sobrepresión CAPITULO
5.3 CARACTERÍSTICAS TEÓRICAS; 5.3.1 Curva H = f(Q):
Para un ventilador que gira a una velocidad dada, existe una relación H = f (Q) entre la elevación manométrica o depresión del ventilador y el caudal. El ventilador, por ende, no tiene un punto específico de funcionamiento, sino una continuidad de puntos de funcionamiento posibles, los cuales se hayan repartidos sobre una curva característica.
Sea un sistema de ejes de coordenadas; El flujo Q en las abscisa, y presión total o carga total H en la ordenada, ver la figura 40.
Curva H (Q) característica del ventilador. C : Curva H (Q.) característica del circuito.
A: Punto de intersección de las 2 curvas que definen el régimen H y Q
La curva V, característica del ventilador es, por el contrario toda diferente. Se ve que e l l a presenta un tramo que pasa por un máximo, seguido de una zona descendente; los fuertes valores de la presión se obtienen para flujos pequeños, mientras que en los grandes flujos la presión cae para llegar a cero.
En estas condiciones si se dispone sobre un c ir c u i to característico (C) un ventilador de característica (V); un sólo régimen (Al define un solo flujo Q y una sola p presión H es compatible.
Se demuestra fácilmente que este régimen es estable. En efecto, si por ejemplo. “Q” tuviera tendencia a aumentar la pérdida de carga H exigida por el c i r c u i t o aumentaría, mientras que la presión producida por el ve n t ila d or disminuiría y el flujo volvería automáticamente al valor de e q u i l i b r i o del régimen. Estas consideraciones corresponden a lo que se ha convenido en l l a m a r "LA ADAPTACIÓN" del ventilador al c ir c u i t o .
Las consecuencias de esta adaptación son las siguientes:
a) Si la característica real (V) del ventilador no es la referida, la adaptación tiene lugar en un punto B. b) Si la característica real (C) del c ir c u it o no es la referida, es decir la curva (C), la adaptación tiene lugar en un punto E.
c) Si las dos características (V'I).y (C') no son las que se han tenido en cuenta, la adaptación tendrá lugar en un punto 0.
Observamos que, en los ejemplos anteriores, donde los errores corresponden a una sobre-estimación de las posibilidades del ventilador y a una sub-estimación de las pérdidas de carga del circuito, jamás se obtendrá el flujo correspondiente en el punto A, sí el ventilador no cuenta con un s is tem a de regulación de las características
5.3.2. POTENCIA:
La curva de potencia en función del caudal sig ue es casi igual que la curva anterior, es decir, también pasa por un máximo.
5.3.3 CURVA DE RENDIMIENTO:
Esta curva resulta de las anteriores, es decir, de H = f (Q.). La figura siguiente objetiva más la noción de punto de funcionamiento. (Figura en la página siguiente)
El rendimiento del ventilador centrífugo puede alcanzar el 85% como máximo.La gama de su funcionamiento, como sus posibilidades de regulación son hasta la fecha bastante limitadas. Para un ventilador helicoidal, por el contrario H = f (Q) es más llana, lo que es favorable. Este tipo de ventiladores conviene en general para el desplazamiento de grandes volúmenes de a ir e contra elevaciones manométricas relativamente pequeñas en relación con los centrífugos.
5.4. CARACTERÍSTICAS PRÁCTICAS:
Con el objeto de evitar que las nociones de potencia absorbida y rendimiento sean mal interpretadas, como a menudo sucede, las definiremos en forma más detallada.
5.4.1 POTENCIA ABSORBIDA
Se pueden considerar varias clases de potencia absorbida:
a) Potencia la absorbida en los bornes del motor: que es la energía eléctrica consumida por el motor.
b) Potencia absorbida sobre el árbol del motor: ella es igual a la potencia en los bornes m ultiplicada por el rendimiento del motor.
c) Potencia absorbida por el ventilador: es la energía realmente suministrada al árbol del ventilador. Ella es igual a la potencia sobre el árbol del motor multiplicado por el rendimiento de la transmisión.
Esta es la potencia que es importante considerar en el cálculo del rendimiento propio del ventilador. En el caso de un ataque directo, el rendimiento de la trasmisión.
Esta es la potencia que es importante considerar en el cálculo del rendimiento propio del ventilador. En el caso de un ataque directo, el rendimiento de la transmisión es de 1, entonces las potencias b) y c] son iguales, 5,4.2 RENDIMIENTO:
El rendimiento es la razón de la potencia útil a la potencia transmitida al árbol del ventilador. La potencia útil o energía necesaria para el movimiento de¡ aire se obtiene efectuando el producto de presión (H) por el flujo Q. Ella esta dada por la fórmula:
P = Q*H (en vatios)
Q, siendo expresado en m3 /s, y H en Pascal (Pa). H representa la diferencia de presión total entre la ENTRADA y SALIDA del ventilador.
5.4.3 LEYES DE LOS VENTILADORES:
La forma de comportarse un ventilador de acuerdo a las variaciones en la presión H y en el caudal Q, pueden obtenerse por medio de sus curvas características.
Existen tres leyes fundamentales que regulan el comportamiento de la presión estática y total, caudal de aire potencia y eficiencia de un ventilador, cuando existen variaciones en el peso específico del aire, velocidad (rpm) y el diámetro del ventilador.
