CONFERENCIAS SOBRE VENTILACIN DE MINAS La Paz, da 11 de Mayo de 2009

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 2 de 171 TECNOLOGA DE LOS VENTILADORES ___________________________________ 5 1INTRODUCCIN _____________________________________________________ 6 2VENTILADOR. CLASIFICACIN. FUNDAMENTOS ______________________ 7 2.1Definicin. Descripcin de los parmetros principales de funcionamiento ______________ 7 2.2Clasificacin de los ventiladores ______________________________________________ 7 2.3Comparativa de ventiladores axiales frente a ventilador centrfugos. _________________ 10 2.4Tipos de configuraciones de un ventilador______________________________________ 11 3VENTILADORES AXIALES. COMPONENTES __________________________ 14 3.1Perfil aerodinmico del labe________________________________________________ 15 3.2Nmero de labes_________________________________________________________ 17 3.3Dimetro del rodete _______________________________________________________ 17 3.4Dimetro del cubo ________________________________________________________ 17 3.5Velocidad de giro del motor_________________________________________________ 18 4EL VENTILADOR AXIAL Y SUS ACCESORIOS MAS FRECUENTES. ______ 19 4.1Ventilador ______________________________________________________________ 19 4.2Accesorios ______________________________________________________________ 23 5CURVA CARACTERSTICA DEL VENTILADOR. _______________________ 28 5.1Acoplamiento de ventiladores _______________________________________________ 29 5.2Fenmeno de Bombeo _____________________________________________________ 30 5.3Trabajo en conjunto de ventilador y del tiro natural ______________________________ 37 5.4Regulacin del rodete del ventilador __________________________________________ 38 6MANTENIMIENTO DE LOS VENTILADORES __________________________ 41 6.1Introduccin al mantenimiento_______________________________________________ 41 6.2Trabajos de mantenimiento _________________________________________________ 42 6.2.1 Control de vibraciones _____________________________________________________ 43 6.2.2 Control de Rodamientos____________________________________________________ 44 6.2.3 Inspeccin del rotor _______________________________________________________ 45 6.2.4 Emplazamiento. Resistencias de Caldeo. _______________________________________ 45 6.2.5 Conexin elctrica ________________________________________________________ 46 6.3Revisiones de seguridad necesarias ___________________________________________ 48 6.3.1 Cada 2 meses ____________________________________________________________ 48 6.3.2 Cada 6 meses ____________________________________________________________ 48 6.3.3 Cada 12 meses ___________________________________________________________ 49 6.4Puesta en funcionamiento __________________________________________________ 50 6.5Transporte y manipulacin__________________________________________________ 51 6.6Almacenaje y tiempos de parada / Mantenimiento _______________________________ 53 6.7Desmontaje y reinstalacin de equipos de ventilacin_____________________________ 54 6.8Instalacin y montaje mecnico______________________________________________ 54 VENTILACIN PRINCIPAL _____________________________________________ 56 1INTRODUCCIN ____________________________________________________ 57 1.1La atmsfera de la mina ____________________________________________________ 57 1.2Objetivo de la ventilacin __________________________________________________ 60 2CONCEPTO DE RESISTENCIA AERODINMICA _______________________ 61 2.1Expresin general de la resistencia de una galera ________________________________ 62 2.2Resistencia de galeras (Valores del coeficiente de frotamiento)_____________________ 63 2.3Galeras con obstculos ____________________________________________________ 64 2.4Resistencia adicional debida a las tuberas______________________________________ 65 2.5Resistencia de las cintas transportadoras _______________________________________ 65 2.6Resistencias locales _______________________________________________________ 66 3UNIDADES DE RESISTENCIA_________________________________________ 67

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 3 de 171 4PLANIFICACIN DE LA VENTILACIN_______________________________ 70 5CAMPAA DE MEDICIONES. ANALISIS _______________________________ 74 4.2El control de la ventilacin en las minas _______________________________________ 74 4.3Servicio de ventilacin en las minas __________________________________________ 76 6CALCULO DE REDES ________________________________________________ 89 5.1Descripcin de los mtodos de clculo ________________________________________ 89 5.2Preparacin de los datos____________________________________________________ 90 5.3Clculo de las resistencias __________________________________________________ 90 5.4Eleccin del ventilador_____________________________________________________ 92 5.5Clculo del reparto de caudales ______________________________________________ 94 5.6Evaluacin de los resultados ________________________________________________ 95 5.7Algunas consideraciones prcticas____________________________________________ 96 5.8Datos del problema _______________________________________________________ 98 5.9Incgnitas del problema ____________________________________________________ 98 5.10 Soluciones informticas ___________________________________________________ 100 5.11 Preparacin y entrada de datos______________________________________________ 100 5.12 Introduccin de la red de ventilacin en el programa ____________________________ 100 5.13 Diseo de la red en el ordenador ____________________________________________ 101 5.14 Proceso de clculo _______________________________________________________ 102 5.15 Datos de salida __________________________________________________________ 102 5.16 Ampliacin del concepto de orificio equivalente al caso de una mina con varias entradas y varias salidas________________________________________________________________ 103 VENTILACION SECUNDARIA __________________________________________ 106 1INTRODUCCIN ___________________________________________________ 107 2ELEMENTOS DE UNA INSTALACIN DE VENTILACIN SECUNDARIA 108 2.1Ventiladores ____________________________________________________________ 108 2.2Tubera ________________________________________________________________ 111 2.3Filtros _________________________________________________________________ 112 2.4Cassetes _______________________________________________________________ 116 3SISTEMAS DE VENTILACIN _______________________________________ 118 3.1Tipos de sistemas de ventilacin ____________________________________________ 118 3.2Configuraciones _________________________________________________________ 122 4CRITERIOS DE DEFINICION DE CAUDALES__________________________ 126 4.1Velocidad mnima _______________________________________________________ 126 4.2Dilucin de metano ______________________________________________________ 126 4.3Dilucin emisiones diesel _________________________________________________ 127 4.4Dilucin gases de la voladuras______________________________________________ 131 5PRDIDAS DE CARGA DE LA INSTALACIN _________________________ 134 5.1Naturaleza de las prdidas de un circuito de ventilacin secundaria _________________ 134 5.2Metodologa general para el clculo de prdidas de carga en una instalacin de ventilacin secundaria. _________________________________________________________________ 138 6REGLAS DE ORO DE LA VENTILACIN______________________________ 146 6.1Importancia del dimetro en la eleccin del ventilador ___________________________ 146 6.2Importancia del uso del variador de frecuencia _________________________________ 146 6.3Importancia del n de juntas de la tubera _____________________________________ 148 7DISPOSICION DE LA VENTILACIN SECUNDARIA EN EL ENTORNO __ 149 7.1Posicin relativa respecto a la ventilacin principal _____________________________ 149 7.2Glibos mximos ________________________________________________________ 149 7.3Tuberas especiales Oval Lay flat / twin protan_________________________________ 149 7.4Instalacin de tubera usada ________________________________________________ 150 8CONTROL Y SEGUIMIENTO DE LA VENTILACIN SECUNDARIA _____ 151 8.1Sistemtica de control ____________________________________________________ 151

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 4 de 171 8.2Medidas de velocidad de aire_______________________________________________ 151 ACCIONAMIENTO Y CONTROL DEL VENTILADOR_______________________ 155 1INTRODUCCION ___________________________________________________ 156 2MOTOR____________________________________________________________ 157 3PROTECCIONES Y MONITOREO ____________________________________ 158 3.1Sondas de Temperaturas PTC. Termistores ____________________________________ 158 3.2Sondas de Temperaturas PT100. Termorresistores ______________________________ 159 3.3Sensor de vibraciones_____________________________________________________ 159 3.4Sonda Petermann. Presostato de bombeo______________________________________ 160 3.5Tipos de arranque________________________________________________________ 160 4VARIADORES DE FRECUENCIA _____________________________________ 166 5AHORRO DE ENERGIA _____________________________________________ 168 Costes de funcionamiento y variador de frecuencia. Ejemplos prcticos y comparativa. _____ 169

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 5 de 171 TECNOLOGA DE LOS VENTILADORES

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 6 de 171 1INTRODUCCIN Lostneles,lasminas,fbricasobarcosdenuestrosdasnecesitanunsistemade ventilacin que va siendo ms complejo cada da. Esto implica la necesidad de conocer con msprofundidadelsistemadeventilacin,perosobretodoelventiladorytodossus elementosauxiliaresquejuntoconlossistemasdearranqueycontrolformanlaparte primordial de dicho sistema. Porello,aligualqueesfundamentalelmanejodelosconocimientosdelossistemasde ventilacinysubuenaprctica,sehadetenerencuentaelrangodeaplicacindelas mquinasqueconformandichosistema.Esteconocimientonosayudarareducirlos problemas y sus consecuencias desde el origen. Desdesusinicioshastahoyda,laVentilacindeMinastenacomoobjetivocentralel suministro de aire fresco para la respiracin de las personas y dilucin-extraccin de polvo y gases producto de las operaciones subterrnea (voladura, extraccin, carga y transporte). En estos ltimos aos, han aumentado fuertemente los requerimientos de aire con el objeto depoderdiluiryarrastrarfueradelaminalasfuertesconcentracionesdegasestxicos emitidosporlosequiposdiesel-dealtotonelaje-incorporadosenformamasivaalas operaciones subterrneas involucradas en los diversos mtodos de explotacin. Es verdad que generalmente los requerimientos actuales no se daban en el pasado con tanta intensidad,yaqueentonceslosritmosdeexplotacinenlasminasnoerancomolos actuales,y,portanto,nopodemosperderdevistaquelosnivelesdeconfortyseguridad adoptadoshoydasonmuchomsexigentes,loquetraecomoconsecuenciaelaumento delnmeroytamaodelosventiladoresparacadasistemadeventilacinascomosu optimizacin en el control de los mismos. Dentrodelcontextodelaventilacinnosreferimosalvolumendeairemovidoporel ventilador como corriente de aire o de ventilacin, mientras que el incremento de presin queseproduceenelsistemasesueledenominarcomodepresindelventilador.Esta ltima denominacin no ser del todo correcta cuando el ventilador trabaja como impulsor.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 7 de 171 2VENTILADOR. CLASIFICACIN. FUNDAMENTOS 2.1Definicin. Descripcin de los parmetros principales de funcionamiento Un ventilador es una maquina que transmite energa a un fluido (aire o gases), produciendo elincremento depresinnecesario(Presin Total) con la que mantener un flujo continuo de dicho fluido. Para realizar este trabajo el ventilador requiere de una potencia en el eje del motor que lo acciona que viene dada por la expresin: [%]] [ Pr ] / [] [3ventiladorPa Total esin s m Caudalwatios Potenciaq= Cada ventilador vendr definido por su curva caracterstica, que es el lugar geomtrico de los puntos de funcionamiento del mismo para cada ngulo de regulacin de los labes. Por tanto, tendremos una curva caracterstica distinta para cada ngulo. El punto de corte de la curvacaractersticaconlaresistenciadelcircuitoeselpuntodefuncionamientodel ventilador. 2.2Clasificacin de los ventiladores Coneldesarrollodelacienciaaerodinmica,enlosaosposterioresalasegundaguerra mundial se desarrollaron los primeros ventiladores de flujo axial, es decir, los ventiladores axiales,loscualessonlosmsutilizados,enlaactualidadyanivelglobal,paramover grandes caudales de aire en los trabajos subterrneos, operando -dichas unidades- tanto en interiormina,comoensuperficie.Losventiladoresdetipocentrfugo,actualmenteson ampliamente utilizados en Sistemas de Ventilacin Industrial dado su capacidad de generar altas cadas de presin con caudales relativamente bajos. Losventiladoressedividenenelsentidomsgeneralen3tipos:Ventiladoresdehlice, axialesycentrfugos.Paracadaunodeestostipossepuedendisponerconvariedadde posiciones de descarga y distintos tipos de accionamiento del rodete. VENTILADORCENTRIFUGO.-El ventiladorcentrfugoconsisteenun rotorencerradoenunaenvolventede formaespiral;elaire,queentraa travsdelojodelrotorparaleloala flechadelventilador,essuccionado porelrotoryarrojadocontrala envolvente se descarga por la salida en ngulorectoalaflecha;puedeserde entradasencillaodeentradadoble. Sonventiladoresdeflujoradial.La trayectoria del fluido sigue la direccin

