Venti Laci On

UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTAFACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS

Ventilación Subterránea

Integrantes: Julio Astorga González. Joaquín Femenías Álvarez.

Manuel Vergara

Curso: Servicios mineros.

Profesor: Víctor Morales.

Antofagasta, 29 de Diciembre 2015



INTRODUCCION

La adecuada ventilación en operaciones de minería subterránea es un proceso de vital importancia para asegurar una atmósfera respirable y segura en beneficio de los trabajadores y para un óptimo desarrollo de sus funciones.

Su relevancia, se debe principalmente a la influencia en la salud de las personas y la productividad, al punto que sin sistemas de ventilación es imposible tener minería subterránea.

Al respecto debemos tener en cuenta “la emisión de contaminantes y material particulado al interior de las minas subterráneas propician el desarrollo de enfermedades ocupacionales, colocando en riesgo la vida de los trabajadores”.

Un aspecto adicional es que “no solamente las personas necesitan una buena calidad de aire; también las máquinas diésel dependen de ello para efectuar su combustión interna”.

A su juicio, los principales problemas que enfrentan las empresas en esta materia se refieren al volumen de aire requerido. A ello se suma la distancia existente entre la superficie y los puntos donde se demanda.

El aire debe recorrer una importante cantidad de kilómetros desde la superficie hasta los frentes de trabajo, para lo cual debe ser forzado a entrar a la mina, lo que requiere de una infraestructura de ventilación de gran magnitud y de un inmenso consumo de energía.

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INDICE

Propiedad y Naturaleza del Aire………………………………………………4

Principal Motivo para Ventilar………………………………………………....5

Gases Producidos en las Minas………………………………………………6-16

Índice de Peligrosidad de los Gases…………………………………………..17

Caída de Presión………………………………………………………………...18-19

Tipo de circuitos…………………………………………………………………20-24

Leyes de Kirchhoff y Atkinson………………………………………………….25-27

Método de la Estrella……………………………………………………………27-28

Ejercicios Propuestos de Ventilación…………………………………………29-40

Conclusión……………………………………………………………………….41.

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Propiedades y naturaleza del aire

El aire también recibe el nombre de atmósfera. Es la masa de gas que rodea a la tierra.Antiguamente se lo consideraba un elemento, ya que se nombraban a los cuatro elementos fundamentales de la naturaleza: aire, tierra, fuego y agua.Los primeros que fueron conociendo exactamente la composición química del aire fueron los científicos Lavoisier, Priestley y Cavendish allá por el siglo XVIII. Comprobaron que se trataba de una mezcla de oxígeno y nitrógeno. Otros más tarde descubrieron que había amoníaco y dióxido de carbono (CO2). A finales del siglo XIX Ramsay y otros descubrieron la presencia de gases raros o nobles en pequeñísimas proporciones.Para dar con más exactitud los porcentajes presentamos la siguiente composición en porcentaje de volumen de los gases en el aire:Nitrógeno: 78%Oxígeno: 20.9%Gases inertes: 0,95%CO2: 0,03%Se hallan además en concentraciones variadas, el ozono (O3) y algunos óxidos de nitrógeno formados por descargas eléctricas. Algunos compuestos sulfurados o de azufre y vapor de agua, los cuales suman para completar el porcentaje total. Esto explica la variación, aunque sea pequeña de la composición gaseosa del aire. Por ejemplo, en zonas o ciudades más contaminadas habrá mayor concentración de algunos compuestos gaseosos. Por esto, decimos que el aire es una solución gaseosa.

Propiedades del aire:El aire tiene una densidad aproximada de 1,293 grs/litro. Es el responsable de lo que conocemos como presión atmosférica, ya que es su propio peso el que origina dicha presión. Torricelli halló este valor que es de 76 cm de mercurio o 760 mm de mercurio. Este valor se conoce en otras unidades como 1 atmósfera de presión.Se lo usa muchas veces como aire líquido. Esto se logra cuando se lo enfría a menos de 200°C bajo cero, acompañado de una compresión. El aire líquido tiene un color celeste y transparente. Se lo emplea industrialmente para obtener oxígeno y nitrógeno. Antes de convertirlo en líquido lo que se hace es purificarlo, filtrándolo y sacándole todo el CO2 que tenga. El oxígeno destila a -183°C y el nitrógeno a -196°C.

