CURSO: INGENIERIA EN LA VENTILACION MINERA AUDITORIUM MINAS - UNI SISTEMAS DE VENTILACION ALPHAIR-JOY SELECCION DEL VENTILADOR ADECUADO PARA LA VENTILACION DE MINAS Por : Bart Gilbert CENTRO DE TECNOLOGIA NORANDA-QUEBEC-CANADA CONCEPTOS BASICOS Los ventiladores cumplen una función básica, la cual es crear una diferencia de presión entre la entrada del ventilador y la salida del mismo. Para determinar con precisión la presentación de este trabajo, es necesario entender algunos conceptos básicos. Unidades de Medida -Volumen/Flujo -Presión - Fuerza / Energía Estos parámetros pueden estar expresados en cualquier sistema de medida, siendo los más comunes el Sistema Inglés, el Sistema Métrico y el Sistema Internacional. VOLUMEN El volumen definido por la cantidad “Q” de gas (típicamente aire) en el sistema, se mide en pies cúbicos por minuto (CFM), metros cúbicos por segundo (M3/s) o litros por segundo (l/s). Para algunas aplicaciones tal como calderas y sistemas de combustión se usa flujo de masa y se expresa en libras por hora o kilogramos por segundo. El sistema de flujo de masa no es comúnmente usado en aplicaciones mineras, excepto cuando se realiza un balance de ventilación donde el volumen actual del aire en la mina varía debido a cambios de temperatura, presión o humedad; no hay ley física de conservación de volumen, pero si una ley de conservación de masa, de modo que el flujo de masa es el único método verdadero de confirmación ya que el flujo que sale de una mina es el mismo flujo que entra. En cualquier sistema que se mida, el volumen puede expresarse en unidades actuales o estándares. Un pie cúbico estándar de aire está definido como un pie cúbico a 70°F. a cero pies sobre el nivel del mar y a una presión barométrica de 29.92 pulgadas de mercurio, pesando 0.075 lb. En el sistema métrico el estándar es ligeramente diferente, la unidad típica es un metro cúbico a 0°C (32°F) a cero metros sobre el nivel del mar y a una presión barométrica de 101.325 kilo pascal pesando 1.294 kilogramos. Cuando se usan unidades estándar, el volumen está definido como pies cúbicos estándar por minuto (SCFM) como opuesto a los pies cúbicos actuales ( ACFM ). Las unidades métricas se definen como, metros cúbicos normales por segundo (NM3/s) como opuesto a metros cúbicos actuales por segundo (M3/s). PRESION La presión define la energía contenida en el gas o necesitada por un sistema para vencer la resistencia de flujo. La presión es típicamente medida en unidades de agua (water gauge “W.G.), pulgadas de mercurio (“Hg), libras por pulgada cuadrada (PSI), milímetros de agua (mm W.G.), Pascals o Kilos Pascals (Pa o KPa). Hay tres tipos diferentes de presión para considerar en un sistema de ventilador: 1.- Presión Estática, que es la presión ejercida independiente de cualquier movimiento. 2.- Presión de Velocidad, que es la presión resultante del movimiento del gas. 3.- Presión Total, que es la suma de las presiones estáticas y de velocidad. Como una ayuda para visualizar los diferentes tipos de presión considere la presión estática como la presión en un balón o tanque, la presión de velocidad como la fuerza que se siente cuando se mantiene la mano fuera de la ventana de un automóvil en Sin embargo los ventiladores no son equipos de presión constante o de masa constante. pero a elevaciones de 10. y la presión total como la fuerza en una manguera por donde circula agua. hay un error en sus mediciones. POTENCIA/TRABAJO La potencia/trabajo es normalmente medida en caballos de fuerza (HP) o Kilowatts (KW). Como los datos y curvas del ventilador son generalmente producidos para condiciones estándar es importante reconocer los factores que pueden afectar la presión. la reducción de presión reduce la densidad de aire y por lo tanto la capacidad de presión de un ventilador. C. Si se aumenta la velocidad. aumentará la presión estática. Algunos conceptos sobre la presión que hemos encontrado útiles son: A. la presión total siempre permanece igual. En esta presentación se usará la medida en sistema Inglés. la masa de gas manejada y la potencia requerida variará directamente con la densidad del gas. cuando son conectados a un sistema y este no varía. si disminuye la velocidad. es necesario que haya resistencia en un sistema. los ventiladores siempre producirán el mismo flujo volumétrico. un gas de alta densidad generará una alta presión y alta potencia. la presión de velocidad aumentará y la presión estática disminuirá. la presión que estas generan.000 pies la densidad del aire es menor que la densidad al nivel del mar en un 70% y un ventilador operando en ese punto generaría solamente el 68.movimiento. donde hay ambas. se adjunta una tabla de conversiones para alternar unidades. EFECTOS DEL MEDIO AMBIENTE Los ventiladores son equipos de volumen constante.