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 8 de 171 del eje del rodete a la entrada y est perpendicular al mismo a la salida. Si el aire a la salida se recoge perimetralmente en una voluta, entonces se dice que el ventilador es de voluta. Enunventiladordeentradadoble,elaireentraporambosladosdelaenvolvente succionadoporun rotordobleopordos rotoressencillos montadosladoalado. Losrotoressepueden clasificar,engeneral, enaquelloscuyos labessonradiales,o inclinadoshacia adelante,oinclinados haciaatrsdelsentido de la rotacin. Noobstante,enlaactualidadyenciertospases,seestutilizandoventiladoresdetipo centrfugo-dealtacapacidad,entrminosdecaudaldeaire-paraventilaroperaciones minero-subterrneas, con la caracterstica particular y principal de que, tales unidades son instaladasmayoritariamenteensuperficieatendiendolarestriccionesdeevitargrandes excavacionesenelinteriorlaminasubterrnea(norecomendabledesdeelpuntodevista geomecnicoyaqueestetipodeventiladornecesitaunespaciomuyamplioparasu instalacin). Estosventiladorestienentrestipos bsicos de rodetes: a)labes curvados hacia adelante, [1]. b)labes rectos, [2]. c)labesinclinadoshacia atrs/curvadoshaciaatrs. [3],[4],[5] y [6]. Los ventiladores de labes curvados hacia adelante (tambin se llaman de jaula de ardilla) tienen una hlice o rodete con las labes curvadas en el mismo sentido que la direccin de giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, baja velocidad perifrica y son silenciosos. Seutilizancuandolapresinestticanecesariaesdebajaamedia,talcomolaquese encuentran en los sistemas de calefaccin, aire acondicionado o renovacin de aire, etc. No es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partculas se adhieren a los pequeos labes curvados y pueden provocar el desequilibrado del rodete. Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo fuera del punto de diseo. Adems, como su caracterstica de potencia absorbida crece rpidamente con el caudal, ha de tenerse mucho cuidado con el clculo de la presin necesaria en la instalacin para no sobrecargarlo. En generalsonbastanteinestablesfuncionandoenparalelodebidoasucaractersticacaudal-presin. Rodete de entrada doble

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 9 de 171 Losventiladorescentrfugosradialestienenelrodetecon loslabesdispuestosenformaradial.Lacarcasaest diseada de forma que a la entrada y a la salida se puedan alcanzarvelocidadesdetransportedemateriales.Existen una gran variedad de diseos de rodetes que van desde los de"altaeficaciaconpocomaterial"hastalosde"alta resistenciaaimpacto".Ladisposicinradialdeloslabesevitalaacumulacinde materialessobrelasmismas.Estetipodeventiladoreselcomnmenteutilizadoenlas instalacionesdeextraccinlocalizadaenlasqueelairecontaminadoconpartculasdebe circularatravsdelventilador.Enestetipodeventiladoreslavelocidadperifricaes media y se utilizar en muchos sistemas de extraccin localizada que movilizar aire sucio o limpio. Losventiladorescentrfugosdelabescurvados haciaatrstienenunrodeteconloslabes inclinadosensentidocontrarioalderotacin.Este tipodeventiladoreseldemayorvelocidad perifrica y mayor rendimiento con un nivel sonoro relativamente bajo y una caracterstica de consumo deenergadeltipo"nosobrecargable".Enun ventilador "no sobrecargable", el consumo mximo deenergaseproduceenunpuntoprximoalde rendimiento ptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios delaresistenciadelsistemaresultarenunconsumodeenergamenor.Laformadelos labescondicionalaacumulacindematerialessobreellas,deformaqueelusodeestos ventiladores debe limitarse como se indica a continuacin: olabesdeespesoruniforme:Loslabesmacizospermiteneltrabajoconaire ligeramentesucioohmedo.Nodebeemplearseconaireconteniendomateriales slidos ya que tienen tendencia a acumularse en la parte posterior de los labes. olabes de ala portante: Los labes de ala portante permiten mayores rendimientos y unaoperacinmssilenciosa.Loslabeshuecosseerosionanrpidamenteyse puedenllenardelquidosilahumedadesalta,porellosuusoquedalimitadoa aplicaciones en las que se manipule aire limpio. VENTILADORDEHELICE.-Esteventiladorest formadoporunrodetedentrodeunanilloocarcasade montaje. La direccin de la corriente de aire es paralela a la flechadelventilador.Seempleaparamovilizaraireen circuitos cuya resistencia es muy pequea.

Puedemanejargrandesvolmenesdeaireaunapresin esttica baja.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 10 de 171 VENTILADOR AXIAL.-El ventilador axial es de diseo aerodinmico. Este tipo de ventilador consisteesencialmenteenunrodetealojadoen unaenvolventecilndricaocarcasa.Laadicin delabes-gua,detrsdelrotor,convierteal ventilador turbo-axial en un ventilador axial con aletas gua. Puedefuncionarenunampliorangode volmenes de aire, a presiones estticas que van debajasamoderadamentealtasyescapazde desarrollarmayorespresionesestticasqueel ventilador centrfugo a la vez que es mucho ms eficiente. Los labes-gua, en la succin o en la descarga,oenambaspartes,sehanaadido paraenderezarelflujodelairefueradela unidad a la vez que sirven de apoyo en el diseo. 2.3Comparativa de ventiladores axiales frente a ventilador centrfugos. Lasdiferenciasquesetienealutilizarunventiladoraxialfrenteauncentrfugosonlas siguientes: Losventiladoresaxialesofrecenmejoreficienciaenunampliorangodepuntosde funcionamiento,mientrasquelosventiladorescentrfugospuedentenerunrendimiento muyalto,perosolamentesobreunrangomuyreducido,yslosobreunacurva caracterstica. Este parmetro es muy importante ya que el coste de la energa es un factor que se ha de tener en cuenta. Por tanto, el rendimiento tiene una importancia primordial, y como es lgico, primar conseguir rendimientos elevados en grandes gamas de puntos de funcionamiento, objetivo mucho ms difcil de conseguir con ventiladores centrfugos que con ventiladores axiales. Si un ventilador centrfugo diseado para un punto de funcionamientodeterminadohadetrabajarenotras condiciones,debido,porejemplo,auncambioenlas condicionesresistentesdelamina,tendr presumiblementeunadisminucinderendimiento considerable. Mayorrendimientomecnicodelosventiladores axiales, ya que los ventiladores centrfugos transmiten elmovimientodesdemotoralrodetecontransmisin por correas o mediante otros tipos transmisiones. Esto implica una serie de complicaciones adicionalesfrenteaunventiladoraxial,yaqueademsdelaprdidaderendimientopor transmisin, podran aparecer ms frecuentemente fenmenos de vibraciones debido a que es un sistema mecnico ms complejo.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 11 de 171 Enciertosventiladorescentrfugosseplanteanproblemasenlatransmisincomopuede sereldeslizamientodelacorrea,destensado,excesodetensadoquerepercutesobrelos rodamientos,yconciertopeligroderoturadelascorreascuandoestnexpuestasa temperaturas extremas. Unventiladoraxial,paralasmismasprestacionesde presinycaudal,requieremenorespaciofsicoqueun ventilador centrfugo, ya que por el diseo puede utilizar motoresdemayorvelocidad.Elventiladorcentrfugoal contrario,necesitacimentacionesmayoresparael ventilador y toda su ductera incrementando el costo de la instalacin significativamente. Lapresenciadeaguaesperjudicialparalosventiladores centrfugos, ya que el rodete de estos, presentan en su configuracin huecos que acumulan aguamientrastrabajan,produciendoundesequilibrioenelventiladorquedegeneraen vibraciones. Unventiladoraxialtienemsversatilidadenlaregulacinqueunventiladorcentrfugo, debidoaqueesposibleactuarsobreelngulodeposicindeloslabesysobrela velocidad de rotacin con un variador de frecuencia, pudiendo alcanzar una gran gama de puntosdefuncionamiento,mientrasqueelventiladorcentrfugotieneregulacinpor velocidad, y si queremos conseguir otro punto de funcionamiento, ser a base de aumentar laresistenciadelcircuito(conundamperderegulacin,p.e.),loquesignificaraun incremento de potencia debido a la regulacin. En este captulo nos centraremos especialmente en los ventiladores axiales que son los que se utilizan en la mayora de las instalaciones. 2.4Tipos de configuraciones de un ventilador Unventiladorpuedeser,segnsuformaconstructiva, horizontalovertical.Losventiladoreshorizontalessonlos msusuales,perolosverticalessonmsaconsejablespara ciertostiposdeaplicaciones.Esesteelcasoenlos ventiladoresexterioresdemineraprofundaycaudales importantes,dondelaconfiguracinverticalreducelas prdidasdecargadelcircuito,alevitarseeltenerque construir un codo para dirigir el flujo. Este codo genera unas prdidasdecargaimportantes,quesetraducenenms potenciaainstalar.Todoestoseevitaconunaconfiguracin de ventilador vertical. Enlasfiguraspodemosobservarlastresconfiguraciones clsicasparaventiladoresaxialesdeextraccindeaireen minassubterrneas.Arribaalaizquierdalaconfiguracin vertical.Arribaaladerechalaconfiguracinhorizontalcon salidavertical.Alaizquierdatenemoslaconfiguracin Ventilador Vertical

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 12 de 171 horizontal con salida horizontal. Se aprecia la necesidad de construir un codo para dirigir el flujo de aire hacia el ventilador, con los inconvenientes que como hemos visto acarrea. Por otra parte, ya hemos visto que segn el tipo de accionamiento un ventilador puede ser accionadodirectamenteporelmotor,pormediodeunejedetransmisincardanopor medio de poleas/correa. Lo ms frecuente es el acople directo del motor al rodete, pero en algunasaplicacionesesnecesarioelacoplamientocardan,cuandoelaireaextraeres corrosivoopotencialmenteexplosivo,osimplementeparaoptimizarlastareasde mantenimientodelmotor.Latransmisinporpoleasycorreas,porsuparte,hacadoen desuso por su bajo rendimiento. Otro tipo de clasificacin podra hacerse en funcin del nmero de etapas o escalones. La mayoradelasaplicacionesrequierenunasolaetapa.Sinembargo,aplicacionescon presionesmuyelevadas(msde5000Pa)noseconsiguenconunventiladordeunsolo escaln.Enestoscasosescuandoseusanlosventiladoresdedosescalones,queson capaces de conseguir presiones mayores. Ventiladores de doble escalnVentilador Horizontal

