Post on 03-Dec-2015
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Ventilador Centrifugo (aspirante)
Ventilador Axial (Aspirador)
Ventilador Primario
Ejemplo: Simulador VNETPC (fácil de usar)
Formular una red de ventilación
(Qo para todos los topes y talleres)
Determinar los caudales mínimos
Resolver la red de ventilación
Selección: La capacidad del ventilador es determinado utilizando un simulador.
Requiere:
(Determinar la capacidad de los ventiladores)
Ventilador Centrifugo
El aire entra axialmente, es movido radialmente por el impeler y descargado tangencialmente
El ducto de entrada incluye un regulador de aspas operado por un actuador. El impeler es una rueda de ± 10 paletas y un eje
Cada ventilador es operado por un motor de inducción de varios polos (12) .
El ventilador consiste de un ducto de entrada, una caja, un difusor y un motor.
Ventajas y Desventajas
Ventajas: Construcción sólida y robusta
Preferido para generar altas presiones Volumen moderado (Q/P ~ bajo)
Desventajas: Genera ruido elevado a velocidades
bajas (usado como extractor) Eficiencia máxima: 65 – 90 %
Curvas Características
Estas graficas sirven para mostrar la relación del caudalcon la presión y la potencia del ventilador.
Caudal * 1000, cfm
85 %
500
Pre
sió
n E
stát
ica.
, in
W.G
80 % Eficiencia
10
0
0
-10º
+10º
Velocidad: 600 rpm
Densidad: 0.075 lb/cu.ft
Angulo de las aspas
0ºCurva del sistema
A
B
A-B Región aceptable
Punto de Operación
Costos de Ventilación
Costo de Operación:
Costo de Capital :
Ventilador
US $
500,000
Energía eléctrica: 750 kW @ 10 c/kW
Costo de electricidad: $ 657,000/ año
Presión: 2.2 kPaCaudal: 240 m3/s
Potencia: 750 kW
InstalaciónExcavaciones, construcción de cámaras instalación, pruebas, etc.
500,000
Ventilador Axial
Las aspas dirigen al aire axialmente de la entrada a la salida (el aire no cambia dirección)
Los ventiladores modernos tienen aspas ajustables (permite cambiar capacidad)
Otros vienen con motores equipados con convertidores de frecuencia (Velocidad variable)
Eficiencia de Operación: 75 – 90 %
Ventajas: Caudal elevado. Capacidad flexible
desventajas: Ruido alto y requiere silenciadores Mantenimiento frecuente (cada mes)
Ventilador Axial
Impeler
MotorCaja
Piso de Galería
Muro de Concreto
Curvas Características de un Ventilador Axial
70 %
75 %
79 %
Tipos de Instalación
Este tipo de instalación permite aumentar la presión considerablemente. Son usados para trabajos largos
Ventiladores en Serie:
Fan A Fan B
QTQ
Ventiladores de doble fase
Ventiladores en Serie• La curva característica de dos ventiladores en serie se
A: Punto de operación individual, B: Punto de operación combinado
obtiene sumando las presiones para un mismo caudal
Presión“H20
Q*10000, CFM0
2
4
4 8 12
B
A
Curva individual
Característica Combinada
Característica de la mina
Tipos de Instalación
Este tipo de instalación permite aumentar el caudal sin afectar mucho la eficiencia.
Ventiladores en Paralelo
Puertas de Control
QT = Q1 + Q2
Vent A
Vent BQ1
Q2
S ≥ Fan D
Ventiladores en Serie• La curva característica de dos ventiladores en paralelo se
A: Punto de operación individual, B: Punto de operación combinado
Q*10000, CFM0
2
4
4 8 12
B
A
Presión“H20
A
Curva individual
Característica Combinada
Característica de la mina
obtiene sumando los caudales para una misma presión
Ventilación Secundaria
Requerimientos Básicos
Selección e Instalación de ventiladores
Ventilación Secundaria
Operación y Mantenimiento
Inspección y Control
Ventilador Secundario
Puerta de Ventilación
Abrir una puerta solamente
Ventilador SecundarioTabiques
herméticos
Este ventilador es instalado para ayudar al ventilador primario en controlar la presión y reducir fugas de aire.
Rotor
MotorCasing
Piso de Galería
Muro
Techo de Galería
Ventilador en una Galería
Dos Ventiladores en Paralelo
Ventilador Secundario
El ventilador es elegido conjuntamente con el
ventilador primario, al inicio del diseño.
Operación y Mantenimiento
Tamaño y Selección
Para un uso eficiente, es necesario controlar
la calidad del aire y el estado del ventilador.
