VENTILACIÓN DE MINAS
LECTURA DE VOLÚMENES: Hay una falta de estandarización de los métodos de medida de volúmenes de aire en las galerías de minas o conductos de aire hecho por ingenieros, inspectores y sobrestantes de minas, el cual resulta en volúmenes aparentemente diferentes en lugar de una aproximación cercana al verdadero volumen. Generalmente se usan nemómetros para medir la velocidad del aire en las galerías o conductos de aire, aire, pero discrepanci discrepancias as resultan resultan por el uso inadecua inadecuado do del instrumento instrumento. . !l método método comúnmen comúnmente te m"s incorr incorrec ecto to es el de sosten sostener er el instr instrume umento nto en el centro centro de la galerí galería, a, esto esto causa causa una una lectur lectura a incorrecta de la velocidad del aire, debido a #ue la lectura en el centro es el m"s alto valor pero no el verdader verdadero o valor, valor, la única única $ustific $ustificació ación n para este método método es #ue permite lecturas lecturas r"pidas r"pidas para estimar cambios relativos en la velocidad% éste método no debería usarse para traba$os de prueba, tales como determinar la eficiencia de un ventilador, sobre las bases de las especificaciones especificaciones para la compra de un nuevo ventilador, debido a #ue estas lecturas son generalmente &'( m"s altas #ue la velocidad real, desde #ue este método se toma en consideración las ba$as velocidades a lo largo de los lados de la galería.
)tras veces, las lecturas se tocan moviendo lentamente el anemómetro a través
de un plano
imaginario vertical en la galería por un período definido de tiempo, este método es me$or #ue el mencionado anteriormente pero existe una gran posibilidad de errores humanos el no cubrir todo el "rea o permitiendo al instrumento permanecer en una porción por un período de tiempo m"s grande #ue el promedio del balance de la galería. !ste método de lectura es *+( a *'( m"s alto o ba$a #ue el verdadero volumen dependiendo de la destreza del operador. !ste método recomendado por los fabricantes de ventiladores para la mecida de volúmenes de aire con anemómetros es el siguiente
CORRECCIÓN DE PRESIÓN POR ALTITUD: -i la ubicación propuesta del ventilador est" encima de los &,+++ pies sobre el nivel del mar este es un ítem importante #ue se debe considerar cuando se calcula la velocidad apropiada el ventilador. !l aire -tandard a nivel
del mar se considera con un peso +.+/ lbr por pie cúbico, con una
densidad relativa de *.++. !l peso y la densidad a aumentan con elevaciones deba$o del nivel del mar y disminuyen con elevaciones encima del nivel del mar. 0os c"lculos de los ventiladores 1effrey est"n basados con el aire de +.+' lbs2pie 3. 4n ventilador operando a gran altura en donde el peso del aire es menor tiene una 56resión medida7 menos #ue la misma al nivel del mar.
)tras veces, las lecturas se tocan moviendo lentamente el anemómetro a través
de un plano
imaginario vertical en la galería por un período definido de tiempo, este método es me$or #ue el mencionado anteriormente pero existe una gran posibilidad de errores humanos el no cubrir todo el "rea o permitiendo al instrumento permanecer en una porción por un período de tiempo m"s grande #ue el promedio del balance de la galería. !ste método de lectura es *+( a *'( m"s alto o ba$a #ue el verdadero volumen dependiendo de la destreza del operador. !ste método recomendado por los fabricantes de ventiladores para la mecida de volúmenes de aire con anemómetros es el siguiente
CORRECCIÓN DE PRESIÓN POR ALTITUD: -i la ubicación propuesta del ventilador est" encima de los &,+++ pies sobre el nivel del mar este es un ítem importante #ue se debe considerar cuando se calcula la velocidad apropiada el ventilador. !l aire -tandard a nivel
del mar se considera con un peso +.+/ lbr por pie cúbico, con una
densidad relativa de *.++. !l peso y la densidad a aumentan con elevaciones deba$o del nivel del mar y disminuyen con elevaciones encima del nivel del mar. 0os c"lculos de los ventiladores 1effrey est"n basados con el aire de +.+' lbs2pie 3. 4n ventilador operando a gran altura en donde el peso del aire es menor tiene una 56resión medida7 menos #ue la misma al nivel del mar.
