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PERDIDA S DE PRESION PERDIDA POR CHOQUE DR. FELIPE CALIZAYA Consultor INTERCADE
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PERDIDAS DE PRESION POR CHOQUE Y OTROS CONCEPTOS .
Caídas de Presión por Choque.
Gradientes de Presión.
Fugas de Aire.
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PERDIDAS DE PRESION POR CHOQUE La pérdida por choque H X, ocurre toda vez que la corriente de aire cambia de dirección. emp os: 1. Uniones y codos 2. Cambio de sección del
ducto 3. Obstrucciones
Estas representan entre el 10 y 30 % de la pérdida total de presión. Dr. Felipe Calizaya -
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ESTIMACION DE PERDIDAS POR CHOQUE Dos Métodos:
Presión de Velocidad y Longitud Equivalente
1. METODO DE PRESION DE VELOCIDAD, Hx
H X X * H v
X= Coeficiente del choque
X varía con cambio brusco en dirección del aire y Hx es función de resistencia de choque Rx. x es ca cu a o e: 2 H X X * H V R X * Q
R X
X * w
1098 2 A 2
Donde A = Area transversal del ducto y w = densidad del aire Dr. Felipe Calizaya -
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PERDIDAS POR CHOQUE - EJEMPLO 1 Dados los datos siguientes: H X 0 .4"
Q3 = ? D = 19 p
Q1 = 334 kcfm
1
Q2 = 193 kcfm
Determine el coeficiente de choque X.
H v w *
H X X * H
Solución:
2
1098
A3 = 283.5 p2
Q3 = Q1 + Q2 = 527 kp/min V 3 = 1860 p/min
V
Hv3 = 0.22 pulg.H 2 O
X = 1.82
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ESTIMACION DE PERDIDAS POR CHOQUE 2. METODO DE LONGITUD EQUIVALENTE
Por este método, la pérdida por choque es expresado en términos de longitud, Le. Dados los datos: Caso A
w 0.075
1
R H
H 1
2
L
Caso B
1
A / Per
2
2
P A B
2
1
L + Le
H 2 H 1 H X
K * Per * ( L Le )
5 .2 A 3
Q
2
Le
3235 * RH X 1010 * K
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PERDIDAS POR CHOQUE - CODOS TIPO DE CODOS: RECTANGULA R Y CURVILINEO
El coeficiente X es calculado como sigue: X
Rectangular:
R
a
90
X 2 m * a 90
R A
m*
0 .25
Curvilíneo:
A
2
.
2
= R = Curvatura a = d/b; Aspecto
b Sección A - A
d = alto; b = ancho Θ = Deflección
Se recomienda usar: R = 2*d Dr. Felipe Calizaya -
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PERDIDAS POR CHOQUE - EJEMPLO 2 Un ducto de 8’ x 8’ de sección (K = 100 E-10) contiene un codo puntiagudo de 90°. Determine la longitud, Le. XS: 8’
r
Solución:
Le
3235 * RH X 10 10 * K
R H = A/Per = 2 pies
X
d = 8’
0 .6
2
m * a 90
m = r/b; a = d/b; θ= 90° b = 8’
X = 1.2; Le = 78’.
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PERDIDAS POR CHOQUES CONSIDERACIONES PRACTICAS
K = 45 E-10 para galerías de entrada K = 60 E-10 para galerías de expulsión
Utilice long itudes equivalentes (LT = L + L E)
Mida la longitud del ramal y aumente del 10 al 15 % para compensar por estas pérdidas.
