FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA DE MINAS
CURSO: MECANICA DE FLUIDOS
TEMA: INSTRUMENTOS Y MEDICION DE PRESION EN MINERIA
DOCENTE: JUAN ANTONIO VEGA GONZALES
ALUMNO: VALLES CABALLERO JOSE R.
MEDECIÓN DE PRESIÓN EN MINERÍA
Se utiliza medidores de presión para la óptima ventilación de minas. Si se encuentra que el flujo de aire necesario Q, debe vencer en el interior de la mina una pérdida de carga Δx, será necesario tener un ventilador que hará parte del circuito, y que proporcionará al movimiento del aire un aumento de carga H ⊗x en el momento que lo atraviese un flujo igual a Q! "as caracter#sticas de se del ventilador Q y H se encuentran determinadas por el estudio de la red de ventilaci$n! "a caracteri%aci$n de los ventiladores u obtenci$n de las curvas caracter#sticas & ⊗H s vs! Q', es un procedimiento indispensable para conocer el comportamiento del ventilador al variar algunos de sus parámetros &ángulo de paletas, velocidades de motor, etc!' ( continuaci$n se describe la manera de caracteri%ar un ventilador seg)n lo estipulado en las normas (*+( y (SH(-!
Presión -s necesaria su medici$n para la obtenci$n de los puntos de operaci$n del ventilador, las presiones que se medirán son presi$n total, dinámica y estática! "a relaci$n existente entre las presiones, se muestra en la siguiente ecuaci$n.
/onde. 0e. 0resi$n estática 0t. 0resi$n total 0d. 0resi$n dinámica
Medición de la presión total "a presi$n total en un punto de operaci$n será medida con un man$metro, con una extremidad abierta a la atm$sfera y la otra conectada al punto donde se va a medir la presi$n total, es decir al tubo central o interior del tubo de 0itot!
Medición de la presión dinámica o presión de velocidad "a medici$n de la presi$n dinámica se hará con un man$metro, con un extremo conectado al tubo interior del 0itot &presi$n total', y el otro conectado al tubo exterior del 0itot &presi$n estática', lo que hace que se produ%ca una diferencia de presiones entre estas dos medidas de presi$n dando como resultado la presi$n dinámica!
Medición de la presión estática "a presi$n estática de un punto puede ser le#da en el man$metro, conectando el tubo exterior del 0itot a una de las extremidades del man$metro y la otra dejándola abierta a la atm$sfera &presi$n atmosférica'!
Caudal
0ara la toma de caudal se reali%a la lectura de la presi$n dinámica &0d', y luego usando la ecuaci$n de energ#a en donde la cabe%a de velocidad está dada por.
"a velocidad obtenida por la medici$n de la presi$n dinámica se hall$ en el ducto, hay que calcular la velocidad en el ventilador1 ésta se calcula por un balance de caudales o como se muestra en la siguiente ecuaci$n.
Procedimiento de medición -l procedimiento para caracteri%ar un ventilador es. 1.
Se fija el motor del ventilador a una velocidad determinada para mantener el caudal constante!
2.
Se instala el conjunto &ventilador 2 ducto' de acuerdo al sistema descrito!
3.
Se introduce el tubo de 0itot y se mide la presi$n en un punto, luego se despla%a sobre la l#nea de movimiento una cierta distancia!
0ara tomar un promedio de las presiones del flujo en el ducto, se divide éste en cuatro áreas concéntricas y se hacen lecturas colocando el 0itot a intervalos de 345 6 75 en el centro de las divisiones, en esta se ven todas las posibilidades variaciones seg)n las normas! -s de anotar que los puntos de medici$n se hallan en áreas no equivalentes y que además las lecturas de la medici$n no se efect)an en el centro del ducto! Se han tomado estos puntos de medida seg)n lo establecen las normas (*+( y (SH(- para pruebas de ventiladores, las cuales no están de acuerdo con el criterio de que las áreas barridas sean proporcionales!
(corde con las normas (*+( &esto seg)n la experiencia de quienes trabajan con ventiladores' para la medici$n existen unas reglas prácticas para definir el t)nel de viento y los puntos longitudinales para la toma de datos, los cuales se basan en el diámetro del ventilador! 0ara el dise8o del t)nel, se tiene que la longitud m#nima del ducto es entre 74 a 79 su diámetro &:'1 la ubicaci$n de medida debe ser a ;!<: 6 7=>: a partir del ventilador, como se muestra en la figura a continuaci$n.
Figura 3. ?)nel de viento !@uente. A$me% A! &944B'!
Notas sobre los errores a tener en cuenta en la caracterización de ventiladores -n el transcurso de la ejecuci$n de este proyecto, se han tomado algunos apuntes de los errores más comunes en la medici$n o caracteri%aci$n de los ventiladores! ( continuaci$n se nombran los más comunes. •
Se debe asegurar que los equipos de medida estén correctamente calibrados o que no existen objetos extra8os que interrumpan la medida, por ejemplo para la lectura de presi$n en los man$metros, se debe asegurar que no existan burbujas de aire dentro de los tubos, esto genera lecturas falsas!
