AFOROS DE VENTILACIÓN 1. Elementos e instrumentos que se utilizan en los aforos de ventilación El aforo de ventilación consiste en realizar medidas de ventilación en las diferentes áreas de la mina previamente establecidas, con el fin de controlar, evaluar y calcular requerimientos de aires en la ventilación principal y auxiliar. Recomendaciones:
Realizarlos cuando la mina esta quieta y no haya trabajos de operación. El periodo de los aforos: en minas de hierro cada 3 meses, en carbón cada 1 mes. La medición se ubica en un sitio intermedio de un tramo de la vía entre dos nudos y donde no se presenten obstáculos, empalmes, equipos o cualquier otro elemento que interrumpa la labor. La nomenclatura de los puntos de aforo deben estar enumeradas, así: Los números: 1.0, 1.1,…. 1.n para un primer nivel inferior. Los números: 2.0, 2.1,…. 2.n para un segundo nivel inferior.
Importante que esta secuencia de numeración permita llevar un orden lógico del recorrido. Es decir, primera estación en la entrada de la mina y la ultima en la salida.
1.1. Elementos
Plano general de la mina.
Una libreta de anotaciones, para llevar los datos de campo y cálculo de ventilación.
Preliminarmente se debe ubicar el ventilador principal.
Antes del afora, día anterior, se debe cuadrar la libreta anotando cada una de las estaciones y con su respectiva área. Si esta no sea tomado se debe realizar antes del aforo.
1.2. Instrumentación necesaria
Anemómetro con sonda para medir valores entre 0,2y 20 m/s
Psicrómetro de carraca
Psicrómetro electrónico ( no Atex)
2 – estaciones estaciones meteorológicas (altímetro y barómetro ) idénticas ( no ATEX)
Flexómetro de 10 metros de longitud o aparato óptico de medida
Alargador telescópico para sonda anometrica
Medidor multigas (metano , oxigeno , H2S y monóxido de Carbono)
1.3. Hoja de datos tipo 1.3.1.
Figura 1. Formato de plantilla, tomado de: https://es.scribd.com/doc/16079202/VENTILACION-DE-MINAS AFORO-MINA-EL-PIMINETO-CHILE.
1.3.2.
Figura 2. Formato Medidas de Ventilación. (2013). Tomado de: http://granmineria.blogspot.com.co
1.4. MEDICIÓN EN LOS AFOROS 1.4.1. Caudal (q) Volumen de aire que circula por una sección en un tiempo establecido. Las unidades de caudal están dadas por unidades de volumen sobre unidades de tiempo (m3/min.,m3/seg). La cantidad de aire se calcula como: Q=V*A Donde: Q = Caudal (m3/min.) V = Velocidad del aire (m/min) A = Área de la sección (m2)
1.4.2. Velocidad del aire (v) Es la distancia que recorre el flujo de aire de la mina en un tiempo determinado. Se puede medir con los tubos de humo, el anemómetro y el psicro-higo-anemómetro. • Tubo de Humo:
Tubo de plástico o vidrio que tiene en su interior una sustancia química especial que al contacto con el aire atmosférico desprende humo. •Anemómetro
Es un pequeño equipo que posee un ventilador sensible que es accionado por la fuerza del flujo de aire y permite medir la velocidad de éste. Existen los anemómetros de: •Rueda alada con reloj integrado •Hélice sin reloj integrado •Anemómetro digital.
2. Aparatos para la medición de la Temperatura seca y húmeda. 2.1. Temperatura Podemos medir dos tipos de temperatura del aire en la mina: 1. Temperatura seca 2. Temperatura Húmeda La temperatura seca se mide con el termómetro de bulbo seco en grados centígrados La temperatura húmeda se mide con el termómetro de bulbo húmedo en grados centígrados
Figura 3. Termometros de bulbo seco y húmedo. Tomado de: http://www.climasmonterrey.com/que-es-eltermometro-de-bulbo-humedo
2.1.2. Procedimiento Se seleccionarán puntos críticos de la mina donde se harán constantes seguimiento. Se considerara temperatura de bulbo seco, húmedo y efectivo. Las dos primeras serán medidas con un termohigroanemometro y se calculará la temperatura efectiva. Estas temperaturas se explican a continuación:
2.1.2.1. Temperatura de bulbo seco (Tbs) Es la verdadera temperatura del aire húmedo y con frecuencia solo se le denomina temperatura del aire.
