Material de Estudio IV

1

PERDIDA S DE PRESION PERDIDA POR CHOQUE DR. FELIPE CALIZAYA Consultor INTERCADE

2

PERDIDAS DE PRESION POR CHOQUE Y OTROS CONCEPTOS . 

Caídas de Presión por Choque.



Gradientes de Presión.



Fugas de Aire.

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2 3

PERDIDAS DE PRESION POR CHOQUE La pérdida por choque H X, ocurre toda vez que la corriente de aire cambia de dirección. emp os: 1. Uniones y codos 2. Cambio de sección del

ducto 3. Obstrucciones

Estas representan entre el 10 y 30 % de la pérdida total de presión. Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

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ESTIMACION DE PERDIDAS POR CHOQUE Dos Métodos:

Presión de Velocidad y Longitud Equivalente

1. METODO DE PRESION DE VELOCIDAD, Hx

H X  X * H v

X= Coeficiente del choque

X varía con cambio brusco en dirección del aire y Hx es función de resistencia de choque Rx. x es ca cu a o e: 2 H X  X * H V  R X * Q

R X 

X * w

1098 2 A 2

Donde A = Area transversal del ducto y w = densidad del aire Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade


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3 5

PERDIDAS POR CHOQUE - EJEMPLO 1 Dados los datos siguientes: H X  0 .4"

Q3 = ? D = 19 p

Q1 = 334 kcfm

1

Q2 = 193 kcfm

Determine el coeficiente de choque X.

 H v  w *

H X  X * H

Solución:



2

1098

A3 = 283.5 p2

Q3 = Q1 + Q2 = 527 kp/min V 3 = 1860 p/min

V

Hv3 = 0.22 pulg.H 2 O

X = 1.82

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ESTIMACION DE PERDIDAS POR CHOQUE 2. METODO DE LONGITUD EQUIVALENTE

Por este método, la pérdida por choque es expresado en términos de longitud, Le. Dados los datos: Caso A

w  0.075

1

R H

H 1

2

L

Caso B

1

 A / Per

2

2

 P A B

2

1

L + Le

H 2  H 1  H X



K * Per * ( L  Le )

5 .2 A 3

Q

2

Le 

3235 * RH X 1010 * K



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4 7

PERDIDAS POR CHOQUE - CODOS TIPO DE CODOS: RECTANGULA R Y CURVILINEO

El coeficiente X es calculado como sigue: X 

Rectangular:

R

a

   90 

   X  2   m * a  90 

R A

m*

0 .25

Curvilíneo:

A

2

.

2

= R = Curvatura a = d/b; Aspecto

b Sección A - A

d = alto; b = ancho Θ = Deflección

Se recomienda usar: R = 2*d Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

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PERDIDAS POR CHOQUE - EJEMPLO 2 Un ducto de 8’ x 8’ de sección (K = 100 E-10) contiene un codo puntiagudo de 90°. Determine la longitud, Le. XS: 8’

r

Solución:

Le



3235 * RH X 10 10 * K

R H = A/Per = 2 pies

X 

d = 8’

0 .6

  

2

m * a 90

m = r/b; a = d/b; θ= 90° b = 8’

X = 1.2; Le = 78’.



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5 9

PERDIDAS POR CHOQUES CONSIDERACIONES PRACTICAS

K = 45 E-10 para galerías de entrada K = 60 E-10 para galerías de expulsión 

Utilice long itudes equivalentes (LT = L + L E)

Mida la longitud del ramal y aumente del 10 al 15 % para compensar por estas pérdidas.


10

PERDIDAS POR CHOQUES CONSIDERACIONES PRACTICAS

R

R = 1.5 * d

em p o :

Diseñe el acople entre ventilador (d = 6’) y la chimenea (8’) Solución:

R = 1.5 x d = 9’, luego, el coeficiente X = 0.11 Para Q = 100,000 cfm, la pérdida Hx = 0.1 in.w.g. Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade


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GRADIENTE DE PRESIONES Es la representación gráfica de la ecuación de Bernoulli Es una manera de contabilizar las caídas de presión + Casos:

Sistema aspirante (presión -) Sistema combinado (presiones + y -)

Ventilación auxiliar de un desarrollo largo Ventilador secundario

Ventilador ren e

Ducto Rígido

Ducto Flexible

Ventilador Primario Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

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GRADIENTE DE PRESIONES 1. SISTEMA SOPLANTE (PRESION +) + Presión

HT

HT = HS + HV

HS1

Hv

HS2

Referencia 1

Longitud

Hv

2

Ventilador 

El ventilador aumenta la presión del aire por encima de P B



Todas las presiones son positivas, excepto la P T de entrada



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7 13

GRADIENTE DE PRESIONES 2. SISTEMA ASPIRANTE (PRESION -) Presión + Referencia

v

HT = HS + HV

HT

HS1 HS2

Presión 1



2

Todas las presiones son negativas (por debajo de P B) con excepción de la presión de descarga.