0a 5presión medida a grandes altitudes deber" por consiguiente ser corregida para aire -tandard 8densidad *.+ peso específico +.+'9 para seleccionar la velocidad apropiada del ventilador usando curvas de rendimiento st"ndares. !$emplo un ventilador se ha instalado a una elevación de '+++ pies sobre el nivel del mar. 0a 5presión medida7 del ventilador es de :.+ pulgadas de agua, cual es la presión corregida a nivel del mar;
=
4.8 pulgadas de agua al nivel del mar.
0a 5presión medida a grandes altitudes deber" por consiguiente ser corregida para aire -tandard 8densidad *.+ peso específico +.+'9 para seleccionar la velocidad apropiada del ventilador usando curvas de rendimiento st"ndares. !$emplo un ventilador se ha instalado a una elevación de '+++ pies sobre el nivel del mar. 0a 5presión medida7 del ventilador es de :.+ pulgadas de agua, cual es la presión corregida a nivel del mar;
=
4.8 pulgadas de agua al nivel del mar.
CORRECCIÓN DE DENSIDAD POR ALTURA O LECTURA DEL BARÓMETRO Altura en pies
Barómetro H
Densi!a! relati"a
Altura en pies
Barómetro H
Densi!a! relati"a
Altura en pies
Barómetro H
Densi!a! relati"a
Altura Barómetro Densi!a! en pies H relati"a
0
29.92
1000
4000
25.84
0.864
8000
22.22
0.745
12000
19.03
0.636
200
29.70
0.993
4200
25.65
0.857
8200
22.05
0.737
12200
18.88
0.631
400
29.49
0.986
4400
25.46
0.851
8400
21.88
0.731
12400
18.73
0.626
600
29.28
0.979
4600
25.27
0.845
8600
21.72
0.726
12600
18.58
0.621
800
29.07
0.972
4800
25.08
0.838
8800
21.55
0.720
12800
18.43
0.616
1000
28.86
0.965
5000
24.89
0.832
9000
21.38
0.715
13000
18.29
0.611
1200
28.65
0.958
5200
24.71
0.826
9200
21.2
0.709
13200
18.14
0.606
1400
28.44
0.951
5400
24.52
0.819
9400
21.06
0.704
13400
18.00
0.602
1600
28.23
0.943
5600
24.34
0.813
9600
20.90
0.699
13600
17.86
0.597
1800
28.02
0.936
5800
24.16
0.807
9800
20.73
0.693
13800
17.71
0.592
2000
27.82
0.930
6000
23.98
0.801
10000
20.57
0.687
14000
17.57
0.587
2200
27.62
0.923
6200
23.80
0.795
10200
20.41
0.682
14200
17.43
0.583
2400
27.42
0.916
6400
23.62
0.789
10400
20.26
0.677
14400
17.29
0.578
2600
27.21
0.909
6600
23.44
0.783
10600
20.10
0.672
14600
17.16
0.574
2800
27.01
0.903
6800
23.26
0.777
10800
19.94
0.666
14800
17.02
0.569
3000
26.82
0.896
7000
23.09
0.772
11000
19.79
0.661
15000
16.88
0.564
3200
26.62
0.890
7200
22.91
0.766
11200
19.63
0.656
15200
16.75
0.560
3400
26.42
0.883
7400
22.74
0.760
11400
19.48
0.651
15400
16.61
0.555
3600
26.23
0.877
7600
22.56
0.754
11600
19.33
0.646
15600
16.48
0.551
3800
26.03
0.870
7800
22.39
0.748
11800
19.18
0.641
15800
16.54
0.556
CORRECCIÓN DE DENSIDAD POR ALTURA O LECTURA DEL BARÓMETRO Altura en pies
Barómetro H
Densi!a! relati"a
Altura en pies
Barómetro H
Densi!a! relati"a
Altura en pies
Barómetro H
Densi!a! relati"a
Altura Barómetro Densi!a! en pies H relati"a
0
29.92
1000
4000
25.84
0.864
8000
22.22
0.745
12000
19.03
0.636
200
29.70
0.993
4200
25.65
0.857
8200
22.05
0.737
12200
18.88
0.631
400
29.49
0.986
4400
25.46
0.851
8400
21.88
0.731
12400
18.73
0.626
600
29.28
0.979
4600
25.27
0.845
8600
21.72
0.726
12600
18.58
0.621
800
29.07
0.972
4800
25.08
0.838
8800
21.55
0.720
12800
18.43
0.616
1000
28.86
0.965
5000
24.89
0.832
9000
21.38
0.715
13000
18.29
0.611
1200
28.65
0.958
5200
24.71
0.826
9200
21.2
0.709
13200
18.14
0.606
1400
28.44
0.951
5400
24.52
0.819
9400
21.06
0.704
13400
18.00
0.602
1600
