temas de trabajo de ventilacion
TRANSCRIPT
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
1/18
1
VENTILACIN DE MINAS
Docente: Rashta Lock Manuel
Alumno: Reyes Agero Rodrigo
Cdigo: 111.0802.449
HUARAZ, 11 DE DICIEMBRE DEL 2014
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
2/18
2
NDICE
1. CLASES DE VENTILACIN ................................................................................................. 3
a. Ventilacin Natural. .............................................................................................................. 3
b. Ventilacin Mecnica. ........................................................................................................... 5
2. TRMINOS PARA ESPECIFICAR LOS VENTILADORES............................................. 6a) Presin total del Ventilador.................................................................................................. 7
b) Presin de Velocidad del Ventilador .................................................................................. 7
c) Presin Esttica del Ventilador ........................................................................................... 7
3. LEY DE LOS VENTILADORES ............................................................................................ 8
a. Variacin de Dimetro .......................................................................................................... 8
b. Variacin de velocidad ............................................................Error! Bookmark not defined.
c. Variacin de densidad........................................................................................................... 8
d. Variacin de Varios Parmetros............................................Error! Bookmark not defined.
e. Variacin de Varias prestaciones...........................................Error! Bookmark not defined.
4. CLASIFICACIN DE LOS VENTILADORES.................................................................... 9
a. Ventiladores Centrfugos ...................................................................................................... 9
b. Ventiladores Axiales ............................................................................................................ 10
5. CARACTERSTICAS DE LOS VENTILADORES............................................................ 11
6. OPERACIN DE LOS VENTILADORES .......................................................................... 14
7. FACTORES QUE AFECTAN A LOS VENTILADORES ................................................. 18
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
3/18
3
VENTILACIN DE MINAS SUBTERRNEAS
1.CLASES DE VENTILACIN
a. Ventilacin Natural.Este tipo de ventilacin, como su nombre lo indica, se logra mediante el flujo natural del
aire fresco hacia el interior de mina, sin necesidad de equipos de ventilacin; sin embargo,
en minas profundas, la ventilacin de este tipo no es suficiente, pues se genera gracias a
las diferencias de presiones y entrada y salida de aire. Esto quiere decir que depende de
manera directa de las condiciones climticas de la zona. Es muy importante el volumen de
aire dentro de una mina, pues sirve para equilibrar los procesos de trabajo; si no se cuenta
con el volumen suficiente, se producirn alteraciones en la presin de entrada y salida del
aire. Entonces, estos aspectos se deben controlar con ventilacin auxiliar, o bien, la
llamada ventilacin mecnica.
Para que se produzca un flujo natural de aire en la mina, ser necesario que exista una
diferencia de temperatura entre las labores subterrneas y la superficie y que las
conexiones a superficie estn en diferencia de altitud, a fin de permitir la renovacin
continua del aire que es desplazado en las zonas inferiores de la mina.
Mientras mayores sean estas diferencias, mayores sern las presiones de ventilacin
natural que originan y mayores los flujos de aire.
Si la mina est emplazada en relieve horizontal, la ventilacin natural es muy dbil
o no existe.
En una mina que cuenta con labores horizontales y verticales, existir una
diferencia de densidad del aire superficial y el interior, equivalente a una altura h.
durante el verano, el aire de la chimenea se encuentra a menor temperatura que el
aire en superficie y es ms denso, ejerciendo presiones sobre el aire de la galera
obligando a que el flujo ingrese por la chimenea y salga por la galera.
En el invierno se invierte el proceso.
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
4/18
4
Durante otras estaciones el compartimiento del flujo de aire es difcilmente
predecible, lo ms probable que la ventilacin natural no se produzca.
En una mina con labores horizontales y 2 chimeneas de igual altura y ubicados en
el mismo nivel, en invierno el aire ms caliente de una de las chimeneas tendera a
subir a superficie, obligando a que el aire exterior ms frio ingrese por la otrachimenea crendose el flujo, por ejemplo como el circuito ABCD.
