Clases de Ventilación de Minas

Esteban López Araya.Universidad de Aconcagua

TECNICO EN MINAS

CAPITULO 7.CAPITULO 7.VENTILACION EN MINAS VENTILACION EN MINAS

SUBTERRANEASUBTERRANEA

Los sistemas de ventilación tienen básicamente tres elementos principales:

i.- Caudal de aire.

ii.- Energía : La energía necesaria para que un ventilador pueda mover una masa de aire.

iii.- Sistema colectores o controladores de polvo.

SISTEMAS DE VENTILACIÓNSISTEMAS DE VENTILACIÓN

1.- Determinación del caudal de aire.

Q = A x V (c. f. m.) (pies3/min)

ÁreaSe determina en forma directa en una sección de la galería o ducto.

VelocidadCuantifica la traslación para gases y fluidos en una unidad de tiempo.

Ejercicio:1.- En una labor de dimensiones 3 x 3 metros, el aire avanza a una velocidad de 120 metro en un 1 Minuto, cual es el caudal de aire que circula en esta labor.

1.1.- Calculo Según el desprendimiento de gases

Se basa en el volumen de gas desprendido en una mina cada 24 horas.

Q = q . (m3/seg) 864 p

q : Volumen de gas desprendido en 24 horas (m3)p : Concentración máxima permisible en Chile 0,5 %

1.2.- Calculo Según el personal que trabaja

Se basa en el oxigeno necesario para las personas que trabajan en una Mina Subterránea.

Q = f x N

f : Volumen necesario por hombre. En Chile 3 m3/minN : Numero de trabajadores por turno.

Ejercicio:¿Cuál será el caudal de aire necesario para un turno donde

trabajan 50 personas, exprese el resultado en c.f.m.?

1.3.- Calculo del caudal de aire según el polvo en suspensión.

Existen normas que limitan la cantidad de partículas de polvo por m3 de aire. Pero es muy difícil predecir la cantidad de polvo generado por los distintos procesos industriales.

Por lo cual es más aceptado el criterio de hacer pasar una velocidad de aire por áreas contaminadas y arrastrar el polvo a zonas donde no cause problemas.

Velocidades deben ser del orden de 200 a 500 pies/min ó 30 a 40 mt/min son suficiente para mantener áreas despejadas.

1.4.- Calculo del caudal según el consumo de explosivo Se basa en la eliminación de tóxicos producidos por la

detonación de explosivos y el tiempo que se estima para limpiar las galerías de gases y C.M.P. según normas.

Q = G x E T x f

G : Formación de gases en m3 por detonación de 1kg de explosivos. Como norma general 0,04 m3.

E : Cantidad de explosivo a detonar.T : Tiempo de dilución en minutos no debe ser > a 30 minutos.f : Porcentaje de dilución de los gases en la atmósfera, debe ser

diluido a no menos de 0,008 %.

Q = 16,67 x E (m3/min)

1.5.- Caudal por gases de escape equipos diesel.

El existo de los LHD en la Minería, ha significado una serie de ajustes de la infraestructura para acoger este nuevo equipo.

Por tal razón se debe considerar el control de la emisión de gases nocivos CO en los motores.

La emisión de gases debe considerar lo siguiente:

1.- Cartas de consumo de petróleo y lubricante que permiten controlar y detectar situaciones anormales.

2.- Problemas en el suministro de combustible se actúa sobre los inyectores y sobre bombas de petróleo.

3.- Uso de aditivos anti-smog en el petróleo.

4.- La instalación de un purificador oxi-catalítico controla en gran medida este problema, teniendo en cuenta que después de un cierto tiempo de operación 1500 horas se debe agregar granulado o pellets.

El aire mínimo será de 2,83 m3/min por HP.

EJERCICIO2.- En una labor de área 9 m2 existe un ventilador de 250 HP cual es la velocidad del viento que circula si el caudal esta relacionado con la potencia del ventilador

Requerimiento según reglamento pala 275 HP

27.484 cfm por total HP

HP MOTORES Y CONSUMOSHP KW AMP5 3,7 8

7,5 5,5 1210 7,5 1615 11 22,520 15 3025 18,5 3730 22 4433 25 5040 30 6050 37 7260 45 8575 55 105

100 75 138125 90 170150 110 211180 132 245200 150 283

2.- Flujos de aire en galerías o ductos ( ley de Atkinson’s).