14

GRADIENTE DE PRESIONES 3. SISTEMA AUXILIA R CON VENTILA DOR SECUNDARIO (incluye presiones – y +) Presión + HS3 HT

Presión 1

HS4

Hs

Hv

Referencia

HS2

2

3

4

La gradiente de H S está siempre por debajo de la de H T Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade


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ESTIMACION DE ENERGIA CONSUMIDA Ejemplo: En base a las siguientes mediciones:

Presión del ventilador, H T = 20 ”H2O. @ h = 70 % Caudal, Q = 1,000 cfm, Costo, c = 5c/ kWh Determine el costo anual de operación (energía) Solución:

H T * Q



BHP

6350

*



= 4500 hp

C  BHP * 0 . 746 * $ / kW * 24 * 365

= $1,470,000/ año El costo de operación varía con los factores que afectan la resistencia de la mina (sección, rugosidad, longitud, etc.). Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

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CURVAS CARACTERISTICAS DE UN VENTILA DOR AXIAL 9.00

VAD – 72F30 1170 RPM 300

8.00 ) . g . 7.00 w s6.00 e h c n5.00 i ( e r u4.00 s s e r P3.00 l t o T2.00

250

250

200

70% 200

r e w 150 o p e s 100 r o H

70%

150

70%

100

300

250

50 00

50

0

0

150 100

1.00 0.00 0

300

300

50

00 2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

CFM x 10000 Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade


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9 17

OTROS FACTORES IMPORTANTES Entre otros factores que afectan la R de la mina están:

R

1. Tamaño de la excavación:



1 D

El diámetro es el factor más importante.

SF

2. Form a de la excavaci ón:



Per A

1/ 2

El círculo es la forma ideal con un SF = 3.54 Para otras secciones R es corregido usando estos factores: W:H = 2:1; corrección, RSF = 1.2

W:H = 4:1, RSF = 1.41


18

Tuan Fans

Salidas

Salidas DOM Fans

1 t f a h S

Fugas

2 t f a h S

GBT Fan Salida

400 gpm

IOZ Mine

U/cut 60 gpm

2000 gpm

1 1 R V

3186 L

3 t f a h 4 S t f a h

Production

R 200 gpm

R / V Z O

Conveyor R a

p A

S A F

H B R M

S S E E

3 # H B

DOZ Zona AcMine tiva

700 gpm

Fugas Exhaust Galleries

Entradas DOZ Intakes

R a m p B

Undercut 2100 gpm

Production

MLA Drifts 2986 L

Crusher/Conveyor

Secc ión Verti cal d e una Mina Metálica



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Difusor V- 12

Conducto d e Entrada Cámara de Acopl e

Motor

Socavón 1

D

V- 14

D

Fugas

Puertas Dobles

Ventilador

DETALLES DE INSTALACION DE DOS VENTILADORES Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

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Frente B R

4

Frente A

Fugas de Aire 0 2 C X

3 6

0 3 C X

2

XC-3

7

8

XC-1

5

Referencias

1

1

Salida R

n ra a Banda

R

# de Estación

Entrada

Puente

Salida

Regulador

Muros

FUGAS DE AIRE EN MINAS DE CARBON Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade


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11 21

Puntos de Fuga Muros de Ventilació n

FUGAS DE AIRE EN LAB ORES DE DESARROLLO Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

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CUANTIFICACION DE FUGAS DE AIRE % de Fuga:

%L



Q

QT

E

QT

 100

Donde: QT = Caudal total del ventilador, cfm

QE = Caudal requerido en frentes, cfm Resist encia de los e



P 2

Qd

Donde: Re = Resistencia de un grupo de muros ∆P

= Presión media; Q d = Pérdida de caudal.



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Muro sintético y ventana de control

Punto de Fuga Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

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900 a P750 , n ´ o i

Correa y Salida Entrada y Correa

600

s e r P450 e d300 a

d ´ i 150 a C

0 7

16

31

45

60

75

89

´ Numer o de Cros s-cut

CAIDAS DE PRESION VS. NUMERO DE RECORTES Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade


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13 25

CUANTIFICACION DE FUGAS (EJEMPLO) 9 2 C X

1

4

a 1 a 2

2 3 1 C X

n = 103 b1

c1

d1

b2

c2

d2

Entrada 2

e 1 e 2 3

Banda

Salida

Ventilador

Caída, “ H2O

Estación

Caudal, kcfm

4

392.00

3.27

3

308.00

1.29

%L=? Re = ?

Solución: % L = 21 %; Re = 0.32 P.U. para 103 muros. Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

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MENSURAS DE VENTILA CION 



Velocidad del Aire y Caudal Caídas de Presión: a. Cálculo del Coeficiente K. b. Cálculo del Coeficiente de Choque.



Capacidad del Ventilador



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14 27

LABORATORIO DE VENTILACION


28

INSTRUMENTOS REQUERIDOS CAUDAL DEL AIRE: <

Anemómetros, Cronómetro y Wincha Velocid ades Altas ( > 1200 p/min)

Tubos Pitot, Manómetros y Wincha Presión del Aire:

Barómetro, psicrómetro, Tubos Pitot y Manómetros



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15

INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESION

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30

MENSURAS DE VENTILA CION Caudal d e Aire:

Q=V*A

V = Velocidad promedio A = Area del pozo, galería o ducto Instrumentos:

V< 3000 p/min: Anemómetros y Cronómetro

V > 1200 p/min: Tubos Pitot y Manómetros



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16 31

ECUACIONES UTILES DEL AIRE Peso Específico:

= res n arom r ca,

b

Pb



w

R * T p;

=

.

T = Temp. absoluta = 460 + t d Número de Reynolds:

N R



V * D 

 6250 * V * D

V = velocidad, /s; D = diam, ; Presión de Velocidad:

H v

V   w *     1098 

2

V = Velocidad del aire, p/min Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

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MENSURAS CON ANEMOMETRO Empiece 30” 15”

H = 12 ’

30”

Termine

45”

60”

60” 15”

W = 10 ’

Medición en “ S”

W = 18 ’

Medición en “ W”



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17 33

MENSURAS CON MANOMETRO Y TUBO PITOT Presión d e Velocid ad:

 V  H w* 1098

v

Velocidad:

V

 1098

2

Hv w

En la práctica es necesario medir varias presiones de velocidad y calcular la velocidad promedia.


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Dirección del aire

MANOMETRO Y TUBO PITOT Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade


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Material de Estudio IV

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