Mtodo hidrosttico de clculo de la ventilacin natural:Se puede determinar como la diferencia de pesos de columna de seccin unitaria y
de igual altura del aire entrante y saliente:
( ) Dnde:
H: Altura de pozo
( )Pesos especficos medios en los pozos de aire entrante y saliente.
Presiones de las corrientes entrante y saliente en la profundidad Peso especfico del aire
Dnde:
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
5/18
5
P: presin (mm Hg)
T: temperatura absoluta del aire
Las presiones p1, p2 se determinan por la siguiente formula
Tambin se utiliza la frmula:
[
()
()]
Dnde:
R: Constante de gases, igual para el aire 29,27
Cuando H > 100mm, hay que multiplicar por un coeficiente de correccin(1+
)
b. Ventilacin Mecnica.El objetivo principal de la ventilacin mecnica, o secundaria, es garantizar aire fresco
y limpio a las labores mineras, empleando equipos y sistemas auxiliares.
La ventilacin mecnica se logra por medio de ventiladores que introducen aire fresco a
travs de mangas o ductos. Para las labores de minera subterrnea, es obligatorio emplear
este medio, pues el aire o la ventilacin natural son muy restringidos. Adems, las
consecuencias de un mal control del aire pueden ser catastrficas: mal desempeo de los
trabajadores, en el mejor de los casos; enfermedades, como silicosis, siderosis, antracosis,
etctera; posibles explosiones que pueden llegar a cobrar vidas humanas, prdida de
equipos y paralizacin de actividades.
Para saber qu ventilador resulta mejor para las necesidades subterrneas, es preciso
evaluar los objetivos de la mina y la cantidad de obreros, el equipo, entre otros aspectos
importantes. En general, los ventiladores se clasifican en dos tipos: los centrfugos y los
axiales.Ventilador:se puede definir un ventilador como una turbo mquina con una relacin decompresin (presin absoluta de descarga/presin absoluta de admisin)
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
6/18
6
Energa consumida por en mover el aireSupngase un pistn que se desplaza dentro de un cilindro, moviendo un volumen de aire.
2.TRMINOS PARA ESPECIFICAR LOS VENTILADORES
Caudal (Q):
El caudal de un ventilador es la masa de aire que ste puede desplazar en una unidad detiempo.
Se expresa en ; ( )
Diametro ():El dimetro es el segmento de recta que pasa por el centro y une dos puntosopuestos de una circunferencia, una superficie esfrica o una curva cerrada, tiene sus
extremos en la superficie de esta.
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
7/18
7
Velocidad (R.P.M): Una revolucin por minuto es una unidad de frecuencia que se usatambin para expresar velocidad angular. En este contexto, se indica el nmero de
rotaciones completadas cada minuto por un cuerpo que gira alrededor de un eje.
Potencia (HP):Es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.
Presion
a) Presin total del VentiladorLa presin total es precisamente la diferencia algebraica que existe entre la
presin total media a la salida del ventilador y la presin total media a la
entrada del mismo.
b) Presin de Velocidad del VentiladorEs la presin de velocidad media que existe a la salida del ventilador.
Tambin es la presin de velocidad o presin dinmica es la mxima
aceleracin de presin que tiene lugar en una corriente de fluido frente al
centro de un obstculo y que equivale a la presin necesaria para la
aceleracin del fluido desde el estado de reposo a la velocidad que posee en
cada momento.
Es la fuerza por unidad de superficie provocada por el movimiento del aire y
se manifiesta en el mismo sentido que la direccin de ste. Dicha presin es
siempre positiva.
Dnde:
c) Presin Esttica del Ventilador ().- Es la diferencia entre la presintotal y la prisin de velocidad del ventilador. ntese que la presin esttica
del ventilador no es la diferencia entre la presin esttica a la salida y al
ingreso del ventilador, sino que se define en base a la ecuacin de bernulli yse denomina tambin presin til del ventilador.