Cuando el aire fluye a través de un ducto, una galería minera, un pique enmaderado o revestido con planchas metálicas, la presión requerida para mover el aire a través de él depende no solo de la fricción interna sino también del tamaño, longitud, forma del ducto, la rugosidad de sus paredes, la naturaleza de las obstrucciones, la velocidad y densidad del aire.

El movimiento del aire se produce por diferencia de presión, para originar esta diferencia de presión es necesario agregar energía al sistema.

La energía es consumida en superar la resistencia que ofrece la galería o ducto al paso del aire, lo que significa consumir capacidad de mover al aire por el ventiladores.

Este consumo de energía se denomina pérdidas por fricción (Hf) y está formada por dos componentes.

Hf = R x Q2.

Hf : Perdidas por fricción (pulgada columna de agua) R : Resistencia aerodinámicaQ : Caudal (pie3/min)

PERDIDAS SINGULARES (HX).

En todo sistema de ventilación existen las perdidas Singulares que son causadas por abruptos cambios de velocidad.

1.- Cambios en la dirección del flujo.2.- Entradas y salidas de aire del sistema.3.- Bifurcaciones o uniones de dos o más flujos.4.- Obstrucciones en las galerías de ventilación.5.- Puertas defectuosas.6.- Poca hermeticidad de los tapados.

En ventilación las perdidas singulares se reducen a:

Pérdidas de entrada (Pe)Perdidas de salida (Ps)

Ambas son gastadas en poner en poner en movimiento una masa de aire y disipación de la energía a la salida.

Pe = 1 VP + Cr.Ps = 1 VP.

VP = (V / 4005)2.

VP = Presión cinética Pulg H2O.V = Velocidad de aire en pies / min.Cr = Pérdidas de entrada.

En galerías subterráneas se expresa las perdidas por medio del uso de largo equivalente de una galería recta.

A modo de ejemplo y para fijar mejor las ideas, respecto del efecto negativo que presentan los cambios bruscos de dirección tenemos que en una tubería rectangular de 1,5 x 0,75 m, cambios de dirección dan pérdidas equivalentes a las longitudes de tubería siguiente.

Por lo tanto.

H = Hf + Hx

Todas las formulas para pérdidas de presión incluyen un factor empírico, cuyo valor varía con las condiciones y se determina por experiencia. Este factor empírico comúnmente llamado K (coeficiente de fricción).

Formula para pérdida de presión para ventilación de Minas

H = K x L x P x V2

A

H = Pérdidas de presión (Libras / pie2)K = Factor de fricción (lb x min2/pie4)L = Largo de la galería (pie)P = perímetro de la galería (pie)V = Velocidad (pie/min)A = Área de la sección de la galería (pie)

Para obtener la perdida de presión en pulgadas de agua la formula se divide por 5,2 y queda

H = K x L x P x V2

5,2 x A

Si alteramos la formula para incluir el caudal de aire queda

H = K x L x P x Q2

5,2 x A3

En ventilación se debe trabajar con densidades por lo tanto a la formula anterior se debe hacer corrección por variación de densidad por lo cual queda:

H = K x (L + Le) x P x Q2 x W . 5,2 x A3 x 0,075

H = Resistencia aerodinámicaK = Factor de fricciónL = Longitud del ducto piesLe = Longitud equivalente P = Perímetro piesA = Área del ducto pies2

W = densidad del aire en el lugar.

Factores de fricción.

Tipo de galería K

Túneles de roca 90 x 10-10

Túneles rectos fortificados 80 x 10-10

Ductos de ventilación

Manga lisa 13 x 10-10

Manga corrugada 33 x 10-10

Ejercicio:Cuál será la caída de presión cuando 25.000

pies3/min de aire a 0,064 lb/pies3 de densidad fluyen a través de manga corrugada de 1640 pies de largo y 1,0 metros de diámetro?