Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

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Departamento de Ingeniería INGENIERIA CIVIL EN MINAS CURSO MINERÍA SUBTERRÁNEA II PROYECTO DESARROLLO DEL CÁLCULO DE LAS NECESIDADES DE AIRE EN UNA MINA SUBTERRÁNEA. PROFESOR : Víctor Balcázar H. ASIGNATURA : Minería Subterránea II ALUMNOS : Francisco Martínez M. Héctor Vargas C. 1

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Page 1: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Departamento de IngenieríaINGENIERIA CIVIL EN MINAS

CURSOMINERÍA SUBTERRÁNEA II

PROYECTODESARROLLO DEL CÁLCULO DE LAS NECESIDADES DE AIRE

EN UNA MINA SUBTERRÁNEA.

PROFESOR : Víctor Balcázar H.

ASIGNATURA : Minería Subterránea II

ALUMNOS : Francisco Martínez M.

Héctor Vargas C.

Manuel Núñez G.

Rhonny Fuentes

Luis Marcoleta V.

FECHA : 30 de noviembre de 2012

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Page 2: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

INDICE

1. DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE CAMIONES 3

2. DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE TRABAJADORES 3

3. EXPLOSIVOS A UTILIZAR 5

4. PRODUCCIÓN DE GASES 7

4.1 Distancia expulsión gases detonación 7

4.2 Volumen gases de expulsión 8

4.3 Valor límite “d” para acción efectiva del chorro libre 8

4.4 Caudal Requerido 8

5.

6. ANEXO 1

7. ANEXO 2

8.

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Page 3: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

1 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE CAMIONES.

De la tabla entregada (Anexo 1) en donde aparece el número de camiones y trabajadores

en ciertos períodos del laboreo en una mina, se estima las frecuencias observadas con la cantidad

de equipos en operación.

Camiones Cantidad Frecuencia Frecuencia Acumulada

2 5 0,05 0,053 93 0,93 0,984 2 0,02 1

TOTAL 100 1

Para el diseño de las necesidades de aire de la mina, se considerarán 3 camiones en

operación.

2 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE TRABAJADORES

De la tabla entregada (Anexo 1) aparece con el número de camiones relacionado el

número de trabajadores que están en ese período de tiempo laborando en la mina. Se realizará el

análisis con el registro de datos para 3 camiones en operación.

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Page 4: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Trabajadores Cantidad Frecuencia Frecuencia Acumulada

0 2 0,02 0,021 2 0,02 0,042 13 0,14 0,183 13 0,14 0,324 22 0,23 0,555 18 0,19 0,746 9 0,10 0,847 10 0,11 0,958 2 0,02 0,979 1 0,01 0,98

10 0 0,00 0,9811 2 0,02 1,00

TOTAL 94 1,00

0,02 0,04

0,18

0,32

0,55

0,740,84

0,95 0,97 0,98 0,98 1,00

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Número de Trabajadores

% F

recu

enci

a Ac

umul

ada

Frecuencia ObservadaNúmero de trabajadores cuando operan tres camiones

De acuerdo al análisis de los datos se concluye que la tabla de frecuencia acumulada para

el análisis de los datos de números de trabajadores, el valor más próximo al 93% de observaciones

operando 3 camiones, es el caso que indica como frecuencia acumulada el 84% (0,84). Para este

caso se observa que con esta frecuencia acumulada 6 trabajadores es el número más

representativo cuando operan tres camones.

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Page 5: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

3 EXPLOSIVOS A UTILIZAR

Según el anexo 2 “Información utilizada para determinar el explosivo a utilizar”, se

calculará el explosivo a utilizar por disparo. Se tienen los siguientes datos adicionales:

a) Explosivo = ANFO

b) Utilizar 18 tiros por disparo

c) Diámetro tiro = 1” = 25 mm = 0,025 m

d) Largo carga = 0,96 m

e) Diámetro Pozo = 25 mm

f) Densidad explosivo confinado = 1,1 (grs/cc) = 1.100 (kg/m3)

Se muestra en la figura la disposición de los tiros para un disparo en alguna sección de la

mina. Se identifica que la longitud de la carga es de 96 cm, y el largo de la perforación es de 160

cm. El diagrama de tiro dependerá del sector en que se encuentre la labor, ya sea por las

condiciones geo mecánica del macizo rocoso.