2.1.2.2. Temperatura de bulbo húmedo (Tbh) Es la temperatura que da un termómetro con el bulbo envuelto en algodón húmedo bajo una corriente de aire. La corriente de aire se produce mediante un pequeño ventilador o poniendo el termómetro en un molinete y haciéndolo girar. Al evaporarse el agua, absorbe calor, rebajando la temperatura, efecto que reflejará el termómetro. Cuanto menor sea la humedad relativa del ambiente, más rápidamente se evapora el agua que empapa el paño. Se utiliza para calcular la humedad relativa, esto se hace usando una carta psicométrica.
2.1.2.3. Temperatura efectiva (Te) Es un criterio que permite medir el nivel de bienestar a que está sometida una persona al momento de desempeñar su trabajo en un ambiente determinado. A su vez la permanencia de una persona en labores subterráneas, está limitada por este indicador Se define como temperatura efectiva (te) en un frente de trabajo, el valor obtenido al aplicar la siguiente formula:
Figura 4. Sicrometro. Tomado de: http://banrepcultural.org/sites/default/files/lablaa/ciencias/sena/mineria/ventilacionminas/modulo%201/modulo%201%20-%20a.pdf
Una vez localizada la sección donde se va a medir:
Anotar fecha y hora Identificar y situar aproximadamente en el plano general la puerta o esclusa y señalizar con pintura el punto de medida. Medir aproximadamente las dimensiones de la sección. Anotar la caída de presión Medir la velocidad de la corriente de aire Calcular el caudal.
2.2. Medición de gases En las minas es común encontrar la presencia de gases, los cuales son producidos por diferentes fuentes, tales como explosivos, propiedades intrínsecas del material de la zona, descomposición de la madera, entre otros. Se efectúa la medición de:
Metano Oxigeno Ácido sulfhídrico Monóxido de carbono Dióxido de carbono Nitrosos
3. COMO SE CALCULA EL PORCNTAJE DE HUMEDAD RELATIVA 3.1. Ejemplo de cálculo de la Humedad relativa Es la relación del contenido de vapor de agua (gr/m3) con el máximo posible que pueda contener a una temperatura dada. Por ejemplo, si tenemos por medición 10,4 gramos por metro cúbico de vapor de agua, a una temperatura de 15 ºC y a una presión normal (760 mm. de Hg) el contenido máximo de vapor de agua (en el punto de saturación) a esa temperatura es de 12,8 gr/m3, luego la humedad relativa " ", sería:
= 10,4/12,8* 100 = 81 % También se define a la humedad relativa como el cociente entre la presión parcial del vapor de agua y la presión de saturación, a igual temperatura:
= ( pv / ps ) * 100 ; %
3.2. Para medir la humedad relativa del aire, se usan los siguientes instrumentos: El Psicrómetro. Consta de dos termómetros iguales, uno de los cuales tiene bulbo envuelto en un trapo húmedo. Los dos termómetros van montados en un soporte que tiene una manilla en ángulo recto que permite hacer rotar el instrumento. El termómetro seco indica la temperatura real; mientras que el otro termómetro, que tiene el bulbo envuelto con un trapo impregnado con agua registra la temperatura que resulta de la evaporación del agua. El instrumento se hace girar por uno a dos minutos; la velocidad de rotación apresura la evaporación y enfría el bulbo. A menor cantidad de vapor de agua en el aire, mayor es la rapidez de la evaporación del agua del termómetro húmedo y por lo tanto, más baja la temperatura de este termómetro. Cuando el aire está completamente saturado de vapor de agua, la lectura de los dos será igual.