28.23
0.943
5600
24.34
0.813
9600
20.90
0.699
13600
17.86
0.597
1800
28.02
0.936
5800
24.16
0.807
9800
20.73
0.693
13800
17.71
0.592
2000
27.82
0.930
6000
23.98
0.801
10000
20.57
0.687
14000
17.57
0.587
2200
27.62
0.923
6200
23.80
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10200
20.41
0.682
14200
17.43
0.583
2400
27.42
0.916
6400
23.62
0.789
10400
20.26
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14400
17.29
0.578
2600
27.21
0.909
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23.44
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10600
20.10
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17.16
0.574
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27.01
0.903
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23.26
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14800
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3000
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11000
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15000
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0.564
3200
26.62
0.890
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22.91
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11200
19.63
0.656
15200
16.75
0.560
3400
26.42
0.883
7400
22.74
0.760
11400
19.48
0.651
15400
16.61
0.555
3600
26.23
0.877
7600
22.56
0.754
11600
19.33
0.646
15600
16.48
0.551
3800
26.03
0.870
7800
22.39
0.748
11800
19.18
0.641
15800
16.54
0.556
FÓRMULAS DE VENTILACIÓN: 0as siguientes leyes se aplican a cual#uier ventilador de mina, teniendo
en
consideración
#ue
las
condiciones
n
subsuelo
no
cambian y #ue los re#uerimientos del ventilador est"n dentro de los límites calculados. *.
!l
volumen
proporcional &.
deliberado
por
un
ventilador
es
directamente
a la velocidad del ventilador. = > 8?6@9
0a presión de un ventilador varía directamente con el cuadrado de la velocidad del ventilador b el cuadrado del volumen 8H
α
?6@&=&9. 3.
0os caballos de fuerza al freno 8A.H.69 de un ventilador varía directamente con el cubo de la velocidad del ventilador o el cubo del volumen 86m
α
?6@3=39.
FÓRMULAS DE VENTILACIÓN: 0as siguientes leyes se aplican a cual#uier ventilador de mina, teniendo
en
consideración
#ue
las
condiciones
n
subsuelo
no
cambian y #ue los re#uerimientos del ventilador est"n dentro de los límites calculados. *.
!l
volumen
deliberado
proporcional &.
por
un
ventilador
es
directamente
a la velocidad del ventilador. = > 8?6@9
0a presión de un ventilador varía directamente con el cuadrado de la velocidad del ventilador b el cuadrado del volumen 8H
α
?6@&=&9. 3.
0os caballos de fuerza al freno 8A.H.69 de un ventilador varía directamente con el cubo de la velocidad del ventilador o el cubo del volumen 86m
!$emplo
4n
α
?6@3=39.
ventilador
est"
operando
a
*+++
?6@
con
una
presión de 3.++7 B.g 8Bater gauge9 pasando un volumen de *'+,+++ C.D.@ y una potencia de *++ A.H.6. a9 E=ué volumen se producir" a *&++ ?6@; uev! CFM
=
150,000x1200 1000
=
180,000 CFM
b9 E=ué presión se producir" a *&++ ?6@;
ueva #resi$n
c9 E=ué AH6 > 0as
3.0x1200x1200 =
100x1200x1 200x1200
fórmulas
100 x1000 x1000
siguientes
8corriente alterna9
1000 x1000
=
=
4.32"
1'2.8 %&#
son para
sistemas
de
3
fases
.C.
!
> Foltios
> mperio
6.D.
> Dactor de potencia
!.D.
> !ficiencia del motor
<.<.
> !ficiencia en la transmisión
CD@
> 6ies cúbicos por minuto
.G.