Para calcular las toneladas a remover por el disparo en análisis, se debe recurrir a la

formula siguiente:

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Page 6: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Tremov er = Lperf oración * Avance efectivo * DensidadRx * Área sección

Tremov er = 1,6 (m) * 0,9 * 2,7 (ton/m3) * 4,92 (m2)

Tremov er = 19,12896 (ton)

Para calcular la carga de cada tiro y la carga de un disparo, se utilizará la densidad del

explosivo confinado multiplicado por el volumen del disparo. Según la figura se tienen los

siguientes datos para la carga explosiva.

Carga por tiro = Lcarga * Área perforación * Densidad explosivo confinado

Carga por tiro = 0,96 (m) * 4,9*10-4 (m2) * 1.100 (kg anfo/m3)

Carga por tiro = 0,51836 (kg anfo/tiro)

Como paso siguiente se calcula la carga por disparo.

Carga por disparo = Carga por tiro * nº de tiros

Carga por disparo = 0,518363 (kg anfo/tiro) * 18 (tiro)

Carga por disparo = 9,33 (kg anfo/disparo)

Como resultado final para el cálculo del explosivo a utilizar por disparo, se entrega de la

siguiente forma.

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Page 7: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Total explosivo = 9,33 (kg anfo/disparo) * 2,204 (lb anfo/kg anfo)

Total explosivo = 20,57 (lb anfo/disparo)

4 PRODUCCIÓN DE GASES

Con los datos entregados en el anexo 2, para la producción de gases por cada lb de

explosivo detonado, se podrá calcular la cantidad de monóxido de carbono y óxidos nitrosos que se

generarán en el disparo realizado.

Volumen de gases 1.-Monoxido de carbono 0,45 pie3/lb2.-Oxidos nitrosos 0,03 pie3/lb

Se tiene la siguiente relación:

Para anfo 94% : CO : 20,57 (lb) * 0,45 (pies3CO / lb) = 9,2565 (pies3CO)NOX : 20,57 (lb) * 0,03 (pies3NOX / lb) = 0,6171 (pies3NOX)

Con estos datos se utilizarán formulaciones para calcular los distintos efectos que

producen los gases dentro de la mina subterránea, al detonar explosivos.

4.1 Distancia expulsión gases detonación

Según Xenofontovo, donde A es el total del explosivo a utilizar por disparo. El resultado de

la fórmula se expresa en metros, y representa la distancia de expulsión de los gases de

detonación.

L = 15 + A5

L = 15 + 9,335

L = 16,866 (m)

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Page 8: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

4.2 Volumen gases de expulsión

Se utiliza la siguiente fórmula, y expresa el volumen en m3 de la expulsión de los gases.

V = ( 15 + A ) * S5

V = ( 15 + 9,33 ) * 4,925

V = 82,98072 (m3)

4.3 Valor límite “d” para acción efectiva del chorro libre

Según Voronin, la fórmula indica a distancia en que la tubería recolectará los gases

efectivamente, y esta se expresa en metros. Se tiene que a = 0,07 y es una constante.

D = 0,5 * ( S ) ½ * ( 1 + 1 )2a

D = 0,5 * ( 4,92 ) ½ * ( 1 + 1 )2*0,07

D = 9,031 (m)

4.4 Caudal Requerido

a) Según el número de operarios

El caudal requerido por la totalidad de las personas trabajando al interior de la mina (Art.

138, D.S. Nº72) se calcula por la relación Q=3*N. Según análisis de la determinación del número

de operarios en el punto 1, se tiene que el número de trabajadores es de 6. La expresión de caudal

está expresada en m3/min.

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Page 9: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Qt = 3 * N

Qt = 3 (m3/min*trabajador) * 6 (trabajador)

Qt = 18 (m3/min)

Qt = 0,3 (m3/seg)

b) Según el número de maquinarias de combustión

Dado que, el mayor contaminante ambiental que se generará -dentro de las operaciones

de desarrollo de la mina a ventilar- son los gases emitidos por los equipos diesel, el caudal de aire

de ventilación deberá ser calculado de acuerdo a normativa de suministrar 2.83 m3/min por cada

HP motor de todo equipo diesel en operación (equivalente a 100 pie3/min por cada HP motor). (Art.

132, D.S. Nº72).