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
8/18
8
3.LEY DE LOS VENTILADORESa. Para una misma velocidad de rotacin
i. Caudal
(
)
ii. Presin ( )
iii. Potencia
( )
b. Para un mismo dimetro de rotori. Caudal
ii. Presin
( )
iii. Potencia
(
)
c. Para una densidad de aire variablei. Caudal
ii. Presin
iii. Potencia
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
9/18
9
4.CLASIFICACIN DE LOS VENTILADORESa. Ventiladores Centrfugos
Un ventilador centrfugo es un aparato compuesto de un rodete de aletas que gira dentro
de una carcasa espiral. La rotacin del rodete se asegura mediante un motor, generalmente
elctrico, siendo su finalidad poner en movimiento aire o un flujo gasiforme.
El ventilador centrifugo es una turbo mquina de flujo radial, en aquel aire ingresa a un
impulsor provisto de aletas y es descargado rpidamente a una cscara.
En los ventiladores centrfugos, el aire entra por el canal de aspiracin que se encuentra a
lo largo de su eje, tomado por la rotacin de una rueda con relieves. Ofrece la ms alta
presin esttica y un flujo mediano. Su eficiencia vara entre 60 y 80 por ciento; pueden
trabajar a altas velocidades.
Ejemplos
http://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20CENTRIFUGOS/MPI/F.T.%20C-1100,%20MPI-1%20(OT12-2344).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20CENTRIFUGOS/MPR/F.T.%20C-430,%20MPR%20(OT11-2122).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20CENTRIFUGOS/MPI/F.T.%20C-1100,%20MPI-1%20(OT12-2344).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20CENTRIFUGOS/MPR/F.T.%20C-430,%20MPR%20(OT11-2122).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20CENTRIFUGOS/MPI/F.T.%20C-1100,%20MPI-1%20(OT12-2344).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20CENTRIFUGOS/MPR/F.T.%20C-430,%20MPR%20(OT11-2122).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20CENTRIFUGOS/MPI/F.T.%20C-1100,%20MPI-1%20(OT12-2344).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20CENTRIFUGOS/MPR/F.T.%20C-430,%20MPR%20(OT11-2122).pdf -
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
10/18
10
Los Alabes pueden ser radiales, curvados hacia adelante o curvados hacia atrs
ruedas de alabes curvados hacia adelante
ruedas de alabes curvados hacia atras
b. Ventiladores AxialesEn los ventiladores axiales, el aire ingresa a lo largo del eje del motor y, luego de pasar a
travs de las aletas del impulsor o hlice, es descargado en direccin axial.
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
11/18
11
Se les llama tambin ventiladores de hlice. Ofrecen el ms alto flujo de aire; su
eficiencia oscila el 70 y el 80 por ciento, y son capaces de trabajar a velocidades muy
altas. Sus desventajas es que son inflexibles e inestables, adems de producir mucho
ruido; sus ventajas es que son verstiles y ms baratos.
Ejemplos
5.CARACTERSTICAS DE LOS VENTILADORESLos ventiladores se clasifican, segn la direccin del flujo en el rodete; en centrfugos, y
axiales. Dentro de cada grupo, el tipo de ventilador queda definido por el nmero especfico
de revoluciones. Algunos de los puntos de vista ms importantes a tener en cuenta en la
eleccin de un ventilador
Son:
Rendimiento ptimo.-Para ello se debe escoger el ventilador segn el nmero especfico derevoluciones requerido.
Mnimo nivel de ruido.- Para ello se debe escoger el ventilador con un coeficiente depresin y elevado y nmero de revoluciones bajo.
Gran caudal.-Para ello se debe escoger un ventilador con coeficiente de caudal elevado.Gran potencia especfica (volumen y masa de mquina reducidos para la potenciadeseada).
Forma y dimensiones determinadas en la admisin y salida.Curvas caractersticas planas en todo el campo de trabajo del ventilador a fin de que elrendimiento se mantenga elevado.
