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VENTILACION PRIMARIA Y
SECUNDARIA
Ventilador Primario
Sistema Soplante
Ventilador Secundario
Sistema Aspirante
Instalación y Mantenimiento
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Ventiladores Primarios
Estos ventiladores sirven para impartir la energíanecesaria para mover el aire dentro de la mina.
Los ventiladores pueden ser instalados tanto en
superficie como en subterráneo. Ventilador de Superficie (Primario)
Ventilador Subterráneo (Secundario)
Un ventilador secundario es instalado para ayudar aun ventilador primario en balancear las presiones delaire y reducir fugas.
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Rampa
Escape
VR
Desarrollo
4
1
3
5
2Producción
Área de Trabajo
Referencias
Muro o Puerta
Ventilador
Sistema Aspirante
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Tipos de Ventiladores
Dos tipos clásicos: Centrífugos y Axiales
Ventiladores Centrífugos. Son usados para movervolúmenes moderados de aire a altas presiones
Ambos son utilizados en minas metálicas
Ventiladores Axiales. Son usados para movervolúmenes altos de aire a presiones moderadas
Ejemplo: 500,000 p3/min de aire @ 12 “ H2O
Ejemplo: 800,000 p3/min de aire @ 6 “ H2O
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Ventilador Centrifugo (aspirante)
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Ventilador Axial (Aspirador)
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Ventilador Primario
Ejemplo: Simulador VnetPC
Formular una red de ventilación
(Qo para todos los topes y talleres)
Determinar los caudales mínimos
Resolver la red de ventilación
Selección: La capacidad del ventilador esdeterminado utilizando un simulador.
Requiere:
(Seleccionar los ventiladores)
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Ventilador Centrifugo
El aire entra axialmente, es movido radialmentepor el impeler y descargado tangencialmente
El ducto de entrada incluye un regulador deaspas operado por un actuador. El impeler es
una rueda de ± 10 paletas y un eje
Es operado por un motor de inducción.
El ventilador consiste de un ducto de entrada,
una carcasa, un difusor y un motor.
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Rotation
Longitudinal View Drive End View
Portal
Self-Closing Doors
Motor Plinth
Motor
Evase’
RVC
Flexible Joint
Bearings
Detalles de un Ventilador Centrífugo
• Ducto de Entrada• Rodete y eje
• Carcasa y difusor• Motor de inducción
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Ventajas y Desventajas
Ventajas: Construcción sólida y robusta
Preferido para generar altas presiones
Volumen moderado (Q/P ~ bajo)
Desventajas:
Genera ruido elevado a velocidades bajas(usado como extractor)
Eficiencia máxima: 65 – 90 %
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Curvas Características
Estas graficas sirven para mostrar la relación del caudal
con la presión y la potencia del ventilador.
Caudal * 1000, p3/min
85 %
500
P r e s i ó n E s t á t i c a , p u l g .
H 2 O
80 %
10
0
0
-10º
+10º
Velocidad: 600 rpm
Densidad: 0.075 lb/p3
Angulo delas aspas
0º
A
B
A-B Región aceptable
Punto deOperación
P o t e n
c i a ,
B H P
BHP
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Ventilador Axial
Las aspas dirigen al aire axialmente de la entrada ala salida (el aire no cambia dirección)
Los ventiladores modernos tienen aspas ajustables(permite cambiar su capacidad)
Otros ventiladores vienen con motores equipados con
convertidores de frecuencia (velocidad variable)
Eficiencia de Operación: 75 – 90 %
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Ventajas: Caudal elevado. Capacidad flexible
desventajas: Ruido alto y requiere silenciadoresMantenimiento frecuente (cada mes)
Ventilador Axial
Impeler
MotorCaja
Piso de Galería
Muro de Concreto
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Ventilador
axial en untajo abierto
Instalación
sobre unpozo
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Curvas Características
135 HP A
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Tipos de Instalación
Este tipo de instalación permite aumentar la presiónconsiderablemente. Son usados para trabajos largos
Ventiladores en Serie:
Fan A Fan B
QTQ
Ventiladores de doble fase
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Ventiladores en Serie
• La curva característica de dos ventiladores en serie se obtiene
A: Punto de operación individual, B: Punto de operación combinado
sumando las presiones para un mismo caudal
PresiónPulg. H20
Q*10000, p3 /min0
2
4
4 8 12
B
A
Curva individual
Característica Combinada
Característica
de la mina
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Tipos de Instalación
Este tipo de instalación permite aumentar el caudalsin afectar mucho la eficiencia.
