V. Centrífugo vs Axial

UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPTO. INGENIERÍA DE MINAS VENTILACIÓN DE MINAS.

Ventilador Centrífugo v/s Ventilador Axial

Integrantes Grupo N°1: Sebastián Enrique Alfaro Gómez. Katherine Nicole Miranda Godoy. Alynson del Rosario Uribe Martínez. Pedro Valentín Rosas Villagran. Asignatura: Ventilación de minas. Asignatura: Docente:: José Segundo Chebair Pastenes. Docente Ayudante: Camilo Espinoza Cáceres. Fecha Entrega: Martes Entrega: Martes 21 de octubre, 2014.

[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] AXIAL ] 21 de octubre de 2014 1.- ÍNDICE: 2.- INTRODUCCIÓN: .................................................................................................................................... 4 3.- DESARROLLO: ................................................... .................................................... .................................. 5 3.1.- Ventilación en Minas. ..................................................................................................................... 5 3.1.1.- Historia. .............................................. ................................................... ................................... 5 3.1.2.- Definición de Ventilación. ...................................................... .................................................. 5 3.1.3.- Objetivo de la Ventilación de una Mina. ................................................................ ................. 5 3.1.4.- Teorema de Bernoulli .............................................................................................................. 6 3.2.- Partes de un Ventilador. ..................................................... ..................................................... ....... 7 3.3.- Clasificación de los Ventiladores. ................................................................................................... 8 3.3.1.- Según su función. ................................................ .................................................... ................. 8 3.3.2.- Según su tipo. .......................................................................................................................... 8 3.4.- Selección de Ventiladores: ............................................................................................................. 9 3.4.1.- Punto de Operación del Sistema: ................................................. ........................................... 9 3.4.2- Conocimiento de la Potencia del Motor................................................. ................................ 10 3.5.- Ventilación Auxiliar. ................................................... .................................................... ............... 11 3.5.1.- Sistema impelente: ...................................................... ..................................................... ..... 11 3.5.2.- Sistema aspirante: ................................................................................................................. 11 3.5.3.- Un tercer sistema es el combinado: ............................................. ......................................... 12 3.6.- Ventilador Centrífugo. .................................................................................................................. 13 3.6.1.- Descripción. ........................................................................................................................... 13 3.6.2.- Aplicaciones. .......................................................................................................................... 13 3.6.3.- Tipo de entrada, ventilador centrífugo. .......................................................... ...................... 14 3.6.4.- Coeficiente de Presión Teórico. ...................................................... ....................................... 14 3.6.5.- Partes Ventilador Centrífugo. ................................................ ................................................ 15 3.6.6.- Clasificación de Ventiladores centrífugos.............................................................................. 16 3.7.- Ventilación de flujo axial............................................................................................................... 19 3.7.1.- Descripción. ........................................................................................................................... 19 3.7.2.- Tres tipos básicos:............................................... .................................................... ............... 19

U N I V E R S I DA D DE L A S ER E NA

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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] AXIAL ] 21 de octubre de 2014 1.- ÍNDICE: 2.- INTRODUCCIÓN: .................................................................................................................................... 4 3.- DESARROLLO: ................................................... .................................................... .................................. 5 3.1.- Ventilación en Minas. ..................................................................................................................... 5 3.1.1.- Historia. .............................................. ................................................... ................................... 5 3.1.2.- Definición de Ventilación. ...................................................... .................................................. 5 3.1.3.- Objetivo de la Ventilación de una Mina. ................................................................ ................. 5 3.1.4.- Teorema de Bernoulli .............................................................................................................. 6 3.2.- Partes de un Ventilador. ..................................................... ..................................................... ....... 7 3.3.- Clasificación de los Ventiladores. ................................................................................................... 8 3.3.1.- Según su función. ................................................ .................................................... ................. 8 3.3.2.- Según su tipo. .......................................................................................................................... 8 3.4.- Selección de Ventiladores: ............................................................................................................. 9 3.4.1.- Punto de Operación del Sistema: ................................................. ........................................... 9 3.4.2- Conocimiento de la Potencia del Motor................................................. ................................ 10 3.5.- Ventilación Auxiliar. ................................................... .................................................... ............... 11 3.5.1.- Sistema impelente: ...................................................... ..................................................... ..... 11 3.5.2.- Sistema aspirante: ................................................................................................................. 11 3.5.3.- Un tercer sistema es el combinado: ............................................. ......................................... 12 3.6.- Ventilador Centrífugo. .................................................................................................................. 13 3.6.1.- Descripción. ........................................................................................................................... 13 3.6.2.- Aplicaciones. .......................................................................................................................... 13 3.6.3.- Tipo de entrada, ventilador centrífugo. .......................................................... ...................... 14 3.6.4.- Coeficiente de Presión Teórico. ...................................................... ....................................... 14 3.6.5.- Partes Ventilador Centrífugo. ................................................ ................................................ 15 3.6.6.- Clasificación de Ventiladores centrífugos.............................................................................. 16 3.7.- Ventilación de flujo axial............................................................................................................... 19 3.7.1.- Descripción. ........................................................................................................................... 19 3.7.2.- Tres tipos básicos:............................................... .................................................... ............... 19


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] AXIAL ] 21 de octubre de 2014 3.7.3.- Tipos de ventiladores axiales. ................................................ ................................................ 20 3.8.- Variación de velocidad de rotación. ........................................................................................ ..... 21 3.9.- Curvas características de los ventiladores. ................................................... ................................ 22 3.9.1.- Curva ventilador centrífugo v/s axial..................................................... ................................ 22 3.9.2.- Curva tipo............................................................................................................................... 23 3.9.3.- Punto de trabajo de un ventilador. ........................................................................ ............... 24 3.9.4.- Regulación del punto de trabajo. ........................................................................... ............... 25 3.10.- Acoplamiento de ventiladores.................................................................................................... 26 3.10.1.- Acoplamiento en serie. .............................................. ..................................................... ..... 26 3.10.2.- Acoplamiento en paralelo. .................................................................................................. 30 3.10.3.- Acoplamiento mixto. ........................................................................................................... 32 3.11.- Comparación entre ventiladores axiales y centrífugos. ........................................................ ..... 33 3.11.1.- Ventiladores axiales. .................................................. ..................................................... ..... 33 3.11.2.- Ventiladores centrífugos. .................................................................................................... 34 3.11.3.- Ejemplo comparativo practico............................................................................................. 35 3.12.- Análisis y recomendaciones:....................................................................................................... 36 3.12.1.- Ventilador Centrífugo. ............................................... ..................................................... ..... 36 3.12.2.- Ventajas y desventajas Ventilador Axial. ............................................. ................................ 39 4.- CONCLUSIÓN: ...................................................................................................................................... 40 5.- REFERENCIAS: ...................................................................................................................................... 41