Para determinar la humedad relativa con el psicrómetro, se tiene temperatura de termómetro seco y con la diferencia de las dos lecturas (temperatura seca y temperatura húmeda, se entra a tablas que nos dan el porcentaje de humedad relativa.
En la actualidad existen instrumentos que generan la evaporación de la humedad mediante un pequeño ventilador, esto evita el tener que hacer girar el psicr¢metro y con ello, impide que con cualquier golpe contra las paredes, sobretodo en el interior de una mina, se rompa los termómetros.
El Higrómetro. Mide la humedad relativa del aire en base al cambio de largo de un pelo que no tiene grasa, que está de acuerdo con el contenido de vapor de agua en el aire, el alargamiento o acortamiento del pelo, es trasmitido, por medio de un sistema de palanca, al indicador de una escala graduada en porcentaje de humedad relativa.
3.3. Calculo de la Humedad relativa (ϕ) en minería: Para realizar este cálculo, se deben conocer las presiones de saturación del vapor de agua para temperatura seca y temperatura húmeda, Ejemplo: Presión de saturación del vapor de agua a temperatura seca (Ps)
Temperatura seca (Ts) = 14,4ºC = Fahrenheit 1,8*14,4 + 32 = 57,92 F Según Tabla A.2 Psychrometric Data for Air-Water-Vapor Mixtures Ref: Goff and Gratch (1946, p. 95) Howard L. Hartman, Mine Ventilation and Air Conditioning.
Ps = 0,4856 inHg (pulgadas de mercurio)
Presión de saturación del vapor de agua a temperatura húmeda (P’s)
Para superficie, entrada mina: Temperatura húmeda (Tw) = 13,4ºC = Fahrenheit 1,8*13,4 + 32 = 56,12 F Según Tabla A.2 Psychrometric Data for Air-Water-Vapor Mixtures Ref: Goff and Gratch (1946, p. 95) Howard L. Hartman, Mine Ventilation and Air Conditioning. P’s = 0,4518 inHg
(pulgadas de mercurio)
Humedad relativa será: ϕ = P’s / Ps = 0,9304 * 100% = 93,04 %
4. NOMBRE DEL APARATO PARA MEDIR AFOROS EN LA ESTACION DE UBATE El modelo de equipo que se usa en la estación de salvamento minero ubicado UBATE es el
Termohigroanemometro TMA-40A, éste es totalmente digital, y es capaz de dar los valores de temperatura húmeda y temperatura seca, con los cuales se pueden calcular el porcentaje de humedad relativa o temperatura efectiva en los puntos de aforo.
Las opciones de funcionamiento del equipo son:
Características
Medidor de velocidad del aire (Anemómetro) de 0.4 a 32 m/s - Amprobe TMA40-A
Tres tipos de mediciones en un mismo equipo
Velocidad del aire (FPM) o volumen del aire (CFM), RH y temperatura
Pantalla digital con luz
Veleta de medición flexible para acceso a áreas difíciles
Salida RS232 para transmisión de datos
Medición de hasta 99 puntos distintos
Entrada de datos de mediciones, 2400 puntos
Mediciones mostradas en sistema métrico o inglés
5. Área de figuras geométricas Área del círculo
Área del trapecio
Área del cuadrado
Área del rectángulo
Área del triangulo
A= (b*h)/2
INVESTIGACIÓN DE AFOROS DE VENTILACIÓN
LUQUE PEREZ SIXTO ANGEL COD. 1180958
PRESENTADO A: ING. FABIO SOLER
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA DE MINAS SAN JOSE DE CUCUTA 2017
Bibliografía
https://es.scribd.com/doc/16079202/VENTILACION-DE-MINAS-AFORO-MINA-ELPIMINETO-CHILE http://oa.upm.es/36496/1/PFC_Alberto_Campillos_Prieto.pdf http://granmineria.blogspot.com.co/2013/07/mediciones-de-aforos-en-la-mina.html http://www.revistas.unal.edu.co/index.php/rbct/article/view/29252/39426 http://www.sernageomin.cl/pdf/presentaciones-geo/Ventilacion-en-minassubterraneas(ErickVargasSernageomin).pdf
