Libro ventilacion-de-minas

VENTILACIÓN DE MINAS
Gijón , 12 de Marzo de 2010

VENTILACION DE MINAS
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TECNOLOGÍA DE LOS VENTILADORES ___________________________________ 5
1 INTRODUCCIÓN _____________________________________________________ 6
2 VENTILADOR. CLASIFICACIÓN. FUNDAMENTOS ______________________ 7
2.1 Definición. Descripción de los parámetros principales de funcionamiento ______________ 7
2.2 Clasificación de los ventiladores ______________________________________________ 7
2.3 Comparativa de ventiladores axiales frente a ventilador centrífugos. _________________ 10
2.4 Tipos de configuraciones de un ventilador______________________________________ 11
3 VENTILADORES AXIALES. COMPONENTES __________________________ 14
3.1 Perfil aerodinámico del álabe________________________________________________ 15
3.2 Cómo se produce presión en ventiladores ______________________________________ 17
3.3 Número de álabes_________________________________________________________ 18
3.4 Diámetro del rodete _______________________________________________________ 18
3.5 Velocidad de giro del motor_________________________________________________ 18
3.6 Diámetro del cubo ________________________________________________________ 19
4 EL VENTILADOR AXIAL Y SUS ACCESORIOS MAS FRECUENTES.______ 20
4.1 Ventilador ______________________________________________________________ 20
4.2 Accesorios ______________________________________________________________ 24
5 CURVA CARACTERÍSTICA DEL VENTILADOR. _______________________ 29
5.1 Acoplamiento de ventiladores _______________________________________________ 30
5.2 Fenómeno de Bombeo _____________________________________________________ 31
5.3 Trabajo en conjunto de ventilador y del tiro natural ______________________________ 38
5.4 Regulación del rodete del ventilador __________________________________________ 39
6 MANTENIMIENTO DE LOS VENTILADORES __________________________ 42
6.1 Introducción al mantenimiento_______________________________________________ 42
6.2 Trabajos de mantenimiento _________________________________________________ 43
6.2.1Control de vibraciones _____________________________________________________ 44
6.2.2Control de Rodamientos____________________________________________________ 45
6.2.3Inspección del rotor _______________________________________________________ 46
6.2.4Emplazamiento. Resistencias de Caldeo._______________________________________ 46
6.2.5Conexión eléctrica ________________________________________________________ 47
6.3 Revisiones de seguridad necesarias ___________________________________________ 49
6.3.1Cada 2 meses ____________________________________________________________ 49
6.3.2Cada 6 meses ____________________________________________________________ 49
6.3.3Cada 12 meses ___________________________________________________________ 50
6.4 Puesta en funcionamiento __________________________________________________ 51
6.5 Transporte y manipulación__________________________________________________ 52
6.6 Almacenaje y tiempos de parada / Mantenimiento _______________________________ 54
6.7 Desmontaje y reinstalación de equipos de ventilación_____________________________ 55
6.8 Instalación y montaje mecánico______________________________________________ 55
VENTILACIÓN PRINCIPAL _____________________________________________ 57
1 INTRODUCCIÓN ____________________________________________________ 58
1.1 La atmósfera de la mina____________________________________________________ 59
1.2 Reglamentación y límites___________________________________________________ 61
1.2.1Concentraciones límites de gases_____________________________________________ 61
1.2.2Definición de índices de peligrosidad de los gases _______________________________ 62
1.3 Objetivo de la ventilación __________________________________________________ 64
2 CONCEPTO DE RESISTENCIA AERODINÁMICA _______________________ 65
2.1 Expresión general de la resistencia de una galería________________________________ 66
2.2 Resistencia de galerías (Valores del coeficiente de frotamiento)_____________________ 67
2.3 Galerías con obstáculos ____________________________________________________ 68
2.4 Resistencia adicional debida a las tuberías______________________________________ 69
2.5 Resistencia de las cintas transportadoras _______________________________________ 69

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2.6 Resistencias locales _______________________________________________________ 70
3 UNIDADES DE RESISTENCIA_________________________________________ 71
3.1 Orificio Equivalente_______________________________________________________ 74
4 PLANIFICACIÓN DE LA VENTILACIÓN _______________________________ 75
4.1 Áreas de estudio__________________________________________________________ 77
4.2 Ventiladores _____________________________________________________________ 77
4.3 Circuito de aire___________________________________________________________ 78
4.4 Cantidad de aire necesario __________________________________________________ 78
4.5 Velocidades de aire _______________________________________________________ 79
4.1.1Velocidades mínimas ______________________________________________________ 79
4.1.2Velocidades máximas______________________________________________________ 80
5 CAMPAÑA DE MEDICIONES. ANALISIS _______________________________ 81
5.1 El control de la ventilación en las minas _______________________________________ 81
5.2 Las mediciones de la ventilación _____________________________________________ 81
5.3 Los Ingenieros de ventilación de las zonas _____________________________________ 82
5.4 Servicio de ventilación en las minas __________________________________________ 83
5.5 Medición de caudal de aire _________________________________________________ 83
5.6 Sondas de medida. Tubo de Pitot_____________________________________________ 85
5.7 Medida de la superficie de los cortes transversales a las galerías ____________________ 87
5.8 Elección de los puntos de aforo ______________________________________________ 90
6 CALCULO DE REDES ________________________________________________ 92
6.1 Descripción de los métodos de cálculo ________________________________________ 92
6.2 Preparación de los datos____________________________________________________ 93
6.3 Cálculo de las resistencias __________________________________________________ 93
6.4 Elección del ventilador_____________________________________________________ 95
6.5 Cálculo del reparto de caudales ______________________________________________ 97
6.6 Evaluación de los resultados ________________________________________________ 98
6.7 Algunas consideraciones prácticas____________________________________________ 99
6.8 Datos del problema ______________________________________________________ 101
6.9 Incógnitas del problema ___________________________________________________ 101
6.10 Soluciones informáticas ___________________________________________________ 103
6.11 Preparación y entrada de datos______________________________________________ 103
6.12 Introducción de la red de ventilación en el programa ____________________________ 104
6.13 Diseño de la red en el ordenador ____________________________________________ 104
6.14 Proceso de cálculo _______________________________________________________ 105
6.15 Datos de salida __________________________________________________________ 106
6.16 Ampliación del concepto de orificio equivalente________________________________ 106
VENTILACION SECUNDARIA __________________________________________ 109
1 INTRODUCCIÓN ___________________________________________________ 110
2 ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN DE VENTILACIÓN SECUNDARIA 111
2.1 Ventiladores ____________________________________________________________ 111
2.2 Tubería________________________________________________________________ 114
2.3 Filtros_________________________________________________________________ 115
2.4 Cassetes _______________________________________________________________ 119
3 SISTEMAS DE VENTILACIÓN _______________________________________ 121
3.1 Tipos de sistemas de ventilación ____________________________________________ 121
3.2 Configuraciones _________________________________________________________ 125
4 CRITERIOS DE DEFINICION DE CAUDALES__________________________ 129
4.1 Velocidad mínima _______________________________________________________ 129
4.2 Dilución de metano ______________________________________________________ 129
4.3 Dilución emisiones diesel _________________________________________________ 130
4.4 Dilución gases de la voladuras______________________________________________ 134

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5 PÉRDIDAS DE CARGA DE LA INSTALACIÓN _________________________ 137
5.1 Naturaleza de las pérdidas de un circuito de ventilación secundaria _________________ 137
5.2 Metodología general para el cálculo de pérdidas de carga. ________________________ 141
6 REGLAS DE ORO DE LA VENTILACIÓN______________________________ 149
6.1 Importancia del diámetro en la elección del ventilador ___________________________ 149
6.2 Importancia del uso del variador de frecuencia _________________________________ 149
6.3 Importancia del número de juntas de la tubería _________________________________ 151
7 DISPOSICION DE LA VENTILACIÓN SECUNDARIA EN EL ENTORNO __ 152
7.1 Posición relativa respecto a la ventilación principal _____________________________ 152
7.2 Gálibos máximos ________________________________________________________ 152
7.3 Tuberías especiales Oval Lay flat / TWIN_____________________________________ 152
7.4 Instalación de tubería usada ________________________________________________ 153
8 CONTROL Y SEGUIMIENTO DE LA VENTILACIÓN SECUNDARIA _____ 154
8.1 Sistemática de control ____________________________________________________ 154
8.2 Medidas de velocidad de aire_______________________________________________ 155
ACCIONAMIENTO Y CONTROL DEL VENTILADOR_______________________ 157
1 INTRODUCCION ___________________________________________________ 158
2 MOTOR____________________________________________________________ 159
3 PROTECCIONES Y MONITOREO ____________________________________ 160
3.1 Sondas de Temperaturas. __________________________________________________ 161
3.1.1Sondas de Temperaturas PTC ______________________________________________ 161
3.2 Sondas de Temperaturas PT100. Termorresistores ______________________________ 162
3.2.1Análisis de la problemática de las PT100 de 2 y 3 hilos __________________________ 162
3.3 Sensor de vibraciones_____________________________________________________ 165
3.4 Resistencia de Caldeo ____________________________________________________ 167
3.5 Sonda Petermann. Presostato de bombeo______________________________________ 168
4 TIPOS DE ARRANQUE ______________________________________________ 170
5 VARIADORES DE FRECUENCIA _____________________________________ 175
6 AHORRO DE ENERGIA _____________________________________________ 177
6.1 Costes de funcionamiento y variador de frecuencia. Ejemplo práctico y comparativa.___ 179

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TECNOLOGÍA DE LOS VENTILADORES

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1 INTRODUCCIÓN
Los túneles, las minas, fábricas o barcos de nuestros días necesitan un sistema de
ventilación que va siendo más complejo cada día. Esto implica la necesidad de conocer con
más profundidad el sistema de ventilación, pero sobre todo el ventilador y todos sus
elementos auxiliares que junto con los sistemas de arranque y control forman la parte
primordial de dicho sistema.
Por ello, al igual que es fundamental el manejo de los conocimientos de los sistemas de
ventilación y su buena práctica, se ha de tener en cuenta el rango de aplicación de las
máquinas que conforman dicho sistema. Este conocimiento nos ayudará a reducir los
problemas y sus consecuencias desde el origen.
Desde sus inicios hasta hoy día, la Ventilación de Minas tenía como objetivo central el
suministro de aire fresco para la respiración de las personas y dilución-extracción de polvo
y gases producto de las operaciones subterránea (voladura, extracción, carga y transporte).
En estos últimos años, han aumentado fuertemente los requerimientos de aire con el objeto
de poder diluir y arrastrar fuera de la mina las fuertes concentraciones de gases tóxicos
emitidos por los equipos diesel -de alto tonelaje- incorporados en forma masiva a las
operaciones subterráneas involucradas en los diversos métodos de explotación.
Es verdad que generalmente los requerimientos actuales no se daban en el pasado con tanta
intensidad, ya que entonces los ritmos de explotación en las minas no eran como los
actuales, y, por tanto, no podemos perder de vista que los niveles de confort y seguridad
adoptados hoy día son mucho más exigentes, lo que trae como consecuencia el aumento
del número y tamaño de los ventiladores para cada sistema de ventilación así como su
optimización en el control de los mismos.
Dentro del contexto de la ventilación nos referimos al volumen de aire movido por el
ventilador como “corriente de aire o de ventilación”, mientras que el incremento de presión
que se produce en el sistema se suele denominar como depresión del ventilador. Esta
última denominación no será del todo correcta cuando el ventilador trabaja como impulsor.