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] AXIAL ] 21 de octubre de 2014 2.- INTRODUCCIÓN: La actividad minera en Chile se ha consolidado como la principal fuente de ingresos económicos tanto de inversiones nacionales como extranjeras, generando oportunidades de trabajo estable a lo largo del tiempo, sin embargo, actualmente la actividad económica del país está pasando por un periodo de desaceleración, lo cual incentiva la optimización de los recursos y la búsqueda de mayor eficiencia en los procesos. Además, bajo el punto de vista de los métodos de exploración, en la minería del cobre principalmente, los yacimientos superficiales que se pueden extraer mediante explotación a cielo abierto, en los que se extraen minerales oxidados principalmente (cuprita, atacamita, etc.), con procesos metalúrgicos relativamente sencillos, cada vez son más escasos, en consecuencia las leyes y reservas mineralógicas van en descenso. Este panorama provoca que las compañías mineras desarrollen las nuevas explotaciones mediante métodos subterráneos, en busca de los sulfuros de cobre (calcosina, covelina, calcopirita). Dentro de cualquier método de explotación subterránea un correcto diseño del sistema de ventilación se torna indispensable, ya que de su eficiencia dependerá el suministro de aire fresco a todos los lugares de trabajo, además permitirá realizar la extracción de los contaminantes y la regulación de la temperatura al interior de la mina. A partir de esta premisa se fundamenta la elaboración de este primer informe, el cual busca asimilar de manera clara y efectiva la teoría relacionada con los dos tipos principales de ventiladores que hoy en día se utilizan en los sistemas de ventilación subterráneos de la minería chilena y del mundo. Dentro de los temas que se presentan en este documento, se pueden destacar los siguientes:     

Reseña y significado del concepto “ventilación”.

Las partes de un ventilador. Clasificación de los ventiladores ventiladores según su tipo y función. Descripción y curvas características tanto de ventiladores centrífugos como axiales. Comparación entre ambos tipos de ventiladores, incluyendo ventajas y desventajas.

Finalmente se logra como producto, un análisis secuencial y detallado de los dos tipos de ventiladores, mientras que se torna imprescindible la capacidad de interpretación y de síntesis, para terminar exponiendo de manera atractiva y amigable, una de las materia de mayor importancia dentro del campo del estudio minero, como es la Ventilación de Minas.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.- DESARROLLO: 3.1.- Ventilación en Minas. 3.1.1.- Historia. Los ventiladores comenzaron a usarse en la ventilación de minas en la segunda mitad del siglo XIX. Estos eran exclusivos del tipo centrífugo de gran diámetro y velocidad lenta, constantemente fueron evolucionando hasta llegar a los que actualmente se usan. Con el nacimiento de la aviación y el rápido avance de la ciencia aerodinámica, aparece el ventilador axial, los que han resultados eficientes y, por lo tanto, cuentan con un gran prestigio en la industria minera. Después de la Segunda Guerra Mundial, los ventiladores centrífugos han sido mejorados enormemente sobre la base de los principios aerodinámicos y utilizando aspas con superficie de sustentación, lo que ha hecho recuperar gran parte del terreno perdido. (Gallardo, 2008) 3.1.2.- Definición de Ventilación. Es el proceso mediante el cual se hace circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar una atmósfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos. La ventilación se realiza estableciendo un circuito para la circulación del aire a través de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina tenga dos labores de acceso independientes. En las labores que sólo tienen un acceso es necesario ventilar con ayuda de una tubería. La tubería se coloca a la entrada y final de la labor. Esta ventilación se conoce como secundaria, en oposición a la que recorre toda la mina que se conoce como principal. 3.1.3.- Objetivo de la Ventilación de una Mina. 

     

Monitoreo de las condiciones ambientales de las condiciones ambientales de la mina, evaluar los contaminantes físicos y químicos. Evaluación de las condiciones termo – ambientales. Determinar las necesidades de aire Proporcionar Oxígeno para la respiración. Diluye y remueve el polvo. Diluye y remueve gases nocivos. Reduce temperaturas.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.1.4.- Teorema de Bernoulli La expresión analítica del mismo dice: La suma de la presión estática, la dinámica y la debida a la altura, es constante para todos los puntos de un filete de fluido. 

a.- Presiones: Si el conducto es horizontal, o la diferencia es inferior a 100 metros, la presión por diferencia de altura es cero. La presión estática (Pe) actúa en todos sentidos dentro del conducto. Se manifiesta en el mismo sentido y en el contrario de la corriente. La presión dinámica (Pd) actúa en el sentido de la velocidad del aire. La presión total (Pt) es constante en todos los puntos del filete de fluido considerado y su expresión es: Pt = Pe + Pd



b.- Caudal: Es la cantidad de aire que circula por el conducto. Su expresión es: Q = v S (m3/h) En la figura 1 se ha representado un tramo de conducto horizontal de aire (considerado sin pérdidas, para simplificar), recorrido por el caudal Q (m3/h), con la velocidad v (m/s) y de Sección S (m2). Una Sonda de Presión estática Pe y un Tubo de Pitot nos da la Presión Dinámica. Las fórmulas de relación de todos estos parámetros se indican en la misma figura.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.2.- Partes de un Ventilador. Las principales partes de un ventilador son: 1. TURBINA: también llamada rotor o rueda que transforma la energía del motor en energía de movimiento (o energía cinética) del gas que maneja. El elemento rotativo es la pieza que gira en torno al eje del mismo. Puede ser una hélice o un rodete. 2. CARCASA: elemento en la cual se aloja la turbina y permite, junto con la turbina, la conversión de energía del motor a energía de movimiento del gas. 3. FLECHA O EJE: que conecta la turbina al motor por medio de algún tipo de transmisión mecánica, normalmente poleas y bandas o cople flexible. 4. RODAMIENTOS: que permiten la rotación del eje y turbina con una mínima perdida por fricción 5. BASE: sobre la cual están apoyados todos estos elementos. 6. MOTOR: el cual proporciona la energía suficiente para mover el gas.

Nota: Los Ventiladores también se componen de una embocadura acampanada que mejora el rendimiento.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.3.- Clasificación de los Ventiladores. 3.3.1.- Según su función. Según su función los ventiladores se clasifican en: 





Ventilador Principal o de Superficie: Instalado normalmente en la superficie para ventilar toda la mina, vale decir, por el pasa todo el aire del circuito que sirve. Ventilador Reforzador: Instalado en un paso principal subterráneo para ayudar al ventilador principal a ventilar un circuito de alta resistencia. Ventilador Auxiliar: Instalado en trabajos subterráneos en conjunto con ductos para ventilar una galería de avance o terminal ciego. Para lograr mayor eficiencia en la ventilación de galerías de avance, en este siglo se han introducido el ventilador auxiliar, su uso tuvo origen en una mayor disponibilidad de energía eléctrica y de aire comprimido. Lo compacto del ventilador axial ha hecho que sea preferido para cumplir esta misión.