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Principales motivos para ventilar

Es necesario establecer una circulación de aire dentro de una mina subterránea por las siguientes razones: Proveer el aire necesario para la vida del personal y el desempeño de las maquinarias. En el interior se desprenden diferentes tipos de gases, según el mineral a explotar y la maquinaria utilizada. Estos gases pueden ser tóxicos, asfixiantes y/o explosivos, por lo que es necesario diluirlos por debajo de los límites legales establecidos en cada país. A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura aumenta. El gradiente geotérmico medio es de 1º cada 100 m. Adicionalmente, los equipos y máquinas presentes en el interior contribuyen a elevar la temperatura del aire. En este caso la ventilación es necesaria para la climatización de la mina. Control de flujos de aire en la mina en caso de incendios subterráneos.

DECRETO SUPREMO N° 72, Ministerio de Minería.Art. 390. En los distintos puntos de las minas subterráneas accesibles al personal para las necesidades del trabajo, la atmósfera deberá purificarse por medio de una corriente de aire puro, de no menos de tres (3) metros cúbicos por minuto por cada persona empleada en cualquier sitio del interior de la mina. Dicha corriente será regulada tomando en consideración el número de trabajadores, la extensión de las labores, el tipo de maquinaria de combustión interna, las emanaciones naturales de las minas y las secciones de las galerías, no pudiéndose, en caso alguno, tener más de setenta y cinco (75) operarios en cada circuito separado, ni velocidades mayores de ciento cincuenta (150) metros por minuto, donde exista personal trabajando.

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Gases producidos en las minas

Gases necesarios para la respiración: Oxígeno (O2) Gases anóxicos: Nitrógeno (N2) Gases asfixiantes: Dióxido de carbono (CO2) Gases tóxicos químicos: Monóxido de carbono (CO), Óxidos de nitrógeno (NO), Sulfuros de hidrógeno (H2S) Gases inflamables: Metano (CH4), Hidrogeno (H2)

1- Gases necesarios para la respiración: Oxígeno (O2)

El oxígeno es un gas desprovisto de color, sabor y olor. Su peso específico con respecto al aire es 1,11. Es un gas muy activo; se necesita para la respiración y la combustión. A una reducción de la proporción de oxígeno en el aire de la mina pueden contribuir las siguientes causas:

a) La oxidación silenciosa (Se presenta donde las galerías no han sido ventiladas durante largo tiempo).

b) La respiración de las personas (según sea el esfuerzo corporal, un minero consume entre 0.4 y 4.0 lt de oxígeno por minuto; para ello aspira entre 10 a 100 lt de aire por minuto).

c) Toda clase de procesos de combustión y de explosión.

d) El enriquecimiento del aire de la mina por elevadas concentraciones de otros gases.

Síntomas en personas a consecuencia de la disminución del Oxígeno.

Requerimiento para una buena respiración.

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2- Gases anóxicos: Nitrógeno (N2)

Gas desprovisto de color, sabor y olor; de peso específico 0,97; químicamente inerte. No mantiene la respiración, ni la combustión. No posee ni efecto irritante ni venenoso, pero el aumento de su contenido en el aire de minas es perjudicial para el hombre, por ser la causa de una fuerte disminución del oxígeno. Es posible un enriquecido de nitrógeno en el aire de la mina por:

a) Gasificación en estado puro o asociado con otros gases procedentes de la Tierra.

b) Humos de explosivos.

3- Gases asfixiantes: Dióxido de carbono (CO2)

Gas sin color, ni olor, con un sabor ligeramente ácido, de peso específico 1,53; se disuelve bien en agua formando ácido carbónico.

Los mineros experimentados reconocen la presencia de CO2 por la dificultad de la respiración, el calentamiento de las piernas y de la piel que enrojece, por dolor de cabeza y decaimiento en general. Concentraciones mayores provocan la tos, aceleración de la respiración y accesos de temblor.

Se forma dióxido de carbono en grandes cantidades en todos los incendios de las minas y en las explosiones de grisú y de polvo de carbón, respiración de personas, combustión de lámparas, putrefacción de la madera, etc.

El dióxido de carbono ejerce un efecto directo sobre la actividad de la respiración. Un aumento de la proporción de CO2 en la sangre arterial que abandona la

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lengua, por encima de la proporción base normal, causa, por excitación del centro de respiración, una aceleración de la respiración.

