Curso Ventilacion Mgs

7/26/2019 Curso Ventilacion Mgs

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En este curso nos referimos solamente alrecurso AIRE en sus subcomponentes y comoafecta al recurso humano:

1.Calidad del aire

2.Direccin/velocidad/caudal

3.Temperatura/humedad

Estos aspectos es lo que conoceremos como


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Introduccin

Los aspectos tcnicos de la ventilacin de

minas, son un asunto estudiado con gran

detenimiento en muchos libros de texto y

manuales. Una breve descripcin del clculo

de sistemas de ventilacin en minas

metalferas, har ver mas


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Claramente a la supervisin y trabajadores, en

general, la importancia y estrecha relacin que

existe entre una buena ventilacin, la dilucin

de los gases y del polvo en la atmsfera minera

con la salud y el rendimiento del trabajador,

como de los equipos en una faena minera


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Por qu ventilar?

Se debe realizar ventilacin para renovar ymantener una calidad, caudal y sentido del

Aire de acuerdo a las condiciones

sanitarias deseadas, adems se debe

cumplir con la ley, acuerdos y otros

requisitos acordados.


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Por lo tanto examinaremos algunos

conceptos fsico-qumicos

Cul es la ley, decretos, normas y otrosacuerdos atingentes

Contaminacin y Medioambiente en elrecurso aire, Humanos


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El fluido bsico en la ventilacin es el AIRE, que sedefine como una mezcla mecnica de gases que, en

su estado puro y seco, tiene la siguientecomposicin:% en volumen % en peso

Nitrgeno N2 78,09 75,53Oxgeno O2 20,95 23,14Bixido deCarbono CO2 0,03 0,046

Argn y otrosgases 0,93 1,284


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Todo ser Humano debe vivir en ambientes

libre de contaminacin de forma de

proteger su salud e integridad fsica, lo que

est consagrado en diferentes cuerposlegales, algunas son:

Constitucin Poltica del Estado :. Art 19.

Ley 19.300.: Titulo I Art. 1

DS 132/2004

Artculos 135 al 151.

DS 594/2000..........Ttulo IV prrafos I y II


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El aire es incoloro, inodoro, inspido y sustentalas combustiones y la vida. Sus propiedades se

clasifican en fsicas y psicromtricas. Lasprimeras son las del fluido, en reposo o enmovimiento. La psicromtricas se relacionan

con el comportamiento termodinmico de lasmezclas de aire y vapor de agua y son departicular importancia en el control detemperatura-humedad.


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QUE ES CONTAMINACION?

Es la presencia en el ambiente de sustancia,

elementos, energa o combinacin de ellos, enconcentraciones y permanencia superiores o

inferiores, segn corresponda, a las

establecidas en la legislacin (DS594/2000),

reglamentos y/o normas En esta oportunidad

nos referimos solo a los mas importantes

contaminantes del recurso aire:


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Gaseosos

Contaminantes { Polvos

Slidos { humosnieblas

orgnicos


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El mantenimiento del aire dentro de lmites deseados de pureza se denominacontrolde calidad.El control de calidad cumple con doble propsito: suministrar aire a un espaciodesignado y mantener la pureza del aire en ese espacio, dentro de lmites

requeridos.

Este control es ms difcil de realizar en minas subterrneas que en laindustria a causa de la distancia que el aire debe recorrer, los contaminantesque recoge antes de llegar a los lugares de trabajo, debido a la variedad y

cantidad de impurezas que se generan en estos lugares.

El proceso respiratorio de un ser humano requiere una cantidad de airesorprendentemente pequeo para mantener la vida. Esta cantidad se calculacomo se indica en el Art. 138 del DS132/2004. suministrar aire suficiente para

respirar es una tarea relativamente simple para el sistema de ventilacin; queesta sea de aire no contaminado y con suficiente oxgeno puede ser bastantems difcil .


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MUESTREO DE GASES

Indispensable para evaluar el riesgo de gasesen las minas es el utilizar detectores, ya sea,muestra instantnea y localizada, detectoresautomticos de muestras continuas y alarma

cuando se exceden lmites de seguridad. Paradeterminaciones ms precisas y completas serecurre a anlisis de laboratorio.


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SISTEMA RESPIRATORIO


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Necesidades de aire para el ser

humano El caudal de aire fresco a inyectar para mantener

la vida del ser humano, se puede calcular por el

consumo de O2, o bien por la produccin de CO2,para ello debemos conocer el cuocienterespiratorio (CR) de acuerdo con la actividad

CR = CO2 (expelido)/O2 (consumido)


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Inhalacion de oxigeno y aire en la respiracion humana

actividad Ritmo

Respiratoriopor minuto

Aire

inhaladoPor minuto

cfm

O2

Concumido

cfm

CR

reposo 12 - 18 24 -43 0,01 0,75

moderado 30 90 - 120 0,07 0,90

vigorozo 40 150 0,10 1,00


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Determinacin de caudal de aire en funcin del consumo de oxigeno

0,21Q - 0,1 =0,195Q

Q = = 6,67 cfm195,021,0

1,0

0037,0004,0

10,0

Determinacin de caudal de aire en funcin de la exhalacin de

bixido de carbono

0,0003Q + 0,1 = 4000*106Q

Q = =27,03 cfm


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EFECTOS DE LA DEFICIENCIA DE OXIGENOContenido de Efecto Fisiolgico

oxgeno

17 % respiracin rpida y profunda equiv. A 1700 m.s.n.m.)

