VENTILACIÓN VENTILACIÓN SUBTERRÁNEASUBTERRÁNEA

Ing. Manuel Figueroa GalianoIng. Manuel Figueroa Galiano 11

CI RCUITO RAMPA

CI RCUITO ZAPATACIRCUITO SAN RAFAEL

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ACCION DEL TIRO NATURAL:ACCION DEL TIRO NATURAL:

En una galería horizontal o en labores de En una galería horizontal o en labores de desarrollo en un plano horizontal no se produce desarrollo en un plano horizontal no se produce movimiento del aire.movimiento del aire.En minas profundas, la dirección y el movimiento En minas profundas, la dirección y el movimiento del flujo de aire, se produce debido a las siguientes del flujo de aire, se produce debido a las siguientes causas:causas: 1.- Diferencia de presiones, entre la entrada y 1.- Diferencia de presiones, entre la entrada y salida. salida. 2.- Diferencia de temperaturas durante las 2.- Diferencia de temperaturas durante las estaciones.estaciones.3.- Efectos de la caída del agua, en la chimeneas.3.- Efectos de la caída del agua, en la chimeneas.

VENTILACIÓN NATURAL

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VENTILACIÓN NATURALVENTILACIÓN NATURAL

El movimiento de El movimiento de aire de la mina es aire de la mina es originado por la originado por la diferencia de diferencia de presiones creado presiones creado entre dos puntos.entre dos puntos.

Designamos la profundidad de los pozos por H y el peso específico Designamos la profundidad de los pozos por H y el peso específico del airedel aire

11 y y 22 , el aire en el punto C sufrirá una presión. , el aire en el punto C sufrirá una presión.

PP11= H x = H x 1 1 y en el punto D ; P y en el punto D ; P22= H x = H x 22 A igual profundidad de los pozos e igual peso volumétrico del aire ( A igual profundidad de los pozos e igual peso volumétrico del aire (

11= = 2 2). El aire permanecerá inmóvil.). El aire permanecerá inmóvil.

Si se origina en el pozo B una depresión Si se origina en el pozo B una depresión 22 será menor a será menor a 11, la , la diferencia de presiones h en los pozos A y B será: h = Pdiferencia de presiones h en los pozos A y B será: h = P11 - P - P2 2 = H = H ( ( 11 - - 22) originándose en este caso un movimiento de aire desde el ) originándose en este caso un movimiento de aire desde el punto C hacia el punto D.punto C hacia el punto D.

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Cuanto mayor sea la diferencia de las presiones entre dos Cuanto mayor sea la diferencia de las presiones entre dos secciones del flujo tanto mayor será la velocidad de la corriente del secciones del flujo tanto mayor será la velocidad de la corriente del aireaire

v = √2gh / m/sv = √2gh / m/sv, la velocidad del movimiento de aire m/s. v, la velocidad del movimiento de aire m/s. , el peso de 1m, el peso de 1m33 de aire de mina (1,2 kg/m de aire de mina (1,2 kg/m33) ) g, aceleración de la gravedad (9,81 m/sg, aceleración de la gravedad (9,81 m/s22). ). En tiempo de invierno el aire de la superficie tiene una temperatura En tiempo de invierno el aire de la superficie tiene una temperatura

baja, por lo que su densidad es mayor que el aire de la mina.baja, por lo que su densidad es mayor que el aire de la mina. Los inconvenientes del tiro natural residen en lLos inconvenientes del tiro natural residen en la a irregularidad de su irregularidad de su

intensidad y direcciónintensidad y dirección y en la escasa cantidad de aire aportado a la y en la escasa cantidad de aire aportado a la mina.mina.

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PERDIDA DE CARGA EN UNA PERDIDA DE CARGA EN UNA MINAMINA

La pérdida de carga (o consumo de energía) se compone de La pérdida de carga (o consumo de energía) se compone de pérdidas fricciónales y pérdidas por choque.pérdidas fricciónales y pérdidas por choque.

H1 (Pérdida de carga) = Hf + Hch.H1 (Pérdida de carga) = Hf + Hch.

