material de estudio iv

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PERDIDAS DE PRESIONPOR CHOQUE

DR. FELIPE CALIZAYAConsultor INTERCADE

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PERDIDAS DE PRESION POR CHOQUE Y OTROS CONCEPTOS

Obstrucciones

Caídas de Presión por Choque.

Obstrucciones.

Gradientes de Presión.

Fugas de Aire.

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

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PERDIDAS DE PRESION POR CHOQUE

La pérdida por choque HX, ocurre toda vez que lacorriente de aire cambia de dirección.

Ej lEjemplos:

1. Uniones y codos

2. Cambio de sección delducto


Estas representan entre el 10 y 30 % de la pérdida totalde presión.

3. Obstrucciones

4

ESTIMACION DE PERDIDAS POR CHOQUE

Dos Métodos: Presión de Velocidad y Longitud Equivalente

1. METODO DE PRESION DE VELOCIDAD, Hx

vX HXH * X= Coeficiente del choque

X varía con cambio brusco en dirección del aire y Hx esfunción de resistencia de choque Rx.

H l l d d


Donde A = Area transversal del ducto y w = densidad del aire

2** QRHXH XVX

221098

*

A

wXRX

Hx es calculado de:

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PERDIDAS POR CHOQUE - EJEMPLO 1

Dados los datos siguientes:

Q3 = ?3

"4.0XH

Determine el coeficiente de choque X.

Q1 = 334 kcfm Q2 = 193 kcfm

D = 19 p3

1

Solución: VX HXH *2

1098*

VwH v


Solución: VX HXH1098

Q3 = Q1 + Q2 = 527 kp/min A3 = 283.5 p2

V3 = 1860 p/min Hv3 = 0.22 pulg.H2O X = 1.82

6

2. METODO DE LONGITUD EQUIVALENTEPor este método, la pérdida por choque es expresadoen términos de longitud, Le.

ESTIMACION DE PERDIDAS POR CHOQUE

Dados los datos:

g ,

APH 1L

21

1 PH HH

Caso A

Caso B

075.0w PerARH /


2

L + Le

BPH 2 12 HH Caso B

2312

2.5

)(**Q

A

LeLPerKHHH X

K

XRLe H

*10

*323510

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PERDIDAS POR CHOQUE - CODOSTIPO DE CODOS: RECTANGULAR Y CURVILINEO

El coeficiente X es calculado como sigue:

260

90*

6.0

amX

d

R

R

2

2 90*

25.0

amX

m = R/b

Rectangular:

Curvilíneo:


Se recomienda usar: R = 2*d

A Ab

d

Sección A - A

Θ = Deflección

a = d/b; Aspecto

d = alto; b = ancho

R = Curvatura

m = R/b

8

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’K

XRLe H

*10

*323510

RH = A/Per = 2 pies

r Solución:

26.0

XSección transversal:


d = 8’

b = 8’

90*

am

X

m = r/b; a = d/b; θ= 90°X = 1.2; Le = 78’.

Sección transversal:

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PERDIDAS POR CHOQUES

CONSIDERACIONES PRACTICAS

Utilice valores moderados de K Utilice valores moderados de K

K = 45 E-10 para galerías de entrada

K = 60 E-10 para galerías de expulsión

Utilice longitudes equivalentes (LT = L + LE)


g ( T E)

Mida la longitud del ramal y aumente del 10 al 15 %

para compensar por estas pérdidas.

10

Motord

PERDIDAS POR CHOQUES

CONSIDERACIONES PRACTICAS

Motor

R = 1.5 * d

R

d

Ej l


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

Solución:R = 1.5 x d = 9’, luego, el coeficiente X = 0.11Para Q = 100,000 cfm, la pérdida Hx = 0.1 in.w.g.

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GRADIENTE DE PRESIONES

Es la representación gráfica de la ecuación de Bernoulli

Tres

Es una manera de contabilizar las caídas de presión

Sistema soplante (presión +)

Ventilación auxiliar de un desarrollo largo

Tres Casos:

Sistema soplante (presión +)

Sistema aspirante (presión -)

Sistema combinado (presiones + y -)

Ventilador secundario Ventilador

Frente


Ventilador Primario

Ducto Rígido Ducto Flexible

Frente

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1. SISTEMA SOPLANTE (PRESION +)

HT = HS + HV

+ Presión


1 2

T S V

HvReferencia

HS1HS2

HT

LongitudHv


Ventilador

El ventilador aumenta la presión del aire por encima de PB

Todas las presiones son positivas, excepto la PT de entrada

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2. SISTEMA ASPIRANTE (PRESION -)

Hf

Presión +


1 2

HT = HS + HV

HvReferencia

HS1

HS2Presión -

HT


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

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3. SISTEMA AUXILIAR CON VENTILADOR SECUNDARIO

(incluye presiones – y +)

HT

Hv

Referencia

HS2

HS3

Presión -

Presión +

HS4

Hs


La gradiente de HS está siempre por debajo de la de HT

2 31 4

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Ejemplo: En base a las siguientes mediciones:Presión del ventilador, HT = 20 ”H2O. @ h = 70 %Caudal, Q = 1,000 cfm, Costo, c = 5c/ kWh

ESTIMACION DE ENERGIA CONSUMIDA

Determine el costo anual de operación (energía)

Solución: = 4500 hp

*6350

* QHBHP

T

365*24*)/($*746.0* kWBHPC


)(

= $1,470,000/ año

El costo de operación varía con los factores que afectan la

resistencia de la mina (sección, rugosidad, longitud, etc.).

16CURVAS CARACTERISTICAS DE UN VENTILADOR

AXIAL

300

300

8.00

9.00

300

.)