Valiéndose de un análisis dimensional en un sistema de resistencia constante pueden demostrarse la relaciones siguientes: CAUDAL : 3 1 3 : Q ( tan ) (1)
Q D o sea que K cons te
D
PRESION: H 2D2 o sea que: 2H2 K cons2 ( tan )te (2)
D
POTENCIA: Wmotor 3D5 o sea que:W3motor5 K cons3 ( tan )te (3)
D
En la ecuación (3) pueden usarse cualquiera de las dos Wm o Wa, ya que ellas son proporcionales entre
sí.
Estas relaciones o combinaciones son bastante útiles, ya que determinan el comportamiento del ventilador.
Las variables anteriores significan: Velocidad de rotación:
Diámetro del ventilador: D (en m o pies)
Peso específico: (en Kilogramos/m3 o libras/pie3 ) Potencia en kilovatios: Wm (o caballos de fuerza)
Presión: H (milímetros columna de agua)
El recíproco de la ecuación 2 se conoce con el nombre de velocidad específica , con constante: s
D H
De igual manera, la ecuación (1) dividida por la raíz cuadrada de la ecuación (2) se conoce con el nombre de volumen específico Qs, con constante:
2*
Q Q
D H
Los fabricantes muestran estas características, en la placa del motor o del ventilador, con el objeto de facilitar la selección del ventilador.
Como el fabricante suministra las curvas características del ventilador, el usuario puede fácilmente calcular las nuevas condiciones utilizando estas relaciones.
En cuadro siguiente ellas se resumen. Observe que la eficiencia del ventilador permanece constante. Mientras que, el peso específico o la densidad del aire y la potencia al freno varían proporcionalmente.
Tabla 10 Leyes de los ventiladores
Variable Representación Variable LEY 1: variable D y constante LEY 2: D variable W y constante LEY 3: variable constantes CAUDAL Q Direct. proporcional Con el cuadrado Constante PRESION Hs o Ht Con el cuadrado Constante Direct.
proporcional POTENCIA Wa o Wm Con el cubo Con el
cuadrado
Direct. proporcional EFICIENCIA constante Constante Constante
5.5. INSTALACIÓN DE UN VENTILADOR, SOBRE EL TUNEL DE SALIDA 0 ENTRADA:
La boca de la mina donde se vaya a instalar el ventilador esta unida al oído o tobera de entrada del ventilador, ya sea por medio de un tambor que conecte a la superficie y al ventilador por medio de un túnel artificial en concreto; o por medio de una transversal o galería que empalme directamente al ventilador.
En el momento del estudio de la instalación de un nuevo ventilador el empalme de la boca de la mina con el ventilador debe ser objeto de toda la atención y cuidado especial, En efecto, no solamente es necesario considerar los imperativos de costos razonables de la i n s t a la c ió n y las pequeñas pedidas de carga de la instalación, sino que también el diseño debe ser tal, que la afluencia del flujo de aire sea regular y se asegure una buena distribución de las velocidades del aire al v e n t i l a d o r para que este funcione en buenas condiciones y con el máximo de rendimiento.
Descripción de la figura 44 que aparece a continuación:
1. Tobera de entrada del aire para regularización del flujo y de la presión de entrada.
2. Tubo de empalme, en el muro, entre el ventilador y el túnel que permite el acople del ventilador. 3. Ventilador
4. Difusor de salida del aire, para ganancia en rendimiento del ventilador por el incremento de la presión estática a costa de la reducción de presión dinámica. (figuras 44 y 45).
REQUISITOS:
En toda instalación de un ventilador principal se deben tener en cuenta los siguientes requisitos:
a. Evitar los ángulos vivos y las curvaturas demasiado fuertes en el túnel de acceso al ventilador principal.
b. Evitar cambios bruscos de sección.
c. Prever una porción final convergente y recta en la cual se colocará el ventilador.
d. Escoger un sitio de instalación del ventilador que esté lejano de zonas de incendio, topografía sujeta a derrumbes, zonas de posibles explosiones.
e. Encerrar la instalación del ventilador con el objeto de evitar que personas imprudentes penetren a la instalación y causen daños al ventilador metiendo palos, varillas o piedras durante la marcha del mismo.
f. Escoger un sitio a instalaciones que permitan una buena supervisión.
g. Tener en cuenta durante el montaje la ubicación de aquellos elementos que permitan la localización de aparatos de registro del ventilador y la realización de mediciones de presiones dinámicas totales, estática y temperaturas.
h. Prever en la instalación contar con un ventilador de reserva que permita en caso de daños del ventilador de servicio, hacer rápidamente el correspondiente cambio.
5.6 ESTUDIO PARA EL MONTAJE DE UNA INSTALACIÓN:
En el anexo 13 (se muestra un proyecto de instalación de un ventilador principal en una boca de túnel de la Mina El Uvo. En este anexo puede observar el lector los detalles principales que deben tenerse en cuenta en la instalación de un ventilador principal.
Este proyecto contempla los requisitos que se anotan en el párrafo anterior. En toda la instalación que se lleve a cabo, hacemos hincapié en dos puntos importantes:
1°Todo ventilador principal instalado debe tener un ventilador de reserva para cambios en casos de daño o mantenimiento prolongado.
2o La instalación debe prever el tubo de empalme Nº 2, ver figuras 44 y 45, para lograr desacoples y acoples rápidos del ventilador que se vaya a reemplazar por el de reserva.
CAPITULO VI