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 13 de 171 Tericamenteundobleescalnconseguiraeldobledepresinqueunrodetedeunsolo escaln,peroenlaprcticaelairesaletantorsionadodelprimerrodetequeelsegundo pierdealgodeeficiencia,conloqueserealmenteseconsiguenmenospresin.La utilizacin de estos ventiladores es equivalente al uso de varios ventiladores en serie. Otraclasificacinpodra establecerseenbasealafuncin quevaarealizarelventilador. Efectivamente,unventilador puedeserdeextraccindeaire viciadoodeimpulsindeaire fresco.Losventiladoresde impulsindeairegeneralmente sonmssencillosquelosde extraccin.Prcticamente movilizarnairelimpio.Estos ltimoshandeestarpreparados, segnlaaplicacin,paraextraer aireabrasivo,humoscalienteso gases explosivos. En estos casos, la proteccin del ventilador en su conjuntoesmsrigurosa. Adems,losmotorespuedenser encapsuladosparaevitarquese daenporlaabrasinola atmsferacorrosiva(casos tpicosdeminera),oresistentes a la temperatura durante un cierto intervalodetiempo(casode ventiladoresdeextraccinde humos para emergencias en tneles). En la figura de la derecha podemos ver un ventilador vertical de construccin robusta para aplicaciones mineras. Ventilador Horizontal inyector / impulsor Ventilador Horizontal extractor

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 14 de 171 3VENTILADORES AXIALES. COMPONENTES El ventilador, constructivamente, constara principalmente de los siguientes elementos: Parteactivadelventilador,queserelelementoprincipaldelventiladordonde estnintegradoselmotor,elrodetedelabes,lasdirectrices.Generalmenteestar constituida por dos carcasas, la carcasa del rodete y la carcasa del motor. Compuertamotorizada,tipotodoonada,generalmenteundamperdelamas paralelas o una guillotina. Difusor, cuya principal misin es la de reducir la velocidad de aire a la salida de la parteactiva,conelfindedisminuirlapresindinmicaycomoconsecuencia reducir la prdida de carga en presin. Carcasas de medicin. Son carcasas adicionales en las que se miden los parmetros presinycaudaldelventilador.Generalmenteseinstalaunaenelladode aspiracin de la parte activa del ventilador. Opcionalmente puede ir integrada en la Rodete Carcasa Rodete Carcasamotor Directrices Patassoporte Rejilla Caja de bornas

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 15 de 171 parteactivadelventilador,dentrodelacarcasarodete,aunqueparaelloesta debiera ser ms larga. Conexin del ventilador al circuito. Si el ventilador est en exterior, en un extremo delcircuito,laconexinserealizaomedianteuncodosiesqueseconectaaun pozoomedianteunaconexinaparedsiesqueseconectaauntabique.Siel ventiladorestdentrodelcircuito,paragenerarlapresinsobreste,hayque conectar el ventilador por uno de sus lados a un tabique. Si se hace por el lado de aspiracinseutilizaunaconexinaparedtiporedondo-cuadrado,peroserealiza porelladodeimpulsin,porejemploalfinaldeldifusor,elventiladorlaparte activa del ventilador necesitar una tobera de admisin El rodete del ventilador se compone de los labes y el cubo o soporte de los labes, que es donde se acoplan stos para mantenerlos solidarios mientras gira el motor que lo acciona. 3.1Perfil aerodinmico del labe Cuando un alabe se inclina cierto ngulo para as mover aire, una fuerza (F) tal y como indica la expresin (1.1) se ejercer sobre dicho alabe. Estafuerzasedivideendoscomponentes,una llamadaFuerzadearrastre(FD)quetienela direccindelfluido,yotrallamadaFuerzade Sustentacin con direccin perpendicular a la del fluido. (Re)2 2| = v l k F Fuerza sobre alabe (1.1) 221v A C FD D = Fuerza de arrastre (1.1) 221v A C FL L = Fuerza de sustentacin (1.1) Donde: -A, es la superficie del alabe -V, es la velocidad del fluido (aire) -, es la densidad del fluido (aire) -CD y CL, los coeficientes de arrastre y sustentacin respectivamente (Funcin del nmero de Reynolds, Re) Si el ngulo de ataque varia, tambin lo harn los coeficientes CD y CL as como las fuerzas de sustentacin y arrastre.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 16 de 171 labesCubo del ventilador Lafuerzadesustentacinesla componente til de la fuerza ejercida sobre el alabe, ya que la componente dearrastreeslaprdidadeenerga de dicha fuerza. Deestosededucequeunbuen diseodellabeserelqueposea unarelacinelevadaentre componentedesustentaciny arrastre. La fuerza de sustentacin es creada por la forma delapartesuperiordelalabe,queoriginaun incremento en la velocidad local del fluido, y por lotantounareduccinenlapresinesttica.La velocidadlocalenlaparteinferiordelalabe sufrirpocasvariaciones,ylafuerzade sustentacin se originara. Lamayorpartededichafuerzadesustentacin se originara en el primer 20 % de esta superficie, elrestodeestasuperficietendrunaformatal que proporcione la menor resistencia posible. Cuandoelngulodeataqueseincrementaen exceso,seproducirundesprendimientobrusco de fluido que no recorrer toda la superficie del alabe de manera uniforme, incrementando deestaformalafuerzadearrastreyreduciendolafuerzadesustentacin.Seproduce entonces un fenmeno de cavitacin, que se conoce en el mundo de los ventiladores como fenmeno de bombeo. Si un ventilador opera en bombeo, es debido a que el caudal es demasiado bajoparaelngulodeataquedelos labesreguladoesesemomento. Estecaudalpudierahaber disminuidodebidoaunincremento de resistencia en el circuito asociado aesesistema,producindoseun incrementodepresin,yaqueel punto de funcionamiento se desplaza alolargodelacurvade funcionamiento del ventilador. Por tanto, el trabajo del ventilador en bombeo debido a la resistencia del circuito, se puede evitar desde el origen definiendo apropiadamente la forma del alabe.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 17 de 171 Dimetro del rodete Dimetro del cubo Para la seleccin de un rodete se ha de tener en cuenta lo siguiente: 1.Perfil aerodinmico del labe 2.Nmero de labes 3.Dimetro del rodete 4.Dimetro del cubo 5.Velocidad de giro del motor 6.Temperatura mxima del fluido (aire) que va a movilizar 7.Comprobacin de resistencia mecnica del diseo final 3.2Nmero de labes El nmero de labes de un rodete esta relacionado con la presin total que este generar. Unincrementoenelnmerototaldelabes,implicarqueelventiladorgenereun imprtate incremento de presin con un moderado incremento de caudal de aire. 3.3Dimetro del rodete El dimetro del rodete esta relacionado con el caudal que este mover. Unincrementodeldimetro totaldelrodete,implicar queelventiladorentregue un caudal de aire mayor. 3.4Dimetro del cubo Eldimetrodelcuboesta relacionadoconelcaudaly con la presin del mismo. Unincrementodeldimetro delcubomanteniendo constanteeldimetrodel rodete,implicarqueel ventiladorentregueun caudalinferiorconun incrementodepresinde aireelevado.Delmismo modo,sieldimetrodel cubosedisminuye,el caudalincrementarayla presin disminuir.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 18 de 171 3.5Velocidad de giro del motor Conelrestodeparmetrosfijados,enfuncindelavelocidadyamedidaquese incrementasta,conseguimosmspresinymscaudal.Portanto,conunrodetecon ciertaconfiguracindelabes,sielmotorelctricoesde2polos(3000rpm.a50Hz) tendrmscapacidadquesiseutilizaunmotordemayornmerodepolos(menor velocidad). Como consecuencia para cada velocidad se tendrn unas curvas caractersticas en distinta posicin. Realmente se mantienen, pero estas se desplazan a lo largo de la curva resistente. Elcaudalseincrementaproporcionalmentealavelocidadderotacinylapresinal cuadrado: 121 2uuQ Q = 21221 2uuP P A = A Donde u es la velocidad de rotacin.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 19 de 171 4EL VENTILADOR AXIAL Y SUS ACCESORIOS MAS FRECUENTES. En funcin de los objetivos que se desean alcanzar con la instalacin de un ventilador, este puedetenerundiseouotro,ascomollevardiferentesaccesorios.Enesteapartado repasaremoslasconfiguracionesmsfrecuentes,ascomolosaccesoriosmscomunes, explicando su funcin y mbito de aplicacin. 4.1Ventilador Se considera ventilador, propiamente dicho, la parte activa del conjunto, y est compuesto por carcasa, rodete y motor. Carcasa Es la envolvente que protege el rodete y el motor del ventilador. Normalmente est construida por acero al carbono. Si las condicionesdetrabajodelventiladorsondeuna exigencia baja suele hacerse un tratamiento de chorreado, mientrasquesihayunaexigenciamayor,eltratamiento ser de galvanizado en caliente. Parafacilitareltransporte,montajeymantenimiento, puedenfabricarsecarcasasindependientesparamotory rodete. Por el mismo motivo, si el dimetro de ventilador es muy grande (ms de 1800mm), la carcasa o carcasas se fabrican partidas en dos piezas. Rodete Elrodetedelventiladoreslapartemvildelmismo. Comohemosvisto,secomponedelabesycuboo soportedeloslabes.Enfuncindelasnecesidades,el rodete puede ser de labes regulables o no regulables. En elcasodelabesregulables,puedenserlopordiversos sistemas: -labesregulablesmanualmente porregulacinindividual,labea labe. -labesregulablesmanualmente por regulacin central. -labes regulables hidrulicamente. Enestecasoexistelaposibilidaddequedicharegulacinsehaga con el ventilador en marcha.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 20 de 171 Veremos ms adelante una descripcin detallada de estos sistemas de regulacin. Motor Eltipodemotordelventiladordependedelascaractersticasdelmismo.Algunas caractersticas a resear son: oLaformaconstructivavaraentreB3, B5 y B8 si el ventilador es horizontal, y V1yV3encasodeventiladores verticales. oVentiladores para trabajar en atmsfera explosiva,necesitanmotores antideflagrantesoquelosmotores estn encapsulados. oSielventiladorhadeserresistentea temperatura,porejemplo,400C durante2horas,elmotorlgicamente tambindebeserlo,salvoquesteno este baado por el flujo del aire que moviliza el ventilador. oEncuantoalosrodamientosdelmotor,sueleexigirsequetenganunavidaL10 mayor de 20000 horas. oElmotordebeirpreparadoparallevar sondas de temperatura si as se requiere. oEnlaseleccindelmotorseconsiderar tambin el tipo de arranque que se proyecte paraelmismo(variadordefrecuencia, arrancadorsuave,arranquedirectoo arranque estrella tringulo). oSi el ventilador va a trabajar a grandes altitudes(mayorde1000m),en atmsferascongrandeshumedades relativas(mayoresdel90%)y temperaturasmayoresde40Co menoresde-20C,hayquetransmitir estosfactoresalfabricanteparaque dimensione adecuadamente el motor. oEncuantoalaubicacindelmotor, stepuedeirdentrodelaparteactiva delventilador,enlacarcasadel ventilador o puede ir fuera del mismo, motor

