Equipos de ventilacin en mineraMi57G- VentilacinSemestre otoo 2007

Equipos de ventilacinLa revolucion industrial trajo consigo cambios en la forma de inyectar aire a las minas subterraneas.Los primeros ventiladores mecanizados fueron del tipo centrfugos, de gran dimetro y de velocidad lenta.Con el nacimiento de la aviacin y el avance de la aerodinmica, aparece el ventilador axial, los que a la larga han mostrado mejores resultados.Sin embargo los ventiladores centrfugos han sido mejorados, sobre la base de principios aerodinmicos, por lo que han recuperado vigencia.

Tipos de equipos de ventilacinVentiladoresFunciona como una bomba de aire, creando diferencias de presin CompresoresFuncionan como ventiladores de alta presin (6.9 kPa)Injectores (jet fans)Utilizan la energia cinetica del aire comprimido para ingresar el aireDireccionan un chorro de aire comprimido hacia una entrada ciega

Ventiladores ClasificacinSe pueden clasificar segn su tipo y su funcin.Segn su tipo:Radiales o Centrfugos: el aire abandona el impulsor en una direccin perpendicular respecto al eje del impulsor.Axiales: la forma como el aire pasa a travs del ventilador se asemeja al principio de accin de un par tornillo/tuerca.

Segn su uso:Ventiladores principales o de superficieVentiladores reforzadoresVentiladores auxiliares

VENTILADORES DE MINAS- ComponentesUn ventilador es una mquina rotatoria que expulsa aire en forma continua.Las partes principales que componen un ventilador y que afectan sus propiedades aerodinmicas son:HELICE: El angulo de las helices es la parte mas importante en el diseoIMPULSOR que es la parte del ventilador que al rotar imparte energia cintica al aire. (este es el diametro del ventilador) CARCAZA que es estacionaria y que gua el aire hacia y desde el impulsor transformando energa cintica a esttica.

VENTILADORES DE MINASLos ventiladores centrifugos producen presion por medio:- Fuerzas centrifugas (rotacion del aire)Energia cinetica (helice) Teoreticamente un ventilador centrifugo entrega la misma presion independiente del caudal

VENTILADORES DE MINAS

Ventiladores axialesLa principal accion del ventilador axial es impartir una aceleracion tangencial al aire.Las fuerzas centrifugas son despreciables

VENTILADORES DE MINASClasificacion segn su funcin:Ventilador principal o de superficie: ventilan toda la mina. Por el pasa todo el aire del circuito que sirve.Ventilador reforzador: instalados en un paso principal subterrneo, para ayudar al ventilador principal, comnmente se usan para ventilar circuitos de alta resistencia.Ventilador Auxiliar: se instalan en conjunto con ductos para ventilar una galera de avance o un terminal ciego. Son axiales y muy compactos.

Formulas de eficiencia

El objetivo es saber elegir el ventilador ms conveniente en cuanto a su eficiencia, consumo de potencia y que asegure el mejor servicio.Interesa determinar la potencia requerida del motor que acciona al ventilador.El aire que queremos mover a travs del circuito consume energa debido a las prdidas de presin producidas por la resistencia del circuito.Esta energa debe ser vencida por el movimiento del ventilador.Por ser el ventilador una mquina, pierde energa por roce en sus descansos y por vibraciones.Por otra parte como el ventilador es movido por un motor, por intermedio de una transmisin

Caracteristicas de los ventiladoresVentiladores centrfugos

Formulas de potenciaEn un ventiladorEficiencia estatica (total)Potencia aire estticoEficiencia totalPm: potencia de frenadoPi: potencia al motor

CurvasGrado de una ventilador es Q, Ht, Pm, a la eficiencia mxima

VENTILADORES DE MINASDefiniendo:Q = caudal de aire en m3/seg.H = depresin del circuito en mm c.a. o kg/m2Pot = potencia del motor en HP. = eficiencia del ventilador. Vara entre 70 y 80 %segn sutamao, fabricacin y punto de trabajo.AHP = potencia necesaria para mover el caudal Q en uncircuito cuya depresin es H en HP.BHP = potencia al freno del ventilador en HP.DE = eficiencia de la transmisin. Vara entre 90 % entransmisiones por poleas y correas a 100 % en transmisionesdirectas.ME = eficiencia del motor. Vara entre 85 y 95 %.