Equipo Cantidad Potencia(kW)

Potencia(HP)

Factor Servicio

(K)

Suministro gases por cada HP

(m3/min*HP)

Caudal requerido

Qe

(m3/min)

Caudal requerido

Qe

(m3/seg)Camiones 3 50 67,05 0,15 2,83 85,39 1,42

L.H.D. 1 172 230,65 0,45 2,83 293,74 4,90

Cálculo de caudal según equipos

c) Según presencia de polvo

El criterio más aceptado es hacer pasar una velocidad de aire determinado por las áreas

contaminadas y arrastrar el polvo, a zonas donde no cause problemas.

Según el Art. Nº138 D.S. Nº72 la velocidad promedio en los lugares de trabajo no debe ser

inferior a los quince metros por minuto (15 metros/minuto). Para lugares con alta generación de

polvo, este valor puede ser considerado hasta un 100% mayor.

Hasta ahora, no hay método de cálculo aceptado por todos, que tome en cuenta el polvo

en suspensión. Pero, velocidades entre 30 a 45 (mts/min) son suficientes para mantener las áreas

despejadas.

En Chile, la velocidad máxima permitida en galerías con circulación de personal es de 150

(mts/min).

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Page 10: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

d) Según explosivos, dilución y remoción de gases por tronadura

Se analizarán los tipos de gases que produce la tronadura al momento de realizar algún

disparo. Se presenta cuadro comparativo con las características más frecuentes de estos gases en

las minas.

MONOXIDO DE CARBONO OXIDOS DE NITROGENO

CONO2N2ONO

0.96721,58951,51921,0358

INCOLOROINODORO

INSABORO

OLORIRRITANTEPARDO ROJIZO

SABOR AMARGOVENENOSO Y EXPLOSIVO VENENOSO

VOLADURAS, MOTORES DE COMBUSTION, INCENDIOS

VOLADURAS, MOTORES DE COMBUSTION, COMBUSTION

INCOMPLETA

BOMBA DE ASPIRACION Y TUBOS, MULTIDECTECTOR

OLOR, COLOR, BOMBA DE ASPIRACION Y TUBOS,

MULTIDETECTOR% 0,005 0,0005

PPM 50 5

% 13-75% mezcla explosiva 0.005%

PPM 50Tiene mucha más afinidad por la hemoglobina de la sangre que el oxígeno, forma con ella la carboxihemoglobina

Es el gas más peligroso. En minas debe controlarse periódicamente en los frentes donde se produzca en voladuras con ANFO ventilar bien

DETECCCION Y APARATOS USADOS

VLP

PUNTO FATAL O VALOR

PELIGROSO

OBSERVACIONES

GAS

FORMULA QUIMICA

PESO ESPECIFICO (Kg/m3)

PROPIEDADES FISICAS

EFECTOS NOCIVOS

ORIGEN EN LOS TRABAJOS MINEROS

Utilizando las nomografías en base a normas y cantidades, se utilizará los siguientes

métodos:

a) Monóxido de carbono La norma indica que la cantidad permisible es de 50 ppm, se aplicará esta norma.

Y = 1*106 * ( lb explosivo ) * ( Volumen gases ) (límite en ppm) * (Volumen encerrado)

Y = 1*106 * 20,57 (lb) * 0,45 (pie3/lb) 50 (ppm)*82,98072 (m3)*35,31467 (pie3/m3)

Y =

Ln (63,17488) = 4,1459

63,17488

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Page 11: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

b) Óxidos nitrosos La norma indica que la cantidad permisible es de 5 ppm, se aplicará esta norma.

Y = 1*106 * ( lb explosivo ) * ( Volumen gases ) (límite en ppm) * (Volumen encerrado)

Y = 1*106 * 20,57 (lb) * 0,03 (pie3/lb) 5 (ppm)*82,98072 (m3)*35,31467 (pie3/m3)

Y =

Ln (42,11659) = 3,7404

42,11659

SUMANDO: Ln (Y) para CO + Ln (Y) para NOx = si la suma es cercana a 7, considerar como

numero de renovaciones 0,29.