-Asumiendo un sistema sin fricción. presión estática del sistema de agua y presión de velocidad de la energía cinética del agua en movimiento.Altitud: Como la altitud aumenta el tamaño de la columna de aire sobre un área. a una velocidad y volumen dados. B. mientras un gas de baja densidad generará una menor presión y potencia. generando capacidades de un ventilador. esto parece muy simple. a la inversa.-Puede haber solamente una presión de algún tipo dado en algún punto dado en algún sistema. pero si usted está midiendo presión en un sistema y encuentra dos presiones.8% de la presión que se mostraría en una curva de condiciones .. la presión barométrica disminuye en ese punto. En elevaciones de hasta 2000 pies sobre el nivel del mar el efecto es pequeño y es típicamente ignorado en la mayoría de aplicaciones mineras. Los principales factores ambientales que afectarán la capacidad del ventilador en aplicaciones mineras son: 1.-La presión no puede existir en forma independiente. ya que el cero absoluto es -460°F. la variación de la densidad de aire estándar de 0. los gases se expanden. La humedad puede ser una significativa consideración de comodidad en minas calientes y . El agua corriente o en gotas puede afectar a un ventilador en dos formas. el aire completamente saturado pesará 0. El efecto de la temperatura sobre la densidad del aire puede ser fácilmente calculado usando una razón de temperaturas absolutas.. Para aplicaciones de alta temperatura/alta humedad debe consultarse una tabla psicrométrica. así la densidad del aire puede calcularse aproximadamente reduciendo la presión barométrica del sitio en 1" por cada 1000' de elevación. 3. Se incluye en el apéndice. 2. La presión barométrica varía en nominalmente 1 "Hg por 1000' de elevación.Grados de Saturación y Humedad: La presencia de vapor de agua en el aire no es generalmente significativa desde la perspectiva de desempeño de un ventilador en la mayoría de aplicaciones de ventilación de mina. Las variaciones extremas en temperatura no son normalmente de mayor importancia en ventilación de minas con la excepción de los tamaños de motores de los ventiladores pueden requerir aire fresco para operar en condiciones similares al del libre.075 lbs/pies3 a 70° para 250°F sería: (460 + 70) x 0. dividiendo la presión resultante por 29..92 y multiplicando la densidad estándar de 0.075 = 0. a 1500 F el aire que está completamente saturado con vapor de agua pesará 0. a 70°F.0652 lbs/pie3. a la inversa.073 lbs/pie3 como en oposición a 0. requiriendo más espacio para una cantidad de masa dada y decrece en densidad. .075 para el aire seco. cuando la temperatura disminuye.Temperatura: Cuando la temperatura aumenta. un ventilador generará más presión que la mostrada en una curva estándar. una tabla donde se muestra la densidad del aire en varias elevaciones.0493 lbslpie3 mientras el aire seco pesará 0. a bajas elevaciones tal como en el fondo de una mina profunda.075 Ibs/pies3 por la razón de presiones barométricas. sin embargo puede volverse importante a temperaturas más altas. los gases se comprimen. ocupando menos espacio y aumentan en densidad. en términos de su vida mecánica ya que el agua puede ser muy erosiva y/o corrosiva y en su consumo de energía ya que la presencia de grandes cantidades de agua aumentarán la densidad y por lo tanto el flujo de masa y energía requerida.estándar.056 lb/pie3 (460 + 250) Una relación útil para recordar es que el aire a 600°F pesa tanto como la mitad de aire a una temperatura estándar de 70° y que la relación es lineal. Presión La presión varía como el cuadrado de la velocidad del ventilador.Presión Positiva y Negativa: La mayoría de curvas y datos del ventilador asumen que el ventilador esta recogiendo aire estándar de la atmósfera y aumentan la presión.0732 lbs/pie3 29.92 Todos los factores antes mencionados deben considerarse cuando se ha planeado un proyecto de ventilación. 2. el aire está en presión negativa y su densidad decrecerá desde estándar por esa presión. o menor.5)2 ó 2. . así si la velocidad del ventilador aumenta en 50%. 4. Las leyes del ventilador más comúnmente usadas son aquellas que se relacionan con flujo.G. puede decidirse que algunos de estos factores no son significativos. para verificar el efecto. pero es mejor tomar esa decisión desde todo punto de vista. la variación es pequeña y es generalmente ignorada. A presiones típicas de ventilación de mina de l0"W.un grupo de funciones similares que son llamados las "Leyes del Ventilador". presión y potencia: 1.. Estas leyes definen las relaciones entre las variables de desempeño en la operación 'del ventilador. es igual 13. 