•
Se debe tener especial cuidado con la ubicaci$n de la cabe%a del tubo de 0itot con respecto al flujo de aire ¶lelo al flujo y perpendicular a la secci$n del ducto', esto se debe a que una inclinaci$n de más de 795 no reporta las lecturas verdaderas en los man$metros!
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+on respecto al t)nel de viento o ducto de pruebas, en lo posible garanti%ar la menor rugosidad de sus paredes, esto debido a que estas generan peque8os reg#menes de turbulencias y mala lectura de los datos!
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Aaranti%ar la hermeticidad de la uni$n entre el ventilador y el t)nel de viento!
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?ener cuidado con que las resistencias se mantengan fijas durante la ejecuci$n de la prueba!
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Se debe tener especial cuidado con el aumento en la resistencia, debido a que el ventilador entra en el punto de bombeo o punto inestable, esto se evidencia cuando se produce un ruido grave y aumenta el nivel de vibraciones! Ht. 0resi$n total ,Hs. 0resi$n estática , Hd. 0resi$n dinámica
Figura 4. +urva caracter#stica de una mina!
Manómetro.
Cn man$metro es un instrumento de medida de la presi$n en fluidos &l#quidos y gases' en circuitos cerrados! *iden la diferencia entre la presi$n real o absoluta y la presi$n atmosférica, llamándose a este valor, presi$n manométrica! ( este tipo de man$metros se les conoce también como D*an$metros de 0resi$nD! "o que realmente hacen es comparar la presi$n atmosférica &la de fuera, la atm$sfera' con la de dentro del circuito por donde circula al fluido! 0or eso se dice que los man$metros miden la presi$n relativa! "a presi$n manométrica es la presi$n relativa a la presi$n atmosférica! "a presi$n manométrica es positivo para presiones por encima de la presi$n atmosférica, y negativa para presiones por debajo de ella! "a presi$n absoluta es la suma de presi$n manométrica y presi$n atmosférica! ecuerda que la presi$n se define como la fuer%a por unidad de superficie que ejerce un l#quido o un gas perpendicularmente a dicha superficie! 0 @=S!
+omo ves en esta )ltima imagen podemos tener man$metros que nos midan la presi$n absoluta y la diferencial &diferencia entre dos presiones', pero los más utili%ados son los que miden la presi$n manométrica, es decir la relativa a la presi$n atmosférica! "os aparatos que miden la presi$n atmosférica son los bar$metros, no confundirlos con los man$metros que se usan en la industria en los circuitos neumáticos e hidráulicos generalmente! Hay unos man$metros llamados /etectores de Eac#o que son sensores calibrados para ser utili%ados para medir la presi$n inferior a la presi$n atmosférica dentro de un sistema, incluso para la presi$n de vac#o en el interior! Son muy utili%ados en la fabricaci$n de alimentos enlatados, detectando cuando se ha hecho el vac#o dentro de la lata de comida! "as unidades de presi$n son muy variadas! -n el Sistema Fnternacional de unidades es el 0ascal &0a', en qu#mica se usa el mm de Hg, al que se llama también torr &en honor a ?orricelli' y la atm$sfera &atm'! -l problema del 0ascal es que es una unidad muy peque8a para los valores habituales de presi$n en los fluidos, es por eso que se utili%an otras! 7atm 747!G44 0a 7bar 744!44 0a
-n la industria se usa el p=cm9! +uando alguien dice que la presi$n de un neumático es de D9 ilosD se está refiriendo a esta unidad, el p=cm9, &p=cm9 I;!444 0a'! -sta forma de expresar la presi$n es incorrecta, pero casi todo el mundo la usa en la industria!
Funcionamiento de un manómetro "os man$metros industriales suelen tener una escala graduada que mide la presi$n, normalmente, en bares, pascales o en psi &fuer%a por pulgada cuadrada'! ?odos los man$metros de presi$n tienen un elemento que cambia alguna propiedad cuando son sometidos a la presi$n! -ste cambio se manifiesta en una escala o pantalla calibrada directamente en las unidades de presi$n correspondientes! "a aguja nos mide la presi$n en el interior del circuito! +omo ves en el ejemplo de la imagen hay dos escalas, la de arriba nos marca los bares y la de abajo los psi! -n la escala tenemos colores para identificar franjas de presi$n, por ejemplo el color rojo peligrosa por ser muy alta! (lgo muy importante a la hora de utili%ar un man$metro de presi$n es su exactitud o precisi$n! "a exactitud se define como la diferencia máxima &error' entre el valor verdadero y el valor indicado por el man$metro expresado como porcentaje!