De esto se deducen las repercusiones representadas en la tabla siguiente, por elevada proporción de dióxido de carbono en el aire de aspiración, sobre la respiración de las personas.

En incendios de minas, en general, antes de la aparición de una concentración peligrosa de dióxido de carbono, es la proporción de oxígeno del aire de la mina tan baja y la proporción en el aire del peligroso monóxido de carbono tan elevada, que ya por estos motivos se debe trabajar con un aparato protector autónomo de la respiración.

El anhídrido carbónico es 1½ veces más pesado que el aire, y por esto puede acumularse en el piso de las labores y en las partes inferiores de las labores inclinadas.

La medición del CO2 puede hacerse:

• Mediante tubos calorimétricos (Draeger, Auer, MSA o similar)

• Medidores de lectura directa

• Midiendo indirectamente la ausencia de oxígeno, mediante la lámpara de llama.

4- Gases tóxicos

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Monóxido de carbono (CO)

Gas sin color, sabor y olor, débilmente soluble en agua, tóxico, con peso específico 0,97, combustible, explota cuando su contenido en el aire es de 13 a 75%.

La venenosidad del monóxido de carbono se debe a la propiedad de la hemoglobina de la sangre de unirse con él, de 250 a 300 veces más rápidamente que con el oxígeno; a consecuencia de esto, la sangre pierde su propiedad de absorber oxígeno.

La figura muestra la saturación de la sangre con diversas concentraciones bajas del óxido de carbono y los resultados sobre el individuo normal.

Aproximadamente la mitad de la posible saturación de la sangre se alcanza en la primera hora de exposición, la mitad restante en la segunda, etc.

El trabajo prolongado de las personas en una atmósfera que contiene 00,1% de monóxido de carbono, provoca una enfermedad crónica grave. El contenido de 0,4% de CO en la atmósfera se considera mortalmente peligroso, y el contenido de 1% de CO provoca la muerte en 1 a 2 minutos.

El único método para salvar a una persona caída en síncope por CO consiste en llevarla cuanto antes al aire puro, aplicarle la respiración artificial con oxígeno puro o con 5 a 10% de anhídrido carbónico, ponerle inyecciones cardíacas, si el pulso es débil. En casos muy graves, se ponen inyecciones intravenosas o subcutáneas de lobelina.

El óxido de carbono se forma en las minas durante la pega delos barrenos, los incendios subterráneos, explosiones de grisú y particularmente de polvo de carbón, con el funcionamiento de motores de combustión interna mal regulados.

La medida del CO, puede realizarse:

- Mediante tubitos colorimétricos (Draeger, Auer, MSA o similar). - Mediante equipos medidores de lectura directa - Mediante canarios, aun cuando se ha comprobado que en ocasiones son

más resistentes que el hombre.

Efectos de envenenamiento con monóxido de carbono

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Saturación sanguínea (% COhb)

Síntomas

5-10 Perdida de alguna función cognitiva10-20 Posible dolor de cabeza20-30 Dolor de cabeza30-40 Dolor de cabeza severo, debilidad, semi oscuridad de

visión, náuseas40-60 Probabilidad de desmayos, convulsiones intermitentes,

posible coma60-70 Coma, peligro de muerte70-80 Fallas respiratorias, muerte

Trabajos al interior de la mina con aire contenido

Óxido de nitrógeno (NO)

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El monóxido de carbono es un gas incoloro e inodoro que se combina rápidamente con el oxígeno del aire formando dióxido de nitrógeno.

El dióxido de nitrógeno es un gas de color marrón rojizo, maloliente permanentemente, que actúa como agente oxidante fuerte.

El agua se disuelve bajo formación de ácido nítrico, siendo conocido este último como fuerte ácido mineral.

Como causa para que se originen gases nitrosos se consideran en la minería bajo tierra los explosivos, en particular cuando se detonan, sino que deflagrarán.

Hay que observar que se pueden mantener grandes cantidades de gases nitrosos en los escombros, los cuales solo al cargar la zona de disparo se van eliminando poco a poco.

Además, también se originan gases nitrosos en pequeña proporción en la soldadura y en el servicio de locomotoras diésel.

Los gases nitrosos actúan en la mayoría de los casos en la formación de ácidos descritos, como gases irritantes para los pulmones y las vías respiratorias superiores.