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PERDIDAS POR CHOQUES CONSIDERACIONES PRACTICAS
R
R = 1.5 * d
em p o :
Diseñe el acople entre ventilador (d = 6’) y la chimenea (8’) Solución:
R = 1.5 x d = 9’, luego, el coeficiente X = 0.11 Para Q = 100,000 cfm, la pérdida Hx = 0.1 in.w.g. Dr. Felipe Calizaya -
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GRADIENTE DE PRESIONES Es la representación gráfica de la ecuación de Bernoulli Es una manera de contabilizar las caídas de presión + Casos:
Sistema aspirante (presión -) Sistema combinado (presiones + y -)
Ventilación auxiliar de un desarrollo largo Ventilador secundario
Ventilador ren e
Ducto Rígido
Ducto Flexible
Ventilador Primario Dr. Felipe Calizaya -
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GRADIENTE DE PRESIONES 1. SISTEMA SOPLANTE (PRESION +) + Presión
HT
HT = HS + HV
HS1
Hv
HS2
Referencia 1
Longitud
Hv
2
Ventilador
El ventilador aumenta la presión del aire por encima de P B
Todas las presiones son positivas, excepto la P T de entrada
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GRADIENTE DE PRESIONES 2. SISTEMA ASPIRANTE (PRESION -) Presión + Referencia
v
HT = HS + HV
HT
HS1 HS2
Presión 1
2
Todas las presiones son negativas (por debajo de P B) con excepción de la presión de descarga.
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GRADIENTE DE PRESIONES 3. SISTEMA AUXILIA R CON VENTILA DOR SECUNDARIO (incluye presiones – y +) Presión + HS3 HT
Presión 1
HS4
Hs
Hv
Referencia
HS2
2
3
4
La gradiente de H S está siempre por debajo de la de H T Dr. Felipe Calizaya -
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ESTIMACION DE ENERGIA CONSUMIDA Ejemplo: En base a las siguientes mediciones:
Presión del ventilador, H T = 20 ”H2O. @ h = 70 % Caudal, Q = 1,000 cfm, Costo, c = 5c/ kWh Determine el costo anual de operación (energía) Solución:
H T * Q
BHP
6350
*
= 4500 hp
C BHP * 0 . 746 * $ / kW * 24 * 365
= $1,470,000/ año El costo de operación varía con los factores que afectan la resistencia de la mina (sección, rugosidad, longitud, etc.). Dr. Felipe Calizaya -
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CURVAS CARACTERISTICAS DE UN VENTILA DOR AXIAL 9.00
VAD – 72F30 1170 RPM 300
8.00 ) . g . 7.00 w s6.00 e h c n5.00 i ( e r u4.00 s s e r P3.00 l t o T2.00
250
250
200
70% 200
r e w 150 o p e s 100 r o H
70%
150
70%
100
300
250
50 00
50
0
0
150 100
1.00 0.00 0
300
300
50
00 2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
CFM x 10000 Dr. Felipe Calizaya -
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OTROS FACTORES IMPORTANTES Entre otros factores que afectan la R de la mina están:
R
1. Tamaño de la excavación:
1 D
El diámetro es el factor más importante.
SF
2. Form a de la excavaci ón:
Per A
1/ 2
El círculo es la forma ideal con un SF = 3.54 Para otras secciones R es corregido usando estos factores: W:H = 2:1; corrección, RSF = 1.2
W:H = 4:1, RSF = 1.41
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Tuan Fans
Salidas
Salidas DOM Fans
1 t f a h S
Fugas
2 t f a h S
GBT Fan Salida
400 gpm
IOZ Mine
U/cut 60 gpm
2000 gpm
1 1 R V
3186 L
3 t f a h 4 S t f a h
Production
R 200 gpm
R / V Z O
Conveyor R a
p A
S A F
H B R M
S S E E
3 # H B
DOZ Zona AcMine tiva
700 gpm
Fugas Exhaust Galleries
Entradas DOZ Intakes
R a m p B
Undercut 2100 gpm
Production
MLA Drifts 2986 L
Crusher/Conveyor
Secc ión Verti cal d e una Mina Metálica
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10 19
Difusor V- 12
Conducto d e Entrada Cámara de Acopl e
Motor
Socavón 1
D
V- 14
D
Fugas
Puertas Dobles
Ventilador
DETALLES DE INSTALACION DE DOS VENTILADORES Dr. Felipe Calizaya -
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Frente B R
4
Frente A
Fugas de Aire 0 2 C X
3 6
0 3 C X
2
XC-3
7
8
XC-1
5
Referencias
1
1
Salida R
n ra a Banda
R
# de Estación
Entrada
Puente
Salida
Regulador
Muros
FUGAS DE AIRE EN MINAS DE CARBON Dr. Felipe Calizaya -
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11 21
Puntos de Fuga Muros de Ventilació n
FUGAS DE AIRE EN LAB ORES DE DESARROLLO Dr. Felipe Calizaya -
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CUANTIFICACION DE FUGAS DE AIRE % de Fuga:
%L
Q
QT
E
QT
100
Donde: QT = Caudal total del ventilador, cfm
QE = Caudal requerido en frentes, cfm Resist encia de los e
P 2
Qd
Donde: Re = Resistencia de un grupo de muros ∆P
= Presión media; Q d = Pérdida de caudal.