29. así el efecto de una presión -10" sería: . Una pulgada de mercurio. el flujo también aumentará en 50%. LEYES DEL VENTILADOR Los ventiladores operan de acuerdo con .619 pulgadas de agua.619)x 0. .075 = 0. si el ventilador esta sobre una aplicación de expulsión.Flujo El flujo volumétrico varía directamente con la velocidad del ventilador..92 .profundas y la falta de control de agua y evaporación puede afectar los volúmenes de ventilación necesarios para mantener un adecuado ambiente para el trabajo productivo.(10/13.. la velocidad del ventilador incrementa en 50% la presión aumentará en (1. puede usarse una razón de presiones barométricas. así si.25 veces. . 2A3 Donde: Hf= Cabeza de fricción en pulgadas W. Así..La Ecuación de Atkinson La ecuación de Atkinson provee un método de calcular la presión necesaria para vencer la resistencia de un sistema dado. 1.3. ECUACIONES BASICAS En adición a las leyes de ventiladores y ecuaciones de corrección de presión anotados anteriormente hay varias ecuaciones que son muy útiles en aplicaciones de hoy.. a 150.G. 4. la potencia aumentará en (1.5)3 o 3. esta relación' de ley al cuadrado entre volumen y presión puede usarse para crear un sistema de línea o curva que definirá la presión necesaria para operar a algún punto dado si se conoce sólo algún punto de operación. así que si usted quiere aumentar el flujo a través de una parte de una mina que esta corrientemente siendo a 100. La educación es: Hf= KPLQ2 5. que para usuarios de ventiladores....375 veces.000 ACFM a una caída de presión de 10" W. . En conjunción con una curva del ventilador también puede usarse para determinar el flujo que resultaría cuando uno o dos ventiladores montados en paralelo no operan.50" W.G.000 ACFM la resistencia aumentará a 22. si la velocidad del ventilador incrementa en 50%.G. La resistencia de un sistema al flujo también varía por una función cuadrática del flujo de volumen.Densidad La presión del ventilador y la potencia variará directamente con la densidad del gas. Hay leyes de ventilador que cubren las relaciones en diámetros y sonido de ventiladores. pero estos son de mayor interés para diseñadores de ventiladores e ingenieros.Potencia La potencia varía como al cubo de la velocidad del ventilador. 000 A = ((15/2) 2) x Pi = 176.G.2 X (176. 5.71)3 Notas: -Cuando se use la ecuación Atkinso n para el cálculo de ducto respiradero debe usarse la longitud teórica más bien que la longitud verdadera (vea adjunto).K= Coeficiente de pérdida (vea tabla de coeficientes en el apéndice) P= Perímetro del ducto en pies L= Longitud del ducto en pies Q= Cantidad o volumen de aire en ACFM A= Area del ducto en pies cuadrados 5.000 ACFM a través de un diámetro de 15' de tiro de ventilación alineado de concreto de un pique de 4500" de profundidad. roca caída y futuras necesidades de ventilación.47"W.12" L = 4500" Q = 550.71 pies2 Así: (20 x 10-10) x 47.2= Constante de conversión Ejemplo: 550. K = 20 x 10-10 P= 15xPi =47. obstrucciones. -Generalmente debe usarse un factor de seguridad cuando se calcule las pérdidas de cualquier sistema para cubrir. .000)2= 4.12 x 4500 x (550. fuga. encorvadura. el cual es la potencia requerida exclusivamente de la ineficiencia del ventilador. la presión varia como al cuadrado del cambio de volumen.. Así el flujo a través de un ducto o sistema varía. Para aire normalizado Pv = (Velocidad/4005)2 Para aire no-normalizado Pv = (Velocidad/l097)2 x Densidad Nota: Como se mencionó en la sección ley del ventilador. la resultante presión de velocidad puede calcularse usando el método Ley de ventilador más bien que el cálculo de la presión de velocidad.. Un método para hacer esto es calcular el caballo de fuerza del aire.2.Caballo de Fuerza de Aire Es a menudo deseable obtener un estimado aproximado de la potencia requerida para manejar un sistema dado.Presión de Velocidad La presión de velocidad puede calcularse de dos formas usando una constante para el aire normalizado (standard) o usando la densidad del gas verdadero en la ecuación. 3. AHP = (Q x Pt) 6362 donde: AHP = Caballo de fuerza del aire Q = Volumen de flujo en ACFM . 000 x 4.25" en 550.. etc. Si el ventilador es impulsado por correa. El cálculo de pérdidas de elemento del ducto se cubrirá más tarde.H. del Aire =550.16 1. Caballo de fuerza verdadero del tiro del ventilador será: 550. asuma que el ducto. si el ventilador es directamente impulsado mas que impulsada por correa no habrá pérdida del impulso.47”+0.Pt = Presión total 6362 = Constante Usando el ejemplo de la ecuación de Atkinson para un sistema de 550. Asumiendo que el ventilador es impulsado por un V.16 pies cuadrados Velocidad de elevación =550. Ningún motor es 100% eficiente así hay siempre algunas pérdidas que considerar.000 ACFM de flujo y que el ventilador tiene una eficiencia total de 82% (en el punto de servicio definido de 550.91 =518 BHP 6362 x 0.96/0. el HP del aire será: Area de elevación =(20/2)2xPi =314.000 ACFM a presión estática de 4.Caballo