El envenenamiento comienza primeramente con tos irritativa y vértigo, a lo que sigue largo tiempo de mejora aparente. Después de este tiempo típico llamado latente, el cual puede ascender a 2 – 12 horas, en la segunda etapa del envenenamiento aparece edema pulmonar con disnea y angustia de asfixia, que con frecuencia conducen a la muerte.

Todo movimiento corporal durante este período latente empeora mucho las perspectivas de curación.

Es particularmente peligroso que ya sean posibles envenenamientos sin que durante la aspiración se avise mediante sensaciones subjetivas. Además de la forma de envenenamiento más frecuente aquí descrita, en caso de elevadas concentraciones, se puede llegar a espasmos y a rápida parálisis respiratoria.

Efecto de concentraciones de Dióxido de nitrógeno sobre las personas

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Para medir los óxidos nitrosos, se utilizan en minería, casi exclusivamente los tubitos colorimétricos. Las ampollas más frecuentes son:

Sulfuro de hidrogeno (H2S)

Gas incoloro que se reconoce fácilmente por su olor a huevos podridos. Se origina en la descomposición de la pirita de hierro y de sustancias orgánicas que contengan azufre.

A causa de una buena solubilidad con el agua se presenta con frecuencia en las minas en combinación con el agua de ellas. También se observa en gases de incendios.

El efecto del gas sulfuro de hidrógeno se basa en su perjuicio a la respiración celular de las personas. Incluso pequeñas concentraciones causan náuseas, dolor de cabeza, mareos, sopor, convulsiones, en elevadas concentraciones se llega hasta la muerte por paralización de la respiración.

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Al mismo tiempo es un producto irritante de la córnea de los ojos y de todas las vías respiratorias.

Efecto de concentraciones de sulfuro de hidrogeno en las personas

La detección del SH2 puede realizarse con el empleo de tubitos colorimétricos. Puede utilizarse también indicador, papel impregnado en acetato de plomo, que ennegrece con las menores trazas de gas.

5- Gases inflamables Metano (CH4)

Gas incoloro e inoloro, casi 2 veces más liviano que el aire, su peso específico es 0,554. Debido a su ligereza el grisú se concentra en las partes superiores de las labores de atmósfera tranquila.

Es una de las impurezas más peligrosas de la atmósfera de la mina, por su propiedad de formar mezclas explosivas con el aire. Las explosiones de metano han sido la causa de muerte en masa de centenares de mineros a la vez.

Debido a su poca reactibilidad química a temperatura normal, queda hasta ahora como única medida práctica para su eliminación la buena ventilación.

Este gas no es venenoso. La acción del metano sobre la respiración es similar a la acción del nitrógeno. La mezcla de 80% de metano y de 20% de oxígeno no provoca otros efectos que dolor de cabeza. El metano disminuye el contenido del

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oxígeno en el aire y es normalmente peligroso únicamente cuando el porcentaje de oxígeno no es insuficiente para la respiración.

Hidrógeno (H2)

El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido. En la minería del carbón se presenta en los gases de los incendios de las minas, sobre todo en las combustiones incompletas. Cuando se presenta en los gases de los incendios, son posibles concentraciones e algunos porcentajes en volumen, sin embargo, también se han medido ya valores por encima del 5% en volumen. Puede desprenderse en la descomposición de componentes plásticos de los equipos eléctricos.

El hidrógeno al igual que el metano no posee ningún efecto venenoso sobre el organismo humano.

El hidrógeno es combustible; mezclas con el aire son explosivas entre 4 y 75,6% en volumen, produciéndose con gran violencia.

A causa de su influencia sobre la capacidad de explosionar, se considera junto con el metano y el monóxido de carbono como tercer gas combustible párale cálculo del peligro de explosiones en la lucha de incendios en minas. La determinación del hidrógeno en los gases de incendios, se realiza exclusivamente por el análisis del gas.

La detección puede realizarse con tubos Draeger, aun cuando no es recomendable su empleo en los lugares en los que pueda existir metano debido a la elevación de temperatura en el tubito. También puede efectuarse mediante explosímetros.

Gases presentes en las minas y su efecto sobre las personas

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Índices de peligrosidad de los gases. Índice MAC.

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El índice más conocido es el llamado MAC (Maximum Allovable Concentration), o bien MAK (Maximal Arbeizplace Concentration), que define las concentraciones de materias tóxicas en el aire que no producen ninguna alteración a un trabajador que permanezca durante 48 horas a la semana y 8 horas al día en el ambiente de trabajo.