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2 VENTILADOR. CLASIFICACIÓN. FUNDAMENTOS
2.1 Definición. Descripción de los parámetros principales de funcionamiento
Un ventilador es una maquina que transmite energía a un fluido (aire o gases), produciendo
el incremento de presión necesario (Presión 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 expresión:
[%]
][Pr]/[
][
3
ventilador
PaTotalesiónsmCaudal
watiosPotencia



Cada ventilador vendrá definido por su curva característica, que es el lugar geométrico de
los puntos de funcionamiento del mismo para cada ángulo de regulación de los álabes. Por
tanto, tendremos una curva característica distinta para cada ángulo. El punto de corte de la
curva característica con la resistencia del circuito es el punto de funcionamiento del
ventilador.
2.2 Clasificación de los ventiladores
Con el desarrollo de la ciencia aerodinámica, en los años posteriores a la segunda guerra
mundial se desarrollaron los primeros ventiladores de flujo axial, es decir, los ventiladores
axiales, los cuales son los más utilizados, en la actualidad y a nivel global, para mover
grandes caudales de aire en los trabajos subterráneos, operando -dichas unidades- tanto en
interior mina, como en superficie. Los ventiladores de tipo centrífugo, actualmente son
ampliamente utilizados en Sistemas de Ventilación Industrial dado su capacidad de generar
altas caídas de presión con caudales relativamente bajos.
Los ventiladores se dividen en el sentido más general en 3 tipos: Ventiladores de hélice,
axiales y centrífugos. Para cada uno de estos tipos se pueden disponer con variedad de
posiciones de descarga y distintos tipos de accionamiento del rodete.
VENTILADOR CENTRIFUGO.-El
ventilador centrífugo consiste en un
rotor encerrado en una envolvente de
forma espiral; el aire, que entra a
través del ojo del rotor paralelo a la
flecha del ventilador, es succionado
por el rotor y arrojado contra la
envolvente se descarga por la salida en
ángulo recto a la flecha; puede ser de
entrada sencilla o de entrada doble.
Son ventiladores de flujo radial. La
trayectoria del fluido sigue la dirección

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del eje del rodete a la entrada y está 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.
En un ventilador de entrada doble, el aire entra por ambos lados de la envolvente
succionado por un
rotor doble o por dos
rotores sencillos
montados lado a lado.
Los rotores se pueden
clasificar, en general,
en aquellos cuyos
álabes son radiales, o
inclinados hacia
adelante, o inclinados
hacia atrás del sentido
de la rotación.
No obstante, en la actualidad y en ciertos países, se está utilizando ventiladores de tipo
centrífugo -de alta capacidad, en términos de caudal de aire- para ventilar operaciones
minero-subterráneas, con la característica particular y principal de que, tales unidades son
instaladas mayoritariamente en superficie atendiendo la restricciones de evitar grandes
excavaciones en el interior la mina subterránea (no recomendable desde el punto de vista
geomecánico ya que este tipo de ventilador necesita un espacio muy amplio para su
instalación).
Estos ventiladores tienen tres tipos
básicos de rodetes:
a) álabes curvados hacia adelante,
[1].
b) álabes rectos, [2].
c) álabes inclinados hacia
atrás/curvados hacia atrás.
[3],[4],[5] y [6].
Los ventiladores de álabes curvados hacia adelante (también se llaman de jaula de ardilla)
tienen una hélice o rodete con las álabes curvadas en el mismo sentido que la dirección de
giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, baja velocidad periférica y son silenciosos.
Se utilizan cuando la presión estática necesaria es de baja a media, tal como la que se
encuentran en los sistemas de calefacción, aire acondicionado o renovación de aire, etc. No
es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partículas
se adhieren a los pequeños álabes curvados y pueden provocar el desequilibrado del rodete.
Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo fuera del punto de diseño. Además, como su
característica de potencia absorbida crece rápidamente con el caudal, ha de tenerse mucho
cuidado con el cálculo de la presión necesaria en la instalación para no sobrecargarlo. En
general son bastante inestables funcionando en paralelo debido a su característica caudal-
presión.
Rodete de entrada doble

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Los ventiladores centrífugos radiales tienen el rodete con
los álabes dispuestos en forma radial. La carcasa está
diseñada de forma que a la entrada y a la salida se puedan
alcanzar velocidades de transporte de materiales. Existen
una gran variedad de diseños de rodetes que van desde los
de "alta eficacia con poco material" hasta los de "alta
resistencia a impacto". La disposición radial de los álabes evita la acumulación de
materiales sobre las mismas. Este tipo de ventilador es el comúnmente utilizado en las
instalaciones de extracción localizada en las que el aire contaminado con partículas debe
circular a través del ventilador. En este tipo de ventiladores la velocidad periférica es
media y se utilizar en muchos sistemas de extracción localizada que movilizar aire sucio o
limpio.
Los ventiladores centrífugos de álabes curvados
hacia atrás tienen un rodete con los álabes
inclinados en sentido contrario al de rotación. Este
tipo de ventilador es el de mayor velocidad
periférica y mayor rendimiento con un nivel sonoro
relativamente bajo y una característica de consumo
de energía del tipo "no sobrecargable". En un
ventilador "no sobrecargable", el consumo máximo
de energía se produce en un punto próximo al de
rendimiento óptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios
de la resistencia del sistema resultará en un consumo de energía menor. La forma de los
álabes condiciona la acumulación de materiales sobre ellas, de forma que el uso de estos
ventiladores debe limitarse como se indica a continuación:
o álabes de espesor uniforme: Los álabes macizos permiten el trabajo con aire
ligeramente sucio o húmedo. No debe emplearse con aire conteniendo materiales
sólidos ya que tienen tendencia a acumularse en la parte posterior de los álabes.
o álabes de ala portante: Los álabes de ala portante permiten mayores rendimientos y
una operación más silenciosa. Los álabes huecos se erosionan rápidamente y se
pueden llenar de líquido si la humedad es alta, por ello su uso queda limitado a
aplicaciones en las que se manipule aire limpio.
VENTILADOR DE HELICE.-Este ventilador está
formado por un rodete dentro de un anillo o carcasa de
montaje. La dirección de la corriente de aire es paralela a la
flecha del ventilador. Se emplea para movilizar aire en
circuitos cuya resistencia es muy pequeña.
Puede manejar grandes volúmenes de aire a una presión
estática baja.

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VENTILADOR AXIAL.-El ventilador axial es
de diseño aerodinámico. Este tipo de ventilador
consiste esencialmente en un rodete alojado en
una envolvente cilíndrica o carcasa. La adición
de álabes-guía, detrás del rotor, convierte al
ventilador turbo-axial en un ventilador axial con
aletas guía.
Puede funcionar en un amplio rango de
volúmenes de aire, a presiones estáticas que van
de bajas a moderadamente altas y es capaz de
desarrollar mayores presiones estáticas que el
ventilador centrífugo a la vez que es mucho más
eficiente. Los álabes-guía, en la succión o en la
descarga, o en ambas partes, se han añadido
para enderezar el flujo del aire fuera de la
unidad a la vez que sirven de apoyo en el diseño.
2.3 Comparativa de ventiladores axiales frente a ventilador centrífugos.
Las diferencias que se tiene al utilizar un ventilador axial frente a un centrífugo son las
siguientes:
Los ventiladores axiales ofrecen mejor eficiencia en un amplio rango de puntos de
funcionamiento, mientras que los ventiladores centrífugos pueden tener un rendimiento
muy alto, pero solamente sobre un rango muy reducido, y sólo sobre una curva
característica. Este parámetro es muy importante ya que el coste de la energía es un factor
que se ha de tener en cuenta. Por tanto, el rendimiento tiene una importancia primordial, y
como es lógico, primará conseguir rendimientos elevados en grandes gamas de puntos de
funcionamiento, objetivo mucho más difícil de conseguir con ventiladores centrífugos que
con ventiladores axiales.
Si un ventilador centrífugo diseñado para un punto de
funcionamiento determinado ha de trabajar en otras
condiciones, debido, por ejemplo, a un cambio en las
condiciones resistentes de la mina, tendrá
presumiblemente una disminución de rendimiento
considerable.
Mayor rendimiento mecánico de los ventiladores
axiales, ya que los ventiladores centrífugos transmiten
el movimiento desde motor al rodete con transmisión
por correas o mediante otros tipos transmisiones. Esto implica una serie de complicaciones
adicionales frente a un ventilador axial, ya que además de la pérdida de rendimiento por
transmisión, podrían aparecer más frecuentemente fenómenos de vibraciones debido a que
es un sistema mecánico más complejo.

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En ciertos ventiladores centrífugos se plantean problemas en la transmisión como puede
ser el deslizamiento de la correa, destensado, exceso de tensado que repercute sobre los
rodamientos, y con cierto peligro de rotura de las correas cuando están expuestas a
temperaturas extremas.
Un ventilador axial, para las mismas prestaciones de
presión y caudal, requiere menor espacio físico que un
ventilador centrífugo, ya que por el diseño puede utilizar
motores de mayor velocidad. El ventilador centrífugo al
contrario, necesita cimentaciones mayores para el
ventilador y toda su ductería incrementando el costo de la
instalación significativamente.
La presencia de agua es perjudicial para los ventiladores
centrífugos, ya que el rodete de estos, presentan en su configuración huecos que acumulan
agua mientras trabajan, produciendo un desequilibrio en el ventilador que degenera en
vibraciones.
Un ventilador axial tiene más versatilidad en la regulación que un ventilador centrífugo,
debido a que es posible actuar sobre el ángulo de posición de los álabes y sobre la
velocidad de rotación con un variador de frecuencia, pudiendo alcanzar una gran gama de
puntos de funcionamiento, mientras que el ventilador centrífugo tiene regulación por
velocidad, y si queremos conseguir otro punto de funcionamiento, será a base de aumentar
la resistencia del circuito (con un damper de regulación, p.e.), lo que significaría un
incremento de potencia debido a la regulación.
En este capítulo nos centraremos especialmente en los ventiladores axiales que son los que
se utilizan en la mayoría de las instalaciones.
2.4 Tipos de configuraciones de un ventilador
Un ventilador puede ser, según su forma constructiva,
horizontal o vertical. Los ventiladores horizontales son los
más usuales, pero los verticales son más aconsejables para
ciertos tipos de aplicaciones. Es este el caso en los
ventiladores exteriores de minería profunda y caudales
importantes, donde la configuración vertical reduce las
pérdidas de carga del circuito, al evitarse el tener que
construir un codo para dirigir el flujo. Este codo genera unas
pérdidas de carga importantes, que se traducen en más
potencia a instalar. Todo esto se evita con una configuración
de ventilador vertical.
En las figuras podemos observar las tres configuraciones
clásicas para ventiladores axiales de extracción de aire en
minas subterráneas. Arriba a la izquierda la configuración
vertical. Arriba a la derecha la configuración horizontal con
salida vertical. A la izquierda tenemos la configuración
Ventilador Vertical