Ubicación de Ventilador Secundario
Donde instalar el ventilador Secundario?
4.0”
2.0”
Hs
Distancia, Km
Frente
BA C ?
Ubique el ventilador para minimizar fugas de aire
4.0”
2.0”
Hs
Distancia, Km
Frente
BA C
Ubicación del Ventilador Secundario
Instalación
Requerimientos Básicos
Selección e Instalación de ventiladores
Instalación y Mantenimiento de Ventiladores
Mantenimiento
Inspección y Control
Responsabilidades del Supervisor
Instalación del Ventilador
El trabajo de instalación incluye: Construcción de una cámara de acople Construcción de fundaciones
Instalación del ventilador y accesorios
Pruebas de funcionamiento y entrega
incluyendo puertas de seguridad
Socavón 1
V- 12
V- 14
Conducto de Entrada
Difusor
Motor
Ventilador
Cámara de Acople
PuertasDobles
DD
Detalles de Instalación de dos Ventiladores Centrífugos
Rotation
Longitudinal View Drive End View
Portal
Self-Closing Doors
Motor Plinth
Motor
Evase’
RVC
Flexible Joint
Bearings
Detalles de un Ventilador Centrífugo
• Ducto de Entrada • Rodete y eje
• Caja y difusor • Motor de inducción
Instalados en posición horizontal generalmente
Ventiladores Axiales
Pueden ser instalados tanto por encima de un pozo o al final de una galería de ventilación
En la practica, ventiladores aspirantes son preferidos a los soplantes. Este arreglo permite reducir el numero de puertas de ventilación.
También requieren de una Cámara de acople
Ventiladores Primarios en Paralelo
Ventiladores Axiales
Ventilador Axial (aspirante)
Ventiladores Secundarios
Son instalados generalmente en galerías de ventilación desarrollados para este fin
Son instalados en tabiques de concreto para evitar la recirculación del aire viciado.
Requieren de una excavación especial para los ventiladores y las puertas de control
Ventilador Secundario
Puerta de Ventilación
Abrir una puerta solamente
Ventilador SecundarioTabiques
herméticos
Este ventilador es instalado para ayudar al ventilador primario en controlar la presión y reducir fugas de aire.
Ventilador SecundarioGalerías de salida de aire
Galerías de entrada de aire
Cámaras del Ventilador
Puerta
Centro de Control
Excavaciones para dos ventiladores secundarios
Rotor
MotorCasing
Piso de Galería
Muro
Techo de Galería
Ventilador en una Galería
Ventiladores Secundarios en ParaleloCapacidad: 400 HP cada uno
Cono de Salida
Puerta Manual
100%
0.86mm/sec
22 27
1170
478120
Control del Ventilador
Deben ser instalados en estructuras sólidas para
evitar recirculación de aire contaminado
Reglas para el Uso Eficiente de Ventiladores
La conexión eléctrica del ventilador secundario debe
ser sincronizada con aquella del ventilador primario.
Deben ser ubicados para reducir fugas de aire y
preferentemente en galerías de expulsión
Enseñe a su cuadrilla a utilizar los ventiladores de una
manera segura y eficiente.
Obligaciones del Supervisor
Asegurese que sus obreros tienen todas las herramientas de trabajo y saben operarlas correctamente
Para cumplir con este objetivo, siga estas reglas:
Inspeccione las partes móviles del ventilador personalmente
Si encuentra algún defecto, corríjalo inmediatamente.
Use los 5 sentidos: vista, olfato, oído, tacto, y gusto.
VENTILADORES AUXILARES
Diseño del Sistema - Principios Básicos
Introducción
Utilización de Ventiladores Auxiliares
Seguridad y Mantenimiento
Conclusiones
El sistema consiste de un ventilador, acoples y ductos
de ventilación. Es usado para ventilar frentes ciegos.