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 21 de 171 con transmisin por eje cardan. Este tipo de accionamientos se usa en ventiladores para minera cuando se da alguno de los siguientes supuestos : El aire que pasa por el ventilador es corrosivo, y por tanto el motor se desea instalarfueradelainfluenciadelcircuitodeaireparaunamayorduracin de los rodamientos. Encasodeatmsferapotencialmenteexplosiva,dondesedeseainstalarel motorfueradelcircuitode aireparaevitartenerque utilizarunmotor antideflagrante. Sedeseainstalarelmotor fueradelcircuitoporqueas seoptimizanlaslaboresde mantenimientooreemplazo del motor. Losventiladoresconaccionamiento por eje cardan suelen ser mquinas de mayores dimensiones, y por tanto estructuras ms complejas y que requieren de ms obra civil de cara a su instalacin. No obstante a lo anteriormente expuesto, los ventiladores accionados por eje cardan tienenunaseriededesventajasquenoaconsejansuinstalacinanoserquesea estrictamente necesario. Estas desventajas son: Motormenosrefrigerado,yaquenolebaaelairequepasaporel ventilador(loqueimplicaunmenorrendimientoyportantomayor consumo). La potencia absorbida de la red por el motor ser la potencia necesaria en el eje (debido a los parmetros aerodinmicos) afectada por el rendimiento del motor ms el rendimiento mecnico debido a la transmisin. Si no tenemos estatransmisincardan,debidoaunacoplamientodirectodelmotoral rodete, la potencia absorbida ser mayor:) ( ) ( directo absobidamotorejecardam motorejecardan absobidaPP PP = >=q q q Habr ms puntos de inspeccin en el mantenimiento (no todos accesibles) debido a que tendremos mayor nmero de rodamientos y puntos de engrase. Comohemoscomentado,serequiereunmayorespaciorequeridoparala instalacin / cimentacin. Est claro que el instalar el motor fuera del propio ventiladorimplicaunespacionecesarioparalaubicacindelmotor,as comounabancadaespecialparaelmotor,lacual,sinotieneunabuena ejecucintraerproblemasdevibracionesydeterioroderodamientosa largo plazo. Dadoqueelventiladorsermscomplejo,lafabricacinsermscaraa igualdad de calidad. El ventilador con accionamiento mediante transmisin cardan, necesita ms elementosmecnicosqueelventiladorconacoplamientodirecto.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 22 de 171 Adicionalmente, para que el motor no entorpezca el paso del aire a veces se requierenconfiguracionesdeventiladorqueimplicacodosalasalidadel difusor,cardanmslargoparaseparamotordelaadmisindeventilador, etc. Mayornivelderuidodebidoatenerelmotorfuera.Cuandoelmotorest dentrodelventilador,elventiladorpuedeinsonorizarse,conla correspondiente reduccin de ruido. Si la instalacin va con cardan, por un ladotendremoselruidoaerodinmicodelventiladoryporotrolado tendremos el ruido mecnico del motor y de su transmisin. Si hubiese que reducir el nivel de ruido, sera necesario una insonorizacin del ventilador y una insonorizacin del motor. Resonancia.Seproduceresonancia cuandounafrecuenciadevibracin coincideconlafrecuencianaturaldel sistema,ypuedeocasionaruna ampliacinespectaculardela amplitudqueasuver,podradar lugaraunfalloprematurooincluso catastrfico.Puedetratarsedeuna frecuencianaturaldelrotor,peroen muchoscasospuedetenersuorigen enelbastidordesoporte,bancada, soportecaballete.Conlainstalacin deunejecardansemultiplicapor tanto el riesgo de resonancia. Mayorprobabilidaddedesalineacin del eje. Mayor probabilidad de flexin del eje Estas desventajas pueden ser asumibles, ya que aunque la instalacin sea ms cara y puede requerirmspuntosdemantenimiento,estadiferenciaenelcoste,dependiendodelas circunstancias en cada caso, puede ser favorable a la eleccin del cardan en caso de cambio de motor, que ser ms rpido, en caso de posible deterioro del motor por afectarle la mala calidad del aire que extrae el ventilador, etc.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 23 de 171 4.2Accesorios Tobera de admisin Lamisindelatoberaeslademinimizarlaprdidadecargaproducidaalaentradadel aire en el ventilador. Salvo en el caso de los ventiladores reversibles con dos difusores, la mayoradelosventiladoresllevanacopladoesteelementosinoestnconectadosal circuitodeventilacinporuncodoapozoo directamenteauntabiquemedianteunapieza de conexin Rejilla Este elemento sirve para proteger el rodete de la entradadeelementosnodeseadosquepuedan entorpecerelbuenfuncionamientodel ventilador.Normalmentesecolocaenlazona deaspiracindelventilador,aunquesiel ventilador fuese reversible, debera colocarse tanto en aspiracin como en impulsin. Soportes antivibratorios Los soportes antivibratorios estn destinados a reducir la vibracin que se transmite desde el ventilador hacia la cimentacin. Se trata de unos amortiguadores de muelle o caucho que secolocanenlaspatasdel ventilador. Enventiladoresdeminase utilizanpoco.Generalmente,los ventiladoresvanapoyados directamentealacimentacin con un anclaje robusto, de manera que sea la cimentacin quien absorba las vibraciones. Compensador textil El compensador textil es un elemento que se conecta normalmente a ambos lados de la parte activa del ventilador. Su objetivo es aislar el ventiladordelrestodeelementos,demaneraquelestransmitalas vibracionesquesegeneranenl.Porotrolado,permiteextraerla parteactivadelventiladorsifuesenecesario,sinmsquequitarle los anclajes de la cimentacin. Difusor El difusor es un elemento que se acopla a la descarga del ventilador para reducir su presin dinmicadesalida.Lapresindinmicaconlaqueelairesaledelventiladoresuna prdidadeenerga,esdecir,esunaenergaqueelventiladorgenera,peroquenorealiza rejillatobera

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 24 de 171 trabajo.Portanto,parauncaudaldadosi conseguimosunreadesalidamayorla velocidaddesalidayportantolapresin dinmica sern menores, consiguiendo as que el ventilador realice ms trabajo til. Cabrapensarentoncesquecuantomayorsea eltamaodedifusorseramejorparael rendimientodelventilador,peroparaelbuen diseodeundifusorsehandetenerencuenta varios aspectos: 1.Elmximosemingulodeapertura del aireesdeaproximadamente7,porlo quenosedeberadisearundifusor conunngulodeaperturamayor.Se puede establecer como lmite prctico de apertura 15. 2.Llegar un punto en que el gasto en material debido a la instalacin de un difusor mayornocompensalareduccindepresindinmicaderivadadelaumentode seccin de salida. 3.Loscondicionantesparaeltransportededichoselementostambinhandetenerse encuenta(sivairasudestinoporcamin,barcooavin).Cadaunodeestos mediosdetransportetendrsuslimitaciones,yaqueelementosmuygrandes representanunsobrecostequenocompensarlagananciaenrendimientodel ventilador. Por ejemplo, un transporte especial por carretera y un contenedor mayor de lo normal en un barco o avin seran prohibitivos en la mayor parte de los casos. Esta es la razn por la que a partir de 1800 o 2000mm de dimetro los difusores se fabricanpartidos,yenocasiones,siestossonmuylargos,sefabricarncomodos difusores partidos que se acoplarn uno tras otro en la instalacin final. Normalmente,losdifusoresseconstruyendechapadeacero,ysutratamiento anticorrosivo normalmente es el chorreado con arena de slice. Vlvulas tipo damper y tipo guillotina. Los ventiladores pueden llevar vlvulas que corten el paso de aire a travs de los mismos por dos motivos: 1.Existeunainstalacinconvariosventiladoresen paralelo, pero es posible que no todos funcionen al mismotiempo.Portanto,paraevitar recirculacionesdeaire,losventiladoresqueno estnfuncionandohandesercerradospordicha vlvula de cierre. 2.Si existe un fuerte tiro natural o hay influencia en el circuito de otro ventilador que dificultaelarranquedelventilador.Paraevitarlainfluenciadedichotironatural, losventiladoresusanestasvlvulasquevanabriendoamedidaqueelventilador arranca. Esto es un caso muy tpico en las minas profundas y con varios pozos de ventilacin.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 25 de 171 Losdamperssonvlvulasqueconsistendeunbastidordondeseacoplanunaslamas horizontales montadas sobre ejes, que son accionados por un actuadorpara cerrar o abrir el paso de aire. Se colocan normalmente a la salida del ventilador, acopladas normalmente en la zona de descarga del difusor. Este tipo de elemento ha de ser resistente a temperatura si las exigencias del circuito as lo requieren. Por su parte, el actuador elctrico deber ser encapsulado o protegido si va a trabajar en ambientes con mucho polvo, como es el caso de las minas. Las guillotinas, como su propio nombre indica, son vlvulas con tal disposicin. Se trata de unachapadecierrequesedeslizaporunbastidorhastacerrarcompletamenteelpasode aireporelventilador.Esnormalmenteaccionadaporunactuadorelctrico,aunque frecuentementetienenunvolantedeaccionamientomanualparaemergencias. Generalmenteseinstalanenelladodeaspiracindelventilador,alcontrariodelos dampers. Enlafiguraserepresentaunaguillotinavertical,enunainstalacinconcodoydifusor vertical. Ventilador de Mina con guillotina, codo y difusor de salida

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 26 de 171 Generalmente las guillotinas suelen ser verticales, pero en ocasiones debido al eje cardan y elmotorenlazonadeaspiracin,obliganaunbuscarunainstalacinhorizontal ubicndola en la base del codo que conecta al pozo. Codos En ocasiones la salida del flujo de aire es vertical, como por ejemplo en las minas cuando estesaledeunpozoverticalyhayunainstalacinconventiladorhorizontal.Paraestos casossenecesitaunaestructuraenformadecodoqueorienteelflujodemodoqueste entre horizontalmente en el ventilador La instalacin de estos codos puede evitarse utilizando ventiladores verticales, y adems se evitaraaslaprdidadecargaderivadadelosmismos,conloquelapotenciade ventilador podra ser menor. Detodosmodos,enelcasodequesetengaqueinstalaruncodo,conelfindequela prdidadecargadelmismoseamnima,esmuyrecomendablelainstalacindechapas deflectorasdeflujoenelinteriordelmismo,demaneraqueayudenadireccionalelaire. Un detalle de estas chapas se aprecia en la figura siguiente. Codo con chapas deflectoras.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 27 de 171 Con la instalacin de estas chapas deflectoras puede llegar a reducirse la prdida del codo ms de un 50 %. Otras ocasiones en las que es necesario un codo es cuando se instala un motor externo con accionamiento por eje cardan, y por cualquier motivo no se puede sacar el eje hacia la zona deaspiracin.Estesupuesto,portanto,obligaainstalarelejeenimpulsin.Paraqueel airenosalgaachocarcontraelmotor,sueleponerseuncododeflectordemaneraqueel aireseexpulsealexteriordeformavertical.Traselcodosuelecolocarseundifusor vertical. Piezas de adaptacin Cuandoelventiladorvaconectadoaconductosdediferenteseccinaladelpropio ventiladoroensucasoeldifusor,senecesitaunapiezadeadaptacin.Estapiezade adaptacinserdiferenteenfuncindelasseccionesdeventiladoryconducto,pudiendo incluso transformar la seccin de cuadrado a redondo o viceversa.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 28 de 171 Curvas de RendimientoCurvas del Ventilador 5CURVA CARACTERSTICA DEL VENTILADOR. Unventiladorpodemoscaracterizarloporsucurva,queesellugargeomtricodelos puntosdefuncionamientodelmismo.Paracadanguloderegulacindeloslabes tendremos una curva distinta. El punto de corte de la curva del ventilador con la resistencia del circuito es el punto de funcionamiento del ventilador, (Po,Qo). Conunpuntodefuncionamiento,estamosdefiniendoelpuntodecortedelacurva caracterstica del ventilador con la curva resistente del circuito de ventilacin. Por tanto, el punto P0 y Q0 pertenece a la curva resistente de la mina. Realmente, tendremos definido con este punto la resistencia equivalente de la mina, o lo que es lo mismo, el orificio equivalente: Re = 200QP (K ) = 2001000QP ( );y adems: eR100038 . 0 = e (m2) CAUDAL Qo Po Qo Po Re = 200QP