15 % Vrtigo , vahdo, zumbido en odo , latido .

13% Prdida del conocimiento en exposicin. prolongadas

9 % Desmayos, inconsciencia.

7 % Peligro de muerte ( equiv. A 8.800 m.s.n.m.)

6 % Movimiento convulsivos , muerte.


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DEFICIENCIA DE OXIGENOEl control de calidad de los gases de mina se

relaciona tambin con el problema de ladeficiencia de oxgeno

La causa ms grave de deficiencia de oxgeno

es la dilucin, que ocurre cuando un gas ajenose introduce en la atmsfera de la mina ,reduciendo as el % del O2 en el aire y crea depor s un riesgo . Estos gases ajenos provienen

de las estratos del depsito o de formacionesadyacentes .

T bi bi d d dil i


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Tambin ocurren procesos combinados de dilucin ydesplazamiento de oxgeno del aire

Ejemplo de proceso combinados queconsumen oxgeno e introducen una impurezaen su lugar. Desde luego , la respiracin de

hombres y la oxidacin de los minerales ;Combustin de llamas abiertas.

Combustin lenta de madera o carbn en susitio.

Mquinas de combustin interna.


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EFECTOS FISIOLOGICOS PRODUCIDOS POR LOSGASES


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Los gases que se encuentran en las minas se puedenclasificar como:

a) GASES NORMALES : oxgeno , nitrgeno , bixido decarbono. ( el N2 y CO2 son impurezas sisu % excede a los normales ).

b) GASES IRRITANTES O ASFIXIANTES : CO , NOX ,, SO2

c) GASES EXPLOSIVOS : CH4, CO , H2S , H2

d) GASES SOFOCANTES : CO2 ,,metano


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CONTROL DE GASES

PREVENCIN

ELIMINACIN

ABSORCIN

AISLAMIENTO

DILUCIN.


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El ms usado es:

El mtodo de ms amplio y exitoso empleo enel control de gases en la minera es la dilucinpor medio de la ventilacin general ancuando no se debe usar como nico medio.

La cantidad de aire fresco necesario para diluiruna impureza, por debajo del lmite permitidoo cualquier otro nivel especificado, se

determina por


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Dilucin Instantnea

QgQ = ---------------------------------

( LPP ) - B

Donde:

Qg = flujo del gas nocivo en c.f.m.

B = concentracin del gas nocivo en aire fresco a inyectar

(LPP) = Limite ponderado promedio (DS 594/2000)

DILUCION POR TIEMPO


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DILUCION POR TIEMPO

generalformula

XQQ

XQQ

Q

YT

g

g

0ln

XQQ

Q

Q

YTXsi

g

gln0

0

X

X

Q

Y

TQsi g0

ln0


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Donde:

Qg= volumen de Gases en CFM

Q = Caudal de aire fresco en CFM

T = tiempo de reentrada en min.

X0 = concentracin inicial

X = concentracin Final

Y = Volumen que se debe limpiar


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Equipo diesel

Los equipos diesel requieren para una buena combustin deuna cantidad de oxigeno suficiente para no producir gasestxicos, para ello el DS132/2006 en su articulo N indica quese deben inyectar a la galera 100 cfm/BHP de potencia del

motor del equipo, y si hay mas de un equipo en el mismocircuito se debe usar

La siguiente formula:

...50,0*100*50,0*100*75,0*100*0,1*100 BhpBhpBhpBhpQ


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Calculo de necesidades por uso deexplosivos

Para el calculo de las necesidades de aire paradiluir los gases de una tronada se deben dedistinguir dos casos como son:

Los kilos de explosivos usados en frentes deavance en los cuales se usa ventilacin auxiliar

Y los kilos de explosivos usados en el arranquede mineral el cual depende del mtodo deexplotacin minera


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Para el caso de usar ventilacin auxiliar sepresentan tres casos:

1.- si se utiliza ventilacin auxiliar soplante, seinyecta aire a la galera para ello se usa la ecuacinde Voronin:

Donde: t = tiempo de re entrada

v = volumen de galera a limpiar m

A = kilos de explosivos quemados Q = caudal de aire fresco a inyectar

3 28,7

AVtQ


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Esta ecuacin es valida siempre que se cumpla lo siguiente:

La distancia desde la frente a la manga debe ser

Donde: s= seccin trasversal de la galeraa= factor de flujo (0,06 -0,08)

= coeficiente de friccind = dimetro promedio de las irregularidades

a

Sl2

115,0

l

dv

500min


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Si el sistema de ventilacines aspirante se debe calcular con la ecuacin de A.I. Ksenofontova

esta ecuacin tiene la restricciones de

y la velocidad mnima debe ser de 15

Si la galera es muy larga y se utiliza un sistema de ventilacin auxiliar mixto osea impelente y aspirante en forma simultanea de debe usar la siguiente

ecuacin:

AASt

Q 756

AVt

Qf

6,15

Sl 3

mimm

2


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Las necesidades de caudal de aire fresco se puede calcular en base alconsumo de explosivos en el arranque de mineral y ello esta en funcin delmtodo de explotacin subterrneo que se use, los que agruparemos deacuerdo al tipo de yacimiento es as que:

los mtodos que se usan en vetas angostas: Skrinkage, caserones abiertos,caserones llenos, etc., en que las son de uso mltiple

Calculo del flujo requerido para mtodos de explotacin con grandes espaciosde trabajo gran rea abierta como lo son sub-level stoping con tiros largos

ASL

t

Q 4,0

VV

st

st Akt

Q 500log3,2


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a= factor de estructura de flujo 0,1 o 0,13 = largo del casern

S = seccin transversal de la galera de inyeccin

Con se busca en la tabla el valor de k

lst

S

a lst


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Mtodos de explotacin en que el espacio de trabajo es no ventilado por unacorriente efectiva de aire como ser sub level caving que es usado en yacimientos semimasivos:

donde: t =tiempo de reentradaA = kilos de explosivos quemadosb = volumen de gas nocivo emitido por un kilo de explosivoba = volumen total de gas emitido por un kilo de explosivoVst = volumen del lugar de trabajoVa= volumen de las galeras de entrada y salida del lugar de trabajo llenas con

gasesCp= limite ponderado permisible del gas nocivoi = indice 0,175 si p< 3 m3/Kg

0,250 si 3< p < 100,300 si p >10

VbAcVbbAV

stapa

aai

tQ

2

log3,2

Ap Vst


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Ventilacin de los lugares de trabajo en el mtodo de hundimientos debloques (Block Caving)para el block caving tradicional es calculado de la siguiente ecuacin

donde Aar= carga arbitrariaA = kilos de explosivos quemadosi =ndice 0,157 si el block a hundir esta pegado a superficie

0,125 si el block a hundir tiene un block encima0,115 si el block a hundir tiene dos o mas block encima

Vd= volumen de toda las galeras llenas con gasest = tiempo de quebrantamiento del block despus de la tronada

Ai

Q

A

VAt

ar

dar

3,40


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para el block caving forzado es calculado de la siguiente ecuacin

donde Aar= carga arbitraria

A = kilos de explosivos quemadosi =ndice 0,157 si el block a hundir esta pegado a superficie

0,125 si el block a hundir tiene un block encima0,115 si el block a hundir tiene dos o mas block encima

Va= volumen de toda las galeras llenas con gasest = tiempo de reentradaVret= volumen de las galeras restantes de entrada y salida del blockCt= emisin total de gases

VA aartQ

50

bAC

CVV

aart

treta


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Contaminantes slidosEl polvo ocupa el 2 lugar entre los

contaminantes del aire que preocupan alingeniero de minas. Los polvos tienen muchoen comn con los gases en cuanto a susmodos de ocurrencia, comportamiento y

control . las suspensiones de cuerposparticulados en el aire son llamadosaerosoles. Entre estos tenemos los deimportancia pulmonar.

Los siguientes principios bsicos de


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Los siguientes principios bsicos decomportamiento son aplicables al control delas partcula :

1.-Las partculas, ya sea slidos o lquidos ,tienen caracterstica similares al estarsuspendidas.

2.-Las partculas de polvo de consecuencias

patolgicas y combustibles estnpredominantemente bajo 10 de tamao( 1 = 0,001 mm).

3.- Las partculas mayores de 10 no semantienen en suspensin en corrientes deaire an de velocidad moderada

4.- Los polvos industriales y mineros tienen


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4. Los polvos industriales y mineros tienen

caractersticamente un tamao medio en elrango de 0,5 a 1.0 u. la actividad qumica

aumenta con el tamao decreciente de laspartculas.

5.- Los polvos por debajo de 10 , que son losde importancia en la higiene industrial, casi notiene peso o inercia y por esto puedepermanecer indefinidamente suspendidos en

la atmsfera . no se puede esperar suasentamiento.

6 - El control de los polvos finos ( bajo 10


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6. El control de los polvos finos ( bajo 10

) que estn en suspensin, requiere elcontrol de la corriente de aire en formaestricta

7.- En el presente se estn estudiando laspartculas en funcin de su tamao entres grandes grupos llamados PM10,

PM05 y PM2,5

Clasificacin de los polvos


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Clasificacin de los polvos

1.- Polvo de accin pulmonar

2.- Polvos txicos

3.- Polvos radioactivos4.- Polvos explosivos

5.- Polvos alergnicos6.- Polvos inertes


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Efectos fisiolgicos

Cualquier polvo, si est presente encantidades excesivas por un lapso suficientede tiempo, puede causar dao patolgico alos seres humanos y ser considerado unpolvo pulmonar. Aparte de la composicin,los factores que determinan el efecto nocivode un polvo dado son: su tamao,concentracin, tiempo de exposicin y lasusceptibilidad del individuo.


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Todo los polvos deben controlarse, cualquiera sea su

clasificacin. An cuando un polvo no sea daino

por su concentracin, el control no debe

abandonarse, ya que, por lo menos, crean

problemas, disminuyendo la visibilidad y creando

un ambiente inconfortable que al mismo tiempo es

un riesgo.