> 6resión en pulgadas de agua
D.!.
> !ficiencia del ventilador
.H.6. > Caballos de potencia para el aire A.H.6. > 6otencia al freno I> IiloBatts
+(en*rada al m!*!r)
=
&.#(en*rad a al m!*!r)
=
&.#(salida del m!*!r)
=
x x #Fx 1.'32 1000
x x #Fx 1.'32 '4 x x #Fx 1.'32 x M '4-
%.&.#. (en*rada al ven*ilad!r)
/.&.#.
&#
=
=
x x #Fx 1.'32 x M x '4-
CFM x 5.2 =
33,000
%.&.#. al ven*ilad!r
F
=
CFM x .G. x 5.2 =
33,000 x F)
/&# %&# + '4-
CÁLCULOS DE PRESIÓN Y POTENCIA:
0a presión es definida como la fuerza por unidad de superficie. !n ventilación de minas el término de una pulgada de presión de agua se refiere a una capa de agua de una pulgada de alto en un "rea de * pie cuadrado. 0a presión en pulgadas de agua re#uerida para forzar el aire a través de un ducto se calcula en la siguiente forma .G.
> 6resión en pulgadas de agua
I
> Coeficiente de fricción
0
> 0ongitud del ducto en pies
6
> 6erímetro del ducto en pies
CD@
> 6ies cúbicos de aire por minuto
> Jrea del ducto en pies cuadrados
F
> Felocidad del aire en pies por minuto
.G.
=
+..#. 2 5.2 / 3
ó
+..#. 2 5.2 / 3
!l factor 5I7 o coeficiente de fricción en la mayoría de las
minas
de
carbón,
por
aproximación
puede
tomarse
como
*++x*+K*+, pero se debe tener cuidado al usar este factor, desde #ue algunas minas con muchas sinuosidades, desniveles en la galería, el coeficiente de fricción puede duplicar su valor.
pruebas
faltan
el
problema
reputado fabricante de ventiladores.
puede
ser
referido
a
un
-i ciertos valores son conocidos para un pasa$e de aire o
galería,
las
correspondientes
reglas
se
aplican
para
similares galerías o pasa$es de aire. *. 0a
presión
re#uerida
es
directamente
proporcional
a
la
longitud. &. 0a presión es directamente proporcional al perímetro. 3. 0a potencia re#uerida es directamente proporcional al cubo de la velocidad o volumen. :. 0a
presión
re#uerida
es
directamente
proporcional
al
cuadrado del volumen o velocidad. '. 0a presión re#uerida es inversamente proporcional al cubo de la sección de la galería L pasa$es de aire. 0a aplicación de las reglas enunciadas anteriormente es como sigue 4n drift tiene una longitud de ',+++ pies con una sección de *: x L 8en pies9, re#uiere *+ H.6. y paga :+,+++ C.D.@. contra una presión de una pulgada de agua. *.
E=ué
potencia
y
presión
se
re#uiere
para
ventilar
un
idéntico drift de /,+++ pies de longitud;
uev! &# &.
=
10 x 8.000 1- &# 5,000
uev! .G.
=
E=ué potencia y presión
=
1 x 8.000 1.-" +G 5,000 =
son re#ueridos si la forma del
drift cambia de *: x L a *& x 8l "rea permanece lo mismo, perímetro cambia de :+ pies a 3/ pies9. uev! &#
uev! G
=
=
10 x 38 40
1.0 x 38 40
=
=
.5 &#
05 .G.
3.
E=ué potencia se re#uiere si L+,+++ C.D.@. se fuerza a través del drift; uev! &#
:.
10 x (-0,000) 3 =
=
( 40,000) 3
33.'5 &#
E=ué presión se re#uiere para la condición enunciada n el p"rrafo 3;
uev! G '.
