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