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Cuando los polvos tienen actividad superficial (slice

libre, cuarzo) reaccionan qumicamente con los

fagocitos, los que mueren, se acumulan en los

nodos linfticos y alrededor de los vasos linfticos

de los pulmones, constituyendo la fibrosis de tipo

nodular (tejido cicatrizante) .


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El dao progresa an cuando el individuo nosigue en contacto con el polvo, sin embargo , se

limita cuando los ndulos alcanzan cierto tamao,

de lo que resulta una incapacidad, evidenciada por:

cortedad del aliento, respiracin trabajosa, dolores

al pecho , tos, prdida de fuerza, esputo

sanguinolento .

Afeccin respiratoria


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Afeccin respiratoria

El efecto menos daino es la pigmentacin y

la cortedad del aliento. Adems, laexposicin a excesiva concentracin de todos

los polvos aumenta la frecuencia de las

afecciones respiratorias benignas (resfriados,influenza ) y puede empeorar las

enfermedades respiratorias existentes (asma,

TBC) .

En su accin ms daina el polvo produce


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En su accin ms daina, el polvo produceuna enfermedad fibrosa o no fibrosa ,conocida como neumoconiosis , cuyo

nombre depende del polvo que la ocasiona :

Silicosis (tisis del minero ) por slice

libre . Silico tuberculosis ( complicacin deTBC por slice ).

Asbestosis, por asbesto


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Silicatosis, por otro silicatos

Siderosis, por Hierro o sus minerales

Antracosis, por carbn , incluyendo

bituminosos y antracita.


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Determinaciones del polvo en suspensin

El primer paso en el control del polvo es la

evaluacin de la extensin del riesgo. Al contrario

de los gases, el polvo puede no causar daos

patognicos inmediatos: sus efectos slo se hacen

evidentes varios aos ms tarde.


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Por esto se justifican las determinaciones analticasdel polvo, an cuando ellas consumen mucho ms

tiempo que las comparativamente rpidas

determinaciones tcnicas de los gases. Las fases

del proceso son el muestreo y el anlisis; steltimo incluye concentracin, tamao de partculas

y composicin.


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PREVENGA QUE EL POLVO LLEGUE A

SUSPENDERSE EN EL AIRE

Cualquier esfuerzo gastado en controlar lasmaterias particuladas antes de que lleguen aser suspensiones areas, redundar en uncontrol ms simple y econmico, tanto en lasuperficie como en el interior de las minas.


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EFECTOS FISIOLOGICOS YRESULTADOS FINALES QUE SE

TENDRAN SI NO SE CUMPLE CON LASMEDIDAS DE PREVENCIN DE

RIESGOS COMO EL USO DE LOSELEMENTOS DE PROTECCIONPERSONAL Y EL TRATAR DE NO

CONTAMINAR


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Efectos fisiolgico del polvo pulmonar


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Efectos fisiolgico del polvo pulmonar


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Introduccin.

Se denomina CONTROL DE CAUDALES alcontrol del movimiento del aire, en direccin ymagnitud.

La VENTILACIN es el principal proceso deacondicionamiento del aire relacionado con elcontrol de la circulacin de este fluido.


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La ventilacin de minas es un ejemplo de unproceso de "flujo constante", esto es, aquel en

el cual el fluido est continuamente en

movimiento en una direccin lineal a travs de

un conducto.

El principio de la conservacin de la energa

aplicado al flujo de fluidos en


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dos secciones de un ducto, expresa que laenerga total en la seccin 1 es igual a la

energa total en la seccin 2, ms las prdidas

o ganancias de energa de flujo que ocurren

entre 1 y 2.

(Energatotal)1=(Energa total)2+(Prdidas de

energa)1-2


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Sustituyendo la expresin por los variostrminos de energa y despreciando el cambio

menor de energa interna, resulta la siguienteecuacin general

EEEEEVSVS

2211


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ECUACION DE BERNOUILLI

Donde: = energa esttica ; = energa dinmica.

= energa potencial y = prdida o ganancia de energa.

LHZgVPZ

gVP 2

2

221

2

11

22

P

g

V

2

2

z LH

Cada trmino en la ecuacin es actualmente energa


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g

especfica en unidades de

La versin de la ecuacin del BERNOUILLI, es modificada

para ser utilizada en los clculos de ventilacin, ya que

permiten relacionar todas las variables del flujo entre 2puntos cualesquiera del sistema.

HT1= HT2+ HL

Hs1+ Hv1= Hs2+ Hv2+ HL

pies

libra

librapies

Donde : Hs = cada de presin esttica


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s

HV= cada de presin dinmica

HL = prdida de Cadas de presin

Esta frmula es correcta para ductos en cualquier posicin,siempre que todas las medidas de presin y los clculos se

hagan sobre la base de presiones manomtricas.

La prdida de carga en el flujo de fluidos se compone de dostrminos, prdidas friccionales Hf y prdida de choque, Hx:

HL= Hf+ Hx

Las prdidas de carga deben ser superadas por la


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Las prdidas de carga deben ser superadas por laenerga suministrada al sistema del fluido. Estaenerga est disponible en forma de presinesttica; y las prdidas, tanto friccionales como dechoque, ocasionan mermas en la carga estticadel fluido.

