201 49,08 37,50 11,58 18,826 1,085 0,083 0,072 4,568 4,711 10,501
0,0828 0,08130 47,64 35,28 12,36 19,841 1,084 0,100 0,075 4,613 5,077 11,099
0,0877 0,08068 46,27 33,40 12,87 20,821 1,083 0,113 0,077 4,654 5,426 11,693
0,0923 0,08014 44,95 31,76 13,18 21,769 1,082 0,121 0,080 4,690 5,759 12,301
0,0967 0,07967 43,68 30,33 13,35 22,696 1,082 0,125 0,083 4,721 6,068 12,930
0,1010 0,07925 42,44 29,04 13,41 23,612 1,082 0,127 0,085 4,729 6,342 13,536
0,1050 0,07889 41,25 27,90 13,35 24,490 1,082 0,125 0,088 4,742 6,618 14,203
0,1089 0,07857 40,09 26,86 13,23 25,366 1,082 0,122 0,091 4,734 6,856 14,837
0,1127 0,07829 38,97 25,91 13,05 26,225 1,083 0,117 0,093 4,724 7,072 15,505
0,1163 0,07805 37,87 25,05 12,82 27,069 1,083 0,111 0,096 4,704 7,270 16,172
0,1198 0,07785 36,80 24,25 12,54 27,899 1,084 0,104 0,099 4,678 7,448 16,845
0,1233 0,07768 35,75 23,52 12,23 28,715 1,084 0,097 0,102 4,648 7,612 17,527
0,1266 0,07754 34,73 22,84 11,89 29,525 1,085 0,089 0,105 4,605 7,747 18,180
0,1298 0,07346 35,12 22,22 12,90 30,301 1,083 0,113 0,102 4,582 7,906 17,597
0,1330 0,06829 35,27 21,59 13,67 31,141 1,081 0,134 0,098 4,470 7,907 16,829
0,1361 0,06231 35,63 20,99 14,65 32,000 1,078 0,164 0,092 4,328 7,834 15,671
0,1391 0,05328 34,22 20,14 14,08 33,283 1,080 0,146 0,083 3,718 6,878 14,486
0,1421 0,03202 33,52 20,02 13,49 33,473 1,082 0,129 0,099 4,263 8,051 17,347
0,1450 Prom. 14,32
ωdT (W)
∆P (mm 
H2O)Cl Cd dl Ut (m/s)
ΦΟ (°) α (°) Veff (m/s)
Con ω=2400 RPM, Q=0,6 m3/s
r (m) c (m) β (°)
 
 
0,0660 0,08377 52,19 0,00 52,19 23,983 0,714 0,809 0,092 0,00 174,81 17,838
0,0720 0,08283 50,59 0,00 50,59 26,177 0,736 0,780 0,102 0,00 195,54 19,953
0,0776 0,08201 49,08 0,00 49,08 28,201 0,755 0,754 0,113 0,00 215,31 21,971
0,0828 0,08130 47,64 0,00 47,64 30,089 0,774 0,730 0,123 0,00 234,31 23,909
0,0877 0,08068 46,27 0,00 46,27 31,865 0,792 0,708 0,132 0,00 252,59 25,774
0,0923 0,08014 44,95 0,00 44,95 33,547 0,809 0,688 0,142 0,00 270,52 27,604
0,0967 0,07967 43,68 0,00 43,68 35,150 0,825 0,670 0,151 0,00 288,18 29,406
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0,1050 0,07889 41,25 0,00 41,25 38,151 0,855 0,635 0,169 0,00 321,98 32,856
0,1089 0,07857 40,09 0,00 40,09 39,568 0,869 0,619 0,177 0,00 338,02 34,492
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0,1163 0,07805 37,87 0,00 37,87 42,257 0,895 0,588 0,194 0,00 370,42 37,798
0,1198 0,07785 36,80 0,00 36,80 43,540 0,907 0,572 0,202 0,00 386,34 39,422
0,1233 0,07768 35,75 0,00 35,75 44,786 0,919 0,556 0,211 0,00 402,30 41,051
0,1266 0,07754 34,73 0,00 34,73 46,000 0,930 0,540 0,219 0,00 417,23 42,574
0,1298 0,07346 35,12 0,00 35,12 47,181 0,926 0,546 0,211 0,00 403,79 41,203
0,1330 0,06829 35,27 0,00 35,27 48,333 0,925 0,548 0,201 0,00 384,56 39,240
0,1361 0,06231 35,63 0,00 35,63 49,459 0,920 0,554 0,187 0,00 356,39 36,367
0,1391 0,05328 34,22 0,00 34,22 50,557 0,936 0,532 0,167 0,00 318,34 32,484
0,1421 0,03202 33,52 0,00 33,52 51,636 0,943 0,520 0,206 0,00 392,91 40,093
0,1450 Prom. 32,56
Ut (m/s) ∆P (Pa)
∆P (mm 
H2O)
Con ω=3500 RPM, Q=0 m3/s
r (m) c (m) β (°) ΦΟ (°) α (°) Veff (m/s) Cl Cd dl
 