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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 según el tipo de accionamiento un ventilador puede ser
accionado directamente por el motor, por medio de un eje de transmisión cardan o por
medio de poleas/correa. Lo más frecuente es el acople directo del motor al rodete, pero en
algunas aplicaciones es necesario el acoplamiento cardan, cuando el aire a extraer es
corrosivo o potencialmente explosivo, o simplemente para optimizar las tareas de
mantenimiento del motor. La transmisión por poleas y correas, por su parte, ha caído en
desuso por su bajo rendimiento.
Otro tipo de clasificación podría hacerse en función del número de etapas o escalones. La
mayoría de las aplicaciones requieren una sola etapa. Sin embargo, aplicaciones con
presiones muy elevadas (más de 5000 Pa) no se consiguen con un ventilador de un solo
escalón. En estos casos es cuando se usan los ventiladores de dos escalones, que son
capaces de conseguir presiones mayores.
Ventiladores de doble escalón
Ventilador Horizontal

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Teóricamente un doble escalón conseguiría el doble de presión que un rodete de un solo
escalón, pero en la práctica el aire sale tan torsionado del primer rodete que el segundo
pierde algo de eficiencia, con lo que se realmente se consiguen menos presión. La
utilización de estos ventiladores es equivalente al uso de varios ventiladores en serie.
Otra clasificación podría
establecerse en base a la función
que va a realizar el ventilador.
Efectivamente, un ventilador
puede ser de extracción de aire
viciado o de impulsión de aire
fresco. Los ventiladores de
impulsión de aire generalmente
son más sencillos que los de
extracción. Prácticamente
movilizarán aire limpio. Estos
últimos han de estar preparados,
según la aplicación, para extraer
aire abrasivo, humos calientes o
gases explosivos. En estos casos,
la protección del ventilador en su
conjunto es más rigurosa.
Además, los motores pueden ser
encapsulados para evitar que se
dañen por la abrasión o la
atmósfera corrosiva (casos
típicos de minería), o resistentes
a la temperatura durante un cierto
intervalo de tiempo (caso de
ventiladores de extracción de
humos para emergencias en túneles). En la figura de la derecha podemos ver un ventilador
vertical de construcción robusta para aplicaciones mineras.
Ventilador Horizontal inyector / impulsor
Ventilador Horizontal extractor

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3 VENTILADORES AXIALES. COMPONENTES
El ventilador, constructivamente, constara principalmente de los siguientes elementos:
Parte activa del ventilador, que será el elemento principal del ventilador donde
están integrados el motor, el rodete de álabes, las directrices. Generalmente estará
constituida por dos carcasas, la carcasa del rodete y la carcasa del motor.
Compuerta motorizada, tipo “todo o nada”, generalmente un damper de lamas
paralelas o una guillotina.
Difusor, cuya principal misión es la de reducir la velocidad de aire a la salida de la
parte activa, con el fin de disminuir la presión dinámica y como consecuencia
reducir la pérdida de carga en presión.
Carcasas de medición. Son carcasas adicionales en las que se miden los parámetros
presión y caudal del ventilador. Generalmente se instala una en el lado de
aspiración de la parte activa del ventilador. Opcionalmente puede ir integrada en la
Rodete
Carcasa Rodete
Carcasa
motor
Directrices
Patas soporteRejilla
Caja de
bornas

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parte activa del ventilador, dentro de la carcasa rodete, aunque para ello esta
debiera ser más larga.
Conexión del ventilador al circuito. Si el ventilador está en exterior, en un extremo
del circuito, la conexión se realiza o mediante un codo si es que se conecta a un
pozo o mediante una conexión a pared si es que se conecta a un tabique. Si el
ventilador está dentro del circuito, para generar la presión sobre éste, hay que
conectar el ventilador por uno de sus lados a un tabique. Si se hace por el lado de
aspiración se utiliza una conexión a pared tipo redondo-cuadrado, pero se realiza
por el lado de impulsión, por ejemplo al final del difusor, el ventilador la parte
activa del ventilador necesitará una tobera de admisión
El rodete del ventilador se compone de los álabes y el cubo o soporte de los álabes, que es
donde se acoplan éstos para mantenerlos solidarios mientras gira el motor que lo acciona.
3.1 Perfil aerodinámico del álabe
Cuando un alabe se inclina cierto ángulo para así
“mover aire”, una fuerza (F) tal y como indica la
expresión (1.1) se ejercerá sobre dicho alabe.
Esta fuerza se divide en dos componentes, una
llamada Fuerza de arrastre (FD) que tiene la
dirección del fluido, y otra llamada Fuerza de
Sustentación con dirección perpendicular a la del
fluido.
(Re)22
  vlkF Fuerza sobre alabe (1.1)
2
2
1 vACF DD   Fuerza de arrastre
2
2
1 vACF LL   Fuerza de sustentación
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 sustentación respectivamente (Función del
número de Reynolds, Re)
Si el ángulo de ataque varia, también lo harán los coeficientes CD y CL así como las fuerzas
de sustentación y arrastre.

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Álabes
Cubo del ventilador
La fuerza de sustentación es la
componente útil de la fuerza ejercida
sobre el alabe, ya que la componente
de arrastre es la pérdida de energía
de dicha fuerza.
De esto se deduce que un buen
diseño del álabe será el que posea
una relación elevada entre
componente de sustentación y
arrastre.
La fuerza de sustentación es creada por la forma
de la parte superior del alabe, que origina un
incremento en la velocidad local del fluido, y por
lo tanto una reducción en la presión estática. La
velocidad local en la parte inferior del alabe
sufrirá pocas variaciones, y la fuerza de
sustentación se originara.
La mayor parte de dicha fuerza de sustentación
se originara en el primer 20 % de esta superficie,
el resto de esta superficie tendrá una forma tal
que proporcione la menor resistencia posible.
Cuando el ángulo de ataque se incrementa en
exceso, se producirá un desprendimiento brusco
de fluido que no recorrerá toda la superficie del alabe de manera uniforme, incrementando
de esta forma la fuerza de arrastre y reduciendo la fuerza de sustentación. Se produce
entonces un fenómeno de cavitación, que se conoce en el mundo de los ventiladores como
fenómeno de “bombeo”.
Si un ventilador opera en bombeo, es
debido a que el caudal es demasiado
bajo para el ángulo de ataque de los
álabes regulado es ese momento.
Este caudal pudiera haber
disminuido debido a un incremento
de resistencia en el circuito asociado
a ese sistema, produciéndose un
incremento de presión, ya que el
punto de funcionamiento se desplaza
a lo largo de la curva de
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.

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Para la selección de un rodete se ha de tener en cuenta lo siguiente:
1. Perfil aerodinámico del álabe
2. Perfil aerodinámico de la directriz
3. Número de álabes
4. Diámetro del rodete
5. Diámetro del cubo
6. Velocidad de giro del motor
7. Temperatura máxima del fluido (aire) que va a movilizar
8. Comprobación de resistencia mecánica del diseño final
3.2 Cómo se produce presión en ventiladores
Un ventilador, haciendo la suposición de flujo incompresible, produce un incremento de
presión total al paso del aire por él.
El teorema fundamental de las turbomáquinas dice que entre dos puntos de una línea de
corriente H=U V, donde H es la entalpía, U es la velocidad de rotación y Ves la
componente tangencial de la velocidad del aire. Esto parece muy complicado pero con los
triángulos de velocidades y supuesto el caso incompresible se vuelve muy sencillo.
En flujo incompresible H se transforma en Ptotal/ donde  es la densidad.
En el triángulo de velocidades se toma el aire que va por la línea media del ventilador. U a
la entrada y a la salida es igual a la velocidad de giro por el radio. Como el radio no cambia,
U no cambia. Esto no es el caso en máquinas radiales, donde la presión se aumenta por el
cambio de radio.
En el gráfico anterior:
V velocidades absolutas
W velocidades relativas
x componente axial
 componente tangencial.
U
U=-W1
W1
V1= Vx1
Vx2= Vx1
W2
W2
V2
V2

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A la entrada del ventilador, el aire entra axialmente, su componente tangencial es nula. El
producto de UVa la entrada es 0. El rodete, aunque el flujo entre axial, ve una
componente tangencial relativa al álabe, que es igual a la velocidad de rotación.
El álabe guía el flujo de manera que la componente tangencial relativa es diferente a la
salida de la velocidad de rotación. V que se obtiene al componer la velocidad relativa con
la velocidad de rotación no va a ser nula, y el producto UV se hace distinto de 0 y
produce aumento de presión. Se justifica también que cuanto más alto sea el radio (relación
cubo carcasa mayor para el mismo diámetro exterior, o mayor diámetro exterior) mayor es
el aumento de presión.
Si no tenemos directriz aerodinámica, todo este aumento de presión total no se transforma
en aumento de presión estática, aunque el flujo sea incompresible. La razón es la
componente tangencial de la velocidad que produce pérdidas de mezclado al empujar el
aire. La misión de la directriz o álabe guía es “guiar” al flujo para que todo el incremento
de presión total vaya en la dirección axial. En la directriz se pierde algo de presión total por
la fricción con la pala y el espesor del borde de salida, pero se gana presión estática, ya que
toda la velocidad tangencial se elimina, y suponiendo que el flujo es incompresible, la
velocidad a la salida debe ser igual a la de entrada por continuidad, “no se crea aire en el
ventilador”.
El diseño óptimo de la directriz se da cuando toda la componente tangencial de la
velocidad es eliminada, y las pérdidas de presión total se reducen al reducirse el espesor, y
con una elección de la cuerda y el número de ellas óptimas.
3.3 Número de álabes
El número de álabes de un rodete esta relacionado con la presión total que este generará.
Un incremento en el número total de álabes, implicará que el ventilador genere un
impórtate incremento de presión con un moderado incremento de caudal de aire, siempre y
cuando se mantenga la misma velocidad de rotación del motor y no se cambie el diámetro
del ventilador.
3.4 Diámetro del rodete
El diámetro del rodete esta relacionado con el caudal que este moverá.
Un incremento del diámetro total del rodete, implicará que el ventilador entregue un caudal
de aire mayor mientras que se mantenga la velocidad de rotación y mismo diseño a
cantidad de álabes.
3.5 Velocidad de giro del motor
Con el resto de parámetros fijados, en función de la velocidad y a medida que se
incrementa ésta, conseguimos más presión y más caudal. Por tanto, con un rodete con
cierta configuración de álabes, si el motor eléctrico es de 2 polos (3000 rpm. a 50Hz)

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Diámetro del rodete
Diámetro del cubo
tendrá más capacidad que si se utiliza un motor de mayor número de polos (menor
velocidad). Como consecuencia para cada velocidad se tendrán unas curvas características
en distinta posición. Realmente se mantienen, pero estas se desplazan a lo largo de la curva
resistente.
El caudal se incrementa proporcionalmente a la velocidad de rotación y la presión al
cuadrado:
1
2
12
u
u
QQ 
2
1
2
2
12
u
u
PP 
Donde u es la velocidad de rotación.
3.6 Diámetro del cubo
El diámetro del cubo esta
relacionado con el caudal y con
la presión del mismo.
Un incremento del diámetro del
cubo manteniendo constante el
diámetro del rodete, implicará
que el ventilador entregue un
caudal inferior con un
incremento de presión de aire
elevado. Del mismo modo, si el
diámetro del cubo se disminuye,
el caudal incrementara y la
presión disminuirá.