Clculo de carga de presin.

Cada de presin dinmica.

222


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2

22

10982,5602,3222

VV

g

VHV

2

2

3

2

min

2,5lg1

2,32

pieV

pie

librapu

pielibras

seg

piesg

Donde:

Perdidas de Cada de presin por friccin


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p p

2

2

222

2,5

602

075,0

42,5242

VLAPKH

V

gR

Lf

g

V

R

Lfg

V

D

LfH

HHH

f

hh

f

xfL

P

ARh

Ecuacin de Darcy-Weisbach

Ecuacion de Atkinson

Perdidas de Cada de presin por choque


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2

1098

VXHXH

vx

xf HH Si suponemos que

22

10982,5

V

XVL

A

PK

Despejando L de la ecuacin anterior y determinando


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p j y

A

P

K

X

L

A

P

X

KP

AX

KL

e

e

1010102

43132

101098

2,5

Largo equivalente en pie

Coeficiente geomtrico

Coeficiente de friccin McElroy

Permetro en pie

rea en pie cuadrado

Densidad del aire en libras/pie cubico

Por lo tanto las prdidas totales o HL queda como


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resistencia a R y lo determinamos con

la ecuacin siguiente:

3

2

3

2

2,5

2,52,5

ALLPKR

AAreaVVelocidadQCaudal

Q

A

LLPKV

A

LLPKH

e

ee

L

Llamaremos :

Por lo tanto podemos escribir que la cada de presin es:


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6346

QHPa

2QRH

p q p

Ley de Atkinson o ley de la VentilacinPotencia del Aire.

Puesto que la potencia es la razn del trabajo y el tiempo, lapotencia requerida para vencer las prdidas de Cada depresin en una corriente de aire, llamada la potenciaaerodinmica Pa es :

(HP)

CIRCUITOS BSICOS DE VENTILACIN


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CIRCUITOS BSICOS DE VENTILACINLos tipos bsicos de combinacin de ductos y galeras en

un sistema son el serie y el paralelo. Adems de estosse presentan combinaciones complejas llamados mixtos.

Circuitos en serie:

El flujo en serie resulta cuando todas las galeras se

conectan extremo a extremo, la energa en los circuitos en

serie es elevada. Para un caudal dado, las cadas son

acumulativas, las resistencias son acumulativas

d


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nT

nEq

nT

HHHH

RRRR

QQQQ

................

............

...........

21

21

21

a b cd

Circuito en paralelo :


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p

En el circuito en paralelo el flujo total de aire se divide

entre las galeras. En ventilacin esta prctica sellama particin y las ramas del circuito se llamancaminos, todo los caminos tienen sus extremoscomunes.

La particin natural permite al flujo de aire repartirseentre las ramas, segn su resistencia y sin regulacin,en relacin inversa a la resistencia de cada galera.Cuando las galeras estn dispuestas en paralelo, el

caudal total es la suma de los flujos en las galerasindividuales :


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0

21

Q

QQQQ nt

Ley de Kirchoff

a b

Q1

Q2

Qt

La cada es la misma, a travs de cualquier rama conectada enl l


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paralelo:

ne

n

RRRR

HHHH

H

1111

0

21

21

Por lo tanto la Resistencia equivalente se determina como:

La solucin de problemas de flujo en paralelo que incluyen particin


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La solucin de problemas de flujo en paralelo que incluyen particinnatural, est comnmente basada en la resistencia.

Generalmente se trata de determinar el caudal que fluir en cada

rama, conociendo el caudal total y las resistencias individuales.Puesto que HL es constante y

1

1

R

RQQ

e

t

Circuitos controlados


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Circuitos controladosPara controlar las particiones en los circuitos en paralelo esnecesario regular los circuitos para ello es necesario determinar la

magnitud (Hx), ubicacin y tamao del regulador (AR).

ZXX

ZN

ANAR

2

Z= factor de contraccin para galera cuadrada= 2,5

AR

A

CIRCUITOS MIXTOS


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Los circuitos mixtos son mas complejos de Calcular la resistenciaequivalente, ya que se forman tringulos y es necesario

transformar en estrellas con las identidades de Kennelly, pero anteses necesario determinar el sentido del flujo en la diagonal

3

4

5

1

3

4

5

1

3

4

5

1

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

a

c b

d

Donde:a-c= R4a-b=R1b-d=R5

c-d=R3C-b=R2

No hay flujo

Flujo de c b

Flujo de b c


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Las redes son consideradas complejas cuando losi i l l l f b


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circuitos paralelos que las forman se sobreponen einterconectan. Si prevalece la particin natural, lasolucin directa o exacta se hace imposible para todosexcepto los ms simples entre los circuitos complejosporque tanto la direccin como la magnitud del flujo engaleras que se interceptan, son desconocidos.

Scott y Hinsley han aplicado a la ventilacin de minas unmtodo de aproximacin sucesiva, basado en las leyesde Kirchhoff de los circuitos elctricos y desarrollado porHardy Cross. Utiliza la siguiente terminologa, relativa ala teora de redes :

1. Un nudo o nodo es un punto donde convergen


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tres o ms galeras.

