ventilacion cap 3

7/29/2019 Ventilacion Cap 3

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PROPIEDADES FISICAS DEL AIRETeorema de Bernoulli.

Establece el principio de conservacin de la energia

expresando que la altura de carga total de un fluido que circula

por cualquier sistema se mantendr constante si no hay prdidas

por rozamientos, compresin, incorporacin de otro fluido o

prdida de fluido.

La altura de carga total es igual a la suma de las alturas de:

carga esttica = altura de presin

carga cintica = altura de velocidad

carga de elevacin = altura geodsica


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PROPIEDADES FISICAS DEL AIREht = hs + hc + hz

reemplazando las alturas de carga en funcin de las presiones en

un lugar 1 del movimiento del fluido se tiene:h


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE

El teorema de Bernoulli expresa que: en el movimiento de un fluido en un medio ideal, las

sumas de las alturas permanecen constantes. Al

disminuir una las otras aumentaran

En un medio ideal horizontal, las alturas geodsicas no

cambian, pero si vara el dimetro del medio, variar la

altura cintica y la altura de presin variar en la mismamagnitud pero con sentido contrario.

En la realidad el fluido se mover en un medio real, el

que le opondr resistencia al movimiento


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Por tanto la ecuacin de Bernoulli se transforma en:

hs1 + hc1+ hz1 = hs2 + hc2 + hz2 + H

en que H es la prdida de carga o prdida de presin,producida a causa del roce con las paredes del medio

real donde se mueve y a causa de las singularidades

que encuentra en su recorrido por las turbulencias que

ellas provocan.

Conocer H permite entregar la energa equivalente para

permitir el movimiento del aire.


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Considerando que las presiones geodsicas cambiansegn la estructura del yacimiento, del sistema de

explotacin usado y de las posibilidades de desarrollar

galeras de ventilacin, poco aportan para ayudar a

vencer H.

Las presiones cinticas o de velocidad dependen del

tamao de las galeras por donde se mueve el aire

(V=Q/A), por lo que no pueden entregar presin para

vencer H.

Estas formas de energa podrn usarse para vencer

parte del H dependiendo de lo que se proyecte con el

circuito de ventilacin respecto a entradas y salidas y

tamao de galeras


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Luego es la presin esttica la que debe aumentarsepara vencer H.

En general H = hs1 - hs2

habida consideracin que las presiones de velocidad y

los trminos geodsicos se anulan mutuamente.

siempre un fluido se va a mover desde un punto de

mayor presin a otro de menor presin y su diferenciaser H


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE CAIDA DE PRESION

Es ms importante determinar la diferencia de presinentre dos puntos que la determinacin de la presin enellos.

El flujo de aire se origina porque existe una diferenciade presin entre dos puntos del sistema y para poderlograr esta diferencia es necesario agregar energa al

sistema.

Esta energa es consumida en superar las resistenciasque las labores mineras le ponen al paso de una

cantidad determinada de aire.


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE Estas resistencias originan una cada o prdida de

presin, llamada H y que est dada en mm de columnade agua o kg/m2

Las prdidas de presin estn formadas por doscomponentes:

prdidas por friccin y prdidas por choque

H = Hf + Hx

Prdidas por friccin, representan las prdidas depresin en el flujo lineal a lo largo del ducto y esproducida por el roce del aire con las paredes del ducto.

Prdidas por choque son de origen local, producidaspor accidentes como cambio de rea, bifurcaciones,uniones, obstrucciones, cambios de direccin, etc.


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE LEY DE RESISTENCIA

La diferencia de presin entre dos reas de un ductoest dada por la ecuacin de Atkinson:

Hf = *Lf * p * V2 / A [mm c.a. o kg / m2] donde;

Lf = largo de la labor en metrosA = rea de la labor en m2

p = permetro de la labor en metros

V = velocidad del aire en m / seg

= coeficiente de resistencia aerodinmica en kg seg2/m4 = f * / 8gf = coeficiente de roce

= peso especfico del aire en kg / m3

g= aceleracin de gravedad m/seg2


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE Puesto que V = Q / A

la frmula anterior se puede expresar como:

Hf = * Lf * p * Q2 / A3 [mm c.a. o kg / m2]

COEFICIENTE DE RESISTENCIA AERODINAMICA

vara de acuerdo al nmero de Reynolds, pero se haceinsignificante a medida que Re crece.

Como en las labores mineras el movimiento del aire esturbulento con un alto Re, se considera constante. se puede determinar en terreno o por medio de tablas. = ( * )/ 1,2 corregido de acuerdo al peso especfico

del lugar. Coeficiente de resistencia aerodinmica para el peso especfico


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE El clculo de usando la experimentacin en terreno se

hace por la frmula:

Hf = ( x Lf x P x Q2) / A3 dnde = (Hf*A3)/Lf*p*Q2 Todos los parmetros que intervienen pueden ser

determinados en terreno.

Si se trata de un proyecto donde no hay datos deterreno, se usan tablas.


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIREValores de *10-5 para = 1,2 Kgr/m3

tipo de galera irregularidades valores de alfa valores de alfa valores de alfa

de la superficie limpias obstruccin pequea obstruccin modera

mnimo 19 29 48

superficie promedio 29 38 57

suave mxima 38 48 67

mnimo 57 67 86

roca promedio 105 114 133

sedimentaria mxima 133 143 162

mnimo 152 162 190

galeras promedio 181 190 209

enmaderadas mxima 200 209 220

mnimo 171 181 200

roca promedio 279 285 304

gnea mxima 371 380 399


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE RESISTENCIAS LOCALES

Las prdidas por choques son de origen local,producidas por turbulencias, remolinos, frenadas delaire al enfrentar diversos accidentes dentro del circuito.

