Universidad de La Serena Facultad de Ingeniera Departamento
Ingeniera de Minas PERDIDAS POR CHOQUE Y FORMAS DE DETERMINAR K
Fabin Lagos Quintana Cristbal Alonso Len Martnez Marcelo Rojas Toro
Elas Valdivia Vergara Profesor: Jos Chebair M. La Serena, 2013 P g
i n a| 2 INDICE Introduccin
.........................................................................................................................................
3 Desarrollo del
Tema...........................................................................................................................
4 Resistencia al Movimiento del
Aire.................................................................................................
4 Clculo del Factor de Friccin K
.......................................................................................................
6 Resistencia por Choque
....................................................................................................................
7 Largo Equivalente
.............................................................................................................................
9
Conclusin..........................................................................................................................................
12 Bibliografa
.........................................................................................................................................
13
P g i n a| 3 INTRODUCCIN El control de la atmsfera en una mina
es el aspecto ms vital de la operacin, ya
queinfluyeenlasaluddelaspersonasyenlaproductividadporcondiciones
atmosfricas ms confortables mejoran el trabajo humano. La
ventilacin de minas es la herramienta ms verstil de control
atmosfrico, para
estoaplicamoslosprincipiosdelamecnicadefluidosalflujodeaireen
excavaciones subterrneas.
Adems,laventilacinesunadelasoperacionesquemsrequiereenergaal
interiordelasminas,pudiendoirdeun35%a50%deltotaldelconsumo
energtico de una faena. Por esta razn, es fundamental llevar un
buen control de la ventilacin, sea natural o artificial, al
interior de nuestra faena. En nuestro trabajo de investigacin
desarrollaremos las prdidas de presin de laventilacin provocadas
por obstrucciones que encuentra el aire, estas prdidas se denominan
Perdidas por choque , adems de las distintas variables que influyen
enestasituacin,incluyendoelclculoyelconocimientodelaconstantede
friccin. P g i n a| 4 DESARROLLO DEL TEMA RESISTENCIA AL MOVIMIENTO
DEL AIRE: Por Cada de Presin
Esmsimportantedeterminarladiferenciadepresinentredospuntosquela
determinacin de la presin en ellos. El flujo de aire se origina
porque existe una diferencia de presin entre dos puntos
delsistema,yparapoderlograrestadiferenciaesnecesarioagregarenergaal
sistema. Perdidas de Presin (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)Lasprdidasdepresinestnformadaspordoscomponentes:prdidaspor
friccin y prdidas por choque.
Prdidasporfriccin:representanlasprdidasdepresinenelflujolinealalo
largo del ducto y es producida por el roce del aire con las paredes
del ducto.
Prdidasporchoque:sondeorigenlocal,producidasporaccidentescomo
cambio de rea, bifurcaciones, uniones, obstrucciones, cambios de
direccin, etc. P g i n a| 5 En Mecnica de Fluidos, para el caso de
la ventilacin de minas, las prdidas por friccin estn dadaspor:
Donde: K: ConstanteO: Permetro de la seccin L: Longitud de la labor
Q: Caudal de aire A: rea de la seccin Algunos valores de K:
23lKOLQHAP g i n a| 6 CLCULO DEL FACTOR DE FRICCIN K
Estaconstantedependedirectamentedeladensidaddelaireademsdelas
condiciones de rugosidad del interior de la mina. Se obtiene
mediante mediciones
enterrenooproyeccionesapartirdetablasenlasquesemuestrevaloresdek
tomados de manera emprica. Los valores de K son determinados para
diferentes condiciones de labor y roca, y deben ser ajustados para
poder usarlos en distintas proyecciones. L = 150 m P1P2 A P g i n
a| 7 RESISTENCIA POR CHOQUE
Lasprdidasporchoquessondeorigenlocal,producidasporturbulencias,
Remolinos,frenadasdelairealenfrentardiversosaccidentesdentrodelcircuito
queesterecorre.Estosaccidentessoncambiosdedireccin,entradas,
variacionesdelaseccintransversal,derivaciones,uniones,tomasdeaire,etc.Otrofactoraconsiderarenlasperdidaseselcambiodevelocidaddelaireyel
pesoespecficodeeste;ademsdelasprdidasproducidasenlosmismo
ventiladores, como en los codos que se encuentren en s mismos, en
las mangas que lo conecten en la toma o salida de este.Y esta dada
por la siguiente ecuacin:Hx = X V2 Donde: Hx: Perdidas de presin
por choque X: Factor de perdida por choque : Densidad del aire V:
Velocidad del aire
Estasprdidasdelosventiladoresvienenindicadasporelfabricanteexcepto
aquellasproducidasenlatomaosalidadeesteequipoproductodeuna
obstruccin ajena a la estructura del ventilador. P g i n a| 8
Ademslaresistenciaquesonproducidaspordichasingularidadesson
equivalentesalaqueproduciraunlargodeterminadodelalabor,esdecir,la
prdidadepresinproducidaporlasingularidadesequivalentealamisma
perdida que se producira para una labor de longitud determinada,
esta longitud se denomina longitud equivalente(Le).