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4 EL VENTILADOR AXIAL Y SUS ACCESORIOS MAS FRECUENTES.
En función de los objetivos que se desean alcanzar con la instalación de un ventilador, este
puede tener un diseño u otro, así como llevar diferentes accesorios. En este apartado
repasaremos las configuraciones más frecuentes, así como los accesorios más comunes,
explicando su función y ámbito de aplicación.
4.1 Ventilador
Se considera ventilador, propiamente dicho, la parte activa del conjunto, y está compuesto
por carcasa, rodete y motor.
Carcasa
Es la envolvente que protege el rodete y el motor del ventilador.
Normalmente está construida por acero al carbono. Si las
condiciones de trabajo del ventilador son de una
exigencia baja suele hacerse un tratamiento de chorreado,
mientras que si hay una exigencia mayor, el tratamiento
será de galvanizado en caliente.
Para facilitar el transporte, montaje y mantenimiento,
pueden fabricarse carcasas independientes para motor y
rodete. Por el mismo motivo, si el diámetro de ventilador
es muy grande (más de 1800mm), la carcasa o carcasas se
fabrican partidas en dos piezas para facilitar el montaje y
transporte
Rodete
El rodete del ventilador es la parte móvil del mismo.
Como hemos visto, se compone de álabes y cubo o
soporte de los álabes. En función de las necesidades, el
rodete puede ser de álabes regulables o no regulables. En
el caso de álabes regulables, pueden serlo por diversos
sistemas:
- Álabes regulables manualmente
por regulación individual, álabe a
álabe.
- Álabes regulables manualmente
por regulación central.
- Álabes regulables hidráulicamente.
En este caso existe la posibilidad de que dicha regulación se haga
con el ventilador en marcha.

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Veremos más adelante una descripción más detallada de estos sistemas de regulación.
Motor
El tipo de motor del ventilador depende de las características del mismo. Algunas
características a reseñar son:
o La forma constructiva varía entre B3,
B5 y B8 si el ventilador es horizontal, y
V1 y V3 en caso de ventiladores
verticales.
o Ventiladores para trabajar en atmósfera
explosiva, necesitan motores
antideflagrantes o que los motores
estén encapsulados.
o Si el ventilador ha de ser resistente a
temperatura, por ejemplo, 400ºC
durante 2 horas, el motor lógicamente
también debe serlo, salvo que éste no
este bañado por el flujo del aire que moviliza el ventilador.
o En cuanto a los rodamientos del motor, suele exigirse que tengan una vida L10
mayor de 20000 horas.
o El motor debe ir preparado para llevar
sondas de temperatura si así se requiere.
o En la selección del motor se considerará
también el tipo de arranque que se proyecte
para el mismo (variador de frecuencia,
arrancador suave, arranque directo o
arranque estrella triángulo).
o Si el ventilador va a trabajar a grandes
altitudes (mayor de 1000m), en
atmósferas con grandes humedades
relativas (mayores del 90%) y
temperaturas mayores de 40ºC o
menores de -20ºC, hay que transmitir
estos factores al fabricante para que
dimensione adecuadamente el motor.
o En cuanto a la ubicación del motor,
éste puede ir dentro de la parte activa
del ventilador, en la carcasa del
ventilador o puede ir fuera del mismo,
motor

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con transmisión por eje cardan. Este tipo de accionamientos se usa en ventiladores
para minería cuando se da alguno de los siguientes supuestos :
 El aire que pasa por el ventilador es corrosivo, y por tanto el motor se desea
instalar fuera de la influencia del circuito de aire para una mayor duración
de los rodamientos.
 En caso de atmósfera potencialmente explosiva, donde se desea instalar el
motor fuera del circuito de
aire para evitar tener que
utilizar un motor
antideflagrante.
 Se desea instalar el motor
fuera del circuito porque así
se optimizan las labores de
mantenimiento o reemplazo
del motor.
Los ventiladores con accionamiento
por eje cardan suelen ser máquinas de mayores dimensiones, y por tanto estructuras
más complejas y que requieren de más obra civil de cara a su instalación.
No obstante a lo anteriormente expuesto, los ventiladores accionados por eje cardan
tienen una serie de desventajas que no aconsejan su instalación a no ser que sea
estrictamente necesario. Estas desventajas son:
 Motor menos refrigerado, ya que no le baña el aire que pasa por el
ventilador (lo que implica un menor rendimiento y por tanto mayor
consumo).
 La potencia absorbida de la red por el motor será la potencia necesaria en el
eje (debido a los parámetros aerodinámicos) afectada por el rendimiento del
motor más el rendimiento mecánico debido a la transmisión. Si no tenemos
esta transmisión cardan, debido a un acoplamiento directo del motor al
rodete, la potencia absorbida será mayor:
)()( directoabsobida
motor
eje
cardammotor
eje
cardanabsobida P
PP
P 



 Habrá más puntos de inspección en el mantenimiento (no todos accesibles)
debido a que tendremos mayor número de rodamientos y puntos de engrase.
 Como hemos comentado, se requiere un mayor espacio requerido para la
instalación / cimentación. Está claro que el instalar el motor fuera del propio
ventilador implica un espacio necesario para la ubicación del motor, así
como una bancada especial para el motor, la cual, si no tiene una buena
ejecución traerá problemas de vibraciones y deterioro de rodamientos a
largo plazo.
 Dado que el ventilador será más complejo, la fabricación será más cara a
igualdad de calidad.
 El ventilador con accionamiento mediante transmisión cardan, necesita más
elementos mecánicos que el ventilador con acoplamiento directo.

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Adicionalmente, para que el motor no entorpezca el paso del aire a veces se
requieren configuraciones de ventilador que implica codos a la salida del
difusor, cardan más largo para separa motor de la admisión de ventilador,
etc.
 Mayor nivel de ruido debido a tener el motor fuera. Cuando el motor está
dentro del ventilador, el ventilador puede insonorizarse, con la
correspondiente reducción de ruido. Si la instalación va con cardan, por un
lado tendremos el ruido aerodinámico del ventilador y por otro lado
tendremos el ruido mecánico del motor y de su transmisión. Si hubiese que
reducir el nivel de ruido, sería necesario una insonorización del ventilador y
una insonorización del motor.
 Resonancia. Se produce resonancia
cuando una frecuencia de vibración
coincide con la frecuencia natural del
sistema, y puede ocasionar una
ampliación espectacular de la
amplitud que a su ver, podría dar
lugar a un fallo prematuro o incluso
catastrófico. Puede tratarse de una
frecuencia natural del rotor, pero en
muchos casos puede tener su origen
en el bastidor de soporte, bancada,
soporte caballete. Con la instalación
de un eje cardan se multiplica por
tanto el riesgo de resonancia.
 Mayor probabilidad de desalineación
del eje.
 Mayor probabilidad de flexión del eje
Estas desventajas pueden ser asumibles, ya que aunque la instalación sea más cara y puede
requerir más puntos de mantenimiento, esta diferencia en el coste, dependiendo de las
circunstancias en cada caso, puede ser favorable a la elección del cardan en caso de cambio
de motor, que será más rápido, en caso de posible deterioro del motor por afectarle la mala
calidad del aire que extrae el ventilador, etc.

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4.2 Accesorios
Tobera de admisión
La misión de la tobera es la de minimizar la pérdida de carga producida a la entrada del
aire en el ventilador. Salvo en el caso de los ventiladores reversibles con dos difusores, la
mayoría de los ventiladores llevan acoplado este elemento si no están conectados al
circuito de ventilación por un codo a pozo o
directamente a un tabique mediante una pieza
de conexión
Rejilla
Este elemento sirve para proteger el rodete de la
entrada de elementos no deseados que puedan
entorpecer el buen funcionamiento del
ventilador. Normalmente se coloca en la zona
de aspiración del ventilador, aunque si el
ventilador fuese reversible, debería colocarse tanto en aspiración como en impulsión.
Soportes antivibratorios
Los soportes antivibratorios están destinados a reducir la vibración que se transmite desde
el ventilador hacia la cimentación. Se trata de unos amortiguadores de muelle o caucho que
se colocan en las patas del
ventilador.
En ventiladores de mina se
utilizan poco. Generalmente, los
ventiladores van apoyados
directamente a la cimentación
con un anclaje robusto, de manera que sea la cimentación 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
ventilador del resto de elementos, de manera que les transmita las
vibraciones que se generan en él. Por otro lado, permite extraer la
parte activa del ventilador si fuese necesario, sin más que quitarle
los anclajes de la cimentación.
Difusor
El difusor es un elemento que se acopla a la descarga del ventilador para reducir su presión
dinámica de salida. La presión dinámica con la que el aire sale del ventilador es una
pérdida de energía, es decir, es una energía que el ventilador genera, pero que no realiza
rejillatobera

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trabajo. Por tanto, para un caudal dado si
conseguimos un área de salida mayor la
velocidad de salida y por tanto la presión
dinámica serán menores, consiguiendo así que
el ventilador realice más trabajo útil.
Cabría pensar entonces que cuanto mayor sea
el tamaño de difusor sería mejor para el
rendimiento del ventilador, pero para el buen
diseño de un difusor se han detener en cuenta
varios aspectos:
1. El máximo semiángulo de apertura del
aire es de aproximadamente 7º, por lo
que no se debería diseñar un difusor
con un ángulo de apertura mayor. Se
puede establecer como límite práctico de apertura 15º.
2. Llegará un punto en que el gasto en material debido a la instalación de un difusor
mayor no compensa la reducción de presión dinámica derivada del aumento de
sección de salida.
3. Los condicionantes para el transporte de dichos elementos también han de tenerse
en cuenta (si va ir a su destino por camión, barco o avión). Cada uno de estos
medios de transporte tendrá sus limitaciones, ya que elementos muy grandes
representan un sobrecoste que no compensará la ganancia en rendimiento del
ventilador. Por ejemplo, un transporte especial por carretera y un contenedor mayor
de lo normal en un barco o avión serían prohibitivos en la mayor parte de los casos.
Esta es la razón por la que a partir de 1800 o 2000mm de diámetro los difusores se
fabrican partidos, y en ocasiones, si estos son muy largos, se fabricarán como dos
difusores partidos que se acoplarán uno tras otro en la instalación final.
Normalmente, los difusores se construyen de chapa de acero, y su tratamiento
anticorrosivo normalmente es el chorreado con arena de sílice.
Válvulas tipo damper y tipo guillotina.
Los ventiladores pueden llevar válvulas que corten el paso
de aire a través de los mismos por dos motivos:
1. Existe una instalación con varios ventiladores en
paralelo, pero es posible que no todos funcionen al
mismo tiempo. Por tanto, para evitar
recirculaciones de aire, los ventiladores que no
están funcionando han de ser “cerrados” por dicha
válvula de cierre.
2. Si existe un fuerte tiro natural o hay influencia en el circuito de otro ventilador que
dificulta el arranque del ventilador. Para evitar la influencia de dicho tiro natural,
los ventiladores usan estas válvulas que van abriendo a medida que el ventilador
arranca. Esto es un caso muy típico en las minas profundas y con varios pozos de
ventilación.