Los accidentes son, cambios de direccin, entradas,contracciones, etc.

Tambin dependen de la velocidad y del peso especficodel aire.

Hx = * V2 * / 2g en mm de c.a. o kg/m2 = coeficiente de resistencia local, que se determina de

tablas


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIREUn mtodo ms adecuado para calcular estas prdidas

Las prdidas por choque se asimilan a las prdidas porfriccin a travs de los largos equivalentes, o sea setrata de determinar a que largo fsico de una galeraequivale la prdida por choque.

Se igualan las prdidas por friccin con las prdidas porchoques

Hf = Hx, luego: * Lf * P * V2 / A = * V2 * / 2g Asumiendo el largo Lf el valor de largo equivalente Le,

Le = ( * * A )/( 2g * * P)


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE A continuacin se adjuntan tablas de Le para prdidas por

choque ms comunes y diferentes tamaos de galeras.

Estos valores se obtuvieron para aire normal, y uncoeficiente de resistencia aerodinmica = 0,00189

Para obtener datos de acuerdo a un determinado losvalores deben ser multiplicados por 0,00158* /


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE LARGOS EQUIVALENTES, PARA = 0,00189

LARGOS EQUIVALENTES.LARGOS EQUIVALENTES.

Para = 0,00189 (K=1100*10 )

Tipo de Singularidad Seccin de la Galera (m)

2x2 2,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,5

Angulo obtusoredondeado

0,2 0,2 0,2 0,3 0,3

Angulo recto

redondeado 0,3 0,3 0,3 0,6 0,6

Angulo agudo

redondeado 0,6 0,6 0,9 0,9 1,2

Angulo obtuso

quebrado 2,5 3,4 4,3 5,2 6,4

-10


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Tipo de Singularidad Seccin de la Galera (m)2x2 2,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,5

15,0 16,2 20,1 24,4 30,5

26,0 34,5 43,0 51,8 64,6

Contraccin gradual

0,3 0,3 0,3 0,6 0,6

Contraccin abrupta

1,6 2,5 3,0 3,7 4,6

Angulo recto

uebrado

Angulo agudo

uebrado


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Tipo de Singularidad Seccin de la Galera (m)

2x2 2,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,5

0,3 0,3 0,3 0,6 0,6

3,4 4,6 5,8 7,0 8,5

Derivacin

rama derecha

rama 90

5,2 7,0 8,9 10,7 13,1

3 4,5 45,7 57,3 68,6 86,0

Unin

rama derecha

rama 90

10,4 13,7 17,1 20,8 26,0

5,2 7,0 8,9 10,7 13,1

Expansin abrupta

Expansin gradual


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Tipo de Singularidad Seccin de la Galera (m)2x2 2,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,5

0,3 0,5 0,6 0,9 1,2

11,3 15,0 18,6 22,6 28,0

0,3 0,3 0,3 0,6 0,6

Paso sobre nivelmalo

50,0 66,3 83,2 100,0 125,0

Salida de aire

Entrada de aire

Paso sobre nivel

excelente


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12,2 16,2 20,1 24,4 30,5

17,0 22,9 28,7 34,5 43,0

85,6 114,3 143,0 171,6 214,9

Carro obstruyendoel 20 % del rea

Puerta contra incendio

Carro obstruyendoel 40 % del rea

Valores calculados para una altura de 2.500 m.s.n.m.


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIREFrmula fundamental de ventilacin.Considerando el reemplazo de Hxpor el largo equivalente Letendremos, entonces, la frmula para la cada de presin:

* (Lf + Le) * P * Q2H

=

A3 ; (mm. de c.a. o Kg/m

2)

donde:H = cada de presin, Kg/m2 = coeficiente de resistencia aerodinmica , Kg* seg2/m4;Lf = largo fsico, m;Le = largo equivalente, m;A = rea, m2;P = permetro, m;Q = caudal, m3/seg


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRESi L = Lf + Le

H = R * Q2

* L * PR =

A3

Donde "R" representa la resistencia de las labores mineras al paso

del aire.

Si el aire est dado en m3/seg. y la prdida de presin en mm. de

columna de agua se define a la unidad de resistencia igual a 1

Kilomurgue (k) = 1.000 murgue [] como la resistencia que opone alpaso del aire una labor por la cual 1 m3/seg de aire circula con una

depresin igual a 1 mm. de columna de agua.

La facilidad o dificultad de ventilacin de una labor depende del valor de

"R". La resistencia puede reducirse disminuyendo el valor de "",disminuyendo el largo de la galera o el aumento del rea.


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A continuacin se muestra esta frmula fundamental de ventilacinde minas segn los ms usados sistemas de medidas:

SistemasParmetrosM.K.S. S.I. Ingles

H R * Q2 R * Q2 R * Q2

Kgr./m2

mm.c.a.

Pascal

Nw/m2Pulg. c.a.

R * L * P / A3

' * L * P / A3

k * L * P / 5,k Kgr/m7 Atkinson

- ' - k 9,806 ' 1,85*106


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1.Representacin grfica.

La Frmula fundamental de la ventilacin de minas tiene su

representacin en un sistema cartesiano, donde en el eje de las "Y"

tenemos la Cada de Presin H y en "X" el caudal Q. Como sabemos,

cualquier galera o un sistema de ella formando un circuito deventilacin est representado por la frmula:

H = R * Q2

Esta ecuacin, en el sistema definido nos representa a una parbolaque pasa por el origen. En general, cuanto mayor es la resistencia

R, ms parada ser la parbola y, por consecuencia, para un mismo

caudal Q, mayor ser la cada de presin H, como puede apreciarse

en la siguiente figura.


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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRERa

H Rb

Q

Ra > Rb

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