de Fuerza Verdadero El caballo de fuerza verdadero requerido puede calcularse casi de la misma manera que el caballo de fuerza del aire si la eficiencia del ventilador y alguna presión interna al ventilador y accesorios son agregados a la ecuación.F.95 = 568 BHP. al 96% de eficiencia y el motor es de un tipo de alta eficiencia operando a 95% de eficiencia. en el sistema del ventilador tienen una pérdida de 0.91" de presión total.47" y sumando la presión de velocidad.P. pero si se usa un impulso de frecuencia variable o impulso hidráulico. eficiencia del motor y factor de potencia no han sido aún incluidos. la carga reflejada al sistema eléctrico será: 518/0.66=403 HP 6362 4.66” .D. habrán pérdidas que considerar.000/314. . pero para propósitos de demostración.. 4.000 x 4.19” Presión total 4.000 ACFM.19” 4.751 pies por minuto Presión de velocidad =(1751/4005)2 0.82 El verdadero caballo de fuerza calculado arriba aun no es la historia total ya que pérdidas de manejo. la pérdida de impulso será de 3 a 8% de la potencia. regulador de tiro. 000 ACFM.Requerimientos de entrada de calor La cantidad de calor en BTU's requerida para elevar la temperatura del aire a un nivel dado puede estimarse un cálculo muy simple.000x 0.08. donde se mide baja temperatura de ambiente es 45°F y el tiro debe permanecer a una temperatura mas alta que la congelación. = 50'490. . la entrada de calor requerida será: 550. el calor específico y el tiempo puede abreviarse a 1.075x0.5.000 x 1.075 = Masa de aire por pie cúbico 0.. es un medio no dimensional para definir una curva de operación de un ventilador y ofrece un método rápido para reducir las posibles elecciones de tipos de ventilador cuando se selecciona un ventilador para un punto dado de trabajo.24xATx60 Donde: Q = Volumen de aire en ACFM 0.000 BTU/hora ó 500.08 x85 = 50 490. Así para un flujo de 550.075x0..Velocidad Específica (Ns) La velocidad específica o Ns. digamos 40°F. BTU/Hora= Qx0.24x85x60.000 BTU/hora 6.24 = Calor específico del aire A T = Elevación de temperatura en ºF 60 = Minutos por hora Por conveniencia la masa. Cuando se conoce la presión equivalente. si está sobre 2000. Nominal 50. N = Velocidad Operativa del Ventilador Q y P dados. si no a temperatura y presión normalizadas (STP) de 70.°F y nivel del mar. un ventilador axial es probablemente indicado. la ecuación para Ns es: donde: Ns = Velocidad Específica Q = Volumen Requerido en ACFM P = Presión Requerida Equivalente en Pulgadas W.G. debo primero convenirse a presión equivalente en STP. con pequeños sistemas de alta presión usando 1800 RPM y las más grandes usando velocidades tan bajas como 720 RPM. un ventilador tipo centrífugo puede ser una selección aceptable. la velocidad operativa del ventilador tendrá que ser estimada para comenzar. 1200 ó 900 RPM. Si el caballo de fuerza del aire esta sobre 250 HP es una suposición medianamente segura que el ventilador será directamente impulsado y operará a una velocidad de motor síncrono.Para calcular la velocidad específica de la presión operativa de un punto de operación. Las velocidades de motor más comunes son: N° de Polos en Velocidad Velocidad el motor Nominal 60. Si el resultado de la ecuación es menor que 2000. Hz. LECTURA DE CURVAS DEL VENTILADOR . Hz 2 3600 3500 4 1800 1500 6 1200 1000 8 900 750 Las más primarias aplicaciones de ventilación de minas usarán velocidades de. Las curvas axiales del ventilador están generalmente expresadas como presión total y muestra solamente el rango utilizable de desempeño. una para la presión y una para caballo de fuerza.85%) en la curva del ventilador. Si el punto de operación final es muy alto (+/. discutidos previamente. En algunos ángulos de paleta en la mayoría de ventiladores axiales. Unas cuantas notas sobre el uso e interpretación de las curvas del ventilador: -Cuando lea asegúrese de saber si es una curva de presión estática o presión total. Esta característica limitante de potencia es llamada diseño de no-sobrecarga (vea las curvas del apéndice). la potencia se eleva a nominalmente 80% de flujo libre y luego cae mientras el ventilador alcanza el flujo libre. -Asegúrese que la curva refleja exactamente el ambiente verdadero de funcionamiento o que se han realizado correcciones al punto de rendimiento del ventilador para que iguale . la presión que genera capacidad cae abruptamente a la izquierda de la presión de pico y luego sube hacia cortado. -Asegúrese si hay algunas pérdidas de accesorios incluidos en la curva de desempeño. el ventilador botará más y más potencia mientras aumenta el volumen y disminuye la presión. Las curvas típicas usan las absisas (eje x) para el volumen y de ordenadas (eje y). ambos operan de acuerdo con las leyes del ventilador. es decir. la potencia ligeramente más baja a la presión de pico y potencia más baja en