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Muro sintético y ventana de control
Punto de Fuga Dr. Felipe Calizaya -
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900 a P750 , n ´ o i
Correa y Salida Entrada y Correa
600
s e r P450 e d300 a
d ´ i 150 a C
0 7
16
31
45
60
75
89
´ Numer o de Cros s-cut
CAIDAS DE PRESION VS. NUMERO DE RECORTES Dr. Felipe Calizaya -
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CUANTIFICACION DE FUGAS (EJEMPLO) 9 2 C X
1
4
a 1 a 2
2 3 1 C X
n = 103 b1
c1
d1
b2
c2
d2
Entrada 2
e 1 e 2 3
Banda
Salida
Ventilador
Caída, “ H2O
Estación
Caudal, kcfm
4
392.00
3.27
3
308.00
1.29
%L=? Re = ?
Solución: % L = 21 %; Re = 0.32 P.U. para 103 muros. Dr. Felipe Calizaya -
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MENSURAS DE VENTILA CION
Velocidad del Aire y Caudal Caídas de Presión: a. Cálculo del Coeficiente K. b. Cálculo del Coeficiente de Choque.
Capacidad del Ventilador
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LABORATORIO DE VENTILACION
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INSTRUMENTOS REQUERIDOS CAUDAL DEL AIRE: <
Anemómetros, Cronómetro y Wincha Velocid ades Altas ( > 1200 p/min)
Tubos Pitot, Manómetros y Wincha Presión del Aire:
Barómetro, psicrómetro, Tubos Pitot y Manómetros
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESION
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MENSURAS DE VENTILA CION Caudal d e Aire:
Q=V*A
V = Velocidad promedio A = Area del pozo, galería o ducto Instrumentos:
V< 3000 p/min: Anemómetros y Cronómetro
V > 1200 p/min: Tubos Pitot y Manómetros
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16 31
ECUACIONES UTILES DEL AIRE Peso Específico:
= res n arom r ca,
b
Pb
w
R * T p;
=
.
T = Temp. absoluta = 460 + t d Número de Reynolds:
N R
V * D
6250 * V * D
V = velocidad, /s; D = diam, ; Presión de Velocidad:
H v
V w * 1098
2
V = Velocidad del aire, p/min Dr. Felipe Calizaya -
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MENSURAS CON ANEMOMETRO Empiece 30” 15”
H = 12 ’
30”
Termine
45”
60”
60” 15”
W = 10 ’
Medición en “ S”
W = 18 ’
Medición en “ W”
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MENSURAS CON MANOMETRO Y TUBO PITOT Presión d e Velocid ad:
V H w* 1098
v
Velocidad:
V
1098
2
Hv w
En la práctica es necesario medir varias presiones de velocidad y calcular la velocidad promedia.
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Dirección del aire
MANOMETRO Y TUBO PITOT Dr. Felipe Calizaya -
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