Hf: son aquellas causadas por la Hf: son aquellas causadas por la resistencia que ofrecen las resistencia que ofrecen las paredesparedes de las galerías al paso del flujo de aire. Estas de las galerías al paso del flujo de aire. Estas pérdidas son función de las condiciones que presenten las pérdidas son función de las condiciones que presenten las labores y de la velocidad del aire que pasa por ellas. Están labores y de la velocidad del aire que pasa por ellas. Están entre el 70 y 90% del total de las pérdidas del sistema.entre el 70 y 90% del total de las pérdidas del sistema.

Hch: Son causadas por el 30 - 10%. Estos son:Hch: Son causadas por el 30 - 10%. Estos son: Cambios de dirección del flujo.Cambios de dirección del flujo. Entradas y salidas del aire del sistema.Entradas y salidas del aire del sistema. Bifurcaciones o uniones de 2 o más flujos.Bifurcaciones o uniones de 2 o más flujos. Obstrucción en las galerías de ventilación.Obstrucción en las galerías de ventilación. Puertas defectuosas.Puertas defectuosas. Poca hermeticidad de los tapados.Poca hermeticidad de los tapados. Cambio de secciones.Cambio de secciones. 66

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Para que exista un flujo de aire a través de la mina es necesario que exista una fuente de energía que ponga al aire en movimiento. La única fuente de energía natural capaz de lograr este efecto es la Gradiente Térmica que existe entre distintos puntos del circuito de ventilación, esto se puede comprobar midiendo la temperatura en diferentes lugares de la mina y observando que el aire fluye de las áreas donde la temperatura es mayor (mayor energía térmica) hacia áreas de menor temperatura (fenómeno de la chimenea).

•Es un fenómeno termodinámico análogo de un motor térmico, el calor proveniente de la roca constituye una fuente permanente de energía térmica, obligando al aire a incrementar su volumen a presión constante. Esta expansión del aire viene acompañada de una reducción de su densidad, lo que permite desplazarse a zonas de menor energía (más frías). En la medida de que existan en la mina zonas de menor energía térmica y la roca emita calor en forma continua, se producirá un flujo permanente de aire a través de las labores subterráneas que se conoce como ventilación natural.

VENTILACIÓN NATURAL SUBTERRÁNEA

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•En el ámbito minero se toma que la ventilación natural es causada por la diferencia de peso entre dos columnas de aire.•Para que se produzca un flujo natural de aire en la mina, será necesario que exista una diferencia de temperatura entre las labores subterráneas y la superficie y que las conexiones a superficie estén a diferente altitud, a fin de permitir la renovación continua del aire que es desplazado de las zonas inferiores de la mina.•En el interior de la mina, la temperatura permanece constante a lo largo de todo el año, mientras que en el exterior varía con las estaciones. Como la ventilación natural depende de las diferencias de temperatura, esta variará a lo largo del año, se puede detener si se igualan las T°.

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•En general, la pvn. Varía entre 100 y 700 Pa. (10 – 70 mm de H2O) siendo capaz de inducir flujos de aire que varían entre 500 y 2500 m³/min. Dependiendo de la resistencia de la mina.•La pvn. puede ser calculada o medida directamente mediante la siguiente fórmula:

PRESION DE VENTILACION NATURAL

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En el nivel inferior de la mina, la presión barométrica será

Donde : P1 = presión barómetrica en el Nivel de la salida mas alto de la mina .H = diferencia de niveles.T = Temperatura absoluta (ªK)R= Constante del aire 290 J/kg ªKG = 9,81 m/s² 1111

Encontrar la pvn para una mina ubicada a 3 800 m.s.n. m.

La presión barométrica en el punto mas alto será

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Resistencia Equivalente de la Mina

Cualquiera que sea la forma como estan conectados los diversos ramales que constituyen la red de ventilación en una mina , siempre sera posible reducir todo el circuito a una resistencia equivalente, que será la que tiene que vencer el aire para circular a través de todas la labores existentes.Si el caudal de aire que circula a través de la mina es Qm y la pérdida de presión que experimenta entre el punto de ingreso y el de salida es Pm , la resistencia equivalente de la mina será: PmRm = ------- despejando Pm = Rm * Qm² Qm²

LA CURVA CARACTERISTICA DE LA MINA Pm = Rm * Qm² Siendo la resistencia equivalente (Rm ) un valor constante para una mina dada, se deduce que para diferentes valores de presión (Pm), se podrá inducir diferentes caudales de aire (Qm) a través de la red de ventilación . La relación entre la presión y el caudal es parabólica y su representación gráfica se conoce como la curva característica de la mina.