flujo libre. La característica de parada de un ventilador puede ser importante cuando dos o más ventiladores están funcionando en paralelo y puede ser necesario iniciar un ventilador cuando los otros están funcionando.Las curvas del ventilador dan una representación gráfica del desempeño de un ventilador y son herramientas valiosas para seleccionar y operar un ventilador. si la velocidad del ventilador y la densidad del gas entrante permanecen constantes y la presión del sistema varía. el segundo ventilador puede ser atrapado debajo del canal de parada y no podrá generar suficiente presión para vencer la resistencia del sistema y operar al mismo rendimiento como el primer ventilador( es). desde presión de pico a presión de velocidad en velocidad de cono de descarga estándar. Esta área en la curva es llamada zona de parada y el ventilador no debe operarse en esta parte de la curva. sus curvas son bastante diferentes como es la respuesta del trazo de potencia a la presión variante. Un componente importante del desempeño de un ventilador axial es la parte de la curva del ventilador a la izquierda de (a volúmenes mas bajos que) la presión de pico. Aunque los ventiladores centrífugos y axiales. Los ventiladores centrífugos tienen una característica de caballo de fuerza que se eleva en respuesta al incremento de volumen. Las curvas de ventilador centrífugo generalmente están expresadas como presión estática y muestran el rango completo de operación del ventilador desde cerrado (flujo cero) a flujo libre (presión cero). para ventiladores que tienen curvas e inclinados. Para ventiladores radiales puros la curva de empuje de potencia sube continuamente desde cortado hacia flujo libre. Los ventiladores axiales típicamente tienen una curva de potencia con forma ligera de campana con la más alta potencia en aproximadamente el 85% de la presión de pico. medidas y configuraciones. extremo radial .Curvado hacia atrás . el BHP sera correcto sobre una base por rotor. El volumen permanecerá constante. (Refiérase a la publicación AMCA 201-90 Ventiladores y Sistemas para discusión sobre factores de eficiencia del sistema).Aerodinámico .al rendimiento de los parámetros de la curva. resistencia de abrasión y otras consideraciones se imponen. pero son usados algunas veces para ventilación primaria en minas muy profundas o altamente restrictivas o donde.Inclinado hacia atrás . -Para obtener valores para la operación del ventilador en sistema paralelo o serie pueden utilizarse curvas estándar si no se dispone de curvas propias. el alto ruido. multiplicando los valores mostrados o usando un compás o divisores para generar la curva múltiple del ventilador. altas temperaturas y elementos corrosivos y erosivos se encuentran en el flujo de gas. -Reconozca que la curva del ventilador está basada en un grupo definido de condiciones y que la instalación actual puede tener condiciones que afecten la capacidad del ventilador. Los tipos principales de ventiladores centrífugos son: . duplique los valores de volumen. Todos tienen una coraza en forma de concha de caracol o espiral. axial y centrífugo.Abierto radial . Para aplicaciones en serie duplique los valores de presión. operar a los niveles de la curva. son compactos y fáciles de instalar y son relativamente no costosos. VENTILADORES CENTRIFUGOS Los ventiladores centrífugos están disponibles en muchos tipos. Los ventiladores centrífugos son más comunes en aplicaciones de proceso donde altas presiones. en los tamaños mas pequeños para ventilación secundaria.Cubierto radial . Los ventiladores axiales predominan en las minas porque son apropiados para puntos de rendimiento de flujo alto/baja presión comunes a la ventilación de minas. una entrada en uno o ambos lados de la coraza y un rotor que jala el aire o gas a través de una entrada central y lo descarga radialmente desde su perímetro externo para ser coleccionado y descargado desde la coraza espiral a 90° desde la entrada. TIPOS DE VENTILADORES Y APLICACIONES Existen dos tipos básicos de ventilador. cualquiera de los dos. Para aplicaciones en paralelo.Curvado hacia adelante. pero todos tienen algunos elementos en común. estrechamente acoplado a un motor internamente montado. Los tipos de ventiladores mencionados están listados en orden de eficiencia y el orden inverso de capacidad para manejar flujos de aire sucios o cargado de partículas. y el abierto radial el menos eficiente pero el más capaz para habérselas con cargas de polvo. Para aplicaciones con flujos de gas sucio. La nomenclatura para las varias configuraciones es: Arreglo # 3 Interno Rotor montado entre. corrosivo o húmedo. con el aerodinámico que es el más eficiente y el menos capaz para manejar carga de polvo. Arreglo # 3 Externo "Rotor montado entre cojinetes. VENTILADORES AXIALES Los ventiladores axiales