3.3.2.- Según su tipo. Para el propósito de ventilación de minas, los ventiladores pueden clasificarse en dos categorías principales: 



Radiales o centrífugos: El aire abandona el impulsor en una dirección en 90º respecto al eje del impulsor. Axial: La forma como el aire es obligado a pasar a través del ventilador se asemeja al principio de acción de un par tornillo-tuerca; el impulsor tiene el papel de tornillo y la corriente de aire hace las veces de la tuerca. Al girar el impulsor tiene movimiento de avance y de rotación.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.4.- Selección de Ventiladores: Para ventilar una mina se necesitan ciertas cantidades de flujo de aire, con una caída de presión determinada, a cierta densidad del aire. Conocidas la caída y el caudal de la mina (Punto de operación del sistema), existen casi un número infinito de ventiladores en el mundo que satisfacen el punto operacional adecuado. Se deberá especificar el punto de operación (Q vs. H Sist.) Del ventilador requerido, a fin de que los proveedores coticen la unidad ventiladora con la potencia de motor eléctrico correspondiente, que satisfaga dicho punto. La especificación debe incluir además, la altura geográfica en donde se instalará dicho equipo. 3.4.1.- Punto de Operación del Sistema: Existen cientos de ventiladores que satisfacen cada Caída-Caudal característica. Además, cada ventilador puede variar su velocidad (RPM), las paletas o el diámetro. Todas estas características, esenciales para la selección del ventilador adecuado, pueden ser obtenidas de los fabricantes. Las curvas de funcionamiento vienen trazadas en función de las variables operacionales principales: Caídas de Presión (H), Caudal (Q), Potencia (P) y Eficiencia (η) a d ensidad de aire normal, que a nivel del

mar es de [¨1.2 Kg. / m³] (W) A una altura de 3.600 m.s.n.m. por ejemplo, la densidad del aire es de [0.866 Kg. / m³], razón por la que la densidad debe corregirse por aquélla en donde se desempeñará la unidad. La forma habitual del trazado de curvas es graficar el Caudal versus las demás variables (caída estática, caída total, potencia al freno, eficiencia estática y eficiencia total). Normalmente, se logra una ventilación efectiva cuando se emplean varios ventiladores principales, los que se ubican de preferencia en las galerías principales de ventilación o en piques en la superficie y se distribuyen de manera que la carga o caída de presión del sistema esté dividido en forma equitativa entre los ventiladores.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.4.2- Conocimiento de la Potencia del Motor. Las fórmulas fundamentales que se deben considerar para determinar la potencia requerida del motor que accionar al ventilador. Para ello, tenemos que considerar lo siguiente: el aire que debemos mover a través del circuito consume energía debido a las pérdidas de presión producidas por la resistencia del circuito, ésta energía debe ser vencida por el ventilador al estar en movimiento, pero éste, por ser una máquina, pierde energía por roce en sus descansos, vibraciones, etc. A su vez el ventilador es movido por un motor, por intermedio de una transmisión, la cual también absorbe energía y, por último, también consume parte de su energía por cambios de temperatura, pérdidas en descanso, etc.; éstas son, entonces, las consideraciones que se deben tomar para calcular la potencia del motor: Q = caudal de aire en m 3/seg. H = depresiones del circuito (presión estática) en mm.c.a. (Kg/m 2). Pot = potencia del motor en HP. η = eficiencia del ventilador, según sea el tamaño, fabricación y el punto de trabajo del ventilador, su eficiencia varía normalmente entre 70 a 80%. AHP = potencia necesaria para mover el caudal Q en un circuito cuya depresión es "H", en HP. BHP = potencia al freno del ventilador, en HP. DE = eficiencia de la transmisión, varía entre 90% para transmisión por poleas y correas, a 100% para transmisión directa. ME = eficiencia del motor, varía entre 85 a 95%. Tendremos:  =

 =

∗

75

∗

75 ∗  ∗  ∗  

[]

La potencia del motor es directamente proporcional a la cantidad de aire y a la pérdida de presión del circuito.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.5.- Ventilación Auxiliar. Los sistemas de ventilación auxiliar que pueden emplearse en el desarrollo de galerías horizontales, utilizando ductos y ventiladores auxiliares son: 3.5.1.- Sistema impelente: El aire es impulsado dentro del ducto y sale por la galería en desarrollo ya viciado. Para galerías horizontales de poca longitud y sección (menores a 400 metros y de 3.0 x 3.0 metros de sección), lo conveniente es usar un sistema impelente de mediana o baja capacidad, dependiendo del equipo a utilizar en el desarrollo y de la localización de la alimentación y evacuación de aire del circuito general de ventilación de la zona.

3.5.2.- Sistema aspirante: El aire fresco ingresa a la frente por la galería y el contaminado es extraído por los ductos. Para ventilar desarrollos de túneles desde la superficie, es el sistema aspirante el preferido para su ventilación, aun cuando se requieren elementos auxiliares para remover el aire de la zona muerta, comprendida entre la frente y el extremo de los ductos de aspiración.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.5.3.- Un tercer sistema es el combinado: Mezcla los sistemas aspirante e impelente, que emplea dos tendidos de ductos, una para extraer aire y el segundo para impulsar aire limpio a la frente en avance. Este sistema reúne las ventajas de los dos tipos básicos, en cuanto a mantener la galería y la frente en desarrollo con una renovación constante de aire limpio y en la velocidad de la extracción de los gases de disparos, con la desventaja de su mayor costo de instalación y manutención.

Para galerías de mayor sección (mayor a 12 m2), y con una longitud sobre los 400 metros, el uso de un sistema aspirante o combinado es más recomendable para mantener las galerías limpias y con buena visibilidad para el tráfico de vehículos, sobre todo si éste es equipo diésel. Hoy día, es la ventilación impelente la que más se usa, ya que el ducto es una manga totalmente flexible, fácil de trasladar, colocar y sacar. En este caso, el ventilador al soplar infla la manga y mueve el aire. En el caso de la ventilación aspirante, estas mangas deben tener un anillado en espiral rígido lo que las hace muy caras. El uso de sistemas combinados, aspirante – impelentes, para ventilar el desarrollo de piques verticales, es también de aplicación práctica cuando éstos se desarrollan en forma descendente y la marina se extrae por medio de baldes. En estos casos, el uso de un tendido de mangas que haga llegar aire fresco al fondo del pique en avance es imprescindible para refrescar el ambiente. La aplicación de sistemas auxiliares para desarrollar galerías verticales está limitada a su empleo para ventilar la galería donde se inicia el desarrollo de la chimenea o pique, dado que la destrucción de los tendidos de ductos dentro de la labor vertical por la caída de la roca en los disparos es inevitable (en su reemplazo se utiliza el aire comprimido).