Introducción
Un sistema de ventilación auxiliar consiste de un ventilador, acoples y ductos o mangas
Es el único medio disponible para suministrar de aire limpio a frentes o topes aislados
La energía consumida por estos ventiladores puede ser igual que aquella consumida por los ventiladores primarios
Por esta razón la selección del ventilador es importante
Diseño del Sistema – Principios Básicos
Frente
Caudal Requerido, Qo
Ventilador Auxiliar
Manga de VentilaciónLongitud, L1; Diam, D
L2
Caudal suministrado, QF; Caída de Presión, H
Principio Básico: QT ≥ 1.5 QF
QT
L3
El diseño incluye la estimación de: (1) caudal requerido en el frente, (2) presión desarrollada por el ventilador y (3) potencia del motor
Utilización de Ventiladores Auxiliares en Trabajos de Desarrollo
Ventilador Auxiliar
Ducto de Ventilación
Entrada de Aire
Salida de Aire
Diseño del Sistema – Principios Básicos
El caudal es calculado en función del volumen de contaminantes generados en el frente y los limites permisible de estos (TLV)
Estimación del caudal, presión y potencia del ventilador
La presión es calculada utilizando la ecuación de Atkinson al sistema de ductos únicamente
Principio básico: Caudal en galería primaria (QT) debe ser de 1.5 a 2 veces el caudal requerido (Qo)
Diseño del Sistema
La ecuación de Atkinson (en Unidades Inglesas):
QRH L
2A2.5
..3
LPerKR
Donde: HL = Caída de energía
R = Resistencia del ducto * E-10Q= Caudal del ventilador K = Coeficiente de fricción* E-10Per = Perímetro del ductoL = Longitud del ducto A = Área transversal del ducto
Utilización Eficiente de Ventiladores Auxiliares
Para reducir costos y evitar perdidas en el avance por falta de aire, es necesario contar con un plan completo del proyecto
Usado para ventilar galerías de longitud moderada
Frente
(de dos cuerpos)
Ducto flexible (manga)QT
Ventilador auxiliar: 2 x 75 HP30 p
50 p
Utilización de Ventiladores Auxiliares
Vent 1
Ducto Rígido Manga
Empalme D
30 p
MotorMotor
Vent 3
Vent 2Frente
QT
30 p
Ventiladores 1 y 2 de capacidades mayores que ventilador 3
Túneles largos son desarrollados usando varios ventiladores en un sistema soplante-aspirante combinado
Ventilación de Túneles Largos
Problemas Comunes:
Para evitar estos problemas el sistema aspirante debe tener una capacidad mayor que la del sistema soplante
Es necesario mantener una distancia de empalme de 30 pies entre ambos sistemas
Fugas de aire
Recirculación de contaminantes
Además, estos sistemas requieren de la utilización de ventiladores secundarios y ductos rígidos
Vent 1
Manga
Empalme D
30 p
MotorMotor
Vent 3
Vent 2Frente
QT
30 p
Ventilación de Túneles Largos
Ducto Rígido
Ventilador Secundario
Utilización de Ventiladores Auxiliares
Detalles de un ventilador secundario
Vent 1 Empalme D
30 p
MotorMotor
Vent 2Frente
QT
30 p
ReductorVentilador Secundario
Ducto Rígido Ducto Flexible
Dirección del flujo
Ventilador de 2 fases para ventilación auxiliar
Este ventilador de 480 V y 2 cuerpos (fases) puede ser
utilizado para ventilar desarrollos largos.
Eficiencia de un ventilador
Eficiencia Mecánica:
Donde:
Eficiencia Volumétrica:
6350QH
HP T
a
100*BHP
HPa
100**
Q
QF
V
Esta eficiencia es definida como el cociente del caudal distribuido al frente, QF sobre el caudal suministrado por el ventilador, Q
La diferencia QT - QF, representa la fuga de aire, (QL).
Ejemplo Numérico
Problema:Una galería es desarrollada usando métodos convencionales de perforación y voladura.
Problema: determinar la presión (caída total) y la potencia del ventilador
La galería tiene las siguientes dimensiones: alto =17 p, ancho = 17 p, y longitud = 1300 p
La galería puede ser ventilada usando mangas de 42 pulg. de diámetro. El caudal requerido es 50,000 p3/min.
Problema: determinar la presión y potencia del ventilador auxiliar
Ejemplo Numérico
Representación Grafica del Problema:
Frente
Qo = 50,000 p3/min
Ventilador Auxiliar
Manga de 42 pulg.
Longitud: 1300 p
L2
QT
L3
Ejemplo Numérico
Frente
Qo = 50,000 p3/min
Solución:
Manga de 42 pulg.
