ventiladores auxiliares

VENTILADORES AUXILARESVENTILADORES AUXILARES

Diseño del Sistema - Principios Básicos

Introducción

Utilización de Ventiladores Auxiliares

Seguridad y Mantenimiento

Conclusiones

El sistema consiste de un ventilador, acoples y ductos de ventilación. Es usado para ventilar frentes ciegos.

IntroducciónUn sistema de ventilación auxiliar consiste de un ventilador, acoples y ductos o mangas

Es el único medio disponible para suministrar de aire limpio a frentes o topes aislados

La energía consumida por estos ventiladores puede ser igual que aquella consumida por los ventiladores primarios

Por esta razón la selección del ventilador es importante

Diseño del Sistema – Principios Básicos

Frente

Caudal Requerido, Qo

Ventilador Auxiliar

Manga de VentilaciónLongitud, L1; Diam, D

L2

Caudal suministrado, QF; Caída de Presión, H

Principio Básico: QT ≥ 1.5 QF

QT

L3

El diseño incluye la estimación de: (1) caudal requerido en el frente, (2) presión desarrollada por el ventilador y (3) potencia del motor

Utilización de Ventiladores Auxiliares en Trabajos de Desarrollo

Ventilador Auxiliar

Ducto de Ventilación

Entrada de Aire

Salida de Aire

Diseño del Sistema – Principios Básicos

El caudal es calculado en función del volumen de contaminantes generados en el frente y los limites permisible de estos (TLV)

Estimación del caudal, presión y potencia del ventilador

La presión es calculada utilizando la ecuación de Atkinson al sistema de ductos únicamente

Principio básico: Caudal en galería primaria (QT) debe ser de 1.5 a 2 veces el caudal requerido (Qo)

Diseño del Sistema

La ecuación de Atkinson (en Unidades Inglesas):

QRH L

2A2.5..

3

LPerKR

Donde:

HL = Caída de energíaR = Resistencia del ducto * E-10Q = Caudal del ventiladorK = Coeficiente de fricción* E-10Per = Perímetro del ductoL = Longitud del ductoA = Área transversal del ducto

Utilización Eficiente de Ventiladores Auxiliares

Para reducir costos y evitar perdidas en el avance por falta de aire, es necesario contar con un plan completo del proyecto

Usado para ventilar galerías de longitud moderada

Frente

(de dos cuerpos)

Ducto flexible (manga)QT

Ventilador auxiliar: 2 x 75 HP30 p

50 p


Vent 1

Ducto Rígido Manga

Empalme D30 p

MotorMotor

Vent 3

Vent 2 Frente

QT

30 p

Ventiladores 1 y 2 de capacidades mayores que ventilador 3

Túneles largos son desarrollados usando varios ventiladores en un sistema soplante-aspirante combinado

Ventilación de Túneles LargosProblemas Comunes:

Para evitar estos problemas el sistema aspirante debe tener una capacidad mayor que la del sistema soplante

Es necesario mantener una distancia de empalme de 30 pies entre ambos sistemas

Fugas de aire Recirculación de contaminantes

Además, estos sistemas requieren de la utilización de ventiladores secundarios y ductos rígidos

Vent 1

Manga

Empalme D30 p

MotorMotor

Vent 3

Vent 2 Frente

QT

30 p

Ventilación de Túneles Largos

Ducto Rígido

Ventilador Secundario


Detalles de un ventilador secundario

Vent 1 Empalme D30 p

MotorMotor

Vent 2 Frente

QT

30 p

ReductorVentilador Secundario

Ducto Rígido Ducto Flexible

Dirección del flujo

Ventilador de 2 fases para ventilación auxiliar

Este ventilador de 480 V y 2 cuerpos (fases) puede ser utilizado para ventilar desarrollos largos.

Eficiencia de un ventilador

Eficiencia Mecánica:

Donde:

Eficiencia Volumétrica:

6350QHHP T

a100*

BHPHP

a

100**

QQ

F

V

Esta eficiencia es definida como el cociente del caudal distribuido al frente, QF sobre el caudal suministrado por el ventilador, Q

La diferencia QT - QF, representa la fuga de aire, (QL).

Ejemplo Numérico

Problema:Una galería es desarrollada usando métodos convencionales de perforación y voladura.

Problema: determinar la presión (caída total) y la potencia del ventilador

La galería tiene las siguientes dimensiones: alto =17 p, ancho = 17 p, y longitud = 1300 p

La galería puede ser ventilada usando mangas de 42 pulg. de diámetro. El caudal requerido es 50,000 p3/min.

Problema: determinar la presión y potencia del ventilador auxiliar

Ejemplo NuméricoRepresentación Grafica del Problema:

Frente

Qo = 50,000 p3/min

Ventilador Auxiliar

Manga de 42 pulg.