1.0 x (-0,000)3 =
(40,000)
=
3
2.25" G
E=ué potencia y presión se re#uiere si el "rea cambia de *: x L.L /: pies cuadrados a *& x / ó ML pies cuadradas; 8perímetro permanece el mismo a :+ pies9 uev! &#
uev! G
=
=
10 x (84)
3
( -) 3
1.0 x (84) 3
( - ) 3
=
=
-. &#
0.- &#
!s conveniente a menudo considerar el ahorro en caballos de fuerza sobre un período de aNos en términos de dólares. 4na regla simple es #ue el ahorrar * H6 es de aproximadamente O L'.3 por aNo cuando el costo de potencia es de * centavo por PiloBattKhora y si el e#uipo, tal como un ventilador se opera continuamente,
c"lculos
simples
se
puede
hacer
directamente
para otras tarifas y períodos de tiempo. 8+.+* x +.:L x &: x 3L' > O L'.39 !$emplo 4n nuevo ventilador se instalar" para producir el mismo volumen y presión con un ahorro de *: H6. E=ué cantidad de dinero se ahorrar" en un período de ' aNos si la potencia cuesta *.' centavos por IH. *: x L' x ' x *.' > O L,/&'.++
FACTOR DE CAPACIDAD U ORIFICIO EQUIVALENTE: !n
algunas
veces
conveniente
referir
la
resistencia
relativa de una mina o cual#uier flu$o de aire en términos de 5factor de capacidad7 u 5orificio e#uivalente7. 5Dactor de Capacidad7 8DC9 es el volumen de aire #ue una mina pasa venciendo una presión de una pulgada de agua. 5)rificio !#uivalente7 8!)9 es el "rea en pies cuadrados de un orificio circular en una placa delgada, el cual ofrece la misma
resistencia
como el de la mina cuando pasa el mismo
volumen de aire. FC
=
CFM
G
=
0.0004 x CFM G
!$emplo 4na mina pasa &++,+++ CD@ venciendo una presión de :.+
pulgadas
de
agua,
ECu"l
es
el
factor
de
capacidad
u
orificio e#uivalente; C.F.
..
=
=
200,000 4
=
100,000 C.F.M.
0.0004 x 200,000
=
4
40 pies uadrad!s
!sto indica #ue la mina pasar" *++,+++ C.D.@. venciendo una resistencia resistencia
de es
una igual
pulgada a
una
de
presión
abertura
de
circular
agua en
#ue
una
la
placa
delgada cuya "rea es de :+ pies cuadradas. !stos términos
son útiles cuando se comparan diferentes
minas sobre bases iguales o para determinar si una mina es ya
sea m"s o menos restringida comparado con mediciones realizadas en el pasado. Qoda la información #ue se muestra en la lista siguiente no se re#uiere con la consulta #ue se haga por cada ventilador pero podría ser útil en proveer un medio para promover una cantidad mínima de correspondencia y r"pidamente arribar a una recomendación accesorios
para
un
necesarios
tamaNo para
de
una
ventilador
instalación
con
todos
completa
sus
de
un
ventilador de mina. 0a información deseada est" enumerada por orden de importancia. *.
Folumen de aire deseado en pies cúbicos por minuto
[email protected] inicial, normal y m"ximo.
&.
6resión
re#uerida
en
pulgadas
de
agua
8.G9
para
ser
producido por el ventilador para percibir el pasa$e de los volúmenes de aire calculados a través de la mina. 3.
Folumen
y
presión
alguno.
@étodo
de
de un presente ventilador si hubiera minado.
!s
el
minado
en
avances
o
retroceso. -umario de las operaciones mineras futuras. :.
elevación del ventilador encima o deba$o del nivel del mar.
'.
Qemperatura y humedad relativa del aire #ue pasa a través del ventilador.
L.
-e usar" el ventilador soplando o aspirando.
.
Qipo de transmisión, abierta o cerrada, fa$a en F 8cordón de algodón o cordón de alambre9 o transmisión directa.
/.
6otencia disponible. Corriente alterna o directa y volta$e, si la transmisión es por turbina, dar la presión de vapor.
M.
6referencia
por
la
marca
o
tipo
de
motor,
control,
transmisión o m"#uina. *+. 6resente conducto de aire, drift, pi#ue o pendiente.
manualmente
semiKautom"tico
o
completamente
autom"tico. *3. E-e re#uiere un medidor de presión; *:. E!s deseable relays de temperatura tipo co$inete;
miles
innecesarios
de dólares
por
consumo
se pierden de
potencia
anualmente en gastos de
un
ineficiente o un moderno ventilador inapropiadamente.
ventilador
