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Direccionamiento interior de una mina: determinación de cabezas y flujos de aire, Apuntes de Ingeniería Minera

El proceso de direccionamiento de aire en una mina mediante el uso de sistemas de ventilación. Se describe cómo determinar la cabeza y el flujo de aire en el sistema, así como cómo resolver problemas prácticos relacionados con el cambio de velocidad o tamaño del ventilador. Además, se discuten los conceptos de gradientes de cabeza y su importancia en el sistema de ventilación.

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 04/05/2020

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3) el direccionamiento en el interior de la mina: se utiliza un sistema de ventilacion
compuesto se compone de un ventilador o ventiladores y un conjunto de conductos
conectados. En un sistema de ventilación de mina, las aberturas de mina comprenden los
conductos. Suponiendo un solo ventilador, con un peso específico de aire dado con el
ventilador funcionando a velocidad constante, solo puede producirse una cabeza y una
cantidad de flujo de aire. Esta es una condición de equilibrio y se conoce como el punto de
operación del sistema o el ventilador, o ambos. En un sentido más amplio, el punto de
operación es una condición de equilibrio especificada por los valores de ciertos parámetros
de ventilación y que, matemáticamente hablando, puede representarse por un punto en un
sistema de coordenadas, incluido un sistema multidimensional. Sin embargo, la discusión
en las primeras tres secciones de este capítulo se limita al punto de operación para un
sistema de un solo ventilador que tiene una sola descarga o salida. Dado que la altura
generada por el ventilador (ganancia de presión) solo debe equilibrar la altura de la mina
(pérdida de presión), el punto de operación puede determinarse a partir de la intersección
del ventilador y las curvas características H - Q de la mina. La altura y la cantidad de flujo
se leen en la intersección, y si se trazan las otras características de rendimiento del
ventilador, también se puede determinar la potencia y la eficiencia.
Es una práctica común emplear la curva característica de la cantidad de carga estática para
ubicar el punto de operación,. Las cabezas de velocidad no se tienen en cuenta, por lo tanto,
la cabeza del ventilador y las curvas de eficiencia trazadas son características estáticas. Este
procedimiento es satisfactorio siempre que (1) las cabezas de velocidad sean iguales, (2) las
cabezas de velocidad sean tan pequeñas que sean insignificantes, o (3) solo se busque una
aproximación. Sin embargo, en una instalación de ventilador principal que involucra
grandes cantidades y velocidades, se puede producir un error considerable si se descuida el
cabezal de velocidad.
Un problema práctico que surge y requiere el trazado de curvas características y la
aplicación de las leyes de los ventiladores para la solución se refiere a la determinación de
las condiciones de funcionamiento del ventilador para suministrar aire a una altura,
cantidad y peso específico de aire específicos. Esto puede implicar un cambio en la
velocidad o el tamaño del ventilador, o en ambos, o en el paso de las aspas (si es un
ventilador de flujo axial). Matemáticamente, la situación es aquella en la que una curva de
abanico debe pasar a través de un punto operativo (o su equivalente, que el punto debe caer
en una curva de abanico). Dado que este punto de operación también debe estar en una
característica de la mina, el problema se puede resolver trazando y transponiendo las curvas
del ventilador y la mina para obtener una intersección. A menudo surgen problemas
prácticos que requieren la aplicación y comprensión de las leyes de los ventiladores, las
curvas características de las minas y las curvas características de los ventiladores para la
solución. El caso más simple sería un cambio en la velocidad del ventilador.
VENTILADORES Y GRADIENTES DE CABEZA
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  1. el direccionamiento en el interior de la mina: se utiliza un sistema de ventilacion compuesto se compone de un ventilador o ventiladores y un conjunto de conductos conectados. En un sistema de ventilación de mina, las aberturas de mina comprenden los conductos. Suponiendo un solo ventilador, con un peso específico de aire dado con el ventilador funcionando a velocidad constante, solo puede producirse una cabeza y una cantidad de flujo de aire. Esta es una condición de equilibrio y se conoce como el punto de operación del sistema o el ventilador, o ambos. En un sentido más amplio, el punto de operación es una condición de equilibrio especificada por los valores de ciertos parámetros de ventilación y que, matemáticamente hablando, puede representarse por un punto en un sistema de coordenadas, incluido un sistema multidimensional. Sin embargo, la discusión en las primeras tres secciones de este capítulo se limita al punto de operación para un sistema de un solo ventilador que tiene una sola descarga o salida. Dado que la altura generada por el ventilador (ganancia de presión) solo debe equilibrar la altura de la mina (pérdida de presión), el punto de operación puede determinarse a partir de la intersección del ventilador y las curvas características H - Q de la mina. La altura y la cantidad de flujo se leen en la intersección, y si se trazan las otras características de rendimiento del ventilador, también se puede determinar la potencia y la eficiencia. Es una práctica común emplear la curva característica de la cantidad de carga estática para ubicar el punto de operación,. Las cabezas de velocidad no se tienen en cuenta, por lo tanto, la cabeza del ventilador y las curvas de eficiencia trazadas son características estáticas. Este procedimiento es satisfactorio siempre que (1) las cabezas de velocidad sean iguales, (2) las cabezas de velocidad sean tan pequeñas que sean insignificantes, o (3) solo se busque una aproximación. Sin embargo, en una instalación de ventilador principal que involucra grandes cantidades y velocidades, se puede producir un error considerable si se descuida el cabezal de velocidad. Un problema práctico que surge y requiere el trazado de curvas características y la aplicación de las leyes de los ventiladores para la solución se refiere a la determinación de las condiciones de funcionamiento del ventilador para suministrar aire a una altura, cantidad y peso específico de aire específicos. Esto puede implicar un cambio en la velocidad o el tamaño del ventilador, o en ambos, o en el paso de las aspas (si es un ventilador de flujo axial). Matemáticamente, la situación es aquella en la que una curva de abanico debe pasar a través de un punto operativo (o su equivalente, que el punto debe caer en una curva de abanico). Dado que este punto de operación también debe estar en una característica de la mina, el problema se puede resolver trazando y transponiendo las curvas del ventilador y la mina para obtener una intersección. A menudo surgen problemas prácticos que requieren la aplicación y comprensión de las leyes de los ventiladores, las curvas características de las minas y las curvas características de los ventiladores para la solución. El caso más simple sería un cambio en la velocidad del ventilador. VENTILADORES Y GRADIENTES DE CABEZA