Índice TLV (Threshold Limit Value). Tiene en cuenta el parámetro tiempo “t” en la forma de medición. Indica las concentraciones de diversos gases tóxicos por debajo de las cuales el trabajador puede actuar todos los días sin sufrir efecto alguno. Se usa en EEUU y Canadá. En él cabe distinguir otros tres: a) TWA, si se considera un trabajo de 40 horas semanales con jornada de 8 horas. b) TLV-STEL, que fija el límite que no debe ser rebasado durante más de 15 minutos.c) TLV-C, Que fija un valor techo que no debe ser sobrepasado en ningún momento. Tabla:

Caídas de presión1. PÉRDIDA DE PRESIÓN.

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La pérdida de presión de un fluido esta medida por dos componentes, pérdida por fricción Hf y pérdida por choque Hx:

Expresadas en in. (mm) de agua. Las pérdidas de fricción representan las caídas en el flujo a través de los conductos de área constante. Las pérdidas por choque son el resultado del cambio en la dirección del flujo o en el área de la galería. También las pérdidas por choque ocurren a la entrada o en la salida de un sistema o en las uniones de dos o más corrientes de aire. 2. CAÍDA ESTÁTICA HS. Representa la energía consumida en el sistema de ventilación. Esto incluye a las caídas totales que ocurren entre la entrada y la salida del sistema. La caída estática Hs puede expresarse como:

3. CAÍDA POR VELOCIDAD HV. (Ó DINÁMICA) Se toma como caída en la salida del sistema. A lo largo del sistema, los cambios en las caídas por velocidad se producen con cada cambio de área en el conducto y sólo es una función del peso específico y la velocidad del aire. No es una caída acumulativa. No obstante, estrictamente hablando, la caída de velocidad Hv para el sistema es una pérdida, porque se descarga la energía cinética del aire a la atmósfera y se gasta. También debe ser considerado una pérdida al sistema la pérdida de energía global.

con V en fps (m/s) y Hv en in. (m) de agua. Para condiciones de aire en el nivel del mar (peso específico w = 0.075 lb/ft3) tenemos:

en general:

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4. CAÍDA TOTAL HT. Es la suma de todas las pérdidas de energía en el sistema de ventilación. Numéricamente, es la suma de la caída estática de la mina y la caída por velocidad:

Tipos de circuitos

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Circuito en serieEn un sistema de ventilación, dos combinaciones básicas de galerías son posibles: en serie o en paralelo. Un circuito en serie se define como un circuito cuyas galerías son unidas en sus extremos de modo que el caudal de aire que fluye a través de cada galería sea el mismo. Un ejemplo de un circuito serie es el mostrado en la figura.

La figura a) ilustra un circuito en serie simple que tiene las galerías 1,2 y 3 con resistencias R1, R2, y R3 y pérdidas de carga Hl1, Hl2, y Hl3, respectivamente. El ventilador tiene una caída estática de Hm. La cantidad de aire que fluye a través de cada galería es la misma; así en general:

Aplicando la segunda ley de Kirchhoff a este circuito recorriéndolo en un sentido contrario a las agujas del reloj tenemos lo siguiente:

Para este caso, la caída del ventilador es igual a la pérdida de carga total (caída estática) entre los puntos A a B. Con frecuencia se trabaja con partes de un circuito de ventilación que no involucra a un ventilador, para ello la expresión general puede escribirse:

Esto refleja que la pérdida de carga total para un circuito en serie es igual a la suma de las pérdidas de carga de las galerías individuales. La ecuación anterior puede expresarse en términos del caudal y las resistencias de cada galería mediante la expresión:

En un circuito en serie, el caudal y dirección de la corriente de aire a través de cada galería es el mismo. Por consiguiente, la ecuación precedente puede

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escribirse como sigue sin variar la validez de la convención de signos adoptada:

Factorizando por Q2

donde Req es llamada la resistencia equivalente de un circuito de la serie. Esta ecuación define la resistencia equivalente de un circuito en serie como la suma de las resistencias individuales. Por consiguiente, la ecuación general para la resistencia en serie puede escribirse como

En efecto, esta ecuación permite dejar cualquier número de galerías en serie como una sola galería equivalente, como se muestra en la Figura b

Circuito en paraleloSe dice que las galerías están conectadas en paralelo cuando el caudal de aire al aproximarse a un nodo divide su caudal, tal como la gráfica la figura.