Ln (Y) CO + Ln (Y) NOx = Ln (63,17488) + Ln (42,11659)

Ln (Y) CO + Ln (Y) NOx = 4,1459 + 3,7404

Ln (Y) CO + Ln (Y) NOx = 7,8863

Ln (Y) CO + Ln (Y) NOx = alejado de 7

Por lo tanto:

Nº de cambios de aire por minuto = 0,29 * 2

Nº de cambios de aire por minuto = 0,58

Como resumen el caudal requerido para la remoción de gases es:

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Page 12: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Q = Nº de cambios de aire / min * Volumen Encerrado

Q = 0,58 (renovaciones/min) * 2.930,44 (pies3)

Q = 1.699,6552 (pies3/min)

Q = 1.699,6552 (pies3/min) * (1/35,31467) (m3/pies3)

Q = 48,13 (m3/min) * (1/60) (min/seg)

Q = 0,802 (m3/seg)

CO NOxLb. Explosivo 20,57 20,57Volumen de gases (pie3/lb) 0,45 0,03Limite ppm 50,00 5,00Volumen encerrado (m3) 82,98 82,98Volumen encerrado (pies3) 2.930,44 2.930,44Y 63,17 42,12Ln Y 4,15 3,74Nº de cambios de aire/min

Caudal Q (pie3/min)Caudal Q (m3/seg)

0,58

Cuadro Resumen Caudal (Q)Remoción de Gases

1.699,650,80

e) Cálculo total de Caudal Requerido

Q total requerido = Qtrabajadores + Qcamiones + QL.H.D. + Qgases

Q total requerido = 0,3 + 1,42 + 4,9 + 0,802

Q total requerido = 7,422 (m3/seg)

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Page 13: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

5 CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN EL DUCTO

a) Alternativa a considerar Nº1

Uso de manga tela plastificada de D: 300 mm, flexible.

λ = 0,026

r = 1,06995885 (Ku/m)

Pérdidas en el ducto

H0 = r * Q0α * Ltotal

H0 = 1,06995885 * 7,4221,7 * 60,35

H0 = 1.949,53 (mm H2O)

Q = Q0 + b * H0β * L

β + 1

Q = 7,422 (m3/seg) + 4,5*10-5 * 1.949,531,2 * 60,35 (m)1,2 + 1

Q = 18,3712 (m3/seg)

H = H0 * 1 + α * (Q - Q0)(β + 2) Q0

H = 1.949,53 * 1 + 1,7 * (18,3712 - 7,422)(1,2 + 2)

H = 3.477,414 (mm H2O)

7,422

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Page 14: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Resistencia Manga (Ku/m) 1,07Q0: Caudal de aira a mover (m3/seg.) 7,42α: Coeficiente Tipo de Ducto 1,7Largo Galería (m) 60,35H0: Caída del ducto (mm H2O) 1.949,53β: Coeficiente filtración 1,2b: Coeficiente filtración 4,5*10-5

F: Fuga del ducto (m3/seg.) 10,95Q: Caudal a mover por Ventilador (m3/seg.) 18,37H: Caída producida por el Ventilador (mm H2O) 3.477,41

Cuadro resumen Pérdidas en el Ducto

Pérdidas de presiones singulares

Velocidades de aire en el ducto

Ve = Qe = Qe = 4*Qe

Área π*(diámetro)2 π*(diámetro)2

4Ve = 4* 18,3712 (m3/seg)

π*(0,3)2 (m2)

Ve = 259,899 (m/seg)

Velocidades de salida

Vs = Qs = Qs = 4*Qs

Área π*(diámetro)2 π*(diámetro)2

4Vs = 4* 7,422 (m3/seg)

π*(0,3)2 (m2)

Vs = 104,999 (m/seg)

Pérdidas en codos

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Page 15: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Nº de codos a utilizar: 3

∆H = ξ * γ * (Ve)2

2*g

∆H = 0,18 * 1,226 * (259,899)2

2 * 9,8

∆H = 760,531 (mm H2O)

H0 = ∆H * nº codos

H0 = 760,531 (mm H2O) * 3

H0 = 2.281,5904 (mm H2O)

Pérdida en entrada

Pse = 0,12 * (Ve2)

Pse = 0,12 * (259,899)2

Pse = 8.105,699 (mm H2O)

Pérdida en salida

Pss = 0,0622 * (Vs2)

Pss = 0,0622 * (104,999)2

Pss = 685,742 (mm H2O)

Pérdidas en la galería

H = K * P * L * Q2

A3

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Page 16: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

H = 100*10-10 * 8,7 * 60,35 * (7,422)2

H = 2,428*10-6 (mm H2O)

(4,92)3

H = H` + Hc + Pse + Pss

H = 3.477,41 + 2.281,5904 + 8.105,699 + 685,742

H = 14.550,44 mm H2O

R = H / Q1,7

R = 14.550,44 / (18,37)1,7

R = 103,25 Ku

16

Page 17: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

b) Alternativa a considerar Nº2

Uso de manga tela plastificada de D: 300 mm, rígido.

