Clase_2_-_VENTILACION_Resistencia

Flujo de aire a travs de galeras y ductosMI57G- Ventilacin de minasR CastroSemestre Otoo 2007

M57G - Prof. Ral Castro

ContenidosEcuacin de energa en fluidosPerdida de presin en minasEstado del flujo en galerasCalculo de perdidas de presin


Ecuacin de Energa en fluidosEnerga Total 1 = Energia 2 + Perdidas por el flujo de 1-2


Ecuacion de energiaEcuacin de equivalenciaEcuacin de Bernoulli


Ecuacin simplificada para ventilacinSe consideran la presin relativa a la atmosfrica en el punto de medidaOcurre una excepcin cuando se usa ventilacin natural ya que se debe considerar las diferencias por cota


RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE

Siempre un fluido se va a mover desde un punto de mayor presin a otro de menor presin.La diferencia de presin en ventilacin se expresa en mm de columna de agua (H)


RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRECAIDA DE PRESIONEs ms importante determinar la diferencia de presin entre dos puntos que la determinacin de la presin en ellos.

El flujo de aire se origina porque existe una diferencia de presin entre dos puntos del sistema y para poder lograr esta diferencia es necesario agregar energa al sistema.

Esta energa es consumida en superar las perdidas de energia del sistema Hl. Unidades de medidaMilimetros de caida de agua: mm H2OPascal o Kilopascal=Pa1 mm H2O=248,84 Pa


Perdidas de Presion (Hl)Estas resistencias originan una cada o prdida de presin, llamada H y que est dada en mm de columna de agua o Pascal ( 1mm Pa) Las prdidas de presin estn formadas por dos componentes: prdidas por friccin y prdidas por choque H = Hf + Hx

Prdidas por friccin, representan las prdidas de presin en el flujo lineal a lo largo del ducto y es producida por el roce del aire con las paredes del ducto.Prdidas por choque son de origen local, producidas por accidentes como cambio de rea, bifurcaciones, uniones, obstrucciones, cambios de direccin, etc.

La energia que se suple al sistema esta


Presiones en una mina1. Cada de presin esttica (Hs)Hs(mina)=Hf+ Hx2. Cada de presin por velocidad (Hv)

3. Cada total:Hmina=Hs+Hv


Caida de presion


Sistema inyector


Sistema extractor


Sistema tipo booster


Tipo de aire en una minaNumero de ReynoldsEn minas importa que se produzca flujo turbulento NRE> 4000 para asegurar dispersin y remocin de contaminantesPara la mina se estar casi siempre en flujo turbulentoFlujo laminar puede existir en perdida a travs de puertas, o cuando el aire pasa a travs del rellenoNre> 4000 (flujo turbulento)


RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE POR FRICCION HF

En fluido-dinmica la perdida por friccin esta dada por:

Para el caso de minas Atkinson:F depende del numero de ReK es constanteO = perimetro de la excavacinA= area de la excavacinL= largo de la excavacinQ= caudal (m/s)


Rango de valores de K para minera metlicaSe multiplican valores de tabla x 1.855 10^6


RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIREK en tablas es Standard. Se corrige por cambio en peso especifico del aire:


RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIREEl clculo de K usando la experimentacin en terreno se hace por la frmula:

Todos los parmetros que intervienen pueden ser determinados en terreno.

Si se trata de un proyecto donde no hay datos de terreno, se usan los datos de las tablas.


Resistencia por Choque

Las prdidas 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 direccin, entradas, contracciones, etc.

Tambin dependen de la velocidad y del peso especfico del aire.


Perdida de carga por choqueEn pies


Perdidas por choqueA continuacin se adjuntan tablas de Le para prdidas por choque ms comunes y diferentes tamaos de galeras.

Estos valores se obtuvieron para aire normal, y un coeficiente de resistencia aerodinmica = 0,00189

Para obtener datos de acuerdo a un determinado los valores deben ser multiplicados por 0,00158* /

Se incluyen las perdidas en la galera que sigue al choque, la nica excepcin es la salida

Se excluyen perdidas por choque en la salida o descarga si hay un ventilador


Largos equivalentesRef: Hartman et al (1997)


Largos equivalentesLARGOS EQUIVALENTES, PARA k = 0,00189 (kg/m3)Ref: E. Yanes (1993)


RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRELARGOS EQUIVALENTES, PARA k = 0,00189


RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRELARGOS EQUIVALENTES, PARA = 0,00189






RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE Frmula fundamental de ventilacin.Considerando el reemplazo de Hx por el largo equivalente Letendremos, entonces, la frmula para la cada de presin:K * (Lf + Le) * O* Q2H=A3; (mm. de c.a. o Pa)donde:H= cada de presin, Kg/m2K= coeficiente de resistencia aerodinmica , Kg/m3Lf= largo fsico, m;Le= largo equivalente, m;A= rea, m2;O= permetro, m;Q = caudal, m3/seg


PotenciaLas unidades de la resistencia que se usan son las siguientes:Se define tambien la medida de resistencia murge (u) como aquella que causa una perdida de 1 mm H2O por cada 1 m3/s de caudal


Ejemplo de calculoCalcule la perdida de carga por friccin y choque en cada galera, la perdida de carga del sistema y la potencia requerida para producir flujo (todas las galeras tienen la misma seccin)K=0,0232 (para todas las galerias)Q= 9,44 m3/s (20000 cfm)w= 1,201 kg/m3


seccin


Ley Bsica de la ventilacin


Curva caracterstica del circuito mina


ReferenciasHartman, Mutmansky, Ramani, Yang, 1997. Mine Ventilation and Air Conditioning pp 135-178

Yaez, E. Apuntes de clases Cap. 3

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