son básicamente similares. Cuando los ventiladores centrífugos se usan en ventilación de minas. Los ventiladores axiales pueden hacerse con varios tipos de rotores. la mayoría son de grado de inclinación ajustable en descanso esto significa que el ángulo de la paleta puede variarse manualmente cuando el ventilador esta detenido. Otros tipos son de grado de inclinación fijo y grado de inclinación controlable en movimiento. Los ventiladores axiales con aspas de grado de inclinación ajustable son el tipo predominante de ventilador en uso en la industria minera canadiense. los diseños aerodinámicos son la elección más común debido a su alta eficiencia y alta velocidad específica. externamente montado usando un eje flotante tipo acoplo. los diseños de más baja eficiencia pueden ser preferidos por su aumento de resistencia al uso y carga de polvo. Agregar aspas de aire enderezadas. de modo que nos enfocaremos en este tipo en nuestra discusión. Como con los ventiladores centrífugos axiales pueden diseñarse y arreglarse en una variedad de formas. ventilación de cuarto de pintura donde es importante minimizar las superficies interiores del ventilador y en instalaciones reversibles del ventilador donde las aspas disminuirían el flujo en una dirección.¬ . ya sea antes o después del rotor del ventilador. cojinetes. acoplado a un motor. aumenta la eficiencia del ventilador por l0 a 20% y provee mucha más grande capacidad de generación de presión. consisten de un tubo cilíndrico con una hélice concéntricamente montada en un extremo. Hay dos tipos principales dentro de la familia: tubo axiales y aspas axiales. aplicaciones de bajos caballos de fuerza tal como calefacción y aire acondicionado de edificios. Gráficos de arreglos generales para varias instalaciones de ventiladores centrífugas se incluyen en el apéndice. Los tubos axiales son menos eficientes que las aspas axiales y su uso es generalmente limitado a baja presión.Vea la literatura descriptiva de los varios tipos en el apéndice. Para aplicaciones de alta presión.V por un motor externamente montado. Este arreglo también encuentra amplia aceptación para los verticalmente montados servicios principales de tamaño pequeño a medio. el tamaño físico y el mantenimiento adicional que necesitan las unidades impulsadas por cinturón las hacen no atractivas. ya que el aire de escape es normalmente húmedo. relativamente bajo costo y alta eficiencia. tamaño compacto. En los tamaños más grandes. se usa típicamente el arreglo # 3. y bajo caballo de fuerza. ya sea. fraccional a 150 HP. o montado dos rotores en un solo motor o eje. acoplado a un motor externamente montado usando un eje flotante tipo acoplo Arreglo #9 Externo Rotor sobresalido en eje con centro montado en cojinetes impulsado vía cinturón. en el rango de 250 a 800 HP. Para ventilación secundaria. Arreglo # 8 Interno Rotor sobresalido sobre eje con centro montado en cojinetes. reforzamiento e instalaciones de escape se discutirán en detalle en las siguientes secciones: SISTEMAS BASICOS DEL VENTILADOR . sucio y a menudo corrosivo. 200 HP o conexión más directa es casi siempre preferida. los ventiladores impulsados por cinturón son raramente usados en aplicaciones de ventilación de mina ya que los requerimientos de potencia para los ventiladores principales típicamente exceden lo que es práctico para impulsos de cinturón. pueden usarse impulsores de cinturón en V o conexión directa de motor. empernando dos o más ventiladores juntos. Para aplicaciones de alto caballaje de fuerza donde el motor es demasiado grande para acomodarlo dentro del ventilador o cuando se juzga necesario proteger el motor de la corriente de aire. En los tamaños más pequeños. 12" a 84".Arreglo # 4 Rotor montado sobre eje impelido por motor. subterránea. Poner un motor en esta clase de ambiente no es generalmente un buen modo de obtener una vida larga y libre de problemas. estrechamente acoplado a un motor internamente montado Arreglo # 8 Externo Rotor sobresalido sobre eje con centro montado en cojinetes. El suministro. Debe tenerse cuidado en usar el motor interno en aplicaciones de escape. los ventiladores axiales pueden operar en serie. Los ventiladores directa e internamente impulsados del arreglo # 4 son el tipo preferido para la mayoría de aplicaciones mineras hasta 250 HP debido a su simplicidad. Todas las minas usarán por lo menos dos de los tres tipos y muchas usarán los tres. aun dejará la capacidad de 60% a 75% del flujo de los dos ventiladores. dado que los ventiladores deben instalarse en el lado de suministro. la presión debe estar limitada a un punto donde el aire no . Escape y Reforzamiento. en algún punto en la vida de una mina habrá probablemente falla de algún ventilador dado por alguna causa. El sistema paralelo es casi siempre más caro que un equipo