λ = 0,0205

r = 0,8436214 (Ku/m)

Pérdidas en el ducto

H0 = r * Q0α * Ltotal

H0 = 0,8436214 * 1,4722,0 * 60,35

H0 = 110,3165 (mm H2O)

Q = Q0 + b * H0β * L

β + 1

Q = 1,472 (m3/seg) + 4,5*10-5 * 110,31650,9 * 60,35 (m)0,9 + 1

Q = 1,5705 (m3/seg)

H = H0 * 1 + α * (Q - Q0)(β + 2) Q0

H = 110,317 * 1 + 2,0 * (1,5705 - 1,472)(0,9 + 2)

H = 115,4079 (mm H2O)

1,472

17

Page 18: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Resistencia Manga (Ku/m) 0,84Q0: Caudal de aira a mover (m3/seg.) 1,47α: Coeficiente Tipo de Ducto 2,0Largo Galería (m) 60,35H0: Caída del ducto (mm H2O) 110,32β: Coeficiente filtración 0,9b: Coeficiente filtración 4,5*10-5

F: Fuga del ducto (m3/seg.) 0,10Q: Caudal a mover por Ventilador (m3/seg.) 1,57H: Caída producida por el Ventilador (mm H2O) 115,41

Cuadro resumen Pérdidas en el Ducto

Pérdidas de presiones singulares

Velocidades de aire en el ducto

Ve = Qe = Qe = 4*Qe

Área π*(diámetro)2 π*(diámetro)2

4Ve = 4* 1,5705 (m3/seg)

π*(0,3)2 (m2)

Ve = 22,218 (m/seg)

Velocidades de salida

Vs = Qs = Qs = 4*Qs

Área π*(diámetro)2 π*(diámetro)2

4Vs = 4* 1,472 (m3/seg)

π*(0,3)2 (m2)

Vs = 20,8245 (m/seg)

Pérdidas en codos

18

Page 19: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Nº de codos a utilizar: 3

∆H = ξ * γ * (Ve)2

2*g

∆H = 0,18 * 1,226 * (22,218)2

2 * 9,8

∆H = 5,5579 (mm H2O)

H0 = ∆H * nº codos

H0 = 5,5579 (mm H2O) * 3

H0 = 16,6739 (mm H2O)

Pérdida en entrada

Pse = 0,12 * (Ve2)

Pse = 0,12 * (22,218)2

Pse = 59,2367 (mm H2O)

Pérdida en salida

Pss = 0,0622 * (Vs2)

Pss = 0,0622 * (20,8245)2

Pss = 26,9737 (mm H2O)

Pérdidas en la galería

H = K * P * L * Q2

A3

19

Page 20: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

H = 100*10-10 * 8,7 * 60,35 * (1,472)2

H = 9,5525*10-8 (mm H2O)

(4,92)3

H = H` + Hc + Pse + Pss

H = 115,41 + 16,6739 + 59,2367 + 26,0737

H = 217,3943 mm H2O

R = H / Q2,0

R = 217,3943 / (1,57)2,0

R = 88,1959 Ku

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Page 21: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

c) Alternativa a considerar Nº3

Uso de manga tela plastificada de D: 400 mm, flexible.

