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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
Utilización de Ventiladores Auxiliares
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
Utilización de Ventiladores Auxiliares
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**
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
Principio Básico: QT ≥ 1.5 QF
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
Seguridad y Mantenimiento
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
Seguridad 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
Principio Básico: QT ≥ 1.5 QF
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