IM-2007-I-07 
0,0660 0,08377 52,19 35,55 16,64 21,361 1,071 0,178 0,109 6,812 9,443 15,203
0,0720 0,08283 50,59 32,60 17,99 23,055 1,065 0,198 0,115 6,980 10,561 16,634
0,0776 0,08201 49,08 30,25 18,82 24,652 1,061 0,212 0,121 7,149 11,654 17,987
0,0828 0,08130 47,64 28,32 19,32 26,178 1,059 0,222 0,127 7,303 12,704 19,317
0,0877 0,08068 46,27 26,69 19,58 27,649 1,057 0,227 0,133 7,436 13,701 20,640
0,0923 0,08014 44,95 25,29 19,65 29,069 1,057 0,228 0,139 7,552 14,650 21,975
0,0967 0,07967 43,68 24,07 19,60 30,446 1,057 0,227 0,145 7,652 15,554 23,324
0,1010 0,07925 42,44 22,99 19,46 31,806 1,058 0,225 0,151 7,716 16,368 24,623
0,1050 0,07889 41,25 22,03 19,22 33,105 1,059 0,220 0,157 7,791 17,188 26,011
0,1089 0,07857 40,09 21,17 18,93 34,397 1,061 0,214 0,163 7,831 17,918 27,336
0,1127 0,07829 38,97 20,39 18,58 35,651 1,063 0,208 0,170 7,867 18,623 28,692
0,1163 0,07805 37,87 19,68 18,19 36,883 1,065 0,201 0,176 7,893 19,279 30,044
0,1198 0,07785 36,80 19,03 17,77 38,087 1,067 0,194 0,182 7,911 19,910 31,390
0,1233 0,07768 35,75 18,44 17,31 39,257 1,069 0,187 0,188 7,925 20,536 32,729
0,1266 0,07754 34,73 17,89 16,84 40,420 1,071 0,181 0,194 7,927 21,092 34,013
0,1298 0,07346 35,12 17,34 17,78 41,662 1,066 0,194 0,190 7,822 21,331 33,281
0,1330 0,06829 35,27 16,79 18,47 42,993 1,063 0,206 0,183 7,587 21,207 32,161
0,1361 0,06231 35,63 16,25 19,38 44,384 1,058 0,223 0,173 7,271 20,800 30,326
0,1391 0,05328 34,22 15,55 18,67 46,332 1,062 0,210 0,159 6,354 18,579 28,174
0,1421 0,03202 33,52 15,51 18,00 46,444 1,065 0,198 0,188 7,327 21,877 33,456
0,1450 Prom. 26,37
ωdT (W)
∆P (mm 
H2O)Cl Cd dl Ut (m/s)
ΦΟ (°) α (°) Veff (m/s)
Con ω=3500 RPM, Q=0,65 m3/s
r (m) c (m) β (°)
 
 
 
ANEXO C 
RESULTADOS PRUEBAS VENTILADOR SIEMENS 
 
Q (m/s)
Pt (mm 
H2O)
Ps (mm 
H2O)
η
0,70 6,02 2,68 4,04%
0,64 7,21 4,41 4,45%
0,62 7,66 5,01 4,62%
0,61 8,21 5,66 4,88%
0,59 8,93 6,53 5,16%
0,58 9,41 7,11 5,34%
0,56 10,36 8,18 5,72%
0,56 11,22 9,09 6,14%
0,55 11,73 9,65 6,35%
0,16 9,93 9,76 1,55%
Para ω=1800 RPM
 
Q (m/s)
Pt (mm 
H2O)
Ps (mm 
H2O)
η
0,78 7,19 2,96 4,92%
0,76 7,80 3,80 5,22%
0,75 8,48 4,57 5,62%
0,73 9,45 5,84 6,04%
0,71 10,74 7,30 6,72%
0,69 12,13 8,86 7,42%
0,61 12,17 9,62 6,58%
0,55 14,20 12,15 6,91%
0,54 16,72 14,74 7,99%
0,19 15,29 15,05 2,60%
Para ω=2400 RPM
 
Q (m/s)
Pt (mm 
H2O)
Ps (mm 
H2O)
η
0,99 10,07 3,20 7,98%
0,93 12,67 6,65 9,46%
0,86 14,89 9,81 10,24%
0,83 17,39 12,62 11,65%
0,81 19,22 14,67 12,63%
0,73 21,03 17,32 12,51%
0,67 22,68 19,54 12,45%
0,61 26,80 24,23 13,36%
0,55 28,37 26,26 12,78%
0,19 30,93 30,67 4,94%
Para ω=3500 RPM
 
 
 