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Los dampers son válvulas que consisten de un bastidor donde se acoplan unas lamas
horizontales montadas sobre ejes, que son accionados por un actuador para 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 así lo requieren. Por su parte, el actuador eléctrico deberá 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 válvulas con tal disposición. Se trata de
una chapa de cierre que se desliza por un bastidor hasta cerrar completamente el paso de
aire por el ventilador. Es normalmente accionada por un actuador eléctrico, aunque
frecuentemente tienen un volante de accionamiento manual para emergencias.
Generalmente se instalan en el lado de aspiración del ventilador, al contrario de los
dampers.
En la figura se representa una guillotina vertical, en una instalación con codo y difusor
vertical.
Ventilador de Mina con guillotina, codo y difusor de salida

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Generalmente las guillotinas suelen ser verticales, pero en ocasiones debido al eje cardan y
el motor en la zona de aspiración, obligan a un buscar una instalación horizontal
ubicándola 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
este sale de un pozo vertical y hay una instalación con ventilador horizontal. Para estos
casos se necesita una estructura en forma de codo que oriente el flujo de modo que éste
entre horizontalmente en el ventilador
La instalación de estos codos puede evitarse utilizando ventiladores verticales, y además se
evitaría así la pérdida de carga derivada de los mismos, con lo que la potencia de
ventilador podría ser menor.
De todos modos, en el caso de que se tenga que instalar un codo, con el fin de que la
pérdida de carga del mismo sea mínima, es muy recomendable la instalación de chapas
deflectoras de flujo en el interior del mismo, de manera que ayuden a direccional el aire.
Un detalle de estas chapas se aprecia en la figura siguiente.
Codo con chapas deflectoras.

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Con la instalación de estas chapas deflectoras puede llegar a reducirse la pérdida del codo
más 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
de aspiración. Este supuesto, por tanto, obliga a instalar el eje en impulsión. Para que el
aire no salga a chocar contra el motor, suele ponerse un codo deflector de manera que el
aire se expulse al exterior de forma vertical. Tras el codo suele colocarse un difusor
vertical.
Piezas de adaptación
Cuando el ventilador va conectado a conductos de diferente sección a la del propio
ventilador o en su caso el difusor, se necesita una pieza de adaptación. Esta pieza de
adaptación será diferente en función de las secciones de ventilador y conducto, pudiendo
incluso transformar la sección de cuadrado a redondo o viceversa.

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Curvas de Rendimiento
Curvas del Ventilador
5 CURVA CARACTERÍSTICA DEL VENTILADOR.
Un ventilador podemos caracterizarlo por su curva, que es el lugar geométrico de los
puntos de funcionamiento del mismo. Para cada ángulo de regulación de los álabes
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).
Con un punto de funcionamiento, estamos definiendo el punto de corte de la curva
característica del ventilador con la curva resistente del circuito de ventilación. 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 = 2
0
0
Q
P
(K  ) = 2
0
0 1000
Q
P 
(  );
y además:
eR
1000
38.0 (m2
)
CAUDAL
Qo
Po
Qo
Po
Re = 2
0
0
Q
P

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PORCENTAJEDEPRESIÓNESTÁTICA
O
O
Q1
P1
CAUDAL
Resistencia
del sistema
Curva de 2
ventiladores
en serie
QT
PT
Curva de 1
ventilador
PT /2
PT /2
5.1 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 equipos
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 ventilador con un sistema de regulación, pero cuando sean precisas unas
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
Con el trabajo en serie de dos
ventiladores, el caudal de aire que
pasa por ambos ventiladores debe ser
igual, de valor Q1 y la depresión total
es igual a la suma de las depresiones
producidas por cada ventilador PT =
PT/2 + PT/2.
En consecuencia, la curva
característica totalizada de ambos
ventiladores se construye sumando
las ordenadas de sus curvas
características individuales.
El caudal total de dos ventiladores
iguales, instalados en serie y que
giran con igual número de
revoluciones, es mayor que cada
caudal parcial, pero, siempre inferior
a la suma de los caudales del trabajo
individual.
Es decir, Q1< QT < Q1+Q2 =2xQ1
Para una resistencia dada, como podemos ver en el gráfico adjunto, un solo ventilador
podría trabajar en un punto próximo al bombeo, en cambio, al acoplarle otro ventilador, se
puede observar que (PT, QT), está bastante alejado del régimen inestable.
Trabajo en paralelo de 2 ventiladores
En un sistema de trabajo de dos ventiladores en paralelo, cada ventilador es concebido para
la mitad del caudal de diseño. Cuando dos ventiladores trabajan en paralelo, forman un
sistema que estará caracterizado por la curva resultante de la suma las abscisas de sus
curvas características individuales.

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La resistencia del circuito corta la curva del sistema en un punto (PT,QT). El punto de
funcionamiento de cada ventilador, como se puede ver en el gráfico anexo, corresponde a
(PT,Q1=Q2), tal que Q1+Q2= QT para el caso de dos ventiladores idénticos.
Si sólo uno de los ventiladores trabajase, su punto de funcionamiento sería distinto, con
una presión más baja y con un caudal de aire mayor, (PT1,QT1).
Al contrario del trabajo en serie de 2 ventiladores, si la resistencia del circuito de
ventilación es importante, si se arrancan 2 ventiladores en paralelo, estos pueden entrar en
régimen inestable a pesar de que individualmente trabajen bien.
5.2 Fenómeno de Bombeo
Los mayores problemas con la inestabilidad de los ventiladores se producen en el trabajo
de múltiples ventiladores en paralelo.
Incluso, aunque la resistencia sea apta para poder trabajar en paralelo dos ventiladores,
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, el punto de funcionamiento se desplazaría hacia caudales mayores, pero, si la
resistencia fuese más elevada en punto de funcionamiento tendería a caudales inferiores,
llegando incluso a hacer que el ventilador trabajase en régimen inestable, es decir en
bombeo. Este fenómeno se evita ya en fase de diseño calculando un tipo de álabe que
defina una curva del ventilador, tal que el corte con la curva resistente esté fuera de la zona
inestable del ventilador.
Para cada curva característica del ventilador tendremos un punto de bombeo, por tanto, si
tenemos en cuenta que un ventilador tiene un haz de curvas que abarca el rango de
O
O
100
QTQ2Q1
PT
CAUDAL
Zona de inestabilidad Resistencia del sistema
Curva de 2 ventiladores
QT1
PT1

32 de 180
regulación de los álabes, definimos la curva formada por los puntos de bombeo del haz
como “curva límite de bombeo”.
Un ventilador operando cerca del punto de bombeo tendrá un severo incremento de ruido.
En algunos ventiladores sonará casi como si el rodete estuviese siendo impactado por un
objeto sólido (“hammering”).
Un ventilador trabajando continuamente en bombeo puede provocar una fatiga estructural
de los álabes. Esto es especialmente cierto para ventiladores axiales que tienen álabes
largos, como es el caso de los ventiladores que entregan un alto caudal a presiones
moderadas.
En el pasado, en ciertas minas el punto de bombeo se medía, ya que era un dato que debía
ser conocido por los responsables de la ventilación de la mina. El valor de catálogo del
límite de bombeo desciende con el uso del ventilador, a medida que los álabes sufren
desgaste y el perfil va cambiando.
Medición artesanal del punto de bombeo
Antiguamente, se preparaba en
una sección P del acceso al
ventilador, algo alejada para
que el flujo en la aspiración sea
uniforme, un cierre regulable
que obstaculice el paso del aire.
Se medía el caudal Q, bien
cerca de la sección P o en el
propio ventilador en anillo de
medición (depende de la
técnica de medida que se desee
aplicar). Se medía a la vez la
depresión 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 aerodinámico. Si el observador se encuentra dentro de la mina
observa que el aire avanza y se para periódicamente.
 En el manómetro la columna de agua oscila continuamente.
CAUDAL
Qo
Po
PRESIÓN
Zona inestable
del ventilador
Resistencia real
Curva
Ventilador
Resistencia
estimada
Rreal > Rdiseño
CAUDAL
Qo
Po
PRESIÓN
Curva
Ventilador
Zona inestable
del ventilador
Resistencia
estimada
Resistencia
real
Rreal < Rdiseño

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 En el amperímetro, la aguja oscila.
 Todo ello corresponde a que, pasando el punto de bombeo, el régimen es inestable
y el punto de funcionamiento "pendulea" sobre la concavidad de la curva
característica.
Detección del régimen inestable. Sonda Petermann
Actualmente, los ventiladores, que suelen ser equipados con un armario de control,
gestionan las presiones medidas mediante una sonda Petermann en la “carcasa rodete” y
que mediante un presostato detecta el régimen inestable, evitando que el ventilador se dañe.
Se pretende resaltar el efecto del bombeo en las dimensiones del sistema, tipo de ventilador,
sistema de control, así como en el tiempo y tipo de arranque.
Influencia del arranque en el bombeo
El trabajo del ventilador en bombeo debido a la resistencia del circuito, se puede evitar
desde el origen definiendo apropiadamente la configuración del álabe, pero hemos de tener
muy en cuenta, que además, un ventilador puede estar en bombeo por más motivos:
 Durante el arranque de un ventilador.
 Durante el arranque de dos ventiladores en paralelo.
Si tenemos una estación de ventilación de dos ventiladores en paralelo, con un solo
ventilador funcionando y en cierto momento hay que arrancar el segundo ventilador, para
caudal cero de éste último, ya se parte de una presión de valor PT, la cual está generando el
ventilador ya en funcionamiento, por tanto la situación será más complicada.
En el gráfico siguiente, se ve la evolución durante el arranque del segundo ventilador, una
vez ya en funcionamiento el primero. Hasta cierta velocidad de rotación la curva del 2º
ventilador estará por debajo de la presión PT(1). A partir de cierta velocidad, representada
por la curva verde, el ventilador entra en zona de estabilidad y la evolución teórica de los
puntos de funcionamiento tiende hasta (PT(2),Q1(2)). Este punto es el que corresponde al
régimen permanente, en el cual el sistema moviliza un caudal QT(2).
Espigas en carcasa rodete Sonda Petermann Presostato de bombeo

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En las curvas siguientes, donde se representa la evolución de los puntos de funcionamiento,
podemos distinguir un fenómeno que se dará con toda seguridad, y es que en el momento
que el segundo ventilador arranca, tiene una diferencia de presión de partida desfavorable
de valor PT(1) que provocará en los momento iniciales una recirculación de aire del primer
ventilador, por lo que la presión PT(1) tenderá a disminuir hasta que el fenómeno de
recirculación cese. Dependiendo del tipo de inestabilidad de la curva, puede que haya una
recirculación intermitentemente, de forma pulsatoria. A partir del momento que finaliza la
recirculación comenzará a incrementarse la presión hasta el momento en que llegue al
régimen permanente.
Puntos de funcionamiento en
el arranque del 2º ventilador
O
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(1
CAUDAL
PT(2
Q1(2)
Zona de inestabilidad
durante el arranque.
Teórica
O
O
100%
PT(1
CAUDAL
PT(2
Q1(2)
Zona de inestabilidad
durante el arranque.
Real