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.6.- Ventilador Centrífugo. 3.6.1.- Descripción. Utiliza el principio de la fuerza centrífuga al hacer pasar un volumen de aire o gas a través de una rueda en rotación, en donde se modifica la dirección del aire en un ángulo de 90°, es decir, el aire entra en el ventilador con un determinado ángulo (normalmente entre 80º y 90º) con dirección axial al plano de giro de las aspas y sale al exterior con un desfase de 90ª grados (entre 0º y 10º) en dirección radial. Por lo tanto, se diferencia de los demás ventiladores porque su salida de dirección de flujo es perpendicular al de entrada. Por otro lado, la carcasa de estos ventiladores es de forma espiral y, normalmente, metálica; sin embargo, también suele ser de concreto. Cualquier modificación en el diámetro del impulsor, requiere una modificación de su carcaza para mantener su eficiencia. Así mismo, se debe tener en cuenta diversas consideraciones con respecto a la velocidad angular o de giro del ventilador: está directamente relacionado con la corriente de aire que proporciona, varía con el cuadrado de la presión y al cubo con respecto a la potencia absorbida por el ventilador. El ventilador radial puede generar presiones bastantes más altas que un ventilador de flujo axial, por ello, muchas veces, se le prefiere en una ventilación auxiliar; su principal limitante es la forma de su carcaza, con relación a como entra y sale el aire de él. El desarrollo de un ventilador radial en línea ha eliminado este inconveniente, pero también, baja su propiedad de dar alta presión. (COMPUMET, 2006) 3.6.2.- Aplicaciones. Las aplicaciones de los ventiladores son muy variadas y extensas en el campo de la minería, en el transporte neumático de materiales, acondicionamiento de aire, climatización, etc. e igualmente son extensos los límites de su empleo, ya que pueden lograrse presiones de hasta 2600 mm de columna de agua y caudales desde unos 10 lt/s hasta 1000 m 3/s con grandes ventiladores de hasta 8 metros de diámetro empleados en torres de refrigeración de agua o en centros de ensayos aerodinámicos


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.6.3.- Tipo de entrada, ventilador centrífugo.

Tipo de Entrada Ventilador Centrífugo Entrada doble

Entrada simple

Dos ventiladores montados de espalda uno contra otro en el mismo eje. Estos ventiladores tuvieron un gran desarrollo en las minas de carbón a principios de siglo.

En las instalaciones superficiales modernas, considerando la mayor demanda de presión, que de volumen de aire, ha favorecido el uso de este tipo de entrada.

3.6.4.- Coeficiente de Presión Teórico.

Se puede inferir: 



Si ΔPU está entre 0.8 y 1; entonces se pueden conseguir en determinados diseños un

rendimiento gasta el 90%, pero las velocidades de rotación serían relativamente elevadas. Por lo tanto se recomienda para instalaciones grandes, donde el volumen de instalación y el ruido son menos importante. Si ΔPU es mayor o igual a 2, entonces se consigue una disminución de ruido, pero a costa de esto hay una disminución del rendimiento. Se recomienda para instalaciones de ventilación y aire acondicionado.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 Para obtener un buen rendimiento, se debe preocupada que :

3.6.5.- Partes Ventilador Centrífugo.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.6.6.- Clasificación de Ventiladores centrífugos. 1. Según sea la configuración de las aspas, en relación con la dirección de rotación, se tiene:

Clasificación ventilador Centrífugo

Ventilador de aspas inclinadas hacia adelante. (β2<90°)

Ventilador de aspas radial

Ventilador de aspas inclinadas hacia atrás.

(β2=90°)

(β2>90°)

(Incluye los ventiladores de aspas múltiple)

(Los que actualmente están - Dan mayor presión en uso son ventiladores - Baja eficiencia (máx 65-75) instalados antiguamente y que no han sido cambiados. - Se emplea para tener un - No tiene ventajas definidas nivel de ruido bajo - Gran número de álabes (48 - Tiene menor número de álabes, respecto al de aspas a 60) inclinadas hacia adelante - Caudal elevado - Alta presión - Dimensiones menores que la de otros ventiladores


- Mayor Eficiencia - Presión y caudal son inferiores - Producen mayor ruido "El desarrollo de aspas con una sección de superficie de sustentación ha incrementado aún más su eficiencia acercándose a valores de 90%; con esta característica este ventilador ha resultado ser un serio rival para los ventiladores axiales."

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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014

Ventilador de aspas inclinadas hacia adelante. (β2<90°) Ventilador de aspas radial. (β2=90°) Ventilador de aspas inclinadas hacia atrás. (β2>90°)

•Aplicado mayormente en hornos domésticos,unidades

centrales. Ventilación, calefacción y aire acondicionado de baja presión. Donde haya harto contenido de polvo.

•Mayormente se emplea para impulsar aire o gases

sucios y a elevadas T°, gracias a la facilidad con que son eliminados los depósitos sólidos por la fuerza centrífuga. (Instalaciones industriales de manipulación de materiales). Con altas cargas de polvo.

•Se emplea para ventilación, calefacción y aire

acondicionado. También puede ser usado en aplicaciones industriales, con ambientes corrosivos y/o bajos contenidos de polvo.

2. Según La forma de Admisión

a) Cilíndricas: Es la más sencilla, pero la de peor rendimiento b) Cónica: Regular trabajo, pero con una entrada de aire no uniforme c) Abocinadas: Con esta entrada aerodinámica se puede conseguir una entrada más uniforme, reduciéndose el choque a un mínimo d) Compuesta: Sirve mayormente para depósitos sólidos e) Guiada por álabes directrices: Permite obtener un óptimo rendimiento


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3. Según la forma de salida del flujo

Si tenemos una lengua de la caja espiral muy corta, puede causar un aumento de ruido en los ventiladores, mientras que una lengua excesivamente larga provoca una disminución del rendimiento. Generalmente los ventiladores de alta presión (Presión total desarrollada es superior a los 30 mbar e inferior a los 100 mbar) son más sensibles a la variación del rendimiento. (mecantech, 2012) Además la instalación del difusor a la salida del ventilador también influirá mucho en el rendimiento.

Un incorrecto diseño de un ventilador centrífugo puede traer como consecuencia:    

Excesivos consumos de potencia Generación excesiva de ruido Vibración Fallas mecánicas


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.7.- Ventilación de flujo axial. 3.7.1.- Descripción. Un ventilador con impulsor corriente con aspas rectas, es el aparato más sencillo para mover el aire. Pero, sus características de rendimiento serían inaceptablemente bajas. En las aplicaciones mineras, el término de ventilador de flujo axial se refiere, generalmente, a un ventilador con aspas de sección con superficie de sustentación, acondicionado en una carcasa resistente y que, a menudo, tiene aspas guías para rectificar el movimiento del aire y mejorar su eficiencia. Su poca capacidad para producir presión respecto al ventilador radial se supera agregando más de una etapa, teniendo el inconveniente de aumentar el largo de las instalaciones.