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 29 de 171 PORCENTAJE DE PRESIN ESTTICA OOQ1 P1 CAUDALResistencia del sistema Curva de 2 ventiladores en serie QT PT Curva de 1 ventilador PT /2 PT /2 5.1Acoplamiento de ventiladores Eninstalacionesimportantesdeventilacin,cuandoesnecesariodisponerdecaudaleso presionescongrandesvariaciones,puederesultarconvenientededotarlasdeequipos acopladosdeformaquetrabajandoenconjuntoobienseparadosproporcionenla prestacinexigidaencadamomento.Silasvariacionesnecesariassondiscretaspuede bastarunnicoventiladorconunsistemaderegulacin,perocuandoseanprecisasunas capacidades muy elevadas, hay que recurrir a un sistema de acoplamiento de equipos, tanto en serie como en paralelo. Trabajo en serie de 2 ventiladores Coneltrabajoenseriededos ventiladores,elcaudaldeaireque pasa por ambos ventiladores debe ser igual, de valor Q1 y la depresin total es igual a la suma de las depresiones producidasporcadaventiladorPT= PT/2 + PT/2. Enconsecuencia,lacurva caractersticatotalizadadeambos ventiladoresseconstruyesumando lasordenadasdesuscurvas caractersticas individuales. Elcaudaltotaldedosventiladores iguales,instaladosenserieyque giranconigualnmerode revoluciones,esmayorquecada caudal parcial, pero, siempre inferior a la suma de los caudales del trabajo individual.Es decir, Q1< QT < Q1+Q2 =2xQ1 Paraunaresistenciadada,comopodemosverenelgrficoadjunto,unsoloventilador podra trabajar en un punto prximo al bombeo, en cambio, al acoplarle otro ventilador, se puede observar que (PT, QT), est bastante alejado del rgimen inestable. Trabajo en paralelo de 2 ventiladores En un sistema de trabajo de dos ventiladores en paralelo, cada ventilador es concebido para lamitaddelcaudaldediseo.Cuandodosventiladorestrabajanenparalelo,formanun sistemaqueestarcaracterizadoporlacurvaresultantedelasumalasabscisasdesus curvas caractersticas individuales.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 30 de 171 Laresistenciadelcircuitocortalacurvadelsistemaenunpunto(PT,QT).Elpuntode funcionamiento de cada ventilador, como se puede ver en el grfico anexo, corresponde a (PT,Q1=Q2), tal que Q1+Q2= QTpara el caso de dos ventiladores idnticos. Si slo uno de los ventiladores trabajase, su punto de funcionamiento sera distinto, con una presin ms baja y con un caudal de aire mayor, (PT1,QT1). Alcontrariodeltrabajoenseriede2ventiladores,silaresistenciadelcircuitode ventilacin es importante, si se arrancan 2 ventiladores en paralelo, estos pueden entrar en rgimen inestable a pesar de que individualmente trabajen bien. 5.2Fenmeno de Bombeo Losmayoresproblemasconlainestabilidaddelosventiladoresseproduceneneltrabajo de mltiples ventiladores en paralelo. Incluso,aunquelaresistenciaseaaptaparapodertrabajarenparalelodosventiladores, debido al sistema o la secuencia de arranque, se pudiera no alcanzar nunca la estabilidad, (Efecto Eck). Para un solo ventilador en funcionamiento, si la resistencia del circuito fuese mayor de lo estimado,elpuntodefuncionamientosedesplazarahaciacaudalesmayores,pero,sila resistenciafuesemselevadaenpuntodefuncionamientotenderaacaudalesinferiores, llegandoinclusoahacerqueelventiladortrabajaseenrgimeninestable,esdeciren bombeo.Estefenmenoseevitayaenfasedediseocalculandountipodelabeque defina una curva del ventilador, tal que el corte con la curva resistente est fuera de la zona inestable del ventilador. Para cada curva caracterstica del ventilador tendremos un punto de bombeo, por tanto, si tenemosencuentaqueunventiladortieneunhazdecurvasqueabarcaelrangode PORCENTAJE DE PRESIN ESTTICA O O 100 QTQ2Q1 PT CAUDAL Zona de inestabilidadResistencia del sistema Curva de 2 ventiladores QT1 PT1

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 31 de 171 regulacindeloslabes,definimoslacurvaformadaporlospuntosdebombeodelhaz como curva lmite de bombeo. Un ventilador operando cerca del punto de bombeo tendr un severo incremento de ruido. Enalgunosventiladoressonarcasicomosielrodeteestuviesesiendoimpactadoporun objeto slido (hammering). Un ventilador trabajando continuamente en bombeo puede provocar una fatiga estructural deloslabes.Estoesespecialmenteciertoparaventiladoresaxialesquetienenlabes largos,comoeselcasodelosventiladoresqueentreganunaltocaudalapresiones moderadas. En el pasado, en ciertas minas el punto de bombeo se meda, ya que era un dato que deba serconocidoporlosresponsablesdelaventilacindelamina.Elvalordecatlogodel lmitedebombeodesciendeconelusodelventilador,amedidaqueloslabessufren desgaste y el perfil va cambiando. Medicin artesanal del punto de bombeo Antiguamente,sepreparabaen unaseccinPdelaccesoal ventilador,algoalejadapara que el flujo en la aspiracin sea uniforme,uncierreregulable que obstaculice el paso del aire. SemedaelcaudalQ,bien cercadelaseccinPoenel propioventiladorenanillode medicin(dependedela tcnica de medida que se desee aplicar).Semedaalavezla depresin del ventilador h = Pt, para lo cual la sonda de lectura (tubo de pitot) ha de estar dirigida frente al flujo del aire. Cuando el ventilador entra en bombeo, se observa:-Un cambio de ruido aerodinmico. Si el observador se encuentra dentro de la mina observa que el aire avanza y se para peridicamente.-En el manmetro la columna de agua oscila continuamente. CAUDAL Qo Po PRESIN Zona inestable del ventilador Resistencia real Curva Ventilador Resistencia estimada Rreal > Rdiseo CAUDAL Qo Po PRESIN Curva Ventilador Zona inestable del ventilador Resistencia estimada Resistencia real Rreal < Rdiseo

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 32 de 171 -En el ampermetro, la aguja oscila. -Todo ello corresponde a que, pasando el punto de bombeo, el rgimen es inestable yelpuntodefuncionamiento"pendulea"sobrelaconcavidaddelacurva caracterstica. Deteccin del rgimen inestable. Sonda Petermann Actualmente,losventiladores,quesuelenserequipadosconunarmariodecontrol, gestionanlaspresionesmedidasmedianteunasondaPetermannenlacarcasarodetey que mediante un presostato detecta el rgimen inestable, evitando que el ventilador se dae. Se pretende resaltar el efecto del bombeo en las dimensiones del sistema, tipo de ventilador, sistema de control, as como en el tiempo y tipo de arranque. Influencia del arranque en el bombeo Eltrabajodelventiladorenbombeodebidoalaresistenciadelcircuito,sepuedeevitar desde el origen definiendo apropiadamente la configuracin del labe, pero hemos de tener muy en cuenta, que adems, un ventilador puede estar en bombeo por ms motivos: -Durante el arranque de un ventilador. -Durante el arranque de dos ventiladores en paralelo. Sitenemosunaestacindeventilacindedosventiladoresenparalelo,conunsolo ventilador funcionando y en cierto momento hay que arrancar el segundo ventilador, para caudal cero de ste ltimo, ya se parte de una presin de valor PT, la cual est generando el ventilador ya en funcionamiento, por tanto la situacin ser ms complicada. En el grfico siguiente, se ve la evolucin durante el arranque del segundo ventilador, una vezyaenfuncionamientoelprimero.Hastaciertavelocidadderotacinlacurvadel2 ventiladorestarpordebajodelapresinPT(1).Apartirdeciertavelocidad,representada por la curva verde, el ventilador entra en zona de estabilidad y la evolucin terica de los puntosdefuncionamientotiendehasta(PT(2),Q1(2)).Estepuntoeselquecorrespondeal rgimen permanente, en el cual el sistema moviliza un caudal QT(2). Espigas en carcasa rodeteSonda PetermannPresostato de bombeo

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 33 de 171 En las curvas siguientes, donde se representa la evolucin de los puntos de funcionamiento, podemos distinguir un fenmeno que se dar con toda seguridad, y es que en el momento que el segundo ventilador arranca, tiene una diferencia de presin de partida desfavorable de valor PT(1) que provocar en los momento iniciales una recirculacin de aire del primer ventilador,porloquelapresinPT(1)tenderadisminuirhastaqueelfenmenode recirculacin cese. Dependiendo del tipo de inestabilidad de la curva, puede que haya una recirculacin intermitentemente, de forma pulsatoria. A partir del momento que finaliza la recirculacincomenzaraincrementarselapresinhastaelmomentoenquellegueal rgimen permanente. Puntos de funcionamiento en el arranque del 2 ventilador PORCENTAJEDEPRESINESTTICAO O 100 QT(1) PT(1) CAUDAL Resistencia del sistema Curva de 2 ventiladores QT(2) PT(2) Q1(2) Zona de inestabilidad durante el arranque.O O 100%PT(1CAUDALPT(2Q1(2) Zona de inestabilidad durante el arranque.Terica OO100%PT(1CAUDALPT(2Q1(2) Zona de inestabilidad durante el arranque.Real

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 34 de 171 Qbombeo P [Pa]Q [m/s] Arranque de un ventilador El funcionamiento de un ventilador en bombeo debe de evitarse. Un ventilador trabaja en bombeosielcaudalvolumtricorealestpordebajodelCaudaldebombeo.Durante estefuncionamientoenrgimeninestable,puedenapareceraltascargasdinmicasenlos labes, as como un aumento de los niveles de vibracin en el ventilador. Duranteelarranque,un ventiladoraxialtrabajar enbombeoduranteun periodocorto,sin embargoesteperiododel bombeoaumenta significantementesiha deacelerarseunamasa grandedeaire,conuna inerciaimportante,sobre todo cuando se tiene un circuito muy resistente. Enelcasodeestudioconsiderado,seobservaquehastaquenotranscurreuntiempode aproximadamente 30 segundos, el ventilador no sale del bombeo. Hasta entonces, el caudal que mueve el ventilador no se corresponde con el terico que debera dar el ventilador a la velocidadderotacincorrespondientedebido,entreotrascosas,aqueseproduceuna diferencia entre la presin del sistema y la de ventilador, que ser la que acelerar la masa del aire a travs del circuito. Comoconsecuencia,enelarranque,cualquierproteccindelventiladorquepuedaestar afectadaporestefenmenodeberserdesconectado,almenoshastaquesetermineel arranque,dondepasardelrgimentransitorioalrgimenpermanente.Principalmentese vernafectadoscualquiersistemadedeteccindevibraciones,ascomolossistemas antibombeo, que son indicados para proteger el ventilador ya en rgimen permanente. Q P [Pa] / n [rpm] t [s] Q [m/s] P ventilador nP bombeo

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 35 de 171 Comosepuedeverenlafigurasiguiente,enelejemploqueestamostratando,cuandoel ventilador llega a su velocidad de funcionamiento, el caudal de aire comienza a estabilizar. El ventilador del ejemplo es un ventilador axial ZVN 1-25-500/6 de 2500 mm de dimetro y500kWdepotenciainstalada,porloquelosresultadosnossirvenperfectamentepara sacar conclusiones aplicables a los ventiladores principales de minas. Unavezquepasalafasedefuncionamientoinestable,esdecirelbombeo,elventilador comienzaateneryamspresindisponible,yaquehaaceleradolamasadeaire,conlo que el caudal que moviliza el ventilador se incrementa con ms celeridad. Es a partir de ese momentocuandoseempiezaamantenerunaproporcionalidadentrelavelocidadde rotacin del rodete y del caudal que est moviendo. Este fenmeno descrito anteriormente es referido a un solo ventilador en funcionamiento. Arranque de dos ventiladores en paralelo Paradosventiladoresidnticos,conarranquesimultaneo,ocurrequesiempreunodelos dosventiladorestieneunbombeomsprolongado.Paraelventiladorquevaenmejores condiciones,subombeoenelarranquepodrasuperarlos40s(frentea30sdeunsolo ventilador),peroelotroventiladortieneuntiempodebombeosuperior,quepodrapasar de los 55s, dependiendo de la resistencia del circuito. Este bombeo se da en el transitorio delventilador,enelarranque,ycuandoalcanzaelrgimenpermanente,losdos ventiladores han de tener el mismo punto de funcionamiento. En el grfico siguiente se puede observar ausencia de caudal hasta poco despus de los 30 segundos,ascomotambinentrelos45y50segundos.Elmotivoesqueelsistemade medicindecaudalempleadonomedavaloresnegativosdecaudal,esdecir,elprimer ventilador estaba provocando un recirculacin de aire, que ces aproximadamente cuando alcanza las 750 rpm del segundo ventilador. Q P [Pa] / n [rpm]t [s] Q [m/s]P ventilador nP bombeo Arranque simultneo: Ventilador 1