Longitud: 1300 p
L2
QT
L3
Para: A = 9.6 p2; Per = 11 p; L = 1300 p; K = 12 E-10
R = 37.3 E-10 (ecuación 2)
1. Resistencia del ducto:A2.5
..3
LPerKR
Ejemplo NuméricoSolución:
1. Resistencia del ducto: R = 37.3 E-10
2. Caída estática: Para la resistencia anterior y un caudal de 50,000 p3/min
3. Caída de velocidad:
HL = 9.3 pulg. H2OQRH L
2
V = 5200 p/min; w = 0.075 lb/p3 → HV = 1.7 pulg. H2O
2
1098*
VwH v
4. Caída de energía: HT = 11.0 pulg. H2O (ecuación 3)
5. Potencia: HPa = 87 HP (ecuación 5)
Ventilador Auxiliar- 2 x 75 HP de Potencia para Problema 1
Instalación de un Ventilador Auxiliar
Ventilador Auxiliar- 2 x 75 HP de Potencia para Problema 1
Problemas Comunes y Soluciones
Recirculación de Contaminantes
Fugas de Aire
Instalación Inadecuada del Sistema
Estos problemas varían desde el diseño del
sistema hasta la operación del mismo
Los problemas mas comunes son:
Recirculación de Contaminantes
Un ventilador sobredimensionado o mal ubicado pueden contribuir a la recirculación del aire
cambio en la dirección de aire cambio de temperatura del aire, y cambio en la composición del aire, a veces
detectado por un olor distinto (H2S y NOX)
El problema es caracterizado por tres cambios en el sistema:
Solución: Cambie el ventilador por otro mas adecuado
Principio Básico: QT ≥ 1.5 QF
Fugas de Aire Limpio
Las fugas pueden ser identificadas por la escasez de aire en el frente de trabajo que no mejora con la capacidad del ventilador
Estas son resultados de una mala instalación de acoples, reductores y otros accesorios
Estos problemas pueden ser resueltos utilizando reductores y acoples prefabricados y estableciendo un programa riguroso de mantenimiento de ductos
Instalación Inadecuada del Sistema
Los efectos son identificados por fallas frecuentes
del ventilador, rotura de alabes, y perdidas elevadas
de energía por fricción y choque.
Solución: los ductos deben ser alineados con el eje de la excavación y provistos de accesorios aero-dinámicos para cambios de dirección o velocidad
Otro aspecto: es el de proveer a la galería con un nicho especial para la instalación del ventilador
Seguridad y Mantenimiento
Un sistema de ventilación inadecuado puede traer muchos problemas que podrían afectan la salud de los trabajadores negativamenteFactores críticos de seguridad:
Instalación del Ventilador
Instalación de Ductos y Mangas
Conexiones Eléctricas
Presión y Velocidad de Descarga
Inspección y mantenimiento
Seguridad y Mantenimiento
el ventilador es generalmente suspendido por medio de cables metálicos de pernos anclados en el techo
Instalación del Ventilador
(uno para cada extremo de la carcasa)
Para la instalación es necesario utilizar dos cables independientes de ¼” de diámetro
Instalación del Ventilador Auxiliar
Es necesario instruir al trabajador sobre los peligros eléctricos y los procedimientos de operación
Vista Frontal Vista Lateral
MangaPernos
Cables o cadenas
Conexión Eléctrica
Instalación de Ductos y Mangas
En galerías, estos deben ser suspendidos de cables extendidos entre apoyos anclados en el techo
Mangas suspendidas de un cable mensajero
Cable Mensajero Perno de anclaje
Instalación de Ductos y Mangas
Ventilación auxiliar en una galería de desarrollo
Manga de ventilación en un sistema soplante
Inspección y mantenimiento
El sistema debe ser inspeccionado por fallas en el
funcionamiento de partes periódicamente.
Trabajos Específicos:
Con el ventilador en operación: Vibración anormal, Ruido exagerado, y Estado de partes eléctricas
a) Inspección del Ventilador
Con el ventilador apagado: Investigar las actividades afectadas por la interrupción (Evacuación?)
Inspección y mantenimientob) Inspección del Ductos
Presencia de codos agudos, retorcimiento de ductos, y reducciones inadecuadas.
Los codos deben ser reemplazados por otros fabricados para este efecto.
Si los ductos muestran perforaciones o cortaduras, estas deben ser remendadas o reemplazados
Presencia de fugas de aire. Las fugas son perdidas innecesarias de aire.
Por seguridad, uno debe apagar y asegurar el interruptor antes de realizar cualquier trabajo de reparación.
Conclusiones
1. La utilización de un ventilador auxiliar requiere de un diseño compatible con la ventilación primaria y una instalación adecuada.