3.7.2.- Tres tipos básicos: • Helicoidales: se emplean para mover aire con poca pérdida de carga, y su aplicación más común es la

ventilación general. Se construyen con dos tipos de álabes: de disco para ventiladores sin ningún conducto, y estrechos para ventiladores que deban vencer resistencias bajas (menos de 25 mm.c.a.). • Tubulares: disponen de una hélice de álabes estrechos de sección constante o con perfil

aerodinámico (ala portante) montada en una carcasa cilíndrica. Generalmente no disponen de ningún mecanismo para enderezar el flujo de aire y pueden moverlo venciendo resistencias moderadas, vale decir, menos de 50 milímetros de columna de agua. • Tubulares con Directrices: tienen una hélice de álabes con perfil aerodinámico (ala portante)

montada en una carcasa cilíndrica que normalmente dispone de aletas enderezadoras del flujo de aire en el lado de impulsión de la hélice. En comparación con los otros dos tipos, estos ventiladores exhiben un rendimiento superior y pueden desarrollar presiones superiores (hasta 600 mm.c.a.).


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.7.3.- Tipos de ventiladores axiales. Existen varios tipos de ventiladores axiales, entre los cuales se pueden mencionar: •Propeller: Normalmente usados para intercambiadores de calor.

La forma de los alabes son complejos y en general se diseñan para minimizar el ruido. Las presiones generadas son bajas y mueven grandes cantidades de aire. •Vane axial: Utilizados en varios sistemas de HVAC, para

aplicaciones de baja, media y alta presión donde un sistema en línea representa una ventaja. La calidad del flujo puede ser mejorado incluyendo alabes directores a la salida del impulsor. En general son más compactos que los centrífugos. •Tube axial: Utilizados en varios sistemas de HVAC, para

aplicaciones de baja y media presión, donde la calidad del flujo a la salida del ventilador no es crítica. Es tal vez uno de los tipos más utilizados por la industria del HVAC. •Jet Fan: Utilizados principalmente para ventilar túneles de

vehículos que no son extremadamente largos. Los ventiladores generan un jet que empuja el aire a través del túnel. En general son bidireccionales y poseen silenciadores. También pueden ser utilizados para contener posibles incendios dentro de un túnel y ayudar a evacuarlo. •Pitch Variable: Estos ventiladores tienen la capacidad de variar el

pitch durante su funcionamiento y por ende el punto de operación del mismo. En general se puede afirmar que los ventiladores axiales son adecuados para mover grandes cantidades de aire a presiones medianas. Uno de los problemas de los ventiladores axiales es que sufren de “severe stall” aerodinámico, esto significa que una vez que alcanzan la presión peak, esta cae

rápidamente. El funcionamiento bajo estas condiciones por períodos prolongados, pueden llevar a fatigar y quebrar los alabes. Es por esto que es recomendable no operar cerca de esta condición de stall. (DIGITAL, 2014)


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.8.- Variación de velocidad de rotación. Si el ventilador está conectado al motor mediante una propulsión convencional, cambiar su velocidad de rotación implica variar la relación de poleas y correa de propulsión o cambiar el mecanismo interno de la caja de engranaje; tales cambios no son fáciles de efectuar, ni menos a intervalos frecuentes. La variación del servicio del ventilador, a velocidad constante, se puede lograr por otros medios: a) Colocación de un Regulador. Esto consiste en estrangular la entrada o salida del ventilador; es el método más barato, pero, significa un consumo de energía que no se aprovecha, equivalente a la energía que disipa el regulador. b) Variación de las aspas (paletas). En el caso de un ventilador de flujo axial, las paletas pueden ser de inclinación ajustable, lo cual, incluso, se logra, en la actualidad, sin detener la máquina. La variación de ángulos de paletas produce una familia de curvas características de un ventilador axial, a velocidad fija, ampliando considerablemente el rango de servicio del ventilador. c) Cambio de revoluciones del motor. Hoy en día esta posibilidad es totalmente cierta, existen cajas eléctricas que permiten cambiar la frecuencia del motor eléctrico y con ello variar su velocidad de rotación a voluntad, sin afectar su eficiencia, se trata de los convertidores de frecuencia.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.9.- Curvas características de los ventiladores. 3.9.1.- Curva ventilador centrífugo v/s axial. La elección de palas de los ventiladores centrífugos, ya sean curvadas hacia adelante, inclinadas hacia atrás, o superficie de sustentación (aspas). Versus ventiladores axiales-paleta afectará la eficiencia energética. Los sistemas estándar con ventilador centrífugo son típicamente muy ineficiente (50 a 60 por ciento), y su eficacia real instalada es generalmente mucho peor que las calificaciones del fabricante. Rendimientos tan bajos como 30 a 40 por ciento han sido medidos en el campo. Se recomienda que los ventiladores airfoil axial de alta eficiencia (80 a 90 por ciento) ser considerado con accionamiento directo y estática recuperar dispositivos. Sin embargo, la flexibilidad de los ajustes se verá comprometida.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.9.2.- Curva tipo. El ensayo de ventiladores tiene por objeto determinar la capacidad del aparato para transferir potencia al aire que circula, siendo su expresión más caracterizada la que resulta de atender al caudal que proporciona y a la sobrepresión que le comunica. Para ello se hace trabajar el ventilador en condiciones determinadas por la normalización que se siga, obteniéndose siempre una relación de caudales distintos y sus correspondientes presiones. Llevando unos y otros a unos ejes coordenados puede trazarse una gráfica que representara la totalidad de puntos de trabajo del aparato. Completada la gráfica con curvas relativas a potencia absorbida y rendimiento de cada punto, se obtiene la llamada Curva Característica del ventilador, o simplemente Característica. En la figura se representa una característica tipo y sobre la misma se puede observar como varían cada una de sus magnitudes. La diferencia de las ordenadas correspondientes a las curvas de presión total y estática en cada punto da el valor de la presión dinámica en el mismo, directamente ligada al caudal que proporciona. A escape libre, esto es, cuando la presión estática es cero, o sea igual a la atmosférica, la presión total es igual a la dinámica y con el ventilador completamente obturado, o sea con caudal cero Q = 0 la presión total es la máxima e igual a la estática, cumpliéndose en todo momento Pt = Pe + Pd

La característica de un ventilador es la mejor referencia del mismo, ya que siempre indicara su capacidad en función de la presión que se elija.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.9.3.- Punto de trabajo de un ventilador. Hemos hablado ya de la Curva Característica de un ventilador, o sea la gráfica representativa de los caudales que puede proporcionar en función de la presión que se le exija rodando a una determinada velocidad y hemos mencionado también lo que era la Característica de un Sistema, esto es, la gráfica que muestra las presiones que son necesarias para hacer circular caudales distintos a través de un sistema de conductos, filtros, compuertas, desviaciones, etc., pues bien, se llama punto de trabajo de un ventilador el de la intersección de las Curvas Características del mismo y la Característica del Sistema al que se le acople. El caudal y presión del tal punto son los que corresponderán al acoplamiento.