En ventilación de mina, en la práctica este suceso se denomina división del caudal. Hay dos formas de división. La división natural ocurre cuando la cantidad

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de aire es dividido entre las ramas paralelas sin ningún tipo de regulación. El fraccionamiento controlado ocurre cuando una cantidad establecida de aire se hace fluir a través de cada rama paralela por medio de la regulación. De la primera ley de Kirchhoff, uno puede escribir la expresión general.

Así cuando las galerías se colocan en paralelo, la cantidad total de aire es la suma de las cantidades que circulan a través de las galerías en forma individuales. De la segunda ley de Kirchhoff, puede mostrarse también que

Lo que nos señala que las pérdidas de carga para galerías paralelas son iguales.También es importante tener en cuenta que como Hl = R1Q12 = R2Q22, tenemos para dos corrientes en paralelo:

entonces, la cantidad de aire en la bifurcación es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la resistencia respectiva. Agregamos una unidad a ambas partes de esta igualdad:

de aquí:

Resistencia Equivalente para el Circuito Paralelo.

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Como en los circuitos en serie, también puede determinarse una resistencia equivalente para galerías en paralelos. Usando la ecuación de Atkinson para expresar el caudal de aire en una galería como función de la pérdida de carga y la resistencia de la galería, y aplicando la primera ley de Kirchhoff al caudal en la Figura a), se puede escribir

donde Q es el caudal total y Hl es la pérdida de carga de las galerías paralelas de A a B. La ecuación anterior también puede expresarse como:

donde Req es la resistencia equivalente para un circuito equivalente. La ecuación general para la resistencia equivalente para galerías en paralelo puede escribirse como:

La ecuación anterior puede reducir cualquier número de galerías en paralelo a un a galería equivalente tal como lo muestra la figura b) También es importante tener en cuenta que para dos corrientes:

Agregamos una unidad a ambas partes de esta igualdad:

de aquí:

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Los circuitos en paralelos son empleados normalmente en ventilación de mina porque:1- El aire fresco, no contaminado entrega aire a los lugares de trabajo en cada uno de las divisiones2- El costo de la energía se ve reducida para una cantidad de aire dada. Es un objetivo de la ventilación de mina poder mantener separada una división de aire para cada lugar de trabajo. Donde esto no es práctico o posible, el número de lugares de trabajo por división debe guardarse a un mínimo. La economía de un flujo paralelo para una cantidad de aire dada es una de las consideraciones más importantes en las ecuaciones básicas de caída-caudal y aire-fuerza. Considere tres galerías con una corriente de aire dada Q, todos que tienen la misma pérdida de carga Hl. En serie, la caída estática total sería 3Hl. En paralelo, con el mismo Q, la caída estática total será (⅓)2 o 1/9 Hl. El poder requerido en paralelo sería solamente de (⅓)3 o 1/27 del requerido en serie. Por otro lado, el requisito de poder sería el mismo si la misma cantidad fluyera a través de cada una de las divisiones como en serie, pero la cantidad total se triplicaría y la caída sería sólo ⅓. Esto es una característica deseable en ventilación de mina.Leyes utilizadas en el cálculo. Ley de Atkinson (para caídas por fricción)En la mecánica de fluidos (Darcy-Weisbach) la ecuación para calcular las pérdidas por fricción en un conducto circular es:

Donde:

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Otra forma de expresar esta ecuación es considerando la forma que tiene la galería, es decir, expresar la caída en términos del radio hidráulico Rh. Para una galería circular:

a partir de esta versión de la ecuación de Darcy-Weisbach para la mecánica de fluidos en general, la ecuación de Atkinson para la pérdida de fricción en la ventilación de la mina puede derivarse como sigue:

Pero como Q=V*A

En el caso que no se esté trabajando al nivel del mar, es necesario corregir el valor de K:

Leyes de Kirchhoff

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Dos leyes fundamentales que gobiernan la conducta de los circuitos eléctricos fueron desarrolladas por el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887). Ellas son extensivamente aplicadas en análisis de un circuito de ventilación. 1- Primera ley de Kirchhoff. La figura muestra un segmento de un circuito de ventilación dónde cuatro galerías se encuentran en un punto común o una unión.