IM-2007-I-07 
 
ANEXO D 
CÁLCULOS DE DISEÑO VENTILADOR TÚNEL TVIM-55-60-1X1 
 
r (m) Cuerda (m) β(°) γ (°)
0,400000 0,132920 51,739 65,072
0,414730 0,126480 50,104 66,299
0,428950 0,121040 48,653 67,351
0,442720 0,116360 47,351 68,267
0,456070 0,112250 46,170 69,076
0,469040 0,108600 45,093 69,798
0,481660 0,105320 44,103 70,448
0,493960 0,102350 43,189 71,037
0,505960 0,099642 42,340 71,575
0,517690 0,097156 41,550 72,069
0,529150 0,094861 40,811 72,524
0,540370 0,092733 40,118 72,945
0,551360 0,090752 39,465 73,338
0,562140 0,088900 38,851 73,704
0,572710 0,087163 38,269 74,046
0,583100 0,085529 37,719 74,368
0,593300 0,083989 37,196 74,670
0,603320 0,082533 36,699 74,956
0,613190 0,081153 36,225 75,226
0,622900 0,079842 35,773 75,482
0,632460 0,078596 35,341 75,725
0,641870 0,077409 34,928 75,956
0,651150 0,076275 34,532 76,176
0,660300 0,075191 34,152 76,386
0,669330 0,074154 33,787 76,587
0,678230 0,073160 33,436 76,779
0,687020 0,072205 33,098 76,963
0,695700 0,071289 32,773 77,139
0,704270 0,070406 32,459 77,309
0,712740 0,069557 32,156 77,472
0,721110 0,068739 31,863 77,628
0,729380 0,067949 31,581 77,779
0,737560 0,067186 31,307 77,925
0,745650 0,066449 31,042 78,065
0,753660 0,065736 30,785 78,201
0,761580 0,065046 30,536 78,332
0,769420 0,064378 30,295 78,459
0,777170 0,063730 30,060 78,582
0,784860 0,063102 29,833 78,701
0,792460 0,062492 29,611 78,816
0,800000 0,061900 29,396 78,928 
IM-2007-I-07 
ANEXO E 
CÁLCULOS TEÓRICOS VENTILADOR TÚNEL TVIM-55-60-1X1 
 
Caudal 
(m3/s)
Presión 
(Pa)
Potencia 
(kW)
Eficiencia 
(%)
25,50 538,00 29,20 47,0%
30,00 586,00 31,19 56,3%
37,50 641,00 35,00 68,7%
45,24 665,00 39,37 76,4%
52,80 691,00 41,70 87,5%
60,00 625,00 41,67 90,0%
66,00 531,00 38,77 90,9%
75,00 369,00 30,09 92,5%
82,50 231,00 20,33 93,6%
90,48 66,00 7,40 81,1% 
 
ANEXO F 
RESULTADOS PRUEBAS VENTILADOR ESCALA 1:5,33 
 
Q (m3/s)
Pt (mm 
H2O)
Ps (mm 
H2O) Q (m
3/s)
Pt (mm 
H2O)
Ps (mm 
H2O) Q (m
3/s)
Pt (mm 
H2O)
Ps (mm 
H2O)
0,183 3,854 3,621 0,000 10,525 10,525 0,368 6,810 5,867
0,478 2,360 0,769 0,602 3,128 0,610 0,253 8,655 8,209
0,479 2,543 0,945 0,464 3,352 1,855 0,751 5,107 1,189
0,456 1,921 0,472 0,388 4,056 3,009 0,724 4,915 1,274
0,427 1,865 0,594 0,326 4,722 3,983 0,688 4,867 1,574
0,393 2,085 1,013 0,224 5,740 5,392 0,619 4,868 2,206
0,322 2,928 2,206 0,189 6,572 6,324 0,523 5,339 3,441
0,232 3,520 3,146 0,030 9,583 9,577 0,436 6,097 4,777
0,120 4,821 4,721 0,599 2,895 0,400 0,206 9,278 8,983
0,000 6,550 6,550 0,132 8,397 8,276 0,000 14,775 14,775
0,349 2,771 1,926 0,628 3,461 0,718 0,387 6,775 5,733
0,293 2,570 1,972 0,599 3,303 0,806 0,748 5,230 1,336
0,475 2,338 0,766 0,574 3,269 0,976 0,651 5,291 2,348
0,494 2,733 1,036 0,555 3,522 1,379 0,546 5,614 3,543
0,460 2,547 1,076 0,494 3,230 1,535 0,483 6,073 4,449
0,393 2,185 1,113 0,449 3,688 2,289 0,414 6,996 5,806
0,316 2,944 2,251 0,397 4,385 3,291 0,311 7,217 6,547
0,274 2,669 2,147 0,333 4,810 4,039 0,230 9,363 8,995
0,220 3,501 3,165 0,189 6,472 6,224 0,145 10,401 10,255
0,000 6,175 6,175 0,000 10,400 10,400 0,000 15,600 15,600
Con ω=2400 RPM Con ω=3000 RPM Con ω=3500 RPM
 
 
IM-2007-I-07 
ANEXO G 
CÁLCULOS TEÓRICOS VENTILADOR ESCALA 1:5,33 
 
Caudal (m3/s) 0,000 0,225 0,400 0,000 0,300 0,500 0,000 0,350 0,550
∆P (mm H2O) 6,17 3,07 1,92 10,16 5,02 3,32 15,56 7,77 6,03
Eficiencia (%) 0,0% 23,4% 31,6% 0,0% 24,0% 31,5% 0,0% 22,9% 30,6%
3000 RPM2400 RPM 3500 RPM