Ventilacion de Minas (Resistencia)

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS GEOLOGIA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE MINAS

VENTILACION DE MINAS DOCENTE: Ing. CASTILLEJO MELGAREJO, Ricardo HECHO POR: -SUAREZ VALDIVIA, Michel - HUA HUAY YANEY MILLA, Miguel - REYES AVENDA VENDAÑO, ÑO, Patricia - MEJIA JACOME JACOME,, Zayda Zayda

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Resistencia al movimiento de aire Ventilación de minas Seme Se mest stre re 20 2012 12 - 2

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Contenido 1

Conceptos previos

2

Resistencia por Fricción

3

Resistencia por Choque

4

Factores que afectan

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Conceptos Previos

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Resistencia: Es el grado de dificultad para transportar el aire de ventilación en una mina de un lugar a otro, dependiendo de la s ección de la vía, tipo de vía (arco, madera, sin entibación, libre sin accesorios con accesorios), de su longitud y de su peso específico.




Conceptos Previos Caída de presión: Es más importante determinar la diferencia de presión entre dos puntos que la determinación de la presión en ellos. El flujo de aire se origina porque existe una diferencia de presión entre dos puntos del sistema y para poder lograr esta diferencia es necesario agregar energía al sistema. Esta energía es consumida en superar las perdidas de energía del sistema Hl. Unidades de medida Milimetros de caida de agua: mm H2O

•

Pascal o Kilopascal=Pa

•

1 mm H2O=248,84 Pa

•




Conceptos Previos Perdida de presión: Estas resistencias originan una caída o pérdida de presión, llamada H y que está dada en mm de columna de agua o Pascal ( 1mm Pa) Las pérdidas de presión están formadas por dos componentes: pérdidas por fricción y pérdidas por choque H = Hf + Hx Pérdidas por fricción, representan las pérdidas de presión en el flujo lineal a lo largo del ducto y es producida por el roce del aire con las paredes del ducto. Pérdidas por choque, son de origen local, producidas por accidentes como cambio de área, bifurcaciones, uniones, obstrucciones, cambios de dirección, etc. L O G O www.themegallery.com

Caida de presion

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Sistema inyector

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Sistema extractor

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Sistema tipo booster

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Tipo de aire en una mina

Numero de Reynolds

N RE 

 DV 



DV 

N RE  67,28DV Nre> 4000 (flujo turbulento)

•

•

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En minas importa que se produzca flujo turbulento NRE> 4000 para asegurar dispersión y remoción de contaminantes. Para la mina se estará casi siempre en flujo turbulento. Flujo laminar puede existir en perdida a través de puertas, o cuando el aire pasa a través del relleno.

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Resistencia por Fricción (Hf)

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En fluido-dinámica la perdida por fricción esta dada por:

LV 2

H l  f D 2 g Para el caso de minas Atkinson:

H l 

KOLQ2

F depende del numero de Re

K es constante

A3

O = perimetro de la excavación A= area de la excavación L= largo de la excavación

Q= caudal (m/s)


Rango de valores de K para minería metálica

Se multiplican valores de tabla x 1.855 10^6

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Resistencia por Choque

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•

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Las pérdidas por choques son de origen local, producidas por turbulencias, remolinos, frenadas del aire al enfrentar diversos accidentes dentro del circuito. Los accidentes son, cambios de dirección, entradas, contracciones, etc. También dependen de la velocidad y del peso específico del aire.


Perdida de carga por choque H H x

X



H f



XH v

XH V KLV 2



5.2 Rh

XwV 2 1098 Le



Le



2

KLV 2 

5.2 Rh

3235 Rh X

( ft )

1010 K wRh X ( m) 2 gK

En pies

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Resistencia por Choque •

•

•

•

•

A continuación se adjuntan tablas de Le para pérdidas por choque más comunes y diferentes tamaños de galerías. Estos valores se obtuvieron para aire normal, y un coeficiente de resistencia aerodinámica  = 0,00189. Para obtener datos de acuerdo a un  determinado los valores deben ser multiplicados por 0,00158*  /  . Se incluyen las perdidas en la galería que sigue al choque, la única excepción es la salida. Se excluyen perdidas por choque en la salida o descarga si hay un ventilador.