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En la figura se puede observar que para una presión dada (Pm), circula a través de la mina un caudal Qm.Si se redujera la R´m de la mina su curva característica variará y la presión Pm inducirá un flujo mayor Q´m.

La curva característica de la mina define el comportamiento del aire que fluye a través de ella y su pendiente variará según como estén interconectadas las diferentes labores subterráneas que constituyen la red de ventilación .

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ORIFICIO EQUIVALENTE DE LA MINA

El orificio equivalente de la min es un concepto teórico , que permite visualizar la facilidad o dificultad que presenta una mina para ser ventilada.Imagínese una placa delgada a la que se le ha efectuado un perforación circular. Si se induce una diferencia de presión entre ambos lados de la placa , se producirá un flujo de aire a través de la abertura

Cuando la diferencia de presiones (P1 – P2) sea igual a la caída de presión a través de la mina (Pm), habrá una abertura de área Am, para la cual el flujo Q es igual al caudal que fluye a través de la mina .

A esta área Am , se denomina orificio equivalente de la mina. 1515

La energía existente al lado izquierdo de la placa será

Orificio 1 m²

Orificio = > 2 m²

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Curva característica de la pvn

Aunque se ha visto que la presión de ventilación natural es un fenómeno estacional que depende de la diferencia de la T° existente en el interior de la mina y el exterior, en los cálculos de ventilación de minas se acostumbra representarla mediante una línea recta horizontal.

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Medición de la pvn

La pvn puede ser medida diréctamente, para lo cual será necesario seleccionar una galería (preferentemente horizontal) por la cual circule todo el aire que fluye a través de la mina.Si se interrumpe el flujo momentaneamente por medio de un tabique, bastará medir la presión manométrica que existe a través del mismo para obtener la pvn. Hay que tener en cuenta que para efectuar esta medición, deberá asegurarse que todos los ventiladores de la mina estén apagados.Una vez hecha la medición, se retira el tabique y se mide el caudal de aire que circula por la mina (Qmn) con lo cual se podrá obtener la resistencia equivalente de la mina.Rm = pvn / QmnConocida la resistencia de la mina, se puede calcular su orificio equivalente.Am = 1.19 / √ RmSuponiendo que en el ejemplo anterior circule a través de la mina un caudal de 400 m³/min, la resistencia de la mina será.Rm = 245.8 /(400)² x (60)² = 5,53 Ns²/m8

Y su orificio equivalente : Am = 1.19 / √ 5,53 = 0.506 m²

Esto indicaría que se trata de una mina difícil de ventilar ( Am 1 m² ). 1818

•La mayoría de las minas tienen orificios equivalentes entre 1 y 2 m² representando una situación intermedia.

•Cuanto menor sea la resistencia equivalente de la mina, mayor será su orificio equivalente y por lo tanto será más fácil ventilarla.

•Cuanto más amplias sean las excavaciones que constituyen el circuito de ventilación y cuanto más conexiones en paralelo se tenga, mayor será su orificio equivalente de la mina y menor su resistencia equivalente.

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REGULACIÓN DEL SISTEMA EN TERRENO

“REGULAR”, es decir cambiar las resistencias de algunos tramos y así conseguir una modificación en la distribución del aire.H1 = H2; R1Q1² = R2Q2² ; buscar R1 < R2 * (Q2/Q1)²

1.DISMINUCIÓN DE LA CAÍDA DE PRESIÓN:(Disminuir R), para esto tenemos tres alternativas, estas son:•Aumentar el área.•Disminuir K. (Características de la roca, shotcrete, planchas).•Correr labores paralelas. 2020

2. AUMENTAR LA CAÍDA DE PRESIÓN. (Aumentar R).

• Aumentando K (Poco práctico).• Disminuir el área (Reguladores).• Colocando Ventiladores Auxiliares

(Costo).

Solución:1.Solución poco operacional.2.Disminuir el área: es lo más usual para aumentar la resistencia – colocar reguladores

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NO ES BUENO ACTUAR SIN PENSAR, NO ES BUENO ACTUAR SIN PENSAR, LA PRISA ES MADRE DEL ERRORLA PRISA ES MADRE DEL ERROR

¡GRACIAS!¡GRACIAS!

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