2. Una rama es un segmento de galera entre dos

nudos o nodos3. Una malla es un camino cerrado, en el recorrido a

travs de una malla. Se hacen las siguientessuposiciones :

a.- La ley de Atkinson (como se plantea enecuacin es vlida HL= R Q

2)

b.- La ecuacin de continuidad de flujo se

mantiene en los nodos o nudos. c.- Elcambio total de presin en un circuito

cerrado debe ser cero.

Para resolver problemas de mallas complejas estas se realizan poraproximaciones sucesivas y se sigue el siguiente procedimiento :


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aproximaciones sucesivas y se sigue el siguiente procedimiento :1) Se supone alguna distribucin del flujo, incluyendo un caudal

total y direccin, la magnitud del flujo en cada galera. Debeprocurarse lo ms correcto, lo que reduce las iteraciones.

2) Compute HLpara cada rama, basndose en el caudal supuestoyla resistencia de cada galera.

3) Compute la cada global de presin para cada malla,suponiendo

como direccin positiva la de los punteros del reloj; con esto :

HL= R Q/Q/

4) Compute en cada malla la suma de los productos 2


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R Q, sin referencia a signo.

5) Calcule un flujo correctivo x para cada malla

6) Sume, algebraicamente, una correccin al flujooriginal en cada malla de lo cual forma parte :

ijij

ijijij

J

QR

QQRX

2

//

7) Si algn XJ distinto de 0 o de un error estimado de debe corregirl d l Q d d Si t d l X i l l


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el caudal Q dado. Si todo los Xj es igual a cero o al errorestimado se terminan las iteraciones y nos entregara losresultados.

8) Se corrige el Caudal como sigue:

jijij XQQ

Donde i es la rama de la malla j

Una vez realizada esta correccin se vuelve a realizar elpunto 1 al 8, hasta que se cumpla el punto 7

INSTRUMENTACCION Y MEDICION DEL AIRE


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INSTRUMENTACCION Y MEDICION DEL AIRE Introduccin.

En los sistemas de ventilacin de minas en operacin, elingeniero est frecuentemente relacionado con la medicin ydeterminacin de varias propiedades del aire como ser :

- Calidad del aire

- Temperatura (seca y hmeda).

- Presin baromtrica o atmosfrica.- Densidad.

- Velocidad.

- Caudal.

- Cadas de presin (esttica, dinmica, total)

El propsito de efectuar mediciones de la ventilacin.Aparte de verificaciones locales de la direccin y magnitud de


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Aparte de verificaciones locales de la direccin y magnitud dela corriente de aire, se efectan aforos sistemticos yperidicos para conocer informacin ms detallada, por las

siguientes razones :

1) Para obtener conocimiento acerca de la extensin y adaptacindel sistema existente, en el cumplimiento de requerimientos,normas y regulacin especficas.

2) Para disponer de informacin necesaria el caso de emergencia odesastre subterrneo, tal como un incendio, explosin, grandes

derrumbes, etc.

3) Para planificar el mejoramiento de las condiciones


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ambientales presentes o la eficiencia del sistema en servicios.

4) Para adoptar medidas para la ampliacin o modificacin de laexplotacin, instalacin de nuevos ventiladores, cambios en

los circuitos, etc.

INSTRUMENTACCION

Los equipos necesarios para medir los parmetros antes

mencionados son:

Calidad del aire:

Muestreadores de Gases


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Muestreadores de GasesMuestreadores de Polvo

Temperaturas:

Psicrmetro

Presin atmosfrica:Barmetro

Aneroide

Hipsmetro

Densidad :

d 3780325,1

PP


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se determina 378,00 s

d

PPT

Velocidad :Anemmetro

Caudal :

Se determina Q = V Area :

Se mide o se determina

Cada de presin:Tubo Pitot + Manmetro diferencialSe determina

SISTEMAS DE VENTILACION


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LOS SISTEMAS DE VENTILACION SON:

VENTILACION PRINCIPALVentilacin natural

Ventilacin Mecnica

VENTILACION AUXILIARSistema Impelente

Sistema Aspirante

Sistema Mixto

VENTILACION NATURAL


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Solamente loa fuerza natural puede crear y mantener un flujo sustanciales

bsicamente energa trmica, en verdad una diferencia de temperaturas,normalmente el aire de las minas es calefaccionado por el paso de el por loslugares de trabajo y por las galeras sumando el calor irradiado pormaquinas y luces, por auto compresin del aire, por efecto de la friccin,etc., esto es suficiente para producir una perdida de cada de presin.