Al considerar todo el sistema de ventilación, los gradientes de la mina más el ventilador son una ayuda invaluable. Los gradientes empleados previamente para comprender las cabezas de las minas y las pérdidas en el flujo de aire son igualmente útiles para representar las relaciones de las cabezas en todo el sistema y para determinar las cabezas de los ventiladores. Los gradientes son particularmente útiles para visualizar la relación entre las minas y las cabezas de los ventiladores con el ventilador ubicado en cualquiera de las tres posiciones posibles con respecto al sistema en su conjunto: soplador, escape o refuerzo. Junto con las gráficas de las curvas características del sistema, se pueden usar para resolver las cabezas y la cantidad en el sistema más complicado, incluido uno equipado con un conducto de evacuación en la descarga. Las cabezas de los ventiladores son las cabezas estáticas, de velocidad y totales que el ventilador debe desarrollar para entregar una cantidad dada de aire a la mina. Ocurren en las curvas características del sistema, junto con los cabezales de la mina, en el punto de operación. En una gráfica de los gradientes de presión, las cabezas de los ventiladores se leen en la ubicación del ventilador. Un sistema de ventilación se compone de un ventilador o ventiladores y un conjunto de conductos conectados. En un sistema de ventilación de mina, las aberturas de mina comprenden los conductos. Suponiendo un solo ventilador, con un peso específico de aire dado con el ventilador funcionando a velocidad constante, solo puede producirse una cabeza y una cantidad de flujo de aire. Esta es una condición de equilibrio y se conoce como el punto de operación del sistema o el ventilador, o ambos. En un sentido más amplio, el punto de operación es una condición de equilibrio especificada por los valores de ciertos parámetros de ventilación y que, matemáticamente hablando, puede representarse por un punto en un sistema de coordenadas, incluido un sistema multidimensional. Sin embargo, la discusión en las primeras tres secciones de este capítulo se limita al punto de operación para un sistema de un solo ventilador que tiene una sola descarga o salida. Dado que la altura generada por el ventilador (ganancia de presión) solo debe equilibrar la altura de la mina (pérdida de presión), el punto de operación puede determinarse a partir de la intersección del ventilador y las curvas características H - Q de la mina. La altura y la cantidad de flujo se leen en la intersección, y si se trazan las otras características de rendimiento del ventilador, también se puede determinar la potencia y la eficiencia. Es una práctica común emplear la curva característica de cantidad de carga estática para ubicar el punto de operación, como se muestra en la Fig. 10.1 a. Las cabezas de velocidad no se tienen en cuenta, por lo tanto, la cabeza del ventilador y las curvas de eficiencia trazadas son características estáticas. Este procedimiento es satisfactorio siempre que (1) las cabezas de velocidad sean iguales, (2) las cabezas de velocidad sean tan pequeñas que sean insignificantes, o (3) solo se busque una aproximación.