Potencia mnima absorbida a caudal nulo.
Exigencias diversas en cuanto a la regulacin.
http://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20AXIALES/AVI/F.T.%20AXITUB-560,%20AVI%20(OT11-2254).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20AXIALES/AVI/F.T.%20AXITUB-560,%20AVI%20(OT10-2062).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20AXIALES/AVI/F.T.%20AXITUB-560,%20AVI%20(OT11-2254).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20AXIALES/AVI/F.T.%20AXITUB-560,%20AVI%20(OT10-2062).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20AXIALES/AVI/F.T.%20AXITUB-560,%20AVI%20(OT11-2254).pdfhttp://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20AXIALES/AVI/F.T.%20AXITUB-560,%20AVI%20(OT10-2062).pdf -
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
12/18
12
a. Curvas Caractersticas:Un ventilador funcionando a una determinada velocidad y conectada a un sistema que
tiene una resistencia dada, desarrolla una presin que representa su capacidad de
realizar un trabajo til. Una vez establecido el flujo de aire a travs del sistema, una
parte de la energa impartida por el ventilador se convierte en velocidad (presin de
velocidad), y el resto ser la energa disponible para vencer la resistencia del circuito
(presin esttica o til). La suma de estas dos presiones constituye la presin total del
aire en un punto determinado del circuito.
La curva caracterstica de un ventilador es la representacin grfica de la relacin
existente entre presin desarrollada por la mquina y el caudal de aire que influyen a
travs de la misma para una velocidad de rotacin determinada. Convencionalmente, la
curva caracterstica de los ventiladores ser para condiciones normalizadas de aire
( ) y se determina en forma experimental para cada ventilador.En la curva caracterstica de los ventiladores, se muestran generalmente la presinesttica desarrollado y la potencia al eje requerida para cada condicin de flujo. En
algunos casos, se incluye adems la eficiencia del ventilador para todo el rango en el
que es capaz de operar.
Las figuras a, b y c muestra las curvas caractersticas tpicas para tres tipos de
ventiladores centrfugos.
Fig a. Ventilador centrifugo de Alabes radiales
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
13/18
13
Fig b. Ventilador centrifugo de Alabes curvados hacia adelante
Fig c. Ventilador centrifugo de Alabes curvados hacia atrs
Fig d. Ventilador axial con aletas directrices.
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
14/18
14
El tipo de ventilador determinar la forma que tiene su curva caracterstica y ste es un
aspecto importante tanto en el diseo como en las elecciones ventiladores.
Fig. Comparacin de curvas de ventiladores
6.OPERACIN DE LOS VENTILADORESTodo sistema de ventilacin tiene tambin su curva caracterstica, anloga a la de los
ventiladores, de manera que suponemos ambas curvas caractersticas, se cortarn en algn
punto, tal como se muestra la figura.
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
15/18
15
El punto A es un punto comn a ambas curvas y determinar la prisin y el caudal que sea
capaz de desarrollar ese ventilador si se conecta al sistema cuya curva caractersticas se
muestra.
Conocida la curva caracterstica de una mina y el caudal de aire que se requiere para lograr
una ventilacin adecuada de labores subterrneas, se tendr definido un. Tal como A sobre la
curva caracterstica del sistema. El diseo o requerir no slo seleccionar un ventilador cuya
curva caracterstica pase por A, sino que al pasar por ese punto, su eficiencia sea mxima.
Operacion de ventiladores
En instalaciones importantes de ventilacin, cuando es necesario disponer de caudales o
presiones con grandes variaciones, puede resultar conveniente dotarlas de aparatos acoplados
de forma que, trabajando en conjunto o bien separados, proporcionen la prestacin exigida en
cada momento. Si las variaciones necesarias son discretas, puede bastar un nico aparato con
un sistema de regulacin, pero cuando sean precisas unas prestaciones doble o triple o msde la simple, hay que recurrir a un sistema de acoplamiento.