Las caractersticas de la ventilacin natural, dependen sobre todo de ladiferencia de elevacin de la superficie y los lugares de trabajo de la mina, yde la diferencia de temperaturas dentro y fuera de la mina

En conclusin la ventilacin natural es inestable, es no confiable, cambia desentido, debido fundamentalmente a las diferencias de temperatura.

direccin y la intensidad de la ventilacin


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natural

Para determinar la direccin y la intensidad de la ventilacinnatural, en circuito simple se debe observar y seguir el siguienteprocedimiento:

visualizar dos columnas de igual largo que une un tramo

horizontal como lnea de referencia considerar los cambios temperaturas de la superficie en verano

como en invierno y durante el da y la noche

La columna de aire frio desplaza a la columna de aire caliente, elaire frio es mas denso que el aire caliente

La direccin del flujo es de mas frio al mas caliente, en otraspalabras de la columna mas pesada hacia la columna masliviana

CALCULO DE LA PRESION NATURAL


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Sabemos que la densidad del aire se incrementa progresivamente, pero no enforma lineal, tomado el fondo de las columnas, emplearemos la diferencia depresin entre dos puntos del sistema, fondo de la columnas:

P0

arreglando e integrando

RT

L

RT

dlp

p p

dp

AdtRT

pAdl

RT

pvw

p

p

L

1

2ln

0

2

1

Ventilacin natural


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con las presiones absolutas en el fondo de cada columna p2 y p3podemos

determinar la diferencia de presin, donde T es la temperatura seca mediade cada columna, R la constante universal de los gases y L el largo de lacolumna.

mtodo 1

RT

L

P

pl

PPH

n

n

2

1

326,13

Mtodo 2, usando las densidades medias de cada columna (w) y Tstemperatura seca

absoluta de cada columna

3251


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Mtodo 3 usando las temperaturas secas de cada columna

donde

Mtodo 4 usando las temperaturas de los collares y fondo de cada columna

Mtodo 5 ecuacin de Lagrange

wLT

L

w

TTH

wwH

ppT

du

n

udn

ss

2,5

378,0325,1

0

2

TT duT

T

TTTp

Ht

t udR

L

RL

n

4

3

2,51

21

piesFin o

nH 100//03,0 10

DE VENTILACION MECANICA


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EQUIPOS DE VENTILACION MECANICA

PLANCHA ACERO (RADIAL)VENTILADORES CENTRFUGOS CURVADO HACIA DELANTE

CURVADO HACIA ATRAS

VENTILADORES AXIALES TUBO AXIALGUIA AXIAL

DINMICOS COMPRESORES

DESPLAZAM. POSITIVO


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VENTILADORE CENTRIFUGOS

LOS VENTILADORES CENTRIFUGOS SU DISEO NOS PERMITE CALCULAR LA CAIDA DE


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LOS VENTILADORES CENTRIFUGOS SU DISEO NOS PERMITE CALCULAR LA CAIDA DEPRESION QUE GENERAN :

VENTILADOR RADIAL O PLACA DE ACERO

Ventilador curvado hacia delante

donde: Vt=velocidad tangencial de paletas

Vr =velocidad radial del aire

D = dimetro del ventilador

Ventilador curvado hacia atrs b = ancho del ventilador

n = RPM

A = rea del ventilador

g

wVh

t

T 2,5

2

g

w VVVH

rtt

t 2,5

cot

g

w VVVH rtt

t 2,5

cot

A

Q

Dn

V

V

r

t

60

60

DbA

Ventilador axial

L il d i l l i j i l l l l


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Los ventiladores axiales, toman el aire en su eje axial, por lo cual lavelocidad tangencial del aire es la diferencia de velocidades producida(V1-V2) , por lo tanto la ecuacin de la cada de presin producida es la

siguiente:

En estos ventiladores las aspas pueden se colocadas en diversos ngulos oposiciones, lo que permite tener en un mismo ventilador varias curvas, lo

que es una ventaja respecto a los centrfugos

La eficiencia de un ventilador es calculada de la siguiente manera yexpresada en %:

g

w VVVH

t

t 2,5

21

100PP

m

a

Ley de los ventiladores


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Los parmetros de los ventiladores son :caudal (Q), Cada de presinEsttica o total (Hs o Ht ), la potencia mecnica (Pm) y la eficiencia (), los

que pueden variar si se modifica la velocidad rotacional (n) rpm, y/o eldimetro del ventilador (d), y/o la densidad del aire (w).

ley 1 ley 2 ley 3

parmetros Cambia n

Constante w, d

Cambia dimetro,

Constante w , dn

Cambia w

Constante n,dcaudal directa cuadrado constante

caida cuadrado constante directa

potencia cubo cuadrado directa

eficiencia constante constante constante

Los ventiladores se pueden conectar en serie o paralelo segn sean las


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p p gnecesidades de la mina:

Para ello se suman las curvas caractersticas de los ventiladores:

Si es en serie se suman las cadas y se mantiene constante el caudal

Si es en paralelo se suman los caudales y se mantiene constante la cada

En los ventiladores es posible recuperar energa, si se instalan en la salidade los ventiladores Difusores o chimeneas de ventilacin, los difusores enel interior de la mina y en las descargas a superficie las chimeneas, con lasiguiente ecuacin se pueden determinar

0

222

2

22

2

6346

11

10981098

Q

ww

HP

AA

Q

VVH

r

r

ef

c

efcr

SITEMAS DE VENTILACION MECANICA


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Sistema ImpelenteEs cuando el ventilador se coloca en la entrada de la mina yeste inyecta o sopla aire dentro de la faena

Sistema Aspirante

Es cuando se coloca el ventilador en la salida de la mina y este

aspira el aire de la faena, extrae el aire viciado

Sistema Mixto

Es cuando el ventilador se coloca en el interior de la mina y

aspira aire fresco de la entrada y sopla aire viciado hacia lasalida, ambos sistemas anteriores

La ventilacin mecnica est dada por lasid d d d l l did d d


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necesidades de caudal y las prdidas de cadadeterminadas para la mina.