"a precisi$n del man$metro está estrechamente relacionada con su precio! "as aplicaciones que requieren lecturas menos precisas, pueden utili%ar una precisi$n de DGJ9JGD, que significa que los indicadores tienen una precisi$n de más o menos GK en el tercer y )ltimo tercio inferior de su rango de medici$n &escala', y dentro de 9K en el tercio medio! Hay man$metros que pueden ser tan precisos y llegar al 4,9
"os medidores de presi$n o man$metros son ampliamente utili%ados en todo el mundo para tareas que van desde el control de la presi$n de los neumáticos en un coche antes de un viaje a la vigilancia de la presi$n de varios sistemas dentro de una planta de energ#a nuclear! Ltros usos pueden ser el control de presi$n en un circuito neumático o hidráulico, el control de la presi$n del l#quido de frenos en un coche, en los sistemas de calefacci$n, ventilaci$n, aire acondicionado y de refrigeraci$n! Ser capa% de controlar la presi$n en estos sistemas puede ser muy importante, ya que permite a las personas identificar potenciales amena%as de seguridad tales como presiones altamente peligrosas, junto con los fallos del sistema por baja presi$n! *uchos man$metros de presi$n son automáticos, apagando el sistema de control que controlan cuando la presi$n puede llegar a ser peligrosa para el circuito!
Tipos de Manómetros 7! "os que equilibran la presi$n desconocida con otra que se conoce! ( este tipo pertenece el man$metro de vidrio en C, en el que la presi$n se determina midiendo la diferencia en el nivel del l#quido de las dos ramas!
9! "os que la presi$n desconocida act)a sobre un material elástico que produce el movimiento utili%ado para poder medir la presi$n! ( este tipo de man$metro pertenece el man$metro de tubo de Mourdon, el de pist$n, el de diafragma, etc!
G! *an$metros /igitales. -stán dirigidos por un microprocesador y garanti%an alta precisi$n y fiabilidad! Cn display marca directamente la presi$n del fluido en pantalla!
INT!"M#NT$ P%!% &% M#'ICI(N '# P!#I(N #N MIN#!)%
?esto G>4 J (nali%ador de combusti$n J hasta > gases en simultáneo
•
-s posible medir +L, +L bajo, NL, NL bajo, NL9 y SL9!
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0osibilidad de extender el rango de medici$n mediante diluci$n para medir en situaciones con altas concentraciones de gases t$xicos!
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Sensores de gas pre calibrados de fábrica, de fácil recambio!
Medición integrada de la presión di*erencial + de la velocidad para el cálculo del caudal +ontrol de emisiones en la industria. con el anali%ador de combusti$n testo G>4 dispondrá de tecnolog#a profesional, manejo sencillo y dise8o práctico en un )nico instrumento! -l potente anali%ador de gases de combusti$n testo G>4 se puede equipar con hasta cuatro sensores de gas!
Medición de presión + velocidad de serie en todos los testo 34, ?esto G<4 J caja anali%adora J *edici$n simultánea de hasta 3 gases
FIGURA: Medición de presión y velocidad
+aja anali%adora testo G<4, equipada con L9, incl! sensor de presi$n diferencial, conexi$n para sonda de temperatura tipo O Ni+rJNi y tipo S 0t74hJ0t, conexi$n para bus de datos ?esto, bater#a recargable, sonda integrada para temperatura del aire de la combusti$n &N?+', entrada disparador, memoria para datos, interfa% CSM, ampliable a un máx de 3 sensores a escoger entre +L, +L bajo, NL, NL bajo, NL9, SL9, +L9 N/F, +xHy, H9S @ácil recambio de los sensores y rápido acceso a pie%as sujetas a desgaste! *en) de aplicaciones pre configuradas, con )tiles preJseteos en display gráfico color!
C$NC&"I$N# - !#C$M#N'%CI$N# "a ventilaci$n debe ser fundamental en toda mina, ya que es quien garanti%a las condiciones necesarias para un $ptimo entorno en término de las condiciones atmosféricas de la mina! 0ara caracteri%ar un sistema de ventilaci$n es necesario conocer las caracter#sticas del circuito, es decir distribuci$n de caudales, requerimientos, áreas, per#metros, longitudes, entre otros, para as# determinar la resistencia de la mina! -s necesario establecer los requerimientos de aire para la explotaci$n minera de acuerdo al personal en la mina, la diluci$n de gases tanto metano propio de la explotaci$n como los generados por voladura y el control de polvo! Aaranti%ar una buena secci$n al interior de la mina, as# como buenas condiciones de las puertas y cortinas de ventilaci$n, es necesario para un correcto funcionamiento de ventilaci$n! ?oda mina debe tener estaciones de aforo fijas, donde se le pueda hacer seguimiento exhaustivo a las condiciones atmosféricas de la mina, con el fin de controlar variables como la temperatura, caudales, y humedad en el ambiente! (l tener caracteri%ado los ventiladores de la mina, el personal técnico podrá tomar decisiones en base a simulaciones y no al método de ensayo y error que generalmente se utili%a en las minas del pa#s! Se deben mantener las v#as de ventilaci$n bajo constante mantenimiento y libre de obstáculos que puedan generarle resistencia al caudal de aire que circula en la mina! "os trabajos antiguos deben aislarse del circuito principal de ventilaci$n! Se propone la conformaci$n de un grupo encargado de la ventilaci$n para cada mina, el cual deberá reali%ar como m#nimo una medici$n global del estado de la mina por semana! "a medici$n deberá contemplar caudal, temperatura, resistencia y monitoreo de gases!