Longitud: 1300 p

L2

QT

L3

Ejemplo Numérico

Frente

Qo = 50,000 p3/min

Solución:

Manga de 42 pulg.Longitud: 1300 p

L2

QT

L3

Para: A = 9.6 p2; Per = 11 p; L = 1300 p; K = 12 E-10R = 37.3 E-10 (ecuación 2)

1. Resistencia del ducto:A2.5..

3

LPerKR

Ejemplo NuméricoSolución:1. Resistencia del ducto: R = 37.3 E-10

2. Caída estática: Para la resistencia anterior y un caudal de 50,000 p3/min

3. Caída de velocidad:

HL = 9.3 pulg. H2OQRH L

2

V = 5200 p/min; w = 0.075 lb/p3 → HV = 1.7 pulg. H2O

2

1098*

VwH v

4. Caída de energía: HT = 11.0 pulg. H2O (ecuación 3)

5. Potencia: HPa = 87 HP (ecuación 5)

Ventilador Auxiliar- 2 x 75 HP de Potencia para Problema 1

Instalación de un Ventilador Auxiliar

Ventilador Auxiliar- 2 x 75 HP de Potencia para Problema 1

Problemas Comunes y Soluciones

Recirculación de Contaminantes

Fugas de Aire

Instalación Inadecuada del Sistema

Estos problemas varían desde el diseño del sistema hasta la operación del mismo

Los problemas mas comunes son:

Recirculación de Contaminantes

Un ventilador sobredimensionado o mal ubicado pueden contribuir a la recirculación del aire

cambio en la dirección de aire cambio de temperatura del aire, y cambio en la composición del aire, a veces

detectado por un olor distinto (H2S y NOX)

El problema es caracterizado por tres cambios en el sistema:

Solución: Cambie el ventilador por otro mas adecuado


Fugas de Aire Limpio

Las fugas pueden ser identificadas por la escasez de aire en el frente de trabajo que no mejora con la capacidad del ventilador

Estas son resultados de una mala instalación de acoples, reductores y otros accesorios

Estos problemas pueden ser resueltos utilizando reductores y acoples prefabricados y estableciendo un programa riguroso de mantenimiento de ductos

Instalación Inadecuada del SistemaLos efectos son identificados por fallas frecuentes del ventilador, rotura de alabes, y perdidas elevadas de energía por fricción y choque.

Solución: los ductos deben ser alineados con el eje de la excavación y provistos de accesorios aero-dinámicos para cambios de dirección o velocidad

Otro aspecto: es el de proveer a la galería con un nicho especial para la instalación del ventilador


Un sistema de ventilación inadecuado puede traer muchos problemas que podrían afectan la salud de los trabajadores negativamente

Factores críticos de seguridad:

Instalación del Ventilador Instalación de Ductos y Mangas Conexiones Eléctricas Presión y Velocidad de Descarga Inspección y mantenimiento


el ventilador es generalmente suspendido por medio de cables metálicos de pernos anclados en el techo

Instalación del Ventilador

(uno para cada extremo de la carcasa)

Para la instalación es necesario utilizar dos cables independientes de ¼” de diámetro

Instalación del Ventilador Auxiliar

Es necesario instruir al trabajador sobre los peligros eléctricos y los procedimientos de operación

Vista Frontal Vista Lateral

MangaPernos

Cables o cadenas

Conexión Eléctrica

Instalación de Ductos y Mangas

En galerías, estos deben ser suspendidos de cables extendidos entre apoyos anclados en el techo

Mangas suspendidas de un cable mensajero

Cable Mensajero Perno de anclaje

Instalación de Ductos y Mangas

Ventilación auxiliar en una galería de desarrollo

Manga de ventilación en un sistema soplante

Inspección y mantenimientoEl sistema debe ser inspeccionado por fallas en el funcionamiento de partes periódicamente.Trabajos Específicos:

Con el ventilador en operación: Vibración anormal, Ruido exagerado, y Estado de partes eléctricas

a) Inspección del Ventilador

Con el ventilador apagado: Investigar las actividades afectadas por la interrupción (Evacuación?)

Inspección y mantenimientob) Inspección del Ductos

Presencia de codos agudos, retorcimiento de ductos, y reducciones inadecuadas.

Los codos deben ser reemplazados por otros fabricados para este efecto.

Si los ductos muestran perforaciones o cortaduras, estas deben ser remendadas o reemplazados

Presencia de fugas de aire. Las fugas son perdidas innecesarias de aire.

Por seguridad, uno debe apagar y asegurar el interruptor antes de realizar cualquier trabajo de reparación.

Conclusiones1. La utilización de un ventilador auxiliar requiere

de un diseño compatible con la ventilación primaria y una instalación adecuada.

Es necesario seleccionar el ventilador para la situación más desfavorable


2. Para el diseño es importante conocer los siguientes parámetros: el caudal requerido en el frente, y las dimensiones del ducto

Conclusiones3. Un sistema soplante-aspirante combinado es

generalmente adoptado para completar excavaciones o desarrollos largos

Para superar estos, es importante tener un buen diseño, una buena instalación, y un buen programa de mantenimiento

El sistema requiere de una buena combinación de ventiladores

4. Problemas comunes: recirculación, fugas de aire e instalaciones inadecuadas

ventiladores auxiliares

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