La característica del ventilador depende solamente de este y para un ventilador concreto solo variará si trabaja a una velocidad distinta, siendo del todo independiente del sistema de conductos al que se acople e igualmente, la característica de este, es independiente del ventilador acoplado modificándose solamente si se obstruyen los filtros con suciedad, de si están más o menos abiertos los registros, etc.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.9.4.- Regulación del punto de trabajo. Precisamente, variando la posición de los registros, o sea estrangulando el paso del aire, se modifica la característica del sistema y se obtienen puntos de trabajo distintos con el mismo ventilador, esto es un procedimiento para regular el caudal de una conducción. Este sistema tiene el inconveniente de que se reduce el caudal absorbiendo una potencia no proporcionada al mismo, sobre todo en los ventiladores axiales que varía poco con el volumen de aire trasladado. La forma ideal de regular el caudal es a base de actuar sobre la velocidad del ventilador pues, aunque resulta de mayor costo la instalación, ya que exige medios mecánicos, eléctricos o incluso varios motores como el caso de instalaciones de varias etapas, queda plenamente compensado por la disminución de los gastos de mantenimiento.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.10.- Acoplamiento de ventiladores. En instalaciones importantes de ventilación, cuando es necesario disponer de caudales o presiones con grandes variaciones, puede resultar conveniente de dotarlas de aparatos acoplados de forma que trabajando en conjunto o bien separados proporcionen la prestación exigida en cada momento. Si las variaciones necesarias son discretas puede bastar un único aparato con un sistema de regulación pero cuando sean precisas unas prestaciones doble o triple o más de la simple, hay que recurrir a un sistema de acoplamiento. Con este trabajo pretendemos mostrar de forma indicativa cómo varían las prestaciones del sistema según sea el acoplamiento. Los aparatos de ventilación pueden instalarse en Serie, en Paralelo o bien de forma Mixta. 3.10.1.- Acoplamiento en serie. Este sistema consiste en conectar los ventiladores uno a continuación del otro, figura A. O bien dentro de un mismo conducto en el que se mantenga la misma dirección del flujo del aire, figura B.

Figura A


Figura B

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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 En general y más cuando se trate de ventiladores centrífugos de forma que la descarga de uno es conducida a la entrada del otro, la curva característica de la presión resultante del acoplamiento es aproximadamente doble, como la representada en la gráfica de la figura C.

Figura C. Estudiando más detenidamente el asunto y suponiendo que los dos aparatos sean iguales y que sus curvas representativas de sus presiones estática y total sean las de la fig D. , la presión resultante para el conjunto se obtiene sumando las ordenadas de la presión estática del primer ventilador a las de presión total del segundo: PE = Pe + Pt. En todo momento el caudal de conjunto será el que daría un solo ventilador correspondiente a la presión dinámica Pd = Pt - Pe con presión estática PE.

Figura D.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 En el punto M, o sea en el que los ventiladores de trabajar solos, individualmente darían el caudal máximo, en descarga libre con presión estática cero, P = O, resulta que el conjunto formado por los dos aparatos en serie es capaz aún de una presión estática de ordenada MN pudiendo llegar a alcanzar el caudal de abscisa R, cuando PE = O. Este sobre caudal MR, que en estas condiciones podrían llegar a dar los aparatos, puede comprometer la seguridad de los motores por la sobrecarga que les representa. En el caso de características diferentes la resultante se obtiene de forma parecida a antes, en donde Pe correspondiente a la presión estática del primer ventilador y Pt a la presión total del segundo, PE es la suma de ambas presiones y corresponde a la presión estática del conjunto. Tanto en un caso como en el otro debe cuidarse que el punto de trabajo del acoplamiento esté por encima del punto N de la característica, tal como el A del sistema 1, Fig. D pues en caso de un sistema como el 2 con un punto de presión y caudal inferiores al que se lograría con el ventilador V2 trabajando solo. Mucho más difícil es determinar a priori la característica resultante cuando los ventiladores acoplados son axiales y cuyas hélices están físicamente próximas como es el caso de estar montadas dentro de la misma carcasa, Fig. A. Solo con ensayos de laboratorio pueden obtenerse las curvas correspondientes. A la descarga de un ventilador axial el aire tiene movimiento helicoidal perdiéndose parte de la energía de que es capaz. Si conectamos dos ventiladores en serie con el mismo sentido de giro los efectos del movimiento helicoidal de uno vendrá incrementado por el giro del otro lográndose un insignificante aumento de presión a un costo doble, Fig. E.

Figura E.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 Una directriz fija a la descarga del primer ventilador antes del segundo elimina el flujo rotacional y hace que el resultado se acerque al teórico. Un sistema eficaz es hacer que el segundo ventilador gire en sentido contrario que el primero. La disposición se llama "a contra rotación" con lo que se logran presiones de hasta tres veces la de un solo ventilador. Con este sistema no hacen falta directrices y el segundo ventilador recibe el aire en dirección opuesta a la rotación con lo que aumenta la velocidad relativa de rotación y un incremento notable de presión, Fig. F.

Figura F Pero el diseño de la hélice segunda debe ser especial tanto en inclinación y número de sus álabes como en el dimensionado del motor de accionamiento. Dos ventiladores de serie, iguales, no pueden acoplarse directamente a contra rotación.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.10.2.- Acoplamiento en paralelo. Dos o más ventiladores se acoplan en paralelo cuando aspiran del mismo lugar y descargan hacia el mismo sentido en la canalización, uniendo allí sus caudales. La curva característica resultante de las de los aparatos acoplados se halla sumado los caudales correspondientes a cada presión, esto es, para cada ordenada (presión) la abscisa del caudal resultante q se obtiene de la suma de las abscisas de los caudales de los ventiladores acoplados q1 + q2 tal como se indica en la gráfica de la fig. g.

Figura g. Enseguida se deja ver que el caudal conseguido con dos aparatos en paralelo no es nunca la suma de los que se conseguirá con cada uno de los ventiladores trabajando solo, ya que la característica del sistema no será una horizontal, sino más bien una curva de segundo grado como la 1 de la misma figura a la que corresponde un caudal 0-3 menor a todas luces que el 0-1 más el 0-2. Es muy importante estudiar cuidadosamente la forma de la curva característica resultante en función del punto de trabajo a que se obligue la característica del sistema acoplado, ya que puede presentarse un régimen completamente inestable produciéndose una oscilación del caudal. Tal es el caso representado en la fig. h en donde la curva C representa la característica de un ventilador del tipo de álabes adelante en rodetes centrífugos y la curva R la resultante de dos aparatos en paralelo de esta característica, y que se halla sumando las abscisas del modo descrito antes, o sea, para una abscisa de ordenada OM, por ejemplo, el punto resultante de los dos MA es AA, de los dos MB es el BB y de los dos MC el CC. Pero también es verdad que puede sumarse una rama descendiente de otro dando puntos como los BA suma del MB+MA, el CA suma de los MC+MA y el CB suma de los MC+MB; uniendo los puntos BA, CA, CB obtendremos un tramo de curva característica, como la señalada de trazo grueso, que es también una expresión posible de la resultante.


