Seleccionar el ventilador de mina es fundamental para garantizar unas operaciones subterráneas seguras y eficaces. En las minas de carbón modernas, a menudo se hace referencia al ventilador de la mina como los "pulmones de la mina", destacando su papel vital en el suministro de aire fresco y la eliminación de gases nocivos.

¿Cuál es la función de un ventilador de mina?
El ventilador de una mina suministra aire fresco bajo tierra para que respiren los trabajadores, al tiempo que expulsa los gases tóxicos, reduciendo su concentración a niveles seguros. Un sistema de ventilación bien diseñado depende de ventiladores seleccionados con precisión, que se eligen en función de parámetros clave como el caudal, la presión y la eficiencia.

Parámetros clave para seleccionar un ventilador de mina
1. Flujo de aire (caudal de gas)
El caudal de aire es la cantidad de aire que mueve un ventilador por unidad de tiempo, y suele expresarse en volumen (m³/s) o caudal másico (kg/s). El caudal volumétrico (Qv) es la medida más común y está influido por la densidad del aire, que a su vez depende de la temperatura, la presión y la altitud. El caudal del ventilador se basa generalmente en el caudal volumétrico de entrada.

Fórmula:
Qv = v × A
Dónde:
Qv = caudal volumétrico (m³/s)
v = velocidad del aire (m/s)
A = área de la sección transversal (m²)

2. Presión
Para vencer la resistencia de las vías respiratorias de la mina, el ventilador debe generar una presión suficiente. La presión se divide en:

Presión estática (Ps): Presión ejercida sobre una superficie paralela al flujo de aire.

Presión dinámica (Pd): Relacionada con la energía cinética del aire en movimiento.

Presión total (Pt): La suma de la presión estática y dinámica.

Fórmulas:
Pd = ½ρv²
Pt = Ps + Pd

La selección del ventilador debe basarse en el aumento de la presión estática, teniendo en cuenta las pérdidas de resistencia en todo el sistema.

3. Corrección de la densidad del aire
El rendimiento del ventilador depende de la densidad del gas. La presión varía directamente con la densidad del aire. Dos factores clave afectan a la densidad:

Temperatura (suponiendo 20°C bajo tierra)

Altitud (afecta a la presión atmosférica)

Una disminución de la densidad reduce el rendimiento del ventilador, por lo que deben realizarse ajustes en función de la elevación del emplazamiento.

4. Eficiencia del ventilador
La eficiencia del ventilador refleja la eficacia con la que la energía eléctrica se convierte en potencia de flujo de aire. Se calcula como:
η = kPQ / N
Dónde:
η = eficiencia
P = presión (Pa)
Q = caudal (m³/s)
N = potencia de entrada (kW)
k = factor de compresión (normalmente 0,99)

La mayoría de las industrias utilizan la eficiencia total de la presión para una comparación justa entre proveedores.

¿Cómo elegir un ventilador para minas?
El ventilador debe superar todas las pérdidas de presión del sistema, no sólo la presión negativa del pozo de la mina. Las pérdidas pueden incluir:

Resistencia del conducto del ventilador

Resistencia interna del ventilador

Resistencia de la sección de transición

Resistencia del silenciador

Presión estática total (PS):
PS = PS1 + ΔPS1 + ΔPS2 + ΔPS3 + ΔPS4

Ejemplo:
Caudal de aire necesario: 224 m³/s
Presión negativa del pozo de la mina (PS1) 3214 Pa
Otras pérdidas: ΔPS1 = 120 Pa, ΔPS2 = 130 Pa, ΔPS3 = 90 Pa, ΔPS4 = 150 Pa
Presión estática total = 3704 Pa

El ventilador debe seleccionarse en función de 3704 Pa, no sólo de 3214 Pa, para garantizar el rendimiento.

En conclusión, seleccionar un ventilador de mina adecuado implica algo más que satisfacer la presión del pozo. Debe calcular la resistencia total del sistema para evitar un rendimiento inferior. Cuando todos los proveedores utilizan el mismo método para calcular la presión estática total, se asegura una comparación justa y se garantiza que el ventilador cumple los requisitos de la mina. Este enfoque ayuda a optimizar el uso de la energía y garantiza que el ventilador de ventilación de mina elegido ofrezca un rendimiento fiable y eficaz bajo tierra.

Elegir bien ventilador de mina con los parámetros correctos garantiza la seguridad, la eficacia y el rendimiento en entornos de minería subterránea.