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 36 de 171 En el caso de que el segundo ventilador se ponga en marcha ya con el primero funcionando, ste tendr un arranque en peores condiciones, prolongndose el bombeo incluso hasta 72s. Como se puede apreciar la recirculacin es ms importante y el fenmeno de bombeo ms prolongado.Enmuchoscasosunventiladorsientraenrgimeninestable,puedeocurrir, comoesbienconocidoquenorecupereysemantengaenbombeo.Noeselcasode ejemploqueestamosmanejando,perosiacoplsemosaestosdosventiladoresotrosdos ms trabajando en paralelo, se puede deducir con facilidad, que el fenmeno se agudizar, ms an si los puntos de funcionamiento en rgimen permanente son distintos. El problema ya no sera solamente en el arranque, sino que en el funcionamiento normal, a medida que losventiladoresvayanajustandosurgimensegnlasnecesidadesdeaireeneltnel, estarn gran parte del tiempo en el transitorio. Q P [Pa] / n [rpm]t [s] Q [m/s]P ventilador nP bombeo Arranque simultneo: Ventilador 2 Q P [Pa] / n [rpm]t [s] Q [m/s]P ventilador n

P bombeo Arranque diferido: Ventilador 2

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 37 de 171 Silascondicionesdearranquenosoncontroladas,puedequeelsegundoventiladorno salgadelbombeo.Esteanlisisdescritoanteriormenteserefiereadosventiladores similares trabajando en paralelo, de condiciones aerodinmicas idnticas y trabajando a la misma velocidad de rotacin. Soluciones adoptadas para el bombeo Teniendo en cuenta los conceptos anteriores, cabe pensar que el trabajo en paralelo de 2 o ms ventiladores es un tema que hay que estudiar muy detenidamente y en conjunto con el suministrador de equipos para poder garantizar que los ventiladores no trabajen en rgimen inestable. Se ha visto que el fenmeno de bombeo puede aparecer en dos situaciones -En el arranque -Durante el funcionamiento. Losventiladoresparaevitarsudeteriorodebidoaltrabajoenrgimeninestable,estn dotadosdeunasondaPetermann,queenconjuntoconunpresostatoadecuadoformanel sistemaantibombeo.Sientraenbombeoelventilador,estaproteccinlodetectarconel consiguienteparodelventilador.Estaproteccinesnecesariasobretodocuandopor motivos extraordinarios la resistencia del circuito se incrementa por encima de los valores dediseoevitandolaroturadeloslabes.Estaproteccinserviralventiladoryaen funcionamiento y en rgimen permanente Paraelarranquedevariosventiladoresenparalelo,mientrasunoyaestenoperacin, podemosevitarlainestabilidadbajandolavelocidaddelventiladorqueyaest funcionando a una velocidad que denominaremos de acoplamiento y se arrancarn el resto deventiladoreshastalamismavelocidad.Acontinuacinseiniciarunincremento simultneodelavelocidadhastaquelleguentodoslosventiladoresalacapacidad requerida. Comoesevidente,sehadedisponerdevariadoresdefrecuenciaparapoderrealizareste tipodearranque.Portanto,tambinlascaractersticasaerodinmicasdelosequiposen relacin con la resistencia de la mina, pueden condicionar la eleccin del tipo de arranque y control de una instalacin. Elconocimientodelfenmenodebombeo,siesbienentendido,minimizasus consecuenciasnegativas.Elconocimientodeltransitoriodelarranqueodelcambiode rgimendeventiladoresenparalelo,evitaproblemasaposteriorienelconjuntodel sistema de ventilacin, garantizando el correcto funcionamiento del mismo. 5.3Trabajo en conjunto de ventilador y del tiro natural Laventilacinporlaaccinconjuntadelventiladorydeltironaturalessemejanteala ventilacindelaminamediantedosventiladoresinstaladosenserie,deloscualesuno representa la ventilacin natural.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 38 de 171 PORCENTAJE DE PRESIN ESTTICA O O Q1 P1 CAUDALResistencia del sistema Curva trabajo conjunto QT PT Curva de 1 ventilador Tiro Natural PV Tiro Natural favorable PORCENTAJE DE PRESIN ESTTICA OOQ1 P1 CAUDALResistencia del sistema Curva trabajo conjuntoQT PT Curva de 1 ventilador Tiro Natural PV Tiro Natural desfavorable Esteproblemaseresuelvegrficamenteporelprocedimientoyaconocido;ladiferencia consisteenque,envistadelaconstanciadelvalordelaventilacinnatural,enla construccindelacaractersticatotalizada,laordenadadelacaractersticadela ventilacin natural se agrega a la ordenada de la caracterstica del ventilador, en forma del segmento constante. Naturalmente, si la direccin de la ventilacin natural es inversa a la direccin de la depresin del ventilador (tiro natural desfavorable), entonces, la ventilacin natural se resta de la depresin del ventilador. Estefenmenoesimportantetenerloencuenta,yaqueventiladoresquetenganun dimensionamientomuyajustadosinconsiderareltironatural,sisteesdesfavorable, puedehacertrabajaralventiladorenrgimeninestable.Esmuyfrecuenteenminasque tienen ventiladores viejos en las que la resistencia del circuito es ahora ms resistente y que en verano los ventiladores trabajan en bombeo durante el da. Si vemos los grficos anteriores, en esta ltima situacin el ventilador pasa de trabajar en (P1,Q1) a(PV,QT) que ya est prcticamente en bombeo. Portanto,sitenemosuntironaturalfavorable,elventiladorirmsdesahogado,peroen cambio,sieltironaturaltrabajaencontra,sisteesimportanteoelventiladoryaestaba cercano al bombeo, entonces el ventilador finalmente trabajar en rgimen inestable. 5.4Regulacin del rodete del ventilador Con la regulacin de los labes se consigue cambiar de curva caracterstica dentro del haz por el que est definido el ventilador. Existen diferentes tipos de regulacin de labes de un ventilador axial: En lneas generales podemos distinguir: -Regulacin con ventilador en marcha -Regulacin a ventilador parado

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 39 de 171 cubo EngrasadorSuspension del labelabeEje de acoplamientoDisco Tornillos de fijacinAlabeEscalaAlabeCuboLaregulacinconelventiladorenmarchaesunsistemaqueseutilizapocasveces debido principalmente tanto a su coste de adquisicin como al coste de mantenimiento. Permite una regulacin muy fina, ysepuedeajustarelcaudalde airealasnecesidadesdecada momentoconelventiladoren marcha.Estoseconseguiracon variadoresdefrecuencia,perosi tenemosunmotordemedia tensin,paraelcual,conseguir unvariadoresactualmentetarea imposible, esta sera la solucin. Con este sistema, los arranque se realizanconelngulomnimo deregulacin,asminimizamos elpardearranque,facilitandola puesta en marcha del equipo. Evidentemente,senecesitaun armariodecontrolparasu manejo.Hoyda,conelusode losvariadoresdefrecuenciaest msendesuso,perosise necesitaunavariacindecaudal en marcha y no se pueden utilizar estos debido a alguna limitacin, este sistema es la mejor solucin. La regulacin a ventilador parado, principalmente es de dos tipos, individual o central: Enlaregulacin individualderodete, estaoperacinserealiza labe a labe. Se procede aaflojartodoslos tornillosdefijacin hastaquepermita cambiarelngulode posicin de trabajo. Para ellosetendrcomo referencialaescalade ngulos de cada labe. Requiereuntiempo importanteparala regulacindebidoal grannmerodetornillos a manejar.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 40 de 171 La regulacin central permite el ajuste de todos los labes simultneamente. Con la ayuda deunllavederegulacinyteniendodereferenciaunlabegua,quetieneescalade ngulos, se regulan todos. La ventaja de este sistema es principalmente la rapidez de regulacin. Esta es importante si hayqueregularfrecuentementeynosedisponedemuchotiempo,debidoaentreotras cosas de dejar sin ventilacin la mina. Tiene,encambio,ladesventajadelaprdidadeprecisinsinosehaceeladecuado mantenimiento,yaqueseacumulasuciedadyentorpecelatransmisindelosengranajes que lleva el sistema. Tornillo de regulacin labes Escala de referencia Escotilla de regulacin

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 41 de 171 6MANTENIMIENTO DE LOS VENTILADORES 6.1Introduccin al mantenimiento Losventiladores,apesardelarobustezyfiabilidadquelescaracteriza,sesometen frecuentementeagrandesesfuerzostambininesperados.Losventiladoresdebenser revisadosymantenidosregularmenteporpersonalespecializadocualificadoparaevitar daosyaccidentes.Especialmenterodamientosdefectuososyvibracionesexcesivas pueden originar roturas y daos graves en consecuencia.