Es necesario seleccionar el ventilador para la situación más desfavorable
Principio Básico: QT ≥ 1.5 QF
2. Para el diseño es importante conocer los siguientes parámetros: el caudal requerido en el frente, y las dimensiones del ducto
Conclusiones
3. Un sistema soplante-aspirante combinado es generalmente adoptado para completar excavaciones o desarrollos largos
Para superar estos, es importante tener un buen diseño, una buena instalación, y un buen programa de mantenimiento
El sistema requiere de una buena combinación de ventiladores
4. Problemas comunes: recirculación, fugas de aire e instalaciones inadecuadas
72
Ventilación Auxiliar
Normalmente se presta la atención insuficiente al planeamiento y mantenimiento de sistemas de ventilación secundarios en las minas.
Es muy importante este control.
73
Ventilación Auxiliar
Selección del tipo de ducto y del ventilador son factores muy importantes en el sistema de ventilación.
La ubicación del ventilador y la ubicación de la manga de ventilación (número de ventiladores y ubicación).
Tipo de manga usada, rígido o flexible.
74
Pérdidas en los Sistemas de Mangas de Ventilación
Vutukuri-el k ave = 0.0038 kg/m3
COMRO -Fibra de vidrio = 0.0030 kg/m3 -Acero = 0.0028-0.0041 kg/m3 -Flexible = 0.0124-0.0152 kg/m3 -Extrem. Flexible = 0.0147-0.0166 kg/m3
75
Pérdidas en los Sistemas de las Mangas de Ventilación
-Acero = 0.0016-0.0032 kg/m3. -Flexible = 0.0057-0.0234 kg/m3. -Extrem. Flexibles = 0.0034-0.0097 kg/m3.
76
Representación de la Red de un Sistema de Ducto Auxiliar
77
Resistencia por Fugas
Vutukuri:
Bueno-Rl (Ns2/m8)/100m = 40,000/D2
Regular -Rl (Ns2/m8)/100m = 10,000/D2
Pobre-Rl (Ns2/m8)/100m = 4,444/D2
Malo-Rl (Ns2/m8)/100m = 2,500/D2
Calizaya:
Rl (Ns2/m8)/path = 10,000-40,000 Ns2/m8
78
Resistencia por Fugas - Medidas
Ducto de Acero :
Excelente-Rl (Ns2/m8)/100m = 120,000/D2
Bueno-Rl (Ns2/m8)/100m = 60,000/D2
Malo-Rl (Ns2/m8)/100m = 290/D2
Ducto de tejido:
Promedio-Rl (Ns2/m8)/100m = 200/D2
Malo-Rl (Ns2/m8)/100m = 40/D2
79
Fugas en Ductos Continuados.
La Ecuación de Woronin:
2
0
i
3
d
l
1 - Q
Q 3
100
L R
R
Donde: Rl es la resistencia en el acceso por fuga por 100 m (Ns2/m8), Rd es la resistencia del ducto por 100 m (Ns2/m8), Qi es la cantidad aire ascendente (m3/s), Q0 es la cantidad descendente (m3/s) y L es la longitud del ducto.
Diseño de Sistemas de Ventilación
Diseño de un Sistema de Ventilación
Sistema de Ventilación
Simuladores de Ventilación
Sistema de VentilaciónObjetivo: Proveer de aire limpio a todos los lugares de
trabajo (topes, talleres, etc.)
Para alcanzar este objetivo es necesario:
Establecer entradas y salidas primarias
Determinar los caudales requeridos (Qo)
Formular una red de ventilación
Resolver la red y determinar un sistema económico de ventilación.
Sistema de Ventilación
En una mina, el sistema consiste de:
Entradas y Salidas Principales
Ventiladores Primarios
Galerías y chimeneas de distribución
Controles de Ventilación
El sistema debe tener por lo menos dos accesos
desarrollados directamente de la superficie
(Ventiladores auxiliares, reguladores, etc.)
Sistema de Ventilación Primaria
8
7
6
13
12
9
Tope B
Tope A
Tope C
1
2
5
Pozo de Entrada
Salida de Aire
Ventilador Primario
4
10
3
14
11
Ventilador Secundario
Muro y Regulador
8
7
6
13
12
9
Tope B
Tope A
Tope C
1
2
5
Pozo de Entrada
Salida de Aire
Ventilador Primario
44
1010
3
1414
1111
Ventilador Secundario
Muro y Regulador
Sistema de Ventilación
En un sistema, casi todas las excavaciones
(galerías, pozos y rampas) son utilizadas para
circular el aire de la mina.
Al diseñar, uno debe responder estas preguntas:
Dadas las dimensiones de los pozos y galerías de
ventilación, es posible predecir la distribución del
aire en la mina?
Si los caudales mínimos fueran especificados, es
posible determinar la capacidad de un ventilador?