VENTILADORES DE MINASPas = Q x Hs / (75 x x DE x ME)Pot = BHP / DE x MEPot = AHP / x DE x MEPot = Q x H / 75 x x DE x ME

La potencia del motor es directamente proporcional a lacantidad de aire y a la prdida de presin del circuito.

Curva caracterstica- ventilador centrifugo

Curva caracteristica- ventilador vane axial

VENTILADORES DE MINASn: velocidad (rpm)D: dimetroW: densidad aire

VENTILADORES DE MINASEstas leyes se aplican prescindiendo del sistema de unidades usado, siempre que sean consistentes.Si la resistencia del sistema contra la cual est operando el ventilador no cambia y vara la velocidad de rotacin de este, se producen efectos considerables en su funcionamiento. Ejemplos: Si N2 = 2 N1 Q2 = 2Q1 el caudal que mueve el ventilador aumenta al doble H2 = 4H1 la presin aumenta cuatro veces Pot = 8 Pot1 la potencia necesaria aumenta ocho veces.Una decisin de aumentar la velocidad del ventilador, tieneefectos considerables en la energa requerida.

VENTILADORES DE MINASEn cualquier ventilador se puede variar su caracterstica al alterar su velocidad.Si el ventilador est conectado al motor mediante propulsin convencional, cambiar su velocidad de rotacin implica variar la relacin de poleas y correas de propulsin o cambiar el mecanismo interno de la caja de engranajes.Estos cambios no son fciles de efectuar, menos a intervalos frecuentes.La variacin del servicio del ventilador a velocidad constante se logra por otros medios.a) colocacin de un regulador; consiste en estrangular la entrada o salida del ventilador. Es un mtodo econmico pero significa un consumo de energa que no se aprovecha, equivalente a la energa que disipa el regulador.

VENTILADORES DE MINASb)Variacin de las aspas, dado que las aspas pueden ser de inclinacin ajustable, lo cual incluso se logra en la actualidad sin detener la mquina.La variacin de ngulos de las aspas produce una familia de curvas caractersticas de un ventilador, a velocidad fija, ampliando considerablemente el rango de servicio del ventilador.c) Cambio de revoluciones del motor. Existen cajas elctricas que permiten cambiar la frecuencia del motor elctrico y con ello variar su velocidad de rotacin a voluntad, sin afectar su eficiencia. Son los convertidores de frecuencia.

VENTILADORES DE MINAS8 RESOLUCION DE CIRCUITOS CON VENTILADOREl ventilador es una mquina capaz de comprimir el aire entregndole unos pocos kg/cm2 de presin. Es un compresor de muy baja eficiencia.Luego lo que ocurre es que el aire que pasa por l, no vara su volumen pero si entrega energa en forma de presin, capaz de anular las prdidas de presin de un circuito.Si hemos calculado un circuito donde deben pasar Q m3/seg y que tiene una cada de presin de H mm c.a., debemos encontrar un ventilador capaz de mover ese caudal esa de presin.

VENTILADORES DE MINASQHV curva del ventiladorR resistencia del circuito

VENTILADORES DE MINASLos ventiladores pueden ser representados matemticamente mediante un polinomio del tipoH = aQn + bQ(n-1) + cQ(n-2) +....Generalmente se muestra como H = aQ2 + bQ + cMientras mayor grado tenga el polinomio, ms fielmente se representar la curva caracterstica.

Determinar dimetros de ventiladoresVelocidad especifica Q por unidad de presionDiametro especificoVelocidad especificaCaudal especifico

Ejercicio 1Se requiere entregar 150.000 cfm a 4 Hs. Seleccione el ventilador desde las serie 8H, cuyas caracteristicas especificas se dan en el grafico

Ejercicio 2Dado un ventilador axial que opera a:Hs=956 PaQ=66,07 m3/sPm=104 kWD=1.83 mN=1750 rpmDensidad del aire= 1.2 kg/m3

Calcule Ht, efficiencia estatica y efficiencia total