de un solo ventilador. Los términos son auto explicatorios. manejando aire seco.Hay tres tipos básicos de sistemas de ventilador usados en aplicaciones de minería: Suministro. daño a objeto extraño o alguna otra causa. cuidando que los tamaños encuentren las presiones de mina necesarios. como esto se hace típicamente con propano quemado directo o quemadores de gas natural. Como un principio básico nosotros favorecemos los sistemas de ventilador paralelos sobre los sistemas de ventilador solos. -La elección del sistema para una mina dada es un tópico que esta más allá de toda definición en el alcance de esta presentación. pero la redundancia que un sistema de dos ventiladores ofrece es de mayor beneficio. pone el sistema entero de ventiladores en un solo lugar. Si la mina depende de una sola pieza de equipo. En Canadá la mayoría de las minas requieren que el aire sea calentado en algún período del año. Con un sistema paralelo. se necesita que los ventiladores cumplan requerimientos de código en los quemadores. -En fuga de aire de minas profundas en niveles más alto puede ser un problema si las . luego la falla de esa pieza paralizará la mina. no contaminado.interruptor. Algunas razones para no instalar los ventiladores que venzan presión de mina en el lado de suministro son: -Si el pozo principal de entrada de aire es a través de un tiro o socavón. los ventiladores de suministro soplan aire hacia el interior de la mina. sin embargo podemos revisar unos cuantos puntos y áreas de interés. El sistema más simple sería un ventilador de suministro.sople a través del marco de cabeza o socavón. El sistema paralelo también permite un medio rudo pero efectivo de caer el flujo para períodos de cierre o cuando los requerimientos de volumen de aire del ciclo minero son bajos. erosión de las paletas del ventilador. problemas de engranaje de . la falla de un ventilador. los ventiladores de escape y retorno jalan aire hacia fuera de la mina y los ventiladores de reforzamiento mueven el aire dentro de la mina. Podría ser problemas de motor. ya que hay una multitud de factores que afectaran la decisión que depende principalmente de las condiciones de mina y preferencia del operador. cojinete gastado. donde los ventiladores operarán en un ambiente relativamente limpio. imposibles de controlar en el caso de un incendio u otra emergencia de mina. -Como un sistema se vuelve más complejo. si el cuerpo del mineral es ácido de naturaleza. -La localización del socavón puede ser tal que los niveles de sonido y presiones deben ser limitados. Comúnmente hablando.previsiones son altas. -En el sistema impelente aspirante los ventiladores están ampliamente separados. este tipo de arreglo divide la presión y debe minimizar la fuga y problemas de control. la falla de un ventilador en un extremo del sistema afectará al ventilador (es) al otro extremo. -Los ventiladores de refuerzo subterráneos pueden quedar asilados y ser dificultosos. ser un problema. Las instalaciones de ventiladores de escape son a menudo requeridos donde los ventiladores de suministro y reforzamiento no son capaces de proveer la presión completa requerida por la mina. -Los ventiladores de escape típicamente manejan aire húmedo y sucio. o la presión total puede ser más alta que un ventilador sea capaz de proveer. la posibilidad de que algo vaya mal aumenta. Los sistemas de ventiladores impelente /aspirante el suministro y escape suben o a un punto de refuerzo intermedio son una opción comúnmente usada. como los silenciadores tipo absorbente estándar se obstruyen las . Aún en minas de pH neutro el agua y el polvo pueden causar erosión en las paletas y estructura del ventilador. la combinación del agua. el mejor sistema es uno que cumpla todos los requerimientos con menos componentes. los costos de infraestructura y de instalación serán más altos que para una instalación. Algunos de los problemas potenciales con ventiladores de escape son: -En minas profundas o de alta presión. -El mantenimiento de ventiladores subterráneos es generalmente más difícil que el de los ventiladores montados en superficie. sino. Los aspectos negativos de esta configuración son: -Como hay por lo menos dos instalaciones. las fugas en los niveles más altos pueden. partículas y vapores pueden producir una solución ácida que puede reducir grandemente la vida operativa del ventilador. pero están en serie. -Los flujos de aire húmedo y sucio reducirán el efecto de los silenciadores cuando se requieran de ellos. Vida estimada de la mina. -La formación de hielo puede ser un problema. 8.¬. construcciones para albergar todos los componentes y ducto para conectar el ventilador.. debe conocerse una serie de factores acerca de la mina: 1... 