Estimar Qo
Diseñar el Sistema de Ventilación
Resolver la red de ventilación
Examinar tamaño de ventiladores
Sistema Optimo
Recopilar Datos
Modificar Diseño
Es económico el sistema? Procedimiento
para diseñar un sistema de ventilación
Diseño Económico de Pozos de Ventilación
Todos las excavaciones, pozos, galerías y rampas son usadas para conducir el aire
En zonas de producción, la sección de estas es determinada por el tamaño de equipos utilizados
En circuitos de ventilación, El tamaño de los pozos es determinado en base a la velocidad máxima.
El caudal Qo es determinado en función de los contaminantes generados y los TLV de estos.
El método de explotación es también otro factor.
El caudal total es obtenido corrigiendo el caudal requerido por el “factor de fuga”.
Caudal del Aire Requerido
En minas metálicas este factor varia de 1.20 a 1.30
La distribución depende mucho de la geometría de la red de ventilación
En algunos casos, las zonas actividades están concentradas en una región (con pocas perdidas)
En otros casos, las actividades están esparcidas en varias zonas (con fugas considerables)
Distribución del Caudal
Es necesario controlar estas perdidas de aire.
Ventilación de una Mina de Hundimiento
Socavación
Producción
Ventilación
Transporte
Control
Extracción Principal
SVD NVDV/R
O/P
CRS
Mina DOZ – Seccion Típica de Niveles de Trabajo
Ejemplo: Requerimientos de Aire Limpio para una Mina de Hundimiento
Actividad Qo, kp3/min
Desarrollo y hundimientoProducción y oficinas
Reducción, transporte, trituración, talleres
Extracción y otros
Caudal ideal. Qo
178.0 685.0
552.0
237.0
1652.0
(Qo para una producción de: 30,000 tpd)
QT de Diseño (* 1.25): 2065.0
Diseño Económico de Pozos
Entradas y Salidas Principales:
• En teoría, el diámetro es calculado mini-mizando una función de costos. En la practica, este parámetro es determinado por la maquinaria disponible.
• Si bien el costo de capital puede ser obtenido de contratistas, el costo de operación es estimado generalmente.
Diámetro Optimo, D:
Donde (dimensiones en UI):
(pies)
Cc es calculado en función de interés y tiempo (i, n)
Diseño Económico de Pozos
Co = C. Operación, $/hp/año
K = Constante de fricción
L = Longitud física
Le = Longitud equivalente
Q = Caudal de Aire
η = Eficiencia total
Cc = Costo de capital/año
Ce = C. excavación, p3/año
7
3
4
***
*)(****27.6 10
LCeCc
LeLKCoD
Q
Datos Requeridos:
Costo de energía: Costo de excavación: Vida útil: Longitud: Eficiencia del Vent:
Caudal total:
7
222
15
2300
70
1032
c/kWh
$US/yd3
Años
pies
%
kp3/min
Otros: K = 54 *E-10 lb.min2/p4, Interés = 10 %
Dimensionado de un Pozo (Ejemplo)
Cc = C. de Capital
Co = C. de Operación
CT = Costo total
Detalle de Costos
D. Optimo: 21.9 pies
0.0E+00
1.0E+06
2.0E+06
3.0E+06
4.0E+06
5.0E+06
6.0E+06
7.0E+06
8.0E+06
10 14 18 22 26
Diametro, p
Costo
anua
l, UU$ CT
Co
Cc
Diseño Económico de dos Pozos
Q/pozo: 1032 kp3/min
Longitud: 2300 pies
DiámetroOptimo
Velocidad: 2700 p/min
Profundización de un Pozo usando Alimak
Simuladores de Ventilación
Hoy en dia, los estudios de ventilación son realizados usando simuladores numéricos
VNETPC, EE.UU.Simuladores Comunes:
VENTSIM, Australia VUMA, Sud África
Todos trabajan sobre los mismos principios.
Resolviendo ecuaciones cuadráticas por un método
iterativo desarrollado por el profesor Hardy Cross.
Dada la geometría de una mina, el simulador es usado para resolver su red de ventilación
Información global de la mina
Una red de ventilación
Para resolver un problema, el simulador requiere de los siguientes datos:
Simulador de Ventilación (VNETPC)
Un Resumen de Resistencias y
caudales requeridos
Datos del Ventilador (ubicación y tamaño).