Con estos parmetros se selecciona el o losventiladores necesarios para cubrir lasnecesidades determinadas para tener unambiente confortable con una contaminacincontrolada dentro de los mrgenes permitidos

VENTILACION MECANICA Y NATURAL


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Un sistema de ventilacin mecnico nunca es puro ya que

siempre est presente la Ventilacin Natural, la que puedeestar trabajando en el mismo sentido de la ventilacinmecnica, en este caso, ayuda a ventilar la mina. En casocontrario puede estar trabajando en sentido contrario a laventilacin mecnica, as, la ventilacin natural trabaja comouna resistencia

por lo que se deben determinar las cadas efectivas de la minay las cadas actuales de los ventiladores.

Las principales aplicaciones de la ventilacin auxiliarpueden agruparse en tres categoras:


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pueden agruparse en tres categoras:

Suministrar aire a frentes de trabajo en puntos

muertos, tanto de desarrollo como de produccin(control de caudales).

Proporcionar aire no contaminado a frentes detrabajo en ambientes contaminados (control decalidad).

Proporcionar aire acondicionado a frentes de trabajoen ambientes inconfortablemente clidos o fros

(control de temperatura-hmeda).

VENTILACION AUXILIAR


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La ventilacin auxiliar tiene por objeto

solucionar problemas de ventilacin de loslugares de trabajo cuando la corrienteprincipal de ventilacin sea inadecuada oinsuficiente. Lo anterior nace en el continuoavance de las frentes de trabajo ms all delalcance de la ventilacin principal lo cualorigina frentes ciegos o extremos muertos.

Clculo de un sistema de Ventilacin Auxiliar


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Debe tenerse presente que el ventilador debe

proporcionar presin suficiente para entregar aire ala frente a travs del ducto y para retornar a lacorriente principal de ventilacin.

En el clculo de sistemas largos, con cadas de presinde 1 p si go mayor, no pueden ignorarse los efectosde compresin, por lo cual debe usarse la frmulapara aire comprimido (ec. 5-23). En sta se usa K

=0, 0006 para tubo de metal y 0.0007 para tuboflexible.

LQkPP c

2

22


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d

L

Q

P

Donde

dPP

521

Presin en psi

Caudal en cfm

Largo de la galera

Dimetro de la manga

Ventilacion auxiliar impelente


118/126

En este caso las variables conocidas son:

ckd

L

QP2

Ventilacion auxiliar aspirante


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En este caso las variables conocidas son.

ckd

L

QP1


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Al disear un sistema de ventilacin debe

tomarse en cuenta como punto bsico departida el mtodo de explotacin, o sea, laventilacin y el mtodo son complementariosuno del otro y su objetivo comn es el desuministrar aire a los diversos lugares detrabajo en las cantidades deseadas, lo queconstituye la distribucindel aire.

CONTROLES DE LA VENTILACIN


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La distribucin efectiva del aire se logra mediante lainstalacin de varios dispositivos de control en lasgaleras. Su uso y ubicacin, an cuandodeterminados por las necesidades de la ventilacin,deben siempre procurar el mnimo entorpecimientodel trfico de la mina y de produccin

PUERTAST l


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Temporales

TAPADOS Permanentes

SELLOS DE AIRE (doble Puerta)

REGULADORES

CORTINAS DE LONA

Economa en los flujos de aire


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Las galeras se construyen con algnpropsito, como ser de produccin, deservicios, de transporte, de ventilacin, o con

propsitos mltiples, en nuestro caso sersolo de ventilacin ya que por ellas solo setransitaran los flujos de aire de ventilacin,por lo cual el tamao de ellas estarrelacionada con las variables que intervienenpara lograr flujos econmicos

En este caso recordemos que la potencia se relacionacon la cada de presin y el caudal y la cada de presin


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con la cada de presin y el caudal y la cada de presincon la resistencia y el

caudal al cuadrado por lo tanto la potencia esproporcional al caudal al cubo y esta proporcionalidadesta relacionada con las caractersticas de las galeras,como ser el rea, el permetro, y el coeficiente de

friccin, producto de las irregularidades de la superficiede la galera y si es recta o curva, por lo tantodepender del tipo de construccin y forma de ellas yde sus costos

Los costos


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Los costos se componen de costos fijos y variables, en

este caso los costos fijos son los costos deconstruccin de la galeras y de las instalaciones (ventiladores, montaje, etc.) y los costos variables sonla energa la mantencin, los impuestos y estos lospodemos relacionar de esta forma:

Costo anual= inversin -recuperacin de capital +tasade impuestos anuales + mantencin anual + costo

anual de energa

Si consideramos una galera circular podremos


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determinar el dimetro econmico para un

flujo determinado con la siguiente ecuacin:

LQ

cLL

ckcxD

e

e

c

307 41025,6

Documents

Curso Ventilacion Mgs