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Figura H. Si consideramos ahora una característica del sistema como la S, cortará a la resultante en tres puntos el 1, 2 y 3 con caudales q1, q2 y q3 distintos, dando lugar a un punto de trabajo inestable que oscilará entre estos tres valores pasando de uno a otro bombeando el fluido y consumiendo inútilmente una buena porción de energía. En este acoplamiento sólo será aceptable un punto de trabajo que está claramente alejado de la zona de inestabilidad descrita. Aún resulta más delicada la cuestión cuando los dos ventiladores acoplados en paralelo tienen una característica francamente distinta, ya sea de forma o de magnitud como las C1 y C2 de la fig.I. La resultante R del tramo A al Q se obtienen sumando los caudales de ambas para una misma presión, igual como siempre, siendo el único tramo para puntos de trabajo aceptable, como el M, para el que el caudal es superior al conseguido con un solo aparato trabajando con el sistema 2. Ahora bien si consideramos el sistema 1 y trabajando solamente el ventilador C2 tendremos en punto de trabajo Q2 con la presión O-p y el caudal p-Q2. Si acoplamos ahora el ventilador C1, cuya presión máxima de la que es capaz O-p1, es netamente inferior a la O-p que está proporcionando el ventilador C2 se establecerá una corriente de fluido de sentido contrario a la de impulsión del ventilador C, debiendo restar al caudal p-Q2 este p-Q1, para obtener el punto de trabajo QR que resultará con los dos aparatos en marcha, con un caudal P-QR inferior al p-Q2 del ventilador C2 trabajando solo. El tramo de curva característica p1-B del ventilador C1 representa los caudales negativos o de contracorriente de este ventilador en función de las presiones superiores a su máxima posible propia. El tramo de curva resultante de A a B se obtiene restando las abscisas de la curva C1, tramo p1-B, de las del tramo AP0 de la C2. Queda así pues de manifiesto lo perjudicial que resulta un acoplamiento en paralelo cuando la característica del sistema con la que se trabaje obligue a puntos situados en el tramo resultante con presiones superiores a la máxima capaz del menor ventilador


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Figura I 3.10.3.- Acoplamiento mixto. Cuando deban alcanzarse grandes porciones de ventilación entre márgenes muy amplios de variación suele recurrirse a acoplamientos múltiples de varias series de aparatos conectadas en paralelo. Es el caso, por ejemplo, en la ventilación de túneles con circulación de vehículos en donde el tráfico es muy variable alcanzando momentos álgidos y otros semivacíos. El dibujo de la figura J ilustra uno de estos casos, sacados de una instalación real, en la que juegan cuatro unidades de impulsión en paralelo compuestas de dos ventiladores en serie en cada una. Las diferentes combinaciones posibles de funcionamiento proporcionan caudales desde 50.000 m 3/h hasta casi 600.000 m3/h, en ocho niveles distintos que pueden usarse según sea la polución a controlar o bien para casos de emergencia como en un incendio. La figura J, las curvas de prestaciones Fig. K, explica por sí mismo este caso de acoplamiento mixto de ventiladores.

Figura j.


Figura k.

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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.11.- Comparación entre ventiladores axiales y centrífugos. 3.11.1.- Ventiladores Axiales.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.11.2.- ventiladores centrífugos.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.11.3.- Ejemplo comparativo práctico. a.- Modelos SF100 (axial) v/s el modelo SF200 (centrifugo) El punto de partida es la actuación de aire libre de 23l/s para el axial y 31l/s para la centrífuga. Conducto se añade a cada uno de estos ventiladores, esto aumenta la presión (Pa) y disminuye el volumen de aire movido. Desde el ejemplo puedes ver que en 20Pa de presión ha detenido el flujo de aire ventilador axial de 100mm mientras que el ventilador centrífugo de 100mm sigue moviéndose 29l/seg.

b.- Modelo ID150 (axial) v/s el modelo MAN150 (centrifugo) El punto de partida es la actuación de aire libre de 89 lt./s para el axial y 115 lt./s para la centrífuga. Conducto se añade a cada uno de estos ventiladores, esto aumenta la presión (Pa) y disminuye el volumen de aire movido. Desde el ejemplo puedes ver que en 120Pa de presión ha detenido el flujo de aire ventilador axial de 150mm mientras que el ventilador centrífugo de 150mm se sigue moviendo 102 lt/s.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.12.- Análisis y recomendaciones: 3.12.1.- Ventilador Centrífugo. Tres son las formas más usuales de alabes y también las más importantes: A. Ventiladores Centrífugos de álabes curvados hacia adelante: El triángulo de velocidades de salida de este rodete nos muestra como su velocidad absoluta es muy elevada. Es un ventilador para altas presiones que suele construirse con alabes cortos y en gran número. Su rendimiento es bajo fuera del punto exacto de su proyecto, pero para un caudal y presión determinados resulta un aparato más pequeño y puede funcionar a más baja velocidad que los otros dos, lo que le hace muy apropiado para instalaciones de tiro forzado.

Su característica de potencia absorbida crece rápidamente con el caudal suministrado lo que exige un cuidadoso cálculo de la perdida de carga de la instalación para no sobrecargar el motor. Su funcionamiento es bastante inestable y no es apto para funcionar en paralelo con otro, ya que siempre llega a sobrecargarse con el trabajo de los dos. Esto puede paliarse, no obstante, accionando los dos aparatos con el mismo motor. No debe utilizarse este tipo de rodete en aquellos casos que el aire contenga materias abrasivas, ya que con la alta velocidad y la curvatura de los alabes, estos llegan a erosionarse rápidamente.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 B. Ventiladores Centrífugos con álabes radiales: Estos son los más clásicos y los que se han venido haciendo desde más antiguo. Suelen construirse con las paletas largas, rectas, prolongadas hasta casi el cubo del rodete y resultan muy apropiados para transporte neumático de materiales, ya que deslizan mejor sobre paletas rectas que curvadas, auto limpiándose si trasiegan aire cargado de polvo.

Son de funcionamiento estable y su característica de potencia absorbida aumenta con el caudal, aunque de forma discreta que no hace peligrar el motor por sobrecarga si se prevé un tanto holgado. Permiten acoplarse en paralelo con un rendimiento aceptable. Para evitar choques del aire a la entrada de los alabes se construyen también estos con una curvatura apropiada en su arranque aunque la velocidad relativa sigue radial a la salida, consiguiendo así un mejor rendimiento. C. Ventiladores Centrífugos con álabes curvados atrás: Son los ventiladores de mayor rendimiento, ya que los alabes acompañan con su curvatura al aire a su paso evitando choques, remolinos y desprendimientos. Se construyen con alabes más largos que los inclinados hacia adelante resultando canales de un ensanchamiento gradual más suave que en aquellos.