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Qbombeo
P[Pa]
Q [m³/s]
Arranque de un ventilador
El funcionamiento de un ventilador en bombeo debe de evitarse. Un ventilador trabaja en
bombeo si el caudal volumétrico real está por debajo del “Caudal de bombeo”. Durante
este funcionamiento en régimen inestable, pueden aparecer altas cargas dinámicas en los
álabes, así como un aumento de los niveles de vibración en el ventilador.
Durante el arranque, un
ventilador axial trabajará
en bombeo durante un
periodo corto, sin
embargo este periodo del
bombeo aumenta
significantemente si ha
de acelerarse una masa
grande de aire, con una
inercia importante, sobre
todo cuando se tiene un circuito muy resistente.
En el caso de estudio considerado, se observa que hasta que no transcurre un tiempo de
aproximadamente 30 segundos, el ventilador no sale del bombeo. Hasta entonces, el caudal
que mueve el ventilador no se corresponde con el teórico que debería dar el ventilador a la
velocidad de rotación correspondiente debido, entre otras cosas, a que se produce una
diferencia entre la presión del sistema y la de ventilador, que será la que acelerará la masa
del aire a través del circuito.
Como consecuencia, en el arranque, cualquier protección del ventilador que pueda estar
afectada por este fenómeno deberá ser desconectado, al menos hasta que se termine el
arranque, donde pasará del régimen transitorio al régimen permanente. Principalmente se
verán afectados cualquier sistema de detección de vibraciones, así como los sistemas
antibombeo, que son indicados para proteger el ventilador ya en régimen permanente.
Q
P[Pa]/n[rpm]
t [s]
Q[m³/s]
P ventilador
n
P bombeo

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Como se puede ver en la figura siguiente, en el ejemplo que estamos tratando, cuando el
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 diámetro
y 500kW de potencia instalada, por lo que los resultados nos sirven perfectamente para
sacar conclusiones aplicables a los ventiladores principales de minas.
Una vez que pasa la fase de funcionamiento inestable, es decir el bombeo, el ventilador
comienza a tener ya más presión disponible, ya que ha acelerado la masa de aire, con lo
que el caudal que moviliza el ventilador se incrementa con más celeridad. Es a partir de ese
momento cuando se empieza a mantener una proporcionalidad entre la velocidad de
rotación del rodete y del caudal que está moviendo.
Este fenómeno descrito anteriormente es referido a un solo ventilador en funcionamiento.
Arranque de dos ventiladores en paralelo
Para dos ventiladores idénticos, con arranque simultaneo, ocurre que siempre uno de los
dos ventiladores tiene un bombeo más prolongado. Para el ventilador que va en mejores
condiciones, su bombeo en el arranque podría superar los 40 s (frente a 30s de un solo
ventilador), pero el otro ventilador tiene un tiempo de bombeo superior, que podría pasar
de los 55s, dependiendo de la resistencia del circuito. Este bombeo se da en el transitorio
del ventilador, en el arranque, y cuando alcanza el régimen permanente, los dos
ventiladores han de tener el mismo punto de funcionamiento.
En el gráfico siguiente se puede observar ausencia de caudal hasta poco después de los 30
segundos, así como también entre los 45 y 50 segundos. El motivo es que el sistema de
medición de caudal empleado no medía valores negativos de caudal, es decir, el primer
ventilador estaba provocando un recirculación de aire, que cesó aproximadamente cuando
alcanza las 750 rpm del segundo ventilador.
Q
P[Pa]/n[rpm]
t [s]
Q[m³/s]
P ventilador
n
P bombeo
Arranque simultáneo:
Ventilador 1

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En el caso de que el segundo ventilador se ponga en marcha ya con el primero funcionando,
éste tendrá un arranque en peores condiciones, prolongándose el bombeo incluso hasta 72s.
Como se puede apreciar la recirculación es más importante y el fenómeno de bombeo más
prolongado. En muchos casos un ventilador si entra en régimen inestable, puede ocurrir,
como es bien conocido que no recupere y se mantenga en bombeo. No es el caso de
ejemplo que estamos manejando, pero si acoplásemos a estos dos ventiladores otros dos
más trabajando en paralelo, se puede deducir con facilidad, que el fenómeno se agudizará,
más aún si los puntos de funcionamiento en régimen permanente son distintos. El problema
ya no sería solamente en el arranque, sino que en el funcionamiento normal, a medida que
los ventiladores vayan ajustando su régimen según las necesidades de aire en el túnel,
estarán gran parte del tiempo en el transitorio.
Q
P[Pa]/n[rpm]
t [s]
Q[m³/s]
P ventilador
n
P bombeo
Arranque simultáneo:
Ventilador 2
Q
P[Pa]/n[rpm]
t [s]
Q[m³/s]
P ventilador
n
P bombeo
Arranque diferido:
Ventilador 2

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Si las condiciones de arranque no son controladas, puede que el segundo ventilador no
salga del bombeo. Este análisis descrito anteriormente se refiere a dos ventiladores
similares trabajando en paralelo, de condiciones aerodinámicas idénticas y trabajando a la
misma velocidad de rotación.
Soluciones adoptadas para el bombeo
Teniendo en cuenta los conceptos anteriores, cabe pensar que el trabajo en paralelo de 2 o
más 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 régimen
inestable.
Se ha visto que el fenómeno de bombeo puede aparecer en dos situaciones
 En el arranque
 Durante el funcionamiento.
Los ventiladores para evitar su deterioro debido al trabajo en régimen inestable, están
dotados de una sonda Petermann, que en conjunto con un presostato adecuado forman el
sistema antibombeo. Si entra en bombeo el ventilador, esta protección lo detectará con el
consiguiente paro del ventilador. Esta protección es necesaria sobretodo cuando por
motivos extraordinarios la resistencia del circuito se incrementa por encima de los valores
de diseño evitando la rotura de los álabes. Esta protección servirá al ventilador ya en
funcionamiento y en régimen permanente
Para el arranque de varios ventiladores en paralelo, mientras uno ya está en operación,
podemos evitar la inestabilidad bajando la velocidad del ventilador que ya esté
funcionando a una velocidad que denominaremos de acoplamiento y se arrancarán el resto
de ventiladores hasta la misma velocidad. A continuación se iniciará un incremento
simultáneo de la velocidad hasta que lleguen todos los ventiladores a la capacidad
requerida.
Como es evidente, se ha de disponer de variadores de frecuencia para poder realizar este
tipo de arranque. Por tanto, también las características aerodinámicas de los equipos en
relación con la resistencia de la mina, pueden condicionar la elección del tipo de arranque
y control de una instalación.
El conocimiento del fenómeno de bombeo, si es bien entendido, minimiza sus
consecuencias negativas. El conocimiento del transitorio del arranque o del cambio de
régimen de ventiladores en paralelo, evita problemas “a posteriori” en el conjunto del
sistema de ventilación, garantizando el correcto funcionamiento del mismo.
5.3 Trabajo en conjunto de ventilador y del tiro natural
La ventilación por la acción conjunta del ventilador y del tiro natural es semejante a la
ventilación de la mina mediante dos ventiladores instalados en serie, de los cuales uno
representa la ventilación natural.

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O
O
Q1
P1
CAUDAL
Resistencia
del sistema
Curva
trabajo
conjunto
QT
PT
Curva de 1
ventilador
Tiro
Natural
PV
Tiro Natural favorable
O
O
Q1
P1
CAUDAL
Resistencia
del sistema
Curva
trabajo
conjunto
QT
PT
Curva de 1
ventilador Tiro
Natural
PV
Tiro Natural desfavorable
Este problema se resuelve gráficamente por el procedimiento ya conocido; la diferencia
consiste en que, en vista de la constancia del valor de la ventilación natural, en la
construcción de la característica totalizada, la ordenada de la característica de la
ventilación natural se agrega a la ordenada de la característica del ventilador, en forma del
segmento constante. Naturalmente, si la dirección de la ventilación natural es inversa a la
dirección de la depresión del ventilador (tiro natural desfavorable), entonces, la ventilación
natural se resta de la depresión del ventilador.
Este fenómeno es importante tenerlo en cuenta, ya que ventiladores que tengan un
dimensionamiento muy ajustado sin considerar el tiro natural, si éste es desfavorable,
puede hacer trabajar al ventilador en régimen inestable. Es muy frecuente en minas que
tienen ventiladores viejos en las que la resistencia del circuito es ahora más resistente y que
en verano los ventiladores trabajan en bombeo durante el día.
Si vemos los gráficos anteriores, en esta última situación el ventilador pasa de trabajar en
(P1,Q1) a (PV,QT) que ya está prácticamente en bombeo.
Por tanto, si tenemos un tiro natural favorable, el ventilador irá más desahogado, pero en
cambio, si el tiro natural trabaja en contra, si éste es importante o el ventilador ya estaba
cercano al bombeo, entonces el ventilador finalmente trabajará en régimen inestable.
5.4 Regulación del rodete del ventilador
Con la regulación de los álabes se consigue cambiar de curva característica dentro del haz
por el que está definido el ventilador. Existen diferentes tipos de regulación de álabes de un
ventilador axial:
En líneas generales podemos distinguir:
 Regulación con ventilador en marcha
 Regulación a ventilador parado

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cubo
Engrasador
Suspension
del álabe
álabe
Eje de
acoplamiento
Disco
Tornillos de fijación
Alabe
Escala
Alabe
Cubo
La regulación con el ventilador en marcha es un sistema que se utiliza pocas veces
debido principalmente tanto a su coste de adquisición como al coste de mantenimiento.
Permite una regulación muy fina,
y se puede ajustar el caudal de
aire a las necesidades de cada
momento con el ventilador en
marcha. Esto se conseguiría con
variadores de frecuencia, pero si
tenemos un motor de media
tensión, para el cual, conseguir
un variador es actualmente tarea
imposible, esta sería la solución.
Con este sistema, los arranque se
realizan con el ángulo mínimo
de regulación, así minimizamos
el par de arranque, facilitando la
puesta en marcha del equipo.
Evidentemente, se necesita un
armario de control para su
manejo. Hoy día, con el uso de
los variadores de frecuencia está
más en desuso, pero si se
necesita una variación de caudal
en marcha y no se pueden utilizar estos debido a alguna limitación, este sistema es la mejor
solución.
La regulación a ventilador parado, principalmente es de dos tipos, individual o central:
En la regulación
individual de rodete,
esta operación se realiza
álabe a álabe. Se procede
a aflojar todos los
tornillos de fijación
hasta que permita
cambiar el ángulo de
posición de trabajo. Para
ello se tendrá como
referencia la escala de
ángulos de cada álabe.
Requiere un tiempo
importante para la
regulación debido al
gran número de tornillos
a manejar.