λ = 0,026

r = 0,25390625 (Ku/m)

Pérdidas en el ducto

H0 = r * Q0α * Ltotal

H0 = 0,25390625 * 1,4721,7 * 60,35

H0 = 29,5661 (mm H2O)

Q = Q0 + b * H0β * L

β + 1

Q = 1,472 (m3/seg) + 9*10-5 * 29,56611,2 * 60,35 (m)1,2 + 1

Q = 1,6157 (m3/seg)

H = H0 * 1 + α * (Q - Q0)(β + 2) Q0

H = 29,5661 * 1 + 1,7 * (1,6157 - 1,472)(1,2 + 2)

H = 31,099 (mm H2O)

1,472

21

Page 22: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Resistencia Manga (Ku/m) 0,25Q0: Caudal de aira a mover (m3/seg.) 1,47α: Coeficiente Tipo de Ducto 1,7Largo Galería (m) 60,35H0: Caída del ducto (mm H2O) 29,57β: Coeficiente filtración 1,2b: Coeficiente filtración 9*10-5

F: Fuga del ducto (m3/seg.) 0,14Q: Caudal a mover por Ventilador (m3/seg.) 1,62H: Caída producida por el Ventilador (mm H2O) 31,10

Cuadro resumen Pérdidas en el Ducto

Pérdidas de presiones singulares

Velocidades de aire en el ducto

Ve = Qe = Qe = 4*Qe

Área π*(diámetro)2 π*(diámetro)2

4Ve = 4* 1,6157 (m3/seg)

π*(0,4)2 (m2)

Ve = 12,8573(m/seg)

Velocidades de salida

Vs = Qs = Qs = 4*Qs

Área π*(diámetro)2 π*(diámetro)2

4Vs = 4* 1,472 (m3/seg)

π*(0,3)2 (m2)

Vs = 20,8245 (m/seg)

Pérdidas en codos

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Page 23: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Nº de codos a utilizar: 3

∆H = ξ * γ * (Ve)2

2*g

∆H = 0,18 * 1,226 * (12,8573)2

2 * 9,8

∆H = 1,8613 (mm H2O)

H0 = ∆H * nº codos

H0 = 1,8613 (mm H2O) * 3

H0 = 5,5838 (mm H2O)

Pérdida en entrada

Pse = 0,12 * (Ve2)

Pse = 0,12 * (12,8573)2

Pse = 19,8372 (mm H2O)

Pérdida en salida

Pss = 0,0622 * (Vs2)

Pss = 0,0622 * (20,8245)2

Pss = 26,9737 (mm H2O)

Pérdidas en la galería

H = K * P * L * Q2

A3

23

Page 24: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

H = 100*10-10 * 8,7 * 60,35 * (1,472)2

H = 9,5525*10-8 (mm H2O)

(4,92)3

H = H` + Hc + Pse + Pss

H = 31,10 + 5,58 + 19,84 + 26,97

H = 83,49 mm H2O

R = H / Q1,7

R = 83,49 / (1,62)1,7

R = 36,7671 Ku

24

Page 25: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

d) Alternativa a considerar Nº4

Uso de manga tela plastificada de D: 400 mm, rígido.

λ = 0,0205

r = 0,20019531 (Ku/m)

Pérdidas en el ducto

H0 = r * Q0α * Ltotal

H0 = 0,20019531 * 21,4721472,0 * 60,35

H0 = 5.570,3453 (mm H2O)

Q = Q0 + b * H0β * L

β + 1

Q = 21,472147 (m3/seg) + 9*10-5 * 5.570,34530,9 * 60,35 (m)0,9 + 1

Q = 28,1936 (m3/seg)

H = H0 * 1 + α * (Q - Q0)(β + 2) Q0

H = 5570,3453 * 1 + 2,0 * (28,1936 - 21,472147)(0,9 + 2)

H = 6.772,883 (mm H2O)

21,472147

25

Page 26: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Resistencia Manga (Ku/m) 0,20Q0: Caudal de aira a mover (m3/seg.) 21,47α: Coeficiente Tipo de Ducto 2,0Largo Galería (m) 60,35H0: Caída del ducto (mm H2O) 5.570,35β: Coeficiente filtración 0,9b: Coeficiente filtración 9*10-5

F: Fuga del ducto (m3/seg.) 6,72Q: Caudal a mover por Ventilador (m3/seg.) 28,19H: Caída producida por el Ventilador (mm H2O) 6772,88

Cuadro resumen Pérdidas en el Ducto

Pérdidas de presiones singulares

Velocidades de aire en el ducto

Ve = Qe = Qe = 4*Qe

Área π*(diámetro)2 π*(diámetro)2

4Ve = 4* 28,1936 (m3/seg)

π*(0,4)2 (m2)

Ve = 224,3575 (m/seg)

Velocidades de salida

Vs = Qs = Qs = 4*Qs

Área π*(diámetro)2 π*(diámetro)2

4Vs = 4* 21,472147 (m3/seg)