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La característica de su presión decrece continuamente desde el valor máximo, que corresponde al caudal cero, y la de la potencia absorbida aumenta hasta un valor a partir del cual va bajando y, decididamente, cae en la región de grandes volúmenes. No existe peligro que sobrecargue el motor al trabajar libremente. Para alcanzar las presiones y volúmenes de los otros tipos debe funcionar a gran velocidad lo que constituye uno de sus inconvenientes, ya que exige una construcción solida e indeformable. Su envolvente también debe ser mayor que la de los otros tipos, aunque suele soslayarse este inconveniente construyendo rodetes más anchos. Este es el tipo de ventilador más usado en acondicionamiento y ventilación, ya que, por otra parte, es el más silencioso. Sintetizando: 

  



Al accionar un ventilador con la válvula 100% abierta la potencia eléctrica realiza un salto muy alto y luego se estabiliza, por esto es recomendable siempre accionar el ventilador con la válvula de salida totalmente cerrada. Los ventiladores centrífugos son más silenciosos que los ventiladores axiales. Los ventiladores centrífugos entra aire en dirección del eje y sale perpendicular al eje. La potencia absorbida por este ventilador aumenta considerablemente en base a la variación del caudal. Los ventiladores centrífugos trasladan poco caudal pero si pueden aumentar la presión de un lado a otro.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 3.12.2.- Ventajas y desventajas Ventilador Axial. En su forma más simple constan de un rodete con alabes inclinados respecto al eje al que puede ir acoplado directamente el motor, lo que representa ya de entrada una ventaja pudiendo prescindir de correas o de otros órganos de transmisión. Los alabes pueden ser de disco, o sea de chapa metálica de espesor constante y anchura notable o bien estrechos y de grosor variable como las hélices do los aviones o del perfil de las alas de los mismos. La utilización de ventiladores axiales ha entrado en franco auge en los últimos anos, tanto en el campo de las bajas presiones y grandes caudales como en el de altas presiones. Han desplazado en muchos casos a los centrífugos utilizados para ventilación de grandes minas y decididamente lo han hecho en el campo de los compresores, especialmente en motores con turbinas de gas. Como resultado de utilizar longitudes de paso de aire más cortas y evitar cambios perpendiculares de dirección como en los centrífugos, se han rebajado notablemente los rozamientos alcanzándose fácilmente rendimientos del 70 al 80 % y más aún en grandes ventiladores en los que llega incluso al 90 %. El bajo coste de un ventilador axial por otra parte, su facilidad de montaje en medio de una canalización en línea recta sin necesidad de cambios de dirección y la ventaja de que en caso de emergencia pueden trabajar de forma reversible, les han hecho ganar rápidamente terreno. La capacidad de propulsión de las palas de una hélice axial varía según sea la forma de las mismas. Para un mismo diámetro y una misma velocidad desplazaran más aire y de una forma más silenciosa unas palas anchas y curvadas que unas planas y estrechas. Una hélice de alabes estrechos deberá girar a mayor velocidad que una de palas anchas para dar el mismo caudal y como, por otra parte, las palas estrechas vibran con mayor facilidad y provocan mayores turbulencias del aire, el resultado es de un funcionamiento de mayor ruido que el de aquellas En resumen:     

La potencia absorbida en el arranque es máxima en los ventiladores axiales En los ventiladores axiales la eficiencia es muy baja. Para grandes caudales la carga de presión es baja. La potencia eléctrica de arranque es mayor para poder vencer la inercia. Es necesario el uso de una colmena a la entrada del ventilador de manera que se direccione el fluido y no se presenten turbulencias, esto para la obtención datos más acertados.


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[VENTILADOR CENTRÍFUGO V/S VENTILADOR AXIAL] 21 de octubre de 2014 4.- CONCLUSIÓN: La ventilación debe ser fundamental en toda mina, ya que es quien garantiza las condiciones necesarias para un óptimo entorno en términos de las condiciones atmosféricas de la mina. Para diseñar correctamente un sistema de ventilación en necesario conocer las características del circuito, es decir distribución de caudales, requerimientos, áreas, perímetros, longitudes, entre otros, para así determinar a resistencia de la mina, y posterior a su análisis determinar qué tipo de ventiladores se usaran, la cantidad, las características técnicas necesarias, y los costos que significara su implementación. Además es necesario establecer los requerimientos de aire para la explotación minera de acuerdo al personal en la mina, la dilución de los gases propio de la explotación como los generados por las voladuras y el control de material particulado (polvo), garantizar una buena sección al interior de la mina, así como buenas condiciones de las puertas y cortinas de ventilación, es necesario para un correcto funcionamiento del sistema de ventilación. Toda mina debe tener estaciones de monitoreo, en las que se realice un seguimiento exhaustivo de las condiciones atmosféricas de la mina, con la finalidad de controlar variables como la temperatura, los caudales, y los niveles de humedad en el ambiente. Finalmente de manera generalizada se puede corroborar que los ventiladores se pueden clasificar de dos maneras, la primera es según su función (separándose como de tipo principal, reforzador y auxiliar), y la segunda forma de clasificarlos es por su tipo (subdividiéndose en centrífugos y axiales). En cuanto a los ventiladores axiales se puede agregar que son aquellos en los cuales el flujo de aire sigue la dirección del eje del mismo. Se suelen llamar helicoidales, pues el flujo a la salida tiene una trayectoria con esa forma. En líneas generales son aptos para mover grandes caudales a bajas presiones. Con velocidades periféricas medianamente altas son en general ruidosos. Suelen subclasificarse, por la forma de su envolvente. Con relación a los ventiladores centrífugos es correcto afirmar que son aquellos en los cuales el flujo de aire cambia su dirección, en un ángulo de 90°, entre la entrada y salida. Son menos ruidosos que los axiales. Se suelen sub-clasificar, según la forma de las palas o álabes del rotor. La curva característica de un ventilador estará regida por factores como las RPM del motor, densidad del aire, diámetro del ventilador y posición de las aspas. En el caso de un profesional que se dedica a diseñar y proyectar un sistema de ventilación, poco le interesa conocer la forma de calcular los parámetros de un ventiladores, en cuanto a su diámetro, diámetro del impulsor, forma de la carcasa, números de paletas, etc., estos cálculos los dominan los fabricantes de ventiladores y ellos entregan los datos más importantes de estas máquinas; lo fundamental, en minería, es saber elegir el ventilador más conveniente en cuanto a su eficiencia, consumo de potencia y que asegure un buen servicio, respetando los estándares y presupuestos de la empresa mandante.


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V. Centrífugo vs Axial

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