Simulador de Ventilación (VNETPC)Datos de Entrada
Red de Ventilación
Resistencias, Qo’s
Datos del Ventilador
Resultados - Tamaño del Ventilador
No. Presión, kPa Caudal, m3/s Potencia, kW1 2.5 190.0 460
Ejemplo Numérico
Resuelva la siguiente red:
8
7
6
13
12
9
Frente - 12120.kcfm
Frente - 780.kcfm
Frente - 3100.kcfm
1
11
2
5
Pozo de Entrada
Salida
Ventilador
4
14
10
17
5
9
10
14
16
13
15
4
2
1
11
8
6
Frente de TrabajoMuro o puerta
1 Numero de Ramal
3
Ejemplo Numérico – Lista de Resistencias
0.017306109
0.000001411170.03460988
0.01000115160.88270877
3.00000109150.01730766
0.01730102143.00000525
0.01730913130.01730544
0.882701312120.88270433
0.03460126110.01730322
0.0273095100.01000211
R, P.U.ADeNo.R, P.U.ADeNo.
(Resistencia de Ramales)
R = Resistencia en Unidades Practicas, P.U
Ejemplo Numérico – Resultados Preliminares
Caudales, kcfm
Ventilador Primario
Ventilador Secundario
Capacidad de Ventiladores
P de Ventiladores Secundarios
P del Ventilador Primario (10 “H2O)
Ejemplo Numérico – Resultados Preliminares
Solución Inadecuada
Resultados para Capacidad Corregida
Regulador
Ventilador Primario
Caudales, kcfm
Capacidad de Ventiladores
Sin Ventiladores Secundarios
P del Ventilador Primario (24 “H2O)
Ejemplo Numérico – Resultados Preliminares
Solución adecuada
Ejemplo Numérico – Resultado Final
Datos del Ventilador
Ejemplo Numérico – Resultado Final
2 Ventiladores
1 Ventilador
Punto de Operación
Caudal del Ventilador, p3/min x 1000
Pote
ncia
del
Mot
or, H
P
Pres
ión
Está
tica,
pul
g. d
e H
2O
20
16
12
8
Característica de la Mina
Ejemplo Numérico – Resultado Final
0
5
10
15
20
25
30
35
0 200 400 600 800
Quantity, kcfm
Hea
d,i
n.w
.g.
2 Ventiladores
1 Ventilador
Punto de Operación
Caudal, pc/min x 1000
Pres
ión,
“H
2O
Diagrama de Caudales, pc/min x1000
Resultados del Simulador
Ramales de Caudal Fijo
Resultados del Simulador
Capacidad del Ventilador
450-subsidence line 4.5 km x 2.9 km
1100m
orebody 400m
Intake shafts
Return shafts
Sistema de Ventilación para Minas Profundas
Pozos de Salida
Cuerpo de Mineral
Pozos de
Entrada
Ventilador Primario (Tipo Axial)
Ventilador Primario (Tipo Centrifugo)
¡Gracias por su atención!
115
116
Sistemas Distritales - Sistema de Tubo en U
117
Ventilacion Distrital – A través de Sistema de Flujo
118
Análisis de Redes de Ventilación
La predicción de la demanda de ventilación, el sistema de ventilación subterránea es modelado por computadora.
Respecto al error de computo entre la distribución de aire medido y el predecido, el modelo correlacionado.
119
Análisis de Red de Ventilación - 1
Marcar los datos de estudio en los mapas de la mina. Repase los datos y realice el balance de flujos de aire y
caídas de presión usando las Leyes de Kirchhoff. De los datos medidos descartar o cambiar los que son
innecesarios por descarte estadístico. Desarrolle un diagrama de la línea o esquemático del
sistema de ventilación. Este usualmente no es a escala y puede ser hecho por un software de planeamiento de mina o Vnet PC con un archivo DXF.
120
Análisis de Red de Ventilación - 2
Al construir el diagrama esquemático recuerde : Asigne los números a cada nodo. Incorpore un nodo de la superficie por las razones
gráficas. Asegúrese que la red es fácil de entender y
aproximadamente siga el diseño de la mina general. Es importante incluir las vías de aire principales, sin
embargo, normalmente no son incluidos sistemas de ductos y las galerías de avance inactivas.
121
Análisis de Red de Ventilación - 3
Al desarrollar el esquemático tener en cuenta el desarrollo futuro de las labores que puedan ampliar la mina.
Coordine estrechamente con el área de planeamiento de minado y personal de la producción para la optimización del sistema de ventilación.
122
Correlación de la Red de Ventilación
La hoja de datos de campo elaborada tiene que ser necesariamente verificada como datos simulados del programa Vnet PC 2003.
El programa Vnet PC 2003 usa la correlación del el modelo básico con la verificación de la mina.