VAD – 72F30 1170 RPM

50

100

150

200

250

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

00

50

100

150

200

250

200

250

30070%

70%

70%

al P

ress

ure

(in

ches

w.g

.

Ho

rsep

ow

er


0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

0

0.00

1.00

2.00

0050

100

150

20

CFM x 10000

To

ta

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OTROS FACTORES IMPORTANTES

Entre otros factores que afectan la R de la mina están:

1. Tamaño de la excavación:5

1R 1. Tamaño de la excavación:

El diámetro es el factor más importante.

2. Forma de la excavación:

5DR

2/1A

PerSF


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

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DOM Fans

Sha

ft 1

Sha

ft 2

Tuan FansSalidas Salidas

Fugas

FA

S

RB

H

Conveyor

Production

U/cut

R

BH

# 3

EE

SS

Sha

ft 4

DO

Z V

/R

Sh

aft 3

Ram

IOZ Mine

/R 1

1

400 gpm

2000 gpm60 gpm

200 gpm

GBT FanSalida


3186 L

F

MR

DOZ Mine

MLA Drifts

DOZ Intakes Undercut

Production

Crusher/Conveyor

Exhaust Galleries

BS D

Ramp B

amp AV/

2986 L

700 gpm

2100 gpm

Entradas

Zona Activa

Sección Vertical de una Mina Metálica

Fugas

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V- 12 Conducto de Entrada

Difusor

Cámara de Acople

Socavón 1

V- 14

Motor

D


VentiladorPuertasDobles

D

DETALLES DE INSTALACION DE DOS VENTILADORES

Fugas

20

Frente A

R

3

4Fugas de Aire

C-2

0

C-3

0

Frente B

E t dSalida 1

2

5

6

87

XC-3

XC-1

XC

XC

Referencias

# de Estación Entrada1


FUGAS DE AIRE EN MINAS DE CARBON

Entrada

Banda

Salida

R

Salida

Regulador

Puente

MurosR

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Muros de Muros de VentilacióVentilació

Puntos de Fuga

nn


FUGAS DE AIRE EN LABORES DE DESARROLLO

22

CUANTIFICACION DE FUGAS DE AIRE

% de Fuga: 100Q

QQ%L

T

ET

Resistencia de los tabiques:

PR 2

QT = Caudal total del ventilador, cfm

QE = Caudal requerido en frentes, cfm

Donde:


tabiques:Q

R 2d

e

Donde: Re = Resistencia de un grupo de muros∆P = Presión media; Qd = Pérdida de caudal.

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Muro sintético y ventana de

control


Punto de Fuga

24

600

750

900

ion

, Pa

Correa y Salida

Entrada y Correa´

0

150

300

450

1 2 3 4 5 6 7

Ca

ida

de

Pre

s

7 16 31 45 60 75 89

´


1 2 3 4 5 6 7

Numero de Cross-cut

7 16 31 45 60 75 89

CAIDAS DE PRESION VS. NUMERO DE RECORTES

´

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CUANTIFICACION DE FUGAS (EJEMPLO)

XC

-132

XC

-29

n = 103

1 2Entrada

a b1 c1 d1 e

Salida4 3

1 1a2

b2 c2 d2 e2

Banda

Ventilador

Resultado de Mediciones:


Resultado de Mediciones:Estación Caudal, kcfm Caída, “H2O

4 392.00 3.27

3 308.00 1.29

% L = ?

Solución: % L = 21 %; Re = 0.32 P.U. para 103 muros.Re = ?

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MENSURAS DE VENTILACION

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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Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor IntercadeLABORATORIO DE VENTILACION

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CAUDAL DEL AIRE:

Velocidades Moderadas (< 3000 p/min)

INSTRUMENTOS REQUERIDOS

Anemómetros, Cronómetro y Wincha

Velocidades Moderadas (< 3000 p/min)

Tubos Pitot, Manómetros y Wincha

Velocidades Altas ( > 1200 p/min)


Presión del Aire:

Barómetro, psicrómetro, Tubos Pitot y Manómetros

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INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESION


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Caudal de Aire:

MENSURAS DE VENTILACION

Q = V * A

V< 3000 p/min: Anemómetros y Cronómetro

V < 100 p/min: tubos de humo

V = Velocidad promedio

A = Area del pozo, galería o ducto

Instrumentos:


V < 100 p/min: tubos de humo

V > 1200 p/min: Tubos Pitot y Manómetros

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ECUACIONES UTILES DEL AIRE

Peso Específico:

P P ió B ét i lb/ 2 R 53 35 lb/lb °R

TR

Pw b

*

Número de Reynolds:

Pb = Presión Barométrica, lb/p2; R = 53.35 lb/lb °R

V = velocidad, p/s; D = diam, p;

T = Temp. absoluta = 460 + td

DVDV

N R **6250*


Presión de Velocidad:

, p ; , p;

V = Velocidad del aire, p/min

2

1098*

VwH v

32

MENSURAS CON ANEMOMETROEmpiece

15”

30”

Termine

30”

60”

15”

45”60”

Medición en “S” Medición en “W”

W = 10 ’ W = 18 ’

H = 12 ’


A = W * H = 120 p2

V = (380+ 395+ 375)/3= 383 - 10 p/min

Q = 44,800 cfm.

A = W * H = 216 p2

V = (1140+ 1050+ 1175)/3= 1122 - 75 p/min

Q = 226,000 cfm.

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MENSURAS CON MANOMETRO Y TUBO PITOT

Presión de Velocidad:2

V*wH

v 1098

Velocidad:w

Hv1098V


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

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Dirección del aire


MANOMETRO Y TUBO PITOT

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