π*(0,3)2 (m2)

Vs = 303,7687 (m/seg)

Pérdidas en codos

26

Page 27: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Nº de codos a utilizar: 3

∆H = ξ * γ * (Ve)2

2*g

∆H = 0,18 * 1,226 * (224,3575)2

2 * 9,8

∆H = 566,7457 (mm H2O)

H0 = ∆H * nº codos

H0 = 566,7457 (mm H2O) * 3

H0 = 1.700,237 (mm H2O)

Pérdida en entrada

Pse = 0,12 * (Ve2)

Pse = 0,12 * (224,3575)2

Pse = 6.040,355 (mm H2O)

Pérdida en salida

Pss = 0,0622 * (Vs2)

Pss = 0,0622 * (303,7687)2

Pss = 5.739,531 (mm H2O)

Pérdidas en la galería

H = K * P * L * Q2

A3

27

Page 28: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

H = 100*10-10 * 8,7 * 60,35 * (21,472147)2

H = 2,0326*10-5 (mm H2O)

(4,92)3

H = H` + Hc + Pse + Pss

H = 6.772,882 + 1.700,237 + 6.040,355 + 5.739,531

H = 20.253,005 mm H2O

R = H / Q1,7

R = 20.253,005 / (28,1936)2,0

R = 25,4794 Ku

28

Page 29: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

6 COSTOS DE VENTILACIÓN a) Costos ventilación secundaria alternativa Nº1

Uso de ducto flexible D=300 mm

Inversión promedio anual (Ip) de ductos y accesorios

Vida útil equivalente (N) 4,5 años

Vida útil 3 años

Interés (i) 6%

Valor ductos 4.500 (US$)

Valor accesorios 2.200 (US$)

Ip = ((N+1)/(2*N))*(Valor ductos + accesorios)*i 245,67 (US$)

Depreciación (Dp)

Dp = (valor ducto + accesorios / vida útil equivalente) 1.488,89 (US$)

Costo Adquisición (ducto + accesorios) = Ip + Dp 1.734,56 (US$)

Inversión promedio anual (Ip) ventilador

Vida útil equivalente (N) 15 años

Interés (i) 6%

Costo CIF ventilador J-i-19 30.000 (US$)

Ip = ((N+1)/(2*N))*(Valor ventilador)*i 960 (US$)

Depreciación (Dp)

Dp = (valor ventilador / vida útil equivalente) 2.000 (US$)

Costo Adquisición (4 ventiladores) = 4*(Ip + Dp) 11.840 (US$)

29

Page 30: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Costo Energía (Ce)

Caudal Q (m3/seg) 18,37 (m3/seg)

Caudal H 14.550,44 mm H2O

Eficiencia 75%

Horas / año servicio 4.800

US$ / kwh 0,12

BHP = (Q*H)/(eficiencia*75) 4.751,85 HP

Potencia = BHP * 0,7456999 * hrs/año 17.008.580,83 (kwh)

Ce = Potencia*US$/kwh (utilizando 4 unidades) 8.164.118,79 (US$)

Cmo = Mano de obra = 2 trabajadores (c/u 1.200 US$) 2.400 (US$)

Cm = Mantención - % de costo adquisición 828,8 (US$)

Costo total de operación (Cop=Ce+Cmo+Cm) 8.167.347,59 (US$)

COSTO TOTAL ANUAL 8.180.922,16 (US$)

30

Page 31: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

b) Costos ventilación secundaria alternativa Nº2

Uso de ducto rígido D=300 mm

Inversión promedio anual (Ip) de ductos y accesorios

Vida útil equivalente (N) 4,5 años

Vida útil 3 años

Interés (i) 6%

Valor ductos 5.000 (US$)

Valor accesorios 2.800 (US$)

Ip = ((N+1)/(2*N))*(Valor ductos + accesorios)*i 286 (US$)

Depreciación (Dp)

Dp = (valor ducto + accesorios / vida útil equivalente) 1.733,33 (US$)

Costo Adquisición (ducto + accesorios) = Ip + Dp 2.019,33 (US$)

Inversión promedio anual (Ip) ventilador

Vida útil equivalente (N) 15 años

Interés (i) 6%

Costo CIF ventilador J-i-19 30.000 (US$)