Al considerar todo el sistema de ventilación, los gradientes de la mina más el ventilador son una ayuda invaluable. Los gradientes empleados previamente para comprender las cabezas de las minas y las pérdidas en el flujo de aire son igualmente útiles para representar las relaciones de las cabezas en todo el sistema y para determinar las cabezas de los ventiladores. Los gradientes son particularmente útiles para visualizar la relación entre las minas y las cabezas de los ventiladores con el ventilador ubicado en cualquiera de las tres posiciones posibles con respecto al sistema en su conjunto: soplador, escape o refuerzo. Junto con las gráficas de las curvas características del sistema, se pueden usar para resolver las cabezas y la cantidad en el sistema más complicado, incluido uno equipado con un conducto de evacuación en la descarga. Las cabezas de los ventiladores son las cabezas estáticas, de velocidad y totales que el ventilador debe desarrollar para entregar una cantidad dada de aire a la mina. Ocurren en las curvas características del sistema, junto con los cabezales de la mina, en el punto de operación. En una gráfica de los gradientes de presión, las cabezas de los ventiladores se leen en la ubicación del ventilador. Sistema de soplador: el ventilador y las cabezas de mina caen por encima de la línea de referencia pero se leen en los extremos opuestos del sistema. Tenga en cuenta que la cabeza estática del ventilador, a diferencia de la cabeza estática de la mina, se lee en el gradiente estático. Sistema de escape: el ventilador y las cabezas de mina coinciden en su ubicación (y en su magnitud, si no se produce un cambio de área en el ventilador). Al igual que la cabeza estática de la mina, la cabeza estática del ventilador se lee en el gradiente de cabeza total, aquí debajo del dato y tiene un valor negativo. El letrero no tiene importancia para especificar la calificación del ventilador; de hecho, si se descuidan las pequeñas diferencias en las pérdidas por choque en la entrada y la descarga, un ventilador suministra la misma cantidad de aire en la misma cabeza, independientemente de la ubicación en el sistema. Sistema de refuerzo: Al igual que en el sistema de soplador, el ventilador y las cabezas de mina están separadas. Como se trata de un sistema híbrido, las cabezas se encuentran en parte por encima y en parte por debajo del dato. El cabezal estático del ventilador se lee desde el gradiente total en el lado de admisión hasta el gradiente estático en el lado de descarga. El cabezal de velocidad del ventilador se lee en el lado de descarga del ventilador, una regla general para cualquier sistema. Lecturas del manómetro: en una instalación minera, los cabezales del ventilador pueden determinarse mediante la medición del manómetro. Si las conexiones al manómetro siempre se realizan para lecturas estáticas (sin componente de velocidad), la pata de los manómetros así conectados leerá desde el dato atmosférico hasta el gradiente de la cabeza

estática, independientemente del sistema. Por definición, un manómetro con conexión estática puede leer solo el manómetro: presión estática del sistema por encima o por debajo de la presión atmosférica Gradientes con cambios de área en el sistema Cuando se producen cambios en el área de las vías respiratorias en un sistema de ventilación de la mina, la altura de la velocidad variará en diferentes puntos del sistema. Como esta situación prevalece en las minas, las cabezas estáticas y de velocidad de la mina y el ventilador rara vez son iguales. Solo en un sistema de escape se miden las cabezas de velocidad del ventilador y de la mina en el mismo punto, y si sus áreas son desiguales, o si se usa una evasión, las cabezas volverán a ser diferentes. VENTILADOR EVASES Y DIFUSORES A menos que la abertura de la mina a la que está conectado el ventilador esté construida intencionalmente, el ventilador y la mina no tienen la misma área. Un conducto de conexión, que se estrecha hacia el ventilador, ya que generalmente es el más pequeño, realiza esta transición en el área y, por cierto, convierte la cabeza estática en cabeza de velocidad (o viceversa). Una conversión intencional del cabezal de velocidad en cabezal estático generalmente se realiza en el lado de descarga de un ventilador principal. Esto puede ser de gran beneficio, ya que reduce efectivamente la carga de velocidad de la mina y la pérdida de energía, y por lo tanto produce un ahorro de energía. Se aprovecha esta intercambiabilidad de los cabezales estáticos y de velocidad al intentar (1) minimizar las pérdidas por choque donde ocurren los cambios de sección, particularmente en los ventiladores y (2) recuperar parte del cabezal de velocidad en los ventiladores de escape que normalmente se descargan a la atmósfera y desperdiciado En cualquier caso, se utilizan conductos de conversión de expansión gradual, llamados evases en los extractores y difusores en los ventiladores, para convertir el cabezal de velocidad en cabezal estático y recuperar una parte considerable de este. En la Fig. 2 se ilustra un extractor principal equipado con evase. 9.4. Los ahorros en velocidad de cabeza, potencia y costo de energía que se pueden realizar están limitados por dos factores: (1) la velocidad mínima final que debe mantenerse para mantener el aire en movimiento, y (2) la eficiencia de recuperación que puede hacerse en el conducto de conversión. VENTILADORES EN COMBINACIÓN En un sistema de ventilación de mina, muy a menudo dos o más ventiladores funcionan en diferentes ubicaciones del sistema. Cuando se combinan entre sí, según la disposición, a menudo se dice que los ventiladores funcionan en serie o en paralelo. Sin embargo, es importante mencionar que los fanáticos son tratados como ramas de la red, y que los términos "serie" o "paralelo" se refieren a la relación topológica entre dos o más ramas que representan a los fanáticos. Para ser exactos, por lo tanto, dos o más ventiladores funcionan