Apesardelosaltosestndaresenseguridaddelosrodamientosysu,hastaciertopunto, largusimavidatil,fallatodorodamientollegadounmomento.Sedebesupervisarla instalacinregularmente,enfuncindelascondicionesdetrabajodadas,yaquedaos mnimos, p. ej. en las vas de rodadura, se agravan rpidamente. Rodamientos estropeados pueden provocar roturas del eje y destrozo total. Lasvibracionessonunenemigodetodamquinarotativa,yaquesepuedenpresentar roturas por vibracin difcilmente predecibles. La mejor proteccin consiste en minimizar la energa de vibracin. De fbrica viene el ventilador con una alta calidad en vibracin. Se puedenoriginardesequilibriospeligrososdebidos,entreotrasrazones,aagarrotamientos, desgaste,rodamientosdeterioradosysobre-temperaturas.Conjuntamenteconlarevisin de cojinetes se debe, por tanto, revisar el factor de vibracin regularmente. Previamentealostrabajosenelventiladorsetienequequitarlaconexinelctrica.Se debeevitarunapuestaenmarchainvoluntariasealandoybloqueandoeldispositivo elctrico de conexiones. El rotor se tiene que retener con medios mecnicos. La frecuencia del mantenimiento depende esencialmentedelmododefuncionamiento, de las condiciones ambientales y de la disponibilidad requerida. El usuario debe determinar la mismaconjuntamenteconlaconcepcinglobaldelequipo,atenindosealas especificaciones dadas por el fabricante del equipo. Se debe contar con piezas de repuesto suficientes. Todos los rodetes de los ventiladores vienen bien equilibrados de fbrica. Debido al polvo, rozamientosoalmacenajessepuedepresentarundesequilibradoqueorigineunamarcha no suave o daos en los cojinetes. Aunqueelmantenimientoquenecesitaunmotorenjauladeardillaesmnimo,sedebe prestarunaatencinperidicaalosiguientepara,deestaforma,mantenerunalto rendimiento de operacin. Muchos motores pequeos se escogen con rodamientos sellados y blindados como estndar. Cuando los rodamientos deban ser engrasados, debe hacerse de acuerdo con las instrucciones del fabricante y sustituidos siempre con los componentes adecuados. Un buen alineamiento del eje del motor con la carga reduce las prdidas en funcionamiento, el desgaste de los rodamientos, ruido y vibracin.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 42 de 171 La limpieza del conjunto es importante para asegurar que el calor generado dentro del motor se elimina con efectividad. Los ventiladores de admisin y lassuperficiesdelarmazndeberanmantenersesinsuciedad.Tambin asegurarsedequeelairequecirculasobreelmotornoencuentra impedimentos, especialmente la parte cercana al ventilador. Un incremento enlatemperaturadelbobinadodelestatorde1oCpuedeproducirun incremento de al menos el 0.5% sobre las prdidas I2R , adems de acortar la vida del aislamiento del motor. 6.2Trabajos de mantenimiento La frecuencia del mantenimiento depende esencialmentedelmododefuncionamiento, de las condiciones ambientales y de la disponibilidad requerida. El usuario debe determinar la mismaconjuntamenteconlaconcepcinglobaldelequipo,atenindosealas especificaciones dadas por el fabricante. Todoslosrotoresdelosventiladoresvienenesmeradamenteequilibradosdefbrica. Debidoalpolvo,rozamientosoalmacenajessepuedepresentarundesequilibradoque origine una marcha no suave o daos en los cojinetes. Se debe velar, por consiguiente, por un servicio libre de sacudidas. Elmantenimientodebeserejecutadoporpersonalcualificadousandolasherramientasy equipamientosapropiadosparatalfin.Sehadeestablecerunalistadeinspeccionesde mantenimiento y dichas acciones deben ser registradas en un archivo de histricos. Cuando el medio es especialmente insalubre, es necesaria una reduccin de los intervalos. Las superficies internas y externas deben ser limpiadas con agua a baja presin y aditivos no abrasivos. Se debe evitar cualquier aplicacin directa de agua hacia el motor. Sehadeverificarquetodosloselementosdefijacinestnbienasegurados.Aquellos elementosqueestnpintadosobientengandispositivosdebloqueodeseguridadcomo arandelasGrowernonecesitanserverificadossimedianteunainspeccinvisualesta parecesatisfactoria.Cualquierelementodebloqueoquesehayadaadoduranteel mantenimiento ha de ser remplazado. A aquellos elementos que no estn pintados o tengan elementos de bloqueo se les ha de aplicar el 95% del par de apriete recomendado en su da duranteelprocesodeinstalacin.Sitienealgunadudasobreelpardeaprietenecesario para un elemento de fijacin, se debe contactar con el servicio tcnico apropiado. Comoyasehacomentado,losrodamientosdelmotorhandeserengrasadosencasode necesidadconformealasespecificacionesdelfabricante,tantoparaeltipodegrasaa utilizarcomoparalosperiodosdeengrasenecesarios.Sedebeevitarcualquiertipode suciedad tanto en el exterior de los engrasadores como en la pistola de aplicacin de grasa. Lo lgico es que se necesite una presin leve en el engrasador para introducir la grasa, en caso contrario se ha de buscar el motivo de la obstruccin. Generalmente los engrasadores se encuentran sobre la carcasa en el lado donde se encuentran las cajas de bornas.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 43 de 171 6.2.1Control de vibraciones Vibraciones elevadas son siempre un sntoma de peligro. El mejor modo de definir lasvariacionesdadasenlasuavidaddemarchaeslamedicindelasvibraciones mecnicas en los rodamientos. La manera ms segura de definir estas variaciones es comparando los valores medidos durante largos perodos de tiempo. Si los valores varannotablementesedebeninvestigarlascausasposibles,comoporejemplo suciedad en el rotor. Dado el caso se debe realizar una limpieza y reequilibrado. Salvoespecificacincontrariadefinidaporelcliente,elniveldevibraciones mximo en funcionamiento in-situ vendr definido por los valores especificados en la norma AMCA Standard 204-05 Balance Quality and Vibration Levels for Fans. En ella se clasifican los ventiladores y se especifican los niveles de vibracin. Table4.1-FanapplicationcategoriesforbalanceandvibrationdelanormaAMCAStandard 204-05 Balance Quality and Vibration Levels for Fans. APPLICATIONEXAMPLES DRIVER POWER KW (HP) LIMITS FAN APPLICATION CATEGORY, BV s 298 (400) BV-3 INDUSTRIAL PROCESS & POWER GENERATION, ETC. Baghouse, scrubber, MINE, conveying, boilers, combustion air, pollution control, wind tunnels > 298 (400)BV-4 s 75 (100) BV-3Subway emergency ventilation, tunnel fans, garage ventilation > 75 (100)BV-4 TRANSIT / TUNEL Tunnel Jet fansALLBV-4 Situacin Categora del Ventilador Fijacin rgida (mm/s) Fijacin flexible (mm/s) BV-115.219.1 BV-212.719.1 BV-310.216.5 BV-46.410.2 Alarma BV-55.77.6 BV-1NOTANOTA BV-2NOTANOTA BV-312.717.8 BV-410.215.2 Parada BV-57.610.2 NOTA:LosvaloresdeparadaparaventiladoresdecategoraBV-1yBV-2debenser establecidos de acuerdo a registros histricos.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 44 de 171 Como ejemplo, de un ventilador de mina de 400kW, que tiene una anclaje flexible, silentblocks,obtendremosdelatablasanterioresyaquelapotenciaesmayorque 298 kW, (400>289), que el ventilador estar clasificado como BV-4. Puestoqueelapoyoesflexible,norgido,losvaloresdealarmayparadasern 10.2mm/s y 15.2mm/s respectivamente. Nodebemosolvidarqueestosvaloressonlosmedidosencadaunodelos rodamientosdelmotor.Enningnmomentoestasreferenciassonvlidaspara mediciones en carcasas de ventilador. 6.2.2Control de Rodamientos Sedeberealizaruncontroldecadaunodelosrodamientosconregularidad.Para evitaraverasoparadasantesdetiempo,nodebenpenetrarsuciedad,cuerpos extraos ni humedad. Duranteelrelubrificado,cambiodellubricanteycambiodeloscojinetessedebe obrar con una pulcritud concienzuda. Resultaaltamentebeneficiosounsistemadecontroldeestadodeloscojinetes mediantemedicinelectrnicadeimpulsosdechoqueodevibraciones(p.ej., mtododemedicinSPM).Lamedicinhadehacersedirectamentesobrelos rodamientos.Msdel90%delosfallosmecnicosseanuncianmedianteun aumento de la vibracin o de los niveles de impulsos de choque. Con estos sistemas obtendremos un aviso temprano en caso de lubricacin pobre del rodamiento, inicio deldao,oderodamientodaado,ascomorealizarunmantenimientodealerta encasodeunincrementosignificativodelaseveridaddelavibracin.Deber observar las indicaciones especiales del fabricante del aparato de medicin. No slo losvaloresregistradosenelmomentosonderelevancia,sinomayormenteel contrastado de los datos a lo largo de un perodo de tiempo ms largo, pues ello es el mejor recurso para reconocer variaciones en cojinetes. El mtodo SPM conducir muyraramenteaerror.Particularmenteenmquinasdeespecialimportanciase debe observar tambin la formacin de ruidos y la temperatura. Valores en aumento pronunciadosonunasealdealarmaatomarenserio.Estesistemadetrabajoes realmente un sistema de mantenimiento predictivo. Losplazosparalubrificadosonvlidosparacojinetesdemquinascon emplazamientofijo,paraunacarganormalyparagrasaslticasresistentesal envejecimiento,cuandolatemperaturamedidaenelanilloexterioresmenora+ 70C. Para temperaturas de cojinetes mayores, el plazo para lubrificado es inferior. Sedebeentodomomento,tenerencuentalasrecomendacionesdecada suministradorenfuncindelambientedetrabajo.Asimismonosepuede sobrepasar el valor mximo tolerable de trabajo de la grasa. No se puede sobrepasar el valor mximo tolerable de trabajo de la grasa. Se ha de engrasar tal y como indica el fabricante.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 45 de 171 Enlosubsiguientedependerlavidatildeloscojinetesdelascondicionesde funcionamiento y de las caractersticas del lugar de aplicacin. Recomendamos un control regular de los cojinetes. La frecuencia se corresponder con la importancia del equipo.6.2.3Inspeccin del rotor Siesprobablequeelrotordelventiladorsufradesgastedebidoaabrasino corrosin o contaminacin, se debe realizar regularmente, por razones de seguridad, una inspeccin, limpieza y reequilibrado; al menos una vez por ao. Se recomienda tener un segundo rotor destinado a los trabajos de reacondicionamiento alternados. Despus de cualquier desmontaje de labes, del reemplazo del cubo, o de cualquier accinsobreelrodete,esenpartenecesarioprocederaunreequilibriodeste segn el grado de equilibrado especificado por ZITRON: (G 6.3 o G 2.5). Una vez rodete reinstalado, una nueva medida de las vibraciones debe ser hecha. Si lasvibracionessiguensiendoaltas,esnecesarioentrarencontactoconelservicio despus de la venta del fabricante. 6.2.4Emplazamiento. Resistencias de Caldeo. Endeterminadascondiciones ambientalespuededarse condensacinenlacajadelmotor. Ellosepuedeevitarconuna calefaccin para momentos de parada o aplicando una tensin pequea en el arrollamientodelmotor.Esloque denominamosresistenciasdecaldeo ospaceheaters.Setratadeunas resistenciasqueestndentrodel propiomotor,quesuelenestar alimentadaspordefectoa220V,y quegeneranunapotenciaque depender del tamao del motor. En la foto de la placa que hay a la derecha, se observa que la para un intervalo de voltajede220-240Vtendremosunapotenciageneradaporlasresistenciasde caldeode65-94W.Podemosveradicionalmentequenosindicaquellevados sondasPTCenelquelapre-alarmaseproducircuandoelbobinadodelmotor alcance155Cyquelaalarmaqueproducirelparodelmotorocurrircuandola temperatura sea de 180C. Sedebenabrirregularmentelosorificiosparapurgadecondensadosdelmotor,y adems comprobar su apertura.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 46 de 171 6.2.5Conexin elctrica Es importarte revisin del apriete de los terminales en la caja de bornas, ya que con el funcionamiento podran aflojarse y hacer mal contacto, lo que podra producir un arcoelctricoenciertascondiciones.Importantsimoeslaverificacindelestado de las tierras. Es muy importante asegurarse de que el radio de curvatura de llegada de los cables a la caja de bornas impide que penetre agua a travs del prensaestopas. Adaptar el prensaestopasysuposiblereductoraldimetrodecableutilizado.Paraconservar enlacajadebornasdelmotorsuproteccinIP55original,esindispensable asegurarlaestanqueidaddelprensaestopasapretndolocorrectamente(para desatornillarloesimprescindibleunaherramienta).Enelcasodequehayavarios prensaestopasydequenoseutilicenalgunos,asegurarsedequesiguenestando cerradosyreapretarlosparaqueasimismoslopuedansoltarseempleandouna herramienta. Hayquecomprobarelestadodeloscablesendetalleenlacajadebornas.Evitar que haya cables sueltos o pelados que puedan producir un cortocircuito. Acontinuacinseobservaunaplacacaractersticadeunmotordondesepuede observar datos que son de importancia en el mantenimiento del motor. Por un lado para la frecuencia de red de nuestro suministro elctrico, tendremos un tipodeconexinadecuado,quehadeserenestrellaoentringulo.Paracada opcinhemosdetenerlatensindetrabajoadecuada,conloquedosparmetros claves, la tensin y la intensidad de corriente de trabajo. Se ha de comprobar que la tensin est en unos valores que no difieran ms de un 10% de la requerida y que la intensidad de trabajo est por debajo de la intensidad nominal. ConladenominacinDEyNDEnosreferimosalrodamientodelantero,(DRIVE END)yalrodamientotrasero,(NONDRIVEEND),queencasodeesteejemplo sonrodamientosidnticos,tipo6316C3.Comopodemosobservarlainformacin que aporta, aparte del tipo de rodamiento, es la cantidad de grasa que hay que poner