Según la primera ley de Kirchhoff, la cantidad de aire que deja una unión debe igualar a la cantidad de aire que entra en una unión; por consiguiente, de la figura,

Si la cantidad de aire que deja una unión se define como positivo, y la cantidad de aire que entra en una unión como negativo, la suma de las cuatro cantidades en la figura debe ser cero, así

que es igual que la ecuación anterior. Por consiguiente, la ecuación general siguiente puede usarse por expresar la primera ley de Kirchhoff: 2- Segunda ley de Kirchhoff. La segunda ley de Kirchhoff, también conocida como la ley del voltaje de Kirchhoff, dice que la suma de las caídas de presión dentro de un circuito cerrado debe ser cero, lo que puede expresarse como:

donde la suma es sobre todos los circuitos cerrados y el valor de Hl para cualquier galería es la suma algebraica de las caídas por fricción, las caídas por ventilación naturales y las caídas producidas por los ventiladores. La adopción de una convención para el signo es necesaria para la solución correcta de los problemas. Considere un circuito cerrado que contiene las galerías a, b, c, y d, como lo indicada la línea punteada en la figura.

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Si sumamos las pérdidas en el sentido de las agujas del reloj alrededor de este circuito cerrado, la ecuación sería:

donde Hla, Hlb, y Hlc son positivas, puesto que el caudal Q1 que fluye a través de las galerías a, b y c lo hace en el en el sentido de las agujas del reloj. Como el flujo de Q2 fluye en dirección opuesta a la dirección de la suma, la pérdida de caída (Hld) es negativa. Esta ecuación también puede expresarse en términos de la resistencia y el caudal por cada galería. Sin embargo, para mantener la validez de la convención de los signos para todos los casos, la ecuación de Atkinson debe expresarse como Hl =R|Q|Q dónde |Q| es el valor absoluto de Q. Entonces, la ecuación nos queda:

La segunda ley de Kirchhoff también debe tener en cuenta cualquier fuente de presión (ventilador o ventilación natural) que exista en el circuito cerrado. Cuando las fuentes de presión crean un levantamiento de presión, debe ser considerado como una caída de presión negativa. Así una fuente de presión se asigna un valor negativo si su corriente de aire está en la dirección de la suma. Se asigna un valor positivo si crea una corriente de aire opuesto a la dirección de suma.

Método de la estrellaPor analogía con el cálculo de las redes eléctricas, en el cálculo de los sistemas de ventilación, para su simplificación, se utiliza la transformación del triángulo en estrella de tres rayos. Así, el triángulo ABC puede ser reemplazado por una equivalente estrella con radios AO, BO y CO.

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Si suponemos que el aire entra en el punto A y sale en el punto B, entonces, para el triángulo la resistencia entre estos puntos se determinará como la resistencia común de las ramificaciones paralelas AB y ACB. Para la estrella esta resistencia será igual a la suma de resistencias de las secciones AO y OB:

Por analogía:

Sumando las dos primeras ecuaciones y restando la tercera, tendremos:

o, designando R1 + R2 + R3 = ∑ R,

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Por analogía

Ejercicios Propuestos de Ventilación Subterránea.

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CONCLUSION

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Por todo lo visto en el siguiente informe hemos podido comprender y entender las propiedades y la naturaleza del aire, sus componentes y cual importante son para el propósito de nuestro trabajo y la vida en general.

El aire es un factor demasiado importante a la hora de trabajar en una minera subterránea, ya que es el componente esencial para poder ventilar nuestra labor, y proporcionar lo más importante para un trabajador.

A la vez también pudimos identificar los gases tóxicos que se generan dentro de una labor subterránea, ya sea su nocividad, por qué son producidos, como poder diluirlos, etc.

Identificamos los índices de MAC y TLV y los niveles que calculan estos parámetros para que un trabajador pueda trabajar en una labor minera sin tener algún efecto o problema en su salud.

También hemos estudiado la perdida de presión y sus caídas cuales son y de que se trata cada una de ellas, explicando también de que se trata trabajar con un circuito en serio o en paralelo, lo cual es fundamental a la hora de tener una buena conexión de caudales en el sistema de ventilación de nuestra labor minera.

Por ultimo investigamos de que se trata la ley de Kirchhoff y Atkinson sus parámetros y por último el método de la estrella que nos lleva a comprender el sistema de redes eléctrica en el cálculo de ventilación.

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