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La regulación central permite el ajuste de todos los álabes simultáneamente. Con la ayuda
de un llave de regulación y teniendo de referencia un álabe guía, que tiene escala de
ángulos, se regulan todos.
La ventaja de este sistema es principalmente la rapidez de regulación. Esta es importante si
hay que regular frecuentemente y no se dispone de mucho tiempo, debido a entre otras
cosas de dejar sin ventilación la mina.
Tiene, en cambio, la desventaja de la pérdida de precisión si no se hace el adecuado
mantenimiento, ya que se acumula suciedad y entorpece la transmisión de los engranajes
que lleva el sistema.
Tornillo de regulación
álabes
Escala de referencia
Escotilla de regulación

42 de 180
6 MANTENIMIENTO DE LOS VENTILADORES
6.1 Introducción al mantenimiento
Los ventiladores, a pesar de la robustez y fiabilidad que les caracteriza, se someten
frecuentemente a grandes esfuerzos – también inesperados. Los ventiladores deben ser
revisados y mantenidos regularmente por personal especializado cualificado para evitar
daños y accidentes. Especialmente rodamientos defectuosos y vibraciones excesivas
pueden originar roturas y daños graves en consecuencia.
A pesar de los altos estándares en seguridad de los rodamientos y su, hasta cierto punto,
larguísima vida útil, falla todo rodamiento llegado un momento. Se debe supervisar la
instalación regularmente, en función de las condiciones de trabajo dadas, ya que daños
mínimos, p. ej. en las vías de rodadura, se agravan rápidamente. Rodamientos estropeados
pueden provocar roturas del eje y destrozo total.
Las vibraciones son un enemigo de toda máquina rotativa, ya que se pueden presentar
roturas por vibración difícilmente predecibles. La mejor protección consiste en minimizar
la energía de vibración. De fábrica viene el ventilador con una alta calidad en vibración. Se
pueden originar desequilibrios peligrosos debidos, entre otras razones, a agarrotamientos,
desgaste, rodamientos deteriorados y sobre-temperaturas. Conjuntamente con la revisión
de cojinetes se debe, por tanto, revisar el factor de vibración regularmente.
Previamente a los trabajos en el ventilador se tiene que quitar la conexión eléctrica. Se
debe evitar una puesta en marcha involuntaria señalando y bloqueando el dispositivo
eléctrico de conexiones. El rotor se tiene que retener con medios mecánicos.
La frecuencia del mantenimiento depende esencialmente del modo de funcionamiento, de
las condiciones ambientales y de la disponibilidad requerida. El usuario debe determinar la
misma conjuntamente con la concepción global del equipo, ateniéndose a las
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 fábrica. Debido al polvo,
rozamientos o almacenajes se puede presentar un desequilibrado que origine una marcha
no suave o daños en los cojinetes.
Aunque el mantenimiento que necesita un motor en jaula de ardilla es mínimo, se debe
prestar una atención periódica a lo siguiente para, de esta forma, mantener un alto
rendimiento de operación.
 Muchos motores pequeños se escogen con rodamientos sellados y blindados
como estándar. 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 pérdidas en
funcionamiento, el desgaste de los rodamientos, ruido y vibración.

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 La limpieza del conjunto es importante para asegurar que el calor generado
dentro del motor se elimina con efectividad. Los ventiladores de admisión y
las superficies del armazón deberían mantenerse sin suciedad. También
asegurarse de que el aire que circula sobre el motor no encuentra
impedimentos, especialmente la parte cercana al ventilador. Un incremento
en la temperatura del bobinado del estator de 1o
C puede producir un
incremento de al menos el 0.5% sobre las pérdidas I2
R , además de acortar
la vida del aislamiento del motor.
6.2 Trabajos de mantenimiento
La frecuencia del mantenimiento depende esencialmente del modo de funcionamiento, de
las condiciones ambientales y de la disponibilidad requerida. El usuario debe determinar la
misma conjuntamente con la concepción global del equipo, ateniéndose a las
especificaciones dadas por el fabricante.
Todos los rotores de los ventiladores vienen esmeradamente equilibrados de fábrica.
Debido al polvo, rozamientos o almacenajes se puede presentar un desequilibrado que
origine una marcha no suave o daños en los cojinetes. Se debe velar, por consiguiente, por
un servicio libre de sacudidas.
El mantenimiento debe ser ejecutado por personal cualificado usando las herramientas y
equipamientos apropiados para tal fin. Se ha de establecer una lista de inspecciones de
mantenimiento y dichas acciones deben ser registradas en un archivo de históricos. Cuando
el medio es especialmente insalubre, es necesaria una reducción de los intervalos.
Las superficies internas y externas deben ser limpiadas con agua a baja presión y aditivos
no abrasivos. Se debe evitar cualquier aplicación directa de agua hacia el motor.
Se ha de verificar que todos los elementos de fijación estén bien asegurados. Aquellos
elementos que estén pintados o bien tengan dispositivos de bloqueo de seguridad como
arandelas Grower no necesitan ser verificados si mediante una inspección visual esta
parece satisfactoria. Cualquier elemento de bloqueo que se haya dañado durante el
mantenimiento ha de ser remplazado. A aquellos elementos que no estén pintados o tengan
elementos de bloqueo se les ha de aplicar el 95% del par de apriete recomendado en su día
durante el proceso de instalación. Si tiene alguna duda sobre el par de apriete necesario
para un elemento de fijación, se debe contactar con el servicio técnico apropiado.
Como ya se ha comentado, los rodamientos del motor han de ser engrasados en caso de
necesidad conforme a las especificaciones del fabricante, tanto para el tipo de grasa a
utilizar como para los periodos de engrase necesarios. Se debe evitar cualquier tipo de
suciedad tanto en el exterior de los engrasadores como en la pistola de aplicación de grasa.
Lo lógico es que se necesite una presión leve en el engrasador para introducir la grasa, en
caso contrario se ha de buscar el motivo de la obstrucción. Generalmente los engrasadores
se encuentran sobre la carcasa en el lado donde se encuentran las cajas de bornas.

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6.2.1 Control de vibraciones
Vibraciones elevadas son siempre un síntoma de peligro. El mejor modo de definir
las variaciones dadas en la suavidad de marcha es la medición de las vibraciones
mecánicas en los rodamientos. La manera más segura de definir estas variaciones es
comparando los valores medidos durante largos períodos de tiempo. Si los valores
varían notablemente se deben investigar las causas posibles, como por ejemplo
suciedad en el rotor. Dado el caso se debe realizar una limpieza y reequilibrado.
Salvo especificación contraria definida por el cliente, el nivel de vibraciones
máximo en funcionamiento in-situ vendrá 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 vibración.
Tabla 4.1 -Fan application categories for balance and vibration
AMCA Standard 204-05 Balance Quality and Vibration Levels for Fans.
APPLICATION EXAMPLES
DRIVER POWER KW
(HP) LIMITS
FAN APPLICATION
CATEGORY, BV
 298 (400) BV-3INDUSTRIAL
PROCESS & POWER
GENERATION, ETC.
Baghouse, scrubber,
MINE, conveying,
boilers, combustion
air, pollution control,
wind tunnels
> 298 (400) BV-4
 75 (100) BV-3Subway emergency
ventilation, tunnel
fans, garage
ventilation > 75 (100) BV-4TRANSIT / TUNEL
Tunnel Jet fans ALL BV-4
Situación
Categoría del
Ventilador
Fijación rígida
(mm/s)
Fijación flexible
(mm/s)
BV-1 15.2 19.1
BV-2 12.7 19.1
BV-3 10.2 16.5
BV-4 6.4 10.2
Alarma
BV-5 5.7 7.6
BV-1 NOTA NOTA
BV-2 NOTA NOTA
BV-3 12.7 17.8
BV-4 10.2 15.2
Parada
BV-5 7.6 10.2
NOTA: Los valores de parada para ventiladores de categoría BV-1 y BV-2 deben
ser establecidos de acuerdo a registros históricos.

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Como ejemplo, de un ventilador de mina de 400kW, que tiene una anclaje flexible,
silentblocks, obtendremos de la tablas anteriores ya que la potencia es mayor que
298 kW, (400>289), que el ventilador estará clasificado como BV-4.
Puesto que el apoyo es flexible, no rígido, los valores de alarma y parada serán
10.2mm/s y 15.2mm/s respectivamente.
No debemos olvidar que estos valores son los medidos en cada uno de los
rodamientos del motor. En ningún momento estas referencias son válidas para
mediciones en carcasas de ventilador.
6.2.2 Control de Rodamientos
Se debe realizar un control de cada uno de los rodamientos con regularidad. Para
evitar averías o paradas antes de tiempo, no deben penetrar suciedad, cuerpos
extraños ni humedad.
Durante el relubrificado, cambio del lubricante y cambio de los cojinetes se debe
obrar con una pulcritud concienzuda.
Resulta altamente beneficioso un sistema de control de estado de los cojinetes
mediante medición electrónica de impulsos de choque o de vibraciones (p. ej.,
método de medición SPM). La medición ha de hacerse directamente sobre los
rodamientos. Más del 90% de los fallos mecánicos se anuncian mediante un
aumento de la vibración o de los niveles de impulsos de choque. Con estos sistemas
obtendremos un aviso temprano en caso de lubricación pobre del rodamiento, inicio
del daño, o de rodamiento dañado, así como realizará un mantenimiento de alerta
en caso de un incremento significativo de la severidad de la vibración. Deberá
observar las indicaciones especiales del fabricante del aparato de medición. No sólo
los valores registrados en el momento son de relevancia, sino mayormente el
contrastado de los datos a lo largo de un período de tiempo más largo, pues ello es
el mejor recurso para reconocer variaciones en cojinetes. El método SPM conducirá
muy raramente a error. Particularmente en máquinas de especial importancia se
debe observar también la formación de ruidos y la temperatura. Valores en aumento
pronunciado son una señal de alarma a tomar en serio. Este sistema de trabajo es
realmente un sistema de mantenimiento predictivo.
Los plazos para lubrificado son válidos para cojinetes de máquinas con
emplazamiento fijo, para una carga normal y para grasas líticas resistentes al
envejecimiento, cuando la temperatura medida en el anillo exterior es menor a +
70°C. Para temperaturas de cojinetes mayores, el plazo para lubrificado es inferior.
Se debe en todo momento, tener en cuenta las recomendaciones de cada
suministrador en función del ambiente de trabajo. Asimismo no se puede
sobrepasar el valor máximo tolerable de trabajo de la grasa.
No se puede sobrepasar el valor máximo tolerable de trabajo de la grasa. Se ha de
engrasar tal y como indica el fabricante.