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 47 de 171 en cada uno, (35g) y cada cuanto tiempo, (2900h), adems del tipo de grasa, (ESSO UNIREX N3). Enelcasodeusodeconvertidordefrecuencia,stedebeestarregladodetal modoqueseevitencargasinnecesariasdebidasaaltasaceleracionespositivaso negativas. Ello se cumple por lo general si el tiempo de aceleracin para rotores con un dimetro hasta 1000 mm dura al menos 30 segundos, para dimetros entre 1000 y2000mm60segundosyparadimetrosmayores 120 segundos. En la puesta en marchasedebenajustarestosvaloresacordeevolucioneslascondicionesde funcionamiento. Laregulacindeberareglarselomspausadaposible,paraevitarcargas innecesariasduranteelfuncionamiento,conaceleracionesyfrenadospersistentes, que podran originar roturas por fatiga. Las aceleraciones ordenadas por el control delprocesonodeberansermayoresque0,45rad/s,exceptoalpasarporlas frecuenciascaractersticas.Setieneconstanciadequesepresentanroturaspor fatigadelmaterialcuandosemodificarepetidamenteelnmeroderevoluciones con el convertidor de frecuencia. Sidurantelamodificacindelnmeroderevolucionessepasahabitualmentepor lasfrecuenciasderesonancia(lascualesdebenestarbloqueadasenelconvertidor de frecuencia), puede ser apropiado un perodo de vida an menor. Trascortarelsuministrodecorrientealconvertidordefrecuenciasedebeesperar untiempomnimode10minutosantesdetocarloscablesocomponentesdel convertidor, ya que existe riesgo de graves lesiones debido a la energa acumulada en los condensadores. Incluso las tarjetas de control pueden estar en el potencial del circuitoelctricoprincipal.Medirsiemprelatensinyconectaratierraantesde tocar los componentes.Ademsdebentenerseencuentalasindicacionesdeseguridadespecficasdel fabricantedelconvertidordefrecuenciaantesdelmontajeylapuestaen funcionamiento. Como recomendaciones muy generales: -El motor y el convertidor de frecuencia deben emplazarse lo ms prximos posibles el uno del otro para minimizar las interferencias electromagnticas.-Los cables deben estar revestidos yno pueden tener mayor longitud que la prevista por el fabricante.-Sedebenconectaratierracables,regletasprotectorasdecables,el convertidor de frecuencia y el motor.-Para minimizar las interferencias de radio puede hacerse necesario el uso de filtros suplementarios.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 48 de 171 6.3Revisiones de seguridad necesarias Apartedetodaslasindicacionescitadasparalosequiposdeventilacin,altratarseeste equipamientodemquinasquetrabajancercadepersonasyvehculosypuedenser daados con facilidad, las siguientes indicaciones han de ser tenidas en cuenta. Sehanderealizarcomomnimocadaseismeses,sibienserecomiendarealizar inspecciones de seguridad ms frecuentemente. Estas inspecciones se producen para localizar si algn ventilador tiene daos o deficiencias en su exterior, debindose cambiar inmediatamente todas las piezas daadas. Esnecesariovigilarelumbraldevibracinregistradaenelventiladorenlospuntosde medicin elegidos o bien a travs de los sensores suministrados. La manera ms fiable de verificar estos niveles es a travs de un registro histrico durante periodos largos de tiempo. Si los valores han variado notablemente, se han de investigar las causas posibles de dicha incidencia. En ese caso se proceder a su correccin mediante por ejemplo una limpieza o un reequilibrado. Valores de vibracin elevados pueden originar la destruccin del ventilador, representando un riesgo grave para las personas. Cuando existan en el lugar de emplazamiento de los ventiladores, amenazas suplementarias como altos ndices de corrosin, contaminacin elevada, ambientes agresivos, etc. se deben llevar a cabo inspecciones de control y limpieza con intervalos reducidos. 6.3.1Cada 2 meses Verificar los arranques de los ventiladores. Hacerlo de uno en uno comprobando los consumoselctricos,quesemantenganenloslmitesnormales.(Pordebajodela Intensidad nominal) Hay que recordar que si los ventiladores llevan mucho tiempo parados, el consumo elctrico al inicio es un poco ms alto, hasta que se estabiliza en valores ligeramente inferiores. 6.3.2Cada 6 meses Verificar los arranques de los ventiladores. Hacerlo de uno en uno comprobando los consumoselctricos,quesemantenganenloslmitesnormales.(Pordebajodela Intensidad nominal) Hay que recordar que si los ventiladores llevan mucho tiempo parados, el consumo elctrico al inicio es un poco ms alto, hasta que se estabiliza en valores ligeramente inferiores. Observar que no haya ningn ruido extrao de origen mecnico. La formacin de ruidos y el calentamiento permiten llegar a conclusiones acerca del funcionamiento correcto.Losruidosdemarchaydetencinprogresivasepuedencompararal objeto con otros ventiladores.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 49 de 171 Adicionalmente,verificarelniveldevibraciones,yaqueestarnmonitorizadas, ver que no se han incrementado desde la ltima revisin. La manera ms segura de definirestasvariacionesescomparandolosvaloresmedidosdurantelargos perodosdetiempo.Silosvaloresvarannotablementesedebeninvestigarlas causasposibles,comoporejemplo,suciedadenelrotor,dadoelcasosedebe realizar una limpieza y reequilibrado o en su caso, deterioro de los rodamientos. 6.3.3Cada 12 meses Revisinminuciosa:daosycorrosindeaislamientossonoros,rotor,carcasa tubular,motor,cables,conexiones,suspensinyamortiguacindevibraciones.Se debensubsanarlosdaosantesdequelagravedaddelosmismosaumente, particularmente los daos en la proteccin de superficie. Revisindetalladadetodaslaspartesportantesyunionesatornilladasdela sustentacinodelosapoyos.Todaslastuercasdebenestaraseguradascontrael aflojamientoyapretadasconelpardeaprietecorrecto,especialmentelatuerca indicada en el croquis. Se debe regenerar la proteccin de superficie que estuviera daada en las uniones atornilladas. En resumen: Verificar el estado del rodete Verificar el consumo elctrico Verificar apriete de los terminales de las cajas de bornas Verificar que el rodete no roza con la carcasa Verificar que no haya ruidos extraos Verificarquelosatenuadoresacsticosestnenbuenascondiciones,sinagujero, que no acumulen humedad. Verificar el nivel de vibraciones Verificar el estado de los anclajes, verificando los aprietes, que haya nada flojo. Verificar el estado de los muelles de los apoyos, que hagan su trabajo, que no estn trabados.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 50 de 171 6.4Puesta en funcionamiento Se deben observar escrupulosamente las normas de seguridad para aparatos e instalaciones elctricas as como las de las compaas elctricas. Slopersonalcualificadoyconocedordelosriesgosrelacionadosconequipamientosde ventilacin,yconlasherramientasnecesariasyadecuadaspararealizarlostrabajos, deberaoperarconelventilador.Elpersonalsersupervisadoporelresponsablede seguridad de la instalacin. Se debe revisar que no haya cuerpos extraos en el ventilador y en los atenuadores de ruido previamente a la puesta en funcionamiento del ventilador. Piezas que estn flojas o sueltas puedenserarrastradasporlacorrientedeaireyprovocarlesiones.Nuncadebehaber personas en el flujo de aire! Elsentidodegirocorrectodelventiladorserelquedesdeelladodeaspiracindel ventiladorseveragirarelrodeteensentidoantihorarioodesdeelladodeimpulsindel ventiladorseveragirarelrodeteensentidohorario.Medianteunabreveconexindel motor y observacin de las partes rotativas se puede supervisar el sentido de giro. Si fuese el incorrecto se deben cambiar los terminales de las conexiones elctricas. Se debe medir la toma de corriente y comparar con la intensidad nominal del motor. Nosepuedeconmutardelsentidodegirodeunventiladoralopuestosinpasarporel estadodereposo,puessepuedenproducirdaosmecnicosdebidoalaltomomentode inercia!. Slo son tolerables 6 procesos de arranque por hora, con objeto de evitar un calentamiento excesivo y una sobrecarga del acoplamiento. Entre dos arranques debe mediar una fase de enfriamiento de al menos 5-10 minutos. Antes de arrancar cualquier equipo o accesorio de ventilacin: Retirarcualquierobjetoextraoquepudierahaberenelinteriordelacarcasadel ventilador. Verificarquetantolasproteccionesmecnicascomoelctricasestninstaladasy funcionan correctamente. Sielventiladorestequipadoconequiposdeproteccinomedicinexternos (termoresistores,sensoresdevibracin,etc)asegurarsedequeestnconectadosy funcionan correctamente. Antes de comenzar ningn trabajo de mantenimiento asegurarse que elventilador ha sido desconectado de la red elctrica y de que ninguna persona no autorizada pueda conectarlo accidentalmente. Lasproteccionesdeseguridadslopuedendesconectarsesielequipodeventilacinest fueradeservicio.Enningncasosepermitenmodificacionesycambiosqueafectenala seguridad el equipo de ventilacin.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 51 de 171 Para trabajos en el interior del ventilador, el rodete tiene que ser bloqueado mecnicamente para impedir giros accidentales del mismo. Slo est permitido abrir escotillas o puertas de inspeccin si el ventilador est parado. Elusuariohadetomarlasmedidaspertinentesyproveerloselementosapropiadospara impedirunallegadainvoluntariadeenergaalventiladoryalaspiezasaccesorias, particularmentedurantelostrabajosdemontajeymantenimiento.Paraellodebetomarse enconsideracin,ademsdelaelctrica,otrasfuentesdeenergacomolahidrulica, neumtica,energapotencial,tensinenmuelles/resortesycorrientes/tirosdeaireenel sistema. El usuario debe proveer elementos de separacin, desconexin, tomas a tierra y de bloqueo, asegurndolas adems visiblemente contra una reconexin involuntaria. 6.5Transporte y manipulacin Para el transporte de los ventiladores se ha de tener en cuenta: Evitargolpesdecualquiertipoduranteelmovimientoteniendoencuentadondeestel centro de gravedad del ventilador, no sujetndolo por un extremo. Se ha de evitar que en la descarga del ventilador el ventilador no sea golpeado, haciendo llegar a suelo al ventilador suavemente con un equipo adecuado, con esto evitaremos que se dae el rodete, la carcasa del ventilador y los rodamientos. Para evitar daos debidos a una rotura una carga y descarga no cuidadosa todo este proceso deber hacerlo personal adecuado y capacitado para ello. El sistema de carga y descarga del ventilador ha de ser dimensionado atendiendo a la carga quehadesoportar,esdecirhabrquetenerencuentaelpesodelventiladorysus dimensiones.

CONFERENCIAS SOBRE VENTILACION DE MINAS 52 de 171 Sielequipodeventilacinestmontadosobreunpal,sehadeutilizarunacarretilla elevadora para moverlo. No debe utilizarse el pal como un instrumento de elevacin a no ser que se indique lo contrario. Paraeltransportemediantegras,engancharnicamenteelequipoenlospuntos adecuados indicados por el fabricante y mediante las argollas de transporte o cncamos de elevacinprevistosparatalfin.Sehadetenerencuentaqueelconjuntodeventilacin ventiladorsedebelevantarusandolasargollasdetransporteenelarmazndebaseyno usando los enganches de componentes especficos como cajas de bornas o motor. Durante el transporte, y tambin durante el almacenaje, se debe cuidar que no penetre agua (por ejemplo de lluvia) en el motor, los cojinetes u otros componentes delicados.