2.Costo estimado de energía en la ubicación de la mina.Será el sonido/ruido un factor en la instalación? .Volúmen de aire requerido.. SISTEMAS DE VENTILADOR DE SUMINISTRO Los sistemas de ventilador de suministro varían desde configuraciones muy simples con un solo ventilador pequeño y un arrancador montado sobre un hidro polo. En instalaciones horizontales el hielo puede tener que ser removido de los alrededores de la descarga del ventilador a intervalos regulares y si el ventilador es paralizado por alguna razón durante el invierno. si el ventilador esta vertical.Tamaño de levantamiento. a sistemas complejos con dos o más ventiladores. puede formarse hielo dentro del ventilador. 5. 3. el hielo puede caer dentro del ventilador rompiendo paletas.. transformadores de potencia.. 7. sistemas de gas pestilente. -El ambiente húmedo y sucio sugiere que el motor sea montado externamente al ventilador esto puede aumentar el costo de instalación. vaporizadores. impulsadores de frecuencia variables. PLC's.medidas para controlarlos serán limitados. calentadores de aire de mina. 4. 6.Resistencia de la mina en los varios volúmenes. Para comenzar el sistema de diseño y la selección del ventilador.¬Requerimientos de modulación de flujo..Requerimientos de calentamiento. 2.9. Algunas pautas generales para la exitosa instalación del ventilador de suministro: 1. Los quemadores con sopladores integrales son .¬. .Pérdida a través de regulador de tiro.. cuánto? D.Pérdidas en elementos de ducto tales como pasos intermedios y codos. si es así. sugerimos una velocidad de frente de +/.Sea generoso. pero derretir la nieve atrapada puede ser costoso en energía..¿Se desea algún grado de sobre capacidad. Generalmente la precipitación no dañará al equipo.600 pies por minuto para minimizar el transporte de lluvia y nieve.Pérdidas a través de rejillas de entrada o calentadores (si se usara).. al dimensionar la estructura del calentador y el área de toma.¿Hay una fuente de calor disponible tal como compresor o generador de enfriamiento que pueda usarse para minimizar el uso de combustible? Con la información en los puntos 1 a 9 y de A a D a la mano. sugerimos que se use 0.Pérdida a través de calentadores .Use quemadores con sopladores de aire de combustión integral más que los quemadores tipo cinta que requieren perfiles adicionales para encontrar la velocidad de aire requerido a través de los quemadores. La selección puede entonces optimizarse para la instalación basada en los criterios dados.Será el primer costo o el costo de operación. puede calcularse las pérdidas de menor importancia y hacer las selecciones preliminares de ventilador. Las pérdidas además de la resistencia de mina son: . para comparar opciones adecuadamente. .. esto es particularmente importante en un sistema de flujo variable ya que una bajada de flujo en sistemas que necesitan una velocidad mínima puede ser problemático. Como una regla del dedo.G. para estimados preliminares de perdida total subordinada si se usa quemadores con sopladores de aire de combustión y LO" si se usa quemadores tipo cinta y que los cálculos de detalle se deje al equipo del proveedor.. Una tabla de pérdidas para elementos de ducto se incluye en el apéndice para referencia..¿Debería instalarse un solo ventilador o ventiladores en paralelo? B. Sugeriríamos que se haga un cálculo del valor actual neto o por lo menos un análisis de costo de 3 a 5 años.75" W. el factor determinante en la selección? Tienen que tomarse algunas decisiones sobre el tipo de instalación que se desea: A.¿Debe(n) el ventilador(es) ser vertical o horizontal? C. 7. Si el O.. 4.Provee transiciones en la descarga del ventilador de modo que la(s) velocidad (es) del ventilador (es) se iguale a la velocidad de elevamiento. 8. V. 3. No hay punto de desacelerar y re-acelerar el flujo...Para instalaciones paralelas. del ventilador es menor que la velocidad de elevamiento se trunca el cono de descarga del ventilador.. ' 5. pero los ahorros en caballos de fuerza pueden ser significativos. espacie los ventiladores de modo que haya un mínimo de un diámetro de un ventilador entre ventiladores..Si los ventiladores son impulsados externamente directos incluyen una coraza de calor y/o un dueto de aire de enfriamiento entre los motores y los quemadores.En instalaciones que usan quemadores con sopladores integrales a +/¬1500 pies por minuto en el plano de los quemadores es deseable alentar la buena mezcla y aún las temperaturas del aire a través del frente completo del calentador a plenitud.Trate de mantener pequeños ángulos de expansión ( .En sistemas de ventilador paralelo siempre se incluye reguladores de tiro en cada ventilador para prevenir la recirculación si sólo esta operando un ventilador..más costosos que los de tipo cinta. a algo menos que el espaciado del diámetro de dos ventiladores incluye una hendidura de flujo centrado entre los ventiladores. 6.