Seutilizaunatablatcnicadelargosequivalentesbasadaenlaformulade
Hartman siguiente:Le: 3240*10-10 *Rh*X K Donde:
Le: Largo Equivalente K: Factor de Friccin Rh: Radio Hidrulico
X: Factor de Choque
Estasprdidasseconsideranenlalaborsiguienteexceptocuandoeslasalida,
siempreycuandoestaNoseaconunventilador,yaquelasentradasysalidas
provistas de un ventilador producen pedidas. De no ser as se
considera la misma labor.
Enlatablaadjuntasemuestralasprdidasporchoquemscomunesysus
diferentesreasdeseccintransversal;estosvaloressonparaairenormal,un
coeficientederesistenciaaerodinmica=0,00189yunacotahasta2500
m.s.n.m. Paraobtenerdatosdeacuerdoaundeterminadolosvaloresdebenser
multiplicados por 0,00158* / P g i n a| 9 Tipo de
SingularidadSeccin de la Galera (m) 2x22,5x2,5 3x3 3,5x3,5
4,5x4,515,016,2 20,124,4 30,526,034,543,0 51,8 64,6Contraccin
gradual0,3 0,3 0,30,6 0,6Contraccin abrupta1,62,53,03,74,6Angulo
rectoquebradoAngulo agudoquebrado LARGOS EQUIVALENTES. LARGOS
EQUIVALENTES.Para = 0,00189(K=1100*10 )Tipo de SingularidadSeccin
de la Galera (m)2x2 2,5x2,53x33,5x3,5 4,5x4,5Angulo
obtusoredondeado0,20,20,2 0,30,3Angulo rectoredondeado0,3 0,30,30,6
0,6Angulo agudoredondeado0,60,6 0,9 0,9 1,2Angulo obtusoquebrado
2,5 3,44,35,2 6,4-10P g i n a| 10 Tipo de SingularidadSeccin de la
Galera (m) 2x22,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,50,30,5 0,6 0,9 1,211,3
15,0 18,6 22,6 28,00,30,3 0,3 0,60,6Paso sobre nivelmalo50,0
66,383,2 100,0125,0Salida de aireEntrada de airePaso sobre
nivelexcelente Tipo de SingularidadSeccin de la Galera (m) 2x2
2,5x2,5 3x33,5x3,54,5x4,50,30,3 0,3 0,6 0,63,44,6
5,87,08,5Derivacinrama derecharama 905,2 7,0 8,910,7
13,134,545,757,368,6 86,0Uninrama derecharama 90 10,4 13,717,1
20,826,0 5,27,08,910,713,1Expansin abruptaExpansin gradualP g i n
a| 11 Considerando el reemplazo de Hx por l Le tenemos, entonces,
la frmula para la cada de presin, por lo tanto al aplicar la
correccin a la formula que determina la variacin de presin quedara
de la siguiente forma.
12,2 16,2 20,124,430,517,0 22,928,734,543,085,6114,3 143,0
171,6214,9Carro obstruyendoel 20 % del reaPuerta contra
incendioCarro obstruyendoel 40 % del reaValores calculados para una
altura de 2.500 m.s.n.m.P g i n a| 12 CONCLUSIN Como conclusin del
presente trabajo de investigacin esimportante sealar que
lasprdidasdepresindelairedentrodeunaminasubterrneasoninevitables,
ya sean provocadas por el cursoque debe seguir, por el roce con las
paredes o simplemente por la obstruccin que presenta algn elemento
al paso del aire.
Lasperdidasporchoquedependerndirectamenteporeltipodeanomalaque
encuentralaventilacinensucamino,esdecir,entremasexageradaseala
obstruccin,elcambiodedireccinolabifurcacinqueencuentreelairemayor
ser la perdida de presin.
Loimportantedeestetema,finalmente,recaeenlacapacidaddeconocery
manejardegranformalasprdidasdepresindelaire,esporelloquetodala
industria minera debe hacer buenos anlisis, para as, evitarnos
problemas graves de ventilacin en un sector que afectaran
directamente a la salud y a la eficiencia de nuestros trabajadores
dentro de la mina.Para concluir,nos permitimos como grupo agregar y
destacar la gran importancia
quetieneelpoderdesarrollarestostemasdeinvestigacin,temasconlosque
sabemos,vamosatenerqueabordarenunfuturonomuylejanoyparaello
debemosprepararnosdelamejormanera,sabiendoquenuestrodebereshacer
minera sustentable y responsable por el bien de todos y del pas. P
g i n a| 13 BIBLIOGRAFA
-GuaMetodolgicadeSeguridadparaProyectosdeVentilacindeMinas
SERNAGEOMIN
-MineVentilationandAirConditioning,p.135-178Hartman,Mutmanskyetal,
1997 - Apuntes de Clases Ventilacin de Minas UCh Prof. Ral
Castro