Ventiladores en Paralelo
Puertas de Control
QT = Q1 + Q2
Vent A
Vent B Q1
Q2
S ≥ D
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Ventiladores en Paralelo
• La curva característica de dos ventiladores en paralelo se
A: Punto de operación individual, B: Punto de operación combinado
Q*10000, p3 /min0
2
4
4 8 12
B
A
PresiónPulg. H20
Curva individual
Característica Combinada
Característica de
la mina
obtiene sumando los caudales para una misma presión
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Ventilación Secundaria
Requerimientos Básicos
Selección e Instalación de ventiladores
Ventilación Secundaria
Operación y Mantenimiento
Inspección y Control
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Ventilador Secundario
Puerta deVentilación
Abrir una puertasolamente
Ventilador SecundarioTabiques
herméticos
Un ventilador secundario es instalado para ayudar al
ventilador primario en controlar la presión del aire yreducir fugas
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Ventilador Secundario en Galería
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Ventilador Secundario
El ventilador es elegido conjuntamente con
el ventilador primario, al inicio del diseño
Operación y Mantenimiento
Tamaño y Selección
Para un uso eficiente, es necesario controlar
la calidad del aire y el estado del ventilador.
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Ubicación de Ventilador Secundario
Donde instalar el ventilador Secundario?
4.0”
2.0”
Hs
Distancia, Km
Frente
B A C
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Ubique el ventilador para minimizar fugas de aire
4.0”
2.0”
Hs
Distancia, Km
Frente
B A C
Ubicación del Ventilador Secundario
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Ventiladores Secundarios en ParaleloCapacidad: 400 HP cada uno
Cono de Salida
Puerta
Manual
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Leyes del Ventilador
Relacionan los cambios de presión, caudal y potencia
con cambios de diámetro, velocidad y densidad
1. Caudal, Q: teconsK n
tan
*D3
2. Presión, H:
3. Potencia, P:tecons
K wn
PP
tan
**D53
teconsK wn
H H
tan
**D22
n = velocidad, D = diámetro, w = densidad del aire
Donde:
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Leyes del Ventilador
De las tres leyes, las mas usadas son aquellas querelacionan caudal, presión y potencia con cambios develocidad y densidad del aire
Cambio de velocidad:
Los ventiladores modernos están equipados conmotores de frecuencia variable (VFD).
Un VFD permite al ventilador aumentar o disminuirsu capacidad de acuerdo a las circunstancias.
Q 2 = (n 2 /n 1 )Q 1 H 2 = (n 2 /n 1 ) 2 H 1 P 2 = (n 2 /n 1 )
3 P 1
Si D y w son constantes, entonces:
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Leyes del Ventilador
Ejemplo 1. El punto de operación de un ventilador esta
representado por:n1 = 600 rpmQ1 = 100 kp3 /minH1 = 5 pulg. H2O
P1 = 160 HPw1 = 0.060 lb/p3 η1 = 49 %
Q = 100 k
H 1 =
5 “
n = 300
Problema: Determine elpunto de operacióncuando la velocidad bajade n = 600 a 300 rpm
Asuma w2 = w1
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Leyes del Ventilador
Q2 = 0.5 Q1
H2 = 0.25 H1
P2 = 0.125 P1
Solución:
(n2 /n
1) = 0.5
n = 6 0 0 r p m
Q = 100 k
H 1 =
5 “
n = 300
n = 6 0 0 r p m
Q = 100 k
H 1 =
5 “
n = 300
n1 = 600 rpm
Q1 = 100 kp3
/minH1 = 5 pulg. H2O
P1 = 160 HP
w1 = 0.060 lb/p3
η1 = 49 %
Q2 = 50 kp3 /min H2 = 1.25 pulg. H2O P2 = 20 hp
Ejemplo 1.