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Factores que afectan a la resistencia 





Naturaleza de las Paredes: Dada la naturaleza de la mina, los conductos (galerías, chimeneas, tajeos, etc.) son irregulares y ofrece resistencia al paso del aire originando perdidas de energía, transformando la energía de trabajo en energía de calor, producto de la fricción y esta transformación sucede, por ejemplo, cuando el aire turbulento pasa por una superficie. Mientras mas áspera sea la superficie, mayor será la turbulencia y por lo tanto, mayor la fricción y mayor la perdida de poder. Por lo tanto un ducto áspero cuenta con un coeficiente más alto de fricción que un ducto suave. Si se presentan demasiadas obstrucciones en el ducto, se asume el factor “K” .



Configuración y Tamaño:

Sea C el perímetro del conducto y A el área transversal al conducto, la relación entre C/A determina la forma de un conducto de ventilación y esto juega un papel importante para determinar la resistencia. Hoy en día, la mayoría de los piques son circulares. Los piques circulares presentan una resistencia menor al flujo de aire que los rectangulares (siendo todos los demás factores los mismos). La forma de pique elíptico ayuda a reducir la resistencia.




Hoy en día los túneles subterráneos se están fabricando con una configuración semi-elíptica; esta configuración resiste de mejor forma a las presiones derivadas de los movimientos de rocas y también reduce la resistencia de dicho túnel al flujo de aire.




Un área de corte transversal es sumamente importante para determinar la resistencia de un conducto de ventilación. Desde el punto de vista de la ventilación, mientras mayor sea el conducto de ventilación, mejores son los resultados, sin embargo, al aumentarse el tamaño del conducto se aumentan los costos y podría aumentar el tiempo requerido de excavación. Estos factores deben ser considerados antes de determinarse el tamaño óptimo de un conducto de ventilación. LOGO www.themegallery.com


Longitud: •

•

Es obvio que mientras mayor sea la longitud de un conducto de aire, mayor será la resistencia al flujo de aire. Desafortunadamente, poco se puede hacer para reducir este factor puesto que los conductos se ventilación generalmente son creados para extenderse entre puntos fijos de una mina. Los conductos de ventilación deberían, si es posible, ser creados por la ruta mas corta posible. LOGO www.themegallery.com

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Factores que afectan a la resistencia Otros: Soporte: El uso de grandes cantidades de madera u otra forma de soporte en un conducto de ventilación aumenta su resistencia al flujo de aire de dos maneras. Primero, se reduce el área libre del conducto de ventilación. Segundo, las perdidas por choque son causadas a medida que el aire golpea estas obstrucciones. •

•

Madera

Cimbras


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Factores que afectan a la resistencia Otros: •

•

•

Se utilizo modelos extensivamente para determinar la mejor configuración de los puntales divisorios de los túneles y todos los tuéneles modernos cuentan con soportes aerodinámicos. Techos apernados han reemplazado, en muchos casos, a la madera como soportes en los túneles, y en consecuencia han ayudado a reducir la resistencia de estos túneles al flujo del aire. El espaciamiento entre los soportes tiene una gran importancia en su resistencia contra el flujo de aire. Mientras mayor es la distancia entre si, menor es su resistencia. En la actualidad, los soportes para túneles se encuentran espaciados hasta en tres metros entre si.


Ejemplo de calculo Calcule la perdida de carga por fricción y choque en cada galería, la perdida de carga del sistema y la potencia requerida para producir flujo (todas las galerías tienen la misma sección)

K=0,0232 (para todas las galerias)

Q= 9,44 m3/s (20000 cfm) w= 1,201 kg/m3

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sección

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Ley Básica de la ventilación

H l  Q

2

H t  Q

2

H l  RQ

R  2

KO( L  Le ) 3

A

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Curva característica del circuito mina

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Ventilacion de Minas (Resistencia)

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