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En lo subsiguiente dependerá la vida útil de los cojinetes de las condiciones de
funcionamiento y de las características del lugar de aplicación. Recomendamos un
control regular de los cojinetes. La frecuencia se corresponderá con la importancia
del equipo.
6.2.3 Inspección del rotor
Si es probable que el rotor del ventilador sufra desgaste debido a abrasión o
corrosión o contaminación, se debe realizar regularmente, por razones de seguridad,
una inspección, limpieza y reequilibrado; al menos una vez por año. Se recomienda
tener un segundo rotor destinado a los trabajos de reacondicionamiento alternados.
Después de cualquier desmontaje de álabes, del reemplazo del cubo, o de cualquier
acción sobre el rodete, es en parte necesario proceder a un reequilibrio de éste
según 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
las vibraciones siguen siendo altas, es necesario entrar en contacto con el servicio
después de la venta del fabricante.
6.2.4 Emplazamiento. Resistencias de Caldeo.
En determinadas condiciones
ambientales puede darse
condensación en la caja del motor.
Ello se puede evitar con una
calefacción para momentos de parada
o aplicando una tensión pequeña en el
arrollamiento del motor. Es lo que
denominamos resistencias de caldeo
o “space heaters”. Se trata de unas
resistencias que están dentro del
propio motor, que suelen estar
alimentadas por defecto a 220V, y
que generan una potencia que
dependerá del tamaño del motor.
En la foto de la placa que hay a la derecha, se observa que la para un intervalo de
voltaje de 220-240V tendremos una potencia generada por las resistencias de
caldeo de 65-94W. Podemos ver adicionalmente que nos indica que lleva dos
sondas PTC en el que la pre-alarma se producirá cuando el bobinado del motor
alcance 155ºC y que la alarma que producirá el paro del motor ocurrirá cuando la
temperatura sea de 180ºC.
Se deben abrir regularmente los orificios para purga de condensados del motor, y
además comprobar su apertura.

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6.2.5 Conexión eléctrica
Es importarte revisión del apriete de los terminales en la caja de bornas, ya que con
el funcionamiento podrían aflojarse y hacer mal contacto, lo que podría producir un
arco eléctrico en ciertas condiciones. Importantísimo es la verificación del estado
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 través del prensaestopas. Adaptar el
prensaestopas y su posible reductor al diámetro de cable utilizado. Para conservar
en la caja de bornas del motor su protección IP 55 original, es indispensable
asegurar la estanqueidad del prensaestopas apretándolo correctamente (para
desatornillarlo es imprescindible una herramienta). En el caso de que haya varios
prensaestopas y de que no se utilicen algunos, asegurarse de que siguen estando
cerrados y reapretarlos para que asimismo sólo puedan soltarse empleando una
herramienta.
Hay que comprobar el estado de los cables en detalle en la caja de bornas. Evitar
que haya cables sueltos o pelados que puedan producir un cortocircuito.
A continuación se observa una placa característica de un motor donde se puede
observar datos que son de importancia en el mantenimiento del motor.
Por un lado para la frecuencia de red de nuestro suministro eléctrico, tendremos un
tipo de conexión adecuado, que ha de ser en estrella o en triángulo. Para cada
opción hemos de tener la tensión de trabajo adecuada, con lo que dos parámetros
claves, la tensión y la intensidad de corriente de trabajo. Se ha de comprobar que la
tensión está en unos valores que no difieran más de un 10% de la requerida y que la
intensidad de trabajo esté por debajo de la intensidad nominal.
Con la denominación DE y NDE nos referimos al rodamiento delantero, (DRIVE
END) y al rodamiento trasero, (NON DRIVE END), que en caso de este ejemplo
son rodamientos idénticos, tipo 6316 C3. Como podemos observar la información
que aporta, aparte del tipo de rodamiento, es la cantidad de grasa que hay que poner

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en cada uno, (35g) y cada cuanto tiempo, (2900h), además del tipo de grasa, (ESSO
UNIREX N3).
En el caso de uso de convertidor de frecuencia, éste debe estar reglado de tal
modo que se eviten cargas innecesarias debidas a altas aceleraciones positivas o
negativas. Ello se cumple por lo general si el tiempo de aceleración para rotores con
un diámetro hasta 1000 mm dura al menos 30 segundos, para diámetros entre 1000
y 2000 mm 60 segundos y para diámetros mayores 120 segundos. En la puesta en
marcha se deben ajustar estos valores acorde evoluciones las condiciones de
funcionamiento.
La regulación debería reglarse lo más pausada posible, para evitar cargas
innecesarias durante el funcionamiento, con aceleraciones y frenados persistentes,
que podrían originar roturas por fatiga. Las aceleraciones ordenadas por el control
del proceso no deberían ser mayores que 0,45 rad/s², excepto al pasar por las
frecuencias características. Se tiene constancia de que se presentan roturas por
fatiga del material cuando se modifica repetidamente el número de revoluciones
con el convertidor de frecuencia.
Si durante la modificación del número de revoluciones se pasa habitualmente por
las frecuencias de resonancia (las cuales deben estar bloqueadas en el convertidor
de frecuencia), puede ser apropiado un período de vida aún menor.
Tras cortar el suministro de corriente al convertidor de frecuencia se debe esperar
un tiempo mínimo de 10 minutos antes de tocar los cables o componentes del
convertidor, ya que existe riesgo de graves lesiones debido a la energía acumulada
en los condensadores. Incluso las tarjetas de control pueden estar en el potencial del
circuito eléctrico principal. Medir siempre la tensión y conectar a tierra antes de
tocar los componentes.
Además deben tenerse en cuenta las indicaciones de seguridad específicas del
fabricante del convertidor de frecuencia antes del montaje y la puesta en
funcionamiento.
Como recomendaciones muy generales:
 El motor y el convertidor de frecuencia deben emplazarse lo más próximos
posibles el uno del otro para minimizar las interferencias electromagnéticas.
 Los cables deben estar revestidos y no pueden tener mayor longitud que la
prevista por el fabricante.
 Se deben conectar a tierra cables, regletas protectoras de cables, el
convertidor de frecuencia y el motor.
 Para minimizar las interferencias de radio puede hacerse necesario el uso de
filtros suplementarios.

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6.3 Revisiones de seguridad necesarias
Aparte de todas las indicaciones citadas para los equipos de ventilación, al tratarse este
equipamiento de máquinas que trabajan cerca de personas y vehículos y pueden ser
dañados con facilidad, las siguientes indicaciones han de ser tenidas en cuenta.
Se han de realizar como mínimo cada seis meses, si bien se recomienda realizar
inspecciones de seguridad más frecuentemente.
Estas inspecciones se producen para localizar si algún ventilador tiene daños o deficiencias
en su exterior, debiéndose cambiar inmediatamente todas las piezas dañadas.
Es necesario vigilar el umbral de vibración registrada en el ventilador en los puntos de
medición elegidos o bien a través de los sensores suministrados. La manera más fiable de
verificar estos niveles es a través de un registro histórico 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 procederá a su corrección mediante por ejemplo una limpieza o
un reequilibrado.
Valores de vibración elevados pueden originar la destrucción del ventilador, representando
un riesgo grave para las personas.
Cuando existan en el lugar de emplazamiento de los ventiladores, amenazas suplementarias
como altos índices de corrosión, contaminación elevada, ambientes agresivos, etc. se deben
llevar a cabo inspecciones de control y limpieza con intervalos reducidos.
6.3.1 Cada 2 meses
Verificar los arranques de los ventiladores. Hacerlo de uno en uno comprobando los
consumos eléctricos, que se mantengan en los límites normales. (Por debajo de la
Intensidad nominal) Hay que recordar que si los ventiladores llevan mucho tiempo
parados, el consumo eléctrico al inicio es un poco más alto, hasta que se estabiliza
en valores ligeramente inferiores.
6.3.2 Cada 6 meses
Verificar los arranques de los ventiladores. Hacerlo de uno en uno comprobando los
consumos eléctricos, que se mantengan en los límites normales. (Por debajo de la
Intensidad nominal) Hay que recordar que si los ventiladores llevan mucho tiempo
parados, el consumo eléctrico al inicio es un poco más alto, hasta que se estabiliza
en valores ligeramente inferiores.
Observar que no haya ningún ruido extraño de origen mecánico. La formación de
ruidos y el calentamiento permiten llegar a conclusiones acerca del funcionamiento
correcto. Los ruidos de marcha y detención progresiva se pueden comparar al
objeto con otros ventiladores.

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Adicionalmente, verificar el nivel de vibraciones, ya que estarán monitorizadas,
ver que no se han incrementado desde la última revisión. La manera más segura de
definir estas variaciones es comparando los valores medidos durante largos
períodos de tiempo. Si los valores varían notablemente se deben investigar las
causas posibles, como por ejemplo, suciedad en el rotor, dado el caso se debe
realizar una limpieza y reequilibrado o en su caso, deterioro de los rodamientos.
6.3.3 Cada 12 meses
Revisión minuciosa: daños y corrosión de aislamientos sonoros, rotor, carcasa
tubular, motor, cables, conexiones, suspensión y amortiguación de vibraciones. Se
deben subsanar los daños antes de que la gravedad de los mismos aumente,
particularmente los daños en la protección de superficie.
Revisión detallada de todas las partes portantes y uniones atornilladas de la
sustentación o de los apoyos. Todas las tuercas deben estar aseguradas contra el
aflojamiento y apretadas con el par de apriete correcto, especialmente la tuerca
indicada en el croquis. Se debe regenerar la protección de superficie que estuviera
dañada en las uniones atornilladas.
En resumen:
 Verificar el estado del rodete
 Verificar el consumo eléctrico
 Verificar apriete de los terminales de las cajas de bornas
 Verificar que el rodete no roza con la carcasa
 Verificar que no haya ruidos extraños
 Verificar que los atenuadores acústicos estén en buenas condiciones, sin agujero,
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 estén
trabados.

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6.4 Puesta en funcionamiento
Se deben observar escrupulosamente las normas de seguridad para aparatos e instalaciones
eléctricas así como las de las compañías eléctricas.
Sólo personal cualificado y conocedor de los riesgos relacionados con equipamientos de
ventilación, y con las herramientas necesarias y adecuadas para realizar los trabajos,
debería operar con el ventilador. El personal será supervisado por el responsable de
seguridad de la instalación.
Se debe revisar que no haya cuerpos extraños en el ventilador y en los atenuadores de ruido
previamente a la puesta en funcionamiento del ventilador. Piezas que estén flojas o sueltas
pueden ser arrastradas por la corriente de aire y provocar lesiones. ¡Nunca debe haber
personas en el flujo de aire!
El sentido de giro correcto del ventilador será el que desde el lado de aspiración del
ventilador se vería girar el rodete en sentido antihorario o desde el lado de impulsión del
ventilador se vería girar el rodete en sentido horario. Mediante una breve conexión del
motor y observación de las partes rotativas se puede supervisar el sentido de giro. Si fuese
el incorrecto se deben cambiar los terminales de las conexiones eléctricas.
Se debe medir la toma de corriente y comparar con la intensidad nominal del motor.
¡No se puede conmutar del sentido de giro de un ventilador al opuesto sin pasar por el
estado de reposo, pues se pueden producir daños mecánicos debido al alto momento de
inercia!.
Sólo 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 ventilación:
 Retirar cualquier objeto extraño que pudiera haber en el interior de la carcasa del
ventilador.
 Verificar que tanto las protecciones mecánicas como eléctricas están instaladas y
funcionan correctamente.
 Si el ventilador está equipado con equipos de protección o medición externos
(termoresistores, sensores de vibración, etc) asegurarse de que están conectados y
funcionan correctamente.
Antes de comenzar ningún trabajo de mantenimiento asegurarse que el ventilador ha sido
desconectado de la red eléctrica y de que ninguna persona no autorizada pueda conectarlo
accidentalmente.
Las protecciones de seguridad sólo pueden desconectarse si el equipo de ventilación está
fuera de servicio. En ningún caso se permiten modificaciones y cambios que afecten a la
seguridad el equipo de ventilación.

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