n2 = 300 rpm
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Leyes del Ventilador
Cambio de Densidad del Aire
Las curvas de los ventiladores están estandarizadaspara condiciones del nivel del mar
En la practica, pocos ventiladores trabajan bajo estascondiciones, pero muchos a otras altitudes. Entonces,estos operan con diferentes rendimientos
Q 2 = Q 1 H 2 = (w 2 /w 1 ) H 1 P 2 = (w 2 /w 1 )
P 1
Si D y n son constantes, entonces:
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Leyes del Ventilador
Ejemplo 2. Un punto de operación de un ventilador esta
representado por:n1 = 800 rpmQ1 = 100 kp3 /minH1 = 20 pulg. H2O
P1 = 450 HPw1 = 0.075 lb/p3 η1 = 70 %
100
H 20” Problema: Determine el
punto de operacióncuando el ventilador esinstalado en un lugardonde w2 = 0.047 lb/p3
Asuma n2 = n1Q, k p 3 /min
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Leyes del Ventilador
Ejemplo 2. n1 = 800 rpm
Q1 = 100 kp3 /minH1 = 20 pulg. H2O
P1 = 450 HP
w1 = 0.075 lb/p3 η1 = 70 %
100
H 20”
Solución: w2 / w1 = 0.627
Q, k p 3 /min
w2 = 0.047 lb/p3
Q2 = Q1
H2 = 0.627 H1
P2 = 0.627P1
Para w2 = 0.047 lb/p3, lapresión del ventilador bajade 20 a 12.5 pulg.H2O
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Selección del Ventilador
Ejemplo 3. En una mina metálica se requiere unventilador de las siguientes características:
Caudal = 300,000 p3 /min
Presión total = 6 pulg. H2Ow = 0.075 lb/p3
La Fig. 11 muestra las curvas características de unventilador existente en el almacén
Si este ventilador es instalado en la mina, cual seriasu punto optimo de operación (Q, H, P)?
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Características del Ventilador “Spendrup”
Caudal, p3 /min x 1000
P r e s i ó n
T o t a l ,
p u l g .
H 2
O
P o
t e n c i a R e q u e r i d a ,
H P
Fig. 11
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Ejemplo 3. Requerimiento:
Solución:
1. Determine la resistencia de la mina
Selección del Ventilador
Q = 300,000 p3 /min
P = 6 pulg. H2O
H = R Q2 → R = H/ Q2 R = H/ Q2 = 0.667 10-10
2. Determine la curva característica de la mina
Q, k p3 /min 0 200 300 400
H, pulg. H2O 0 2.67 6.0 10.67
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Caudal, p3 /min x 1000
P r e s i ó n
T o t a l ,
p u l g .
H 2
O
P o
t e n c i a R e q u e r i d a ,
H P
Características del Ventilador “Spendrup”
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Ejemplo 3: Resumen
El ventilador seleccionado debe operar con susalabes en posición # 4. Su Punto de operación estadado por:
Selección del Ventilador
Q = 320,000 p3 /min
H = 6.8 pulg. H2O
Eficiencia, η = 82 %
El ventilador requiere de un motor de 418 HP depotencia.
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Instalación
Requerimientos Básicos
Selección e Instalación de ventiladores
Instalación y Mantenimiento deVentiladores
Mantenimiento
Inspección y Control
Responsabilidades del Supervisor
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Instalación del Ventilador
El trabajo de instalación incluye:
Construcción de una cámara de acople
Construcción de fundaciones
Instalación del ventilador y accesorios
Pruebas de funcionamiento y entrega
incluyendo puertas de seguridad
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Socavón 1
V- 12
V- 14
Conducto de Entrada
Difusor
Motor
Ventilador
Cámara de Acople
PuertasDobles
D
D
Detalles de Instalación de dos Ventiladores Centrífugos
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Deben ser instalados en estructuras sólidas para
evitar recirculación de aire contaminado
Reglas para el Uso Eficientede Ventiladores
La conexión eléctrica del ventilador secundario debe
ser sincronizada con aquella del ventilador primario.
Deben ser ubicados para reducir fugas de aire y
preferentemente en galerías de expulsión
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Entrene a su cuadrilla a utilizar los ventiladores de unamanera segura y eficiente.
Obligaciones del Supervisor
Equipe a los obreros con las herramientas de trabajoy entrénelos en el uso correcto de estas.
Para cumplir con este objetivo, siga estas reglas:
Inspeccione las partes móviles del ventilador. Use
los 5 sentidos: vista, olfato, oído, tacto, y gusto
Si encuentra algún defecto, corríjalo inmediatamente.