123
Correlación
La correlación se define como sigue:
Una buena correlación de flujo de aire debe estar debajo del 10% lo cual puede ser un desafío en una mina compleja.
Flow MeasuredTotal
Flow PredictedFlowMeasured
absnCorrelatio
Ejemplo de VnetPC 2003
125
126
Principios de Planeamiento de Ventilación de Mina
Establezca los factores medioambientales. Justifique los parámetros de diseño. Determine el estado de sistema de ventilación
presente. Desarrolle los requerimientos de ventilación
futuras. Analice las recursos alternativos de
ventilación.
127
Establezca los Parámetros Medioambientales
La temperatura. Consideraciones de polvo y gas. La velocidad permisible (máximo y minimo). El sitio las condiciones específicas del lugar. ¿Los parámetros pueden suspenderse
temporalmente?.
128
Justificación de Parámetros de Diseño
El impacto ambiental de fuerza laboral. Estar de acuerdo en el diseño de los
parámetros, dirección, ingeniería, y operaciones.
129
Determinación del Sistema de Ventilación Actual
Estudios de Ventilación. Chequear el rendimiento de los ventiladores
principales. Tener en cuenta las sugerencias
/retroalimentación de los trabajadores mineros.
130
Desarrollo de los Requerimientos Futuros de Ventilación
Establezca el horario. Cantidad de aire necesario para cada área
de trabajo. ¿ Que pasa si ………?
NO
SI
NO
SI
NO
SI
ESTUDIO DE VENTILACION
ESTABLECIMIENTO DE VOLUMENES DE AIRE
REQUERIDO Y VELOCIDADES
RED BASICA
SIMULACION COMPUTARIZADA
PREDICCION DE LA DISTRIBUCION DEL FLUJO
DE AIRE, PRESION Y COSTOS DE OPERACION
¿CRITERIO DE VENTILACION
SATISFECHO ?
¿ VIAS DE FLUJO DE AIRE Y
VENTILADORES OPTIMIZADOS ?
ENMENDAR RED BASICA
¿ BUENA CORRELACION ?
EJERCITAR EL PLANEAMIENTO CON
RED ACTUALIZADA
OPTIMIZACION DE VENTILADORES
PRINCIPALES Y VIAS DE AIRE
SIMULACION A TRAVES DEL CICLO CLIMATICO
SI SE REQUIERE
ANALISIS DE TIEMPO DE FASE EN PROCESO
ANIDADO
132
Planeamiento de Ventilación Futura.
Reporte de un Proyecto Básico del Modelo de Ventilación que represente el desarrollo de la mina a futuro.
Usar lo siguiente:
1.- Medición de factores de fricción de las vías de circulación de aire.
2.- Medición de la resistencia / longitud y longitud de
las vías de circulación de aire.
133
3.- Medición típica de resistencia por controles de
ventilación.
4.- Agregue las pérdidas del choque por las curvas principales, uniones y cambios en el área.
134
Costo de Ventilación Básica
Costo de potencia de los ventiladores principales. Costo operativos de cada vía de circulación de aire. Límites de velocidad de aire. El costo es proporcional a RQ3. Optimizar el tamaño de la vía aérea basado en el
costo del capital para llevar las vías de circulación de aire contra el costo de operación de ventilación.
135
Potencia al Freno del Ventilador
p = presión total del ventilador (kPa). Q = cantidad de aire ( m3/s).
El uso de la eficiencia total del ventilador y motor a determinado kW. Si la eficacia no está incluida, el resultado es POTENCIA DEL AIRE no BHP.
Q p
=Power Input Fan
136
Costo de Potencia
Cost/kWPower BHP =Cost Power
Nota: Usualmente los costos de Potencia se dan en Cost/kWh. Para obtener el BHP será necesario convertir el costo /hr . La obtención de costo / año se obtiene multiplicando el resultado por 8760 (para la operación continua de un ventilador).
138
Límites de Velocidad de Aire Típicos
Airway Velocity (m/s)
Ventilation Shafts Hoisting Shafts Smooth Lined Main Airways Main Haulage Routes Conveyor Drifts Working Faces (Non-Metal)
20 10
8 6 5 4
$ es proporcional a Q3.
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Requerimientos Típicos de Flujo de Aire
El requirimiento general es que en las áreas donde trabaja el personal, debe proporcionarse volumenes de aire en cantidades que salvaguarden la seguridad ,salud y confort razonable.
Para control de equipo diesel usar la mínima cantidad requerida de 0.8-0.9 m3/s /kW.
El mínimo volumen basado en 0.3 m/s para todas las áreas de trabajo.