Con este trabajo pretendemos mostrar de forma indicativa cmo varan las prestaciones del
sistema segn sea el acoplamiento. Los aparatos de ventilacin pueden instalarse en Serie, en
Paralelo o bien de forma Mixta.
1. Operacin en serieEste sistema consiste en conectar los ventiladores uno a continuacin del otro. O bien
dentro de un mismo conducto en el que se mantenga la misma direccin del flujo del aire.
En general, y ms cuando se trate de ventiladores centrfugos de forma que la descarga deuno es conducida a la entrada del otro, la curva caracterstica de la presin resultante del
acoplamiento es aproximadamente doble.
En este caso el flujo del sistema se mantiene, pero se produce un aumento de presin en
cada ventilador. Los ventiladores pueden ser mquinas distintas o varios impulsores
conectados a un eje comn.
En el caso de ventiladores axiales, los impulsores pueden estar rotando en la misma
direccin o en direcciones opuestas. Si rotan en la misma direccin, se recomienda usar
alabes guas para minimizar el efecto de rotacin a la entrada del impulsor. Esto asegura
una mejor operacin del segundo impulsor.
En el caso de impulsores que rotan en direcciones opuestas, tpico para ventiladores
axiales, el aumento de presin puede llegar a 2,5 veces de la presin generada por un solo
ventilador. Este tipo de ventiladores no utilizan alabes directores.
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
16/18
16
Al incluir un nuevo ventilador, se producir un aumento de presin y de flujo. El aumento
en el flujo depender mucho del punto de operacin, esto se muestra en la Figura
siguiente.
Este tipo de operacin puede utilizarse como una forma de control, pero se debe tomarse
en cuenta que cuando se detiene un ventilador este representar una cada de presin y por
ende afectar la curva del sistema.
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
17/18
17
2. Operacin en paralelo
Dos o ms ventiladores se acoplan en paralelo cuando aspiran del mismo lugar y descargan
hacia el mismo sentido en la canalizacin, uniendo all sus caudales. La curva caracterstica
resultante de las de los aparatos acoplados se halla sumando los caudales correspondientes
a cada presin, esto es, para cada ordenada (presin) la abscisa del caudal resultante q se
obtiene de la suma de las abscisas de los caudales de los ventiladores acoplados q 1 + q 2
tal como se indica en la grfica de la Fig.
-
8/10/2019 Temas de Trabajo de Ventilacion
18/18
7.FACTORES QUE AFECTAN A LOS VENTILADORES
a. El dimetro del impulsor y su velocidad de rotacinb. El orificio equivalente del sistema al que se conecta al ventiladorc. La regin de la curva caracterstica en la que debe operar el ventilador, recomendndose
que sea siempre la zona con pendiente negativa.
d. La eficiencia del ventilador, ya que sta define la forma como se est aprovechando laenerga mecnica consumida en operar la turbo mquina. La creencia comn de que
cuando ms difcil de ventilar es la mina, ms grande deber ser el ventilador, conduce
generalmente a seleccionar ventiladores que una vez instalados, operan en zonas de la
curva caracterstica donde su eficiencia es muy baja.
e. La resistencia de la instalacin del ventilador. Este factor es especialmente importanteen minas de baja resistencia en las que podra ocurrir que la resistencia de la instalacindel ventilador es mayor que la del sistema al que est conectado, llegndose a la
situacin absurda que una gran parte de la energa disponible es consumida antes de
ingresar al sistema que se pretende ventilar.
f. Los cortocircuitos en la instalacin de superficie constituyen un problema serio en lossistemas de ventilacin de minas, pudiendo reducirse hasta un 10% la cantidad de aire
que ingresan efectivamente a la mina.
BIBLIOGRAFIAS http://www.sodeca.com
G
H
H
H
http://www.sodeca.com/http://www.sodeca.com/http://www.sodeca.com/