Ip = ((N+1)/(2*N))*(Valor ventilador)*i 960 (US$)

Depreciación (Dp)

Dp = (valor ventilador / vida útil equivalente) 2.000 (US$)

Costo Adquisición (4 ventiladores) = 4*(Ip + Dp) 11.840 (US$)

31

Page 32: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Costo Energía (Ce)

Caudal Q (m3/seg) 73.523,213 (m3/seg)

Caudal H 33,7368 mm H2O

Eficiencia 75%

Horas / año servicio 4.800

US$ / kwh 0,45

BHP = (Q*H)/(eficiencia*75) 44.096,67 HP

Potencia = BHP * 0,7456999 * hrs/año 157.837.851,144 (kwh)

Ce = Potencia*US$/kwh (utilizando 4 unidades) 284.108.132,059 (US$)

Cmo = Mano de obra = 2 trabajadores (c/u 1.200 US$) 2.400 (US$)

Cm = Mantención - % de costo adquisición 828,8 (US$)

Costo total de operación (Cop=Ce+Cmo+Cm) 284.111.360,859 (US$)

COSTO TOTAL ANUAL 284.125.220,189 (US$)

32

Page 33: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

c) Costos ventilación secundaria alternativa Nº3

Uso de ducto flexible D=400 mm

Inversión promedio anual (Ip) de ductos y accesorios

Vida útil equivalente (N) 4,5 años

Vida útil 3 años

Interés (i) 6%

Valor ductos 6.000 (US$)

Valor accesorios 2.000 (US$)

Ip = ((N+1)/(2*N))*(Valor ductos + accesorios)*i 293,33 (US$)

Depreciación (Dp)

Dp = (valor ducto + accesorios / vida útil equivalente) 1.777,77 (US$)

Costo Adquisición (ducto + accesorios) = Ip + Dp 2.071,11 (US$)

Inversión promedio anual (Ip) ventilador

Vida útil equivalente (N) 15 años

Interés (i) 6%

Costo CIF ventilador J-i-19 30.000 (US$)

Ip = ((N+1)/(2*N))*(Valor ventilador)*i 960 (US$)

Depreciación (Dp)

Dp = (valor ventilador / vida útil equivalente) 2.000 (US$)

Costo Adquisición (4 ventiladores) = 4*(Ip + Dp) 11.840 (US$)

33

Page 34: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Costo Energía (Ce)

Caudal Q (m3/seg) 40.930,7937 (m3/seg)

Caudal H 55,5086 mm H2O

Eficiencia 75%

Horas / año servicio 4.800

US$ / kwh 0,45

BHP = (Q*H)/(eficiencia*75) 40.391,31 HP

Potencia = BHP * 0,7456999 * hrs/año 144.575.011,554 (kwh)

Ce = Potencia*US$/kwh (utilizando 4 unidades) 260.235.020,797 (US$)

Cmo = Mano de obra = 2 trabajadores (c/u 1.200 US$) 2.400 (US$)

Cm = Mantención - % de costo adquisición 828,8 (US$)

Costo total de operación (Cop=Ce+Cmo+Cm) 260.238.249,597 (US$)

COSTO TOTAL ANUAL 260.252,160,707 (US$)

34

Page 35: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

d) Costos ventilación secundaria alternativa Nº4

Uso de ducto rígido D=400 mm

Inversión promedio anual (Ip) de ductos y accesorios

Vida útil equivalente (N) 4,5 años

Vida útil 3 años

Interés (i) 6%

Valor ductos 7.000 (US$)

Valor accesorios 3.000 (US$)

Ip = ((N+1)/(2*N))*(Valor ductos + accesorios)*i 366,67 (US$)

Depreciación (Dp)

Dp = (valor ducto + accesorios / vida útil equivalente) 2.222,22 (US$)

Costo Adquisición (ducto + accesorios) = Ip + Dp 2.588,89 (US$)

Inversión promedio anual (Ip) ventilador

Vida útil equivalente (N) 15 años

Interés (i) 6%

Costo CIF ventilador J-i-19 30.000 (US$)

Ip = ((N+1)/(2*N))*(Valor ventilador)*i 960 (US$)

Depreciación (Dp)

Dp = (valor ventilador / vida útil equivalente) 2.000 (US$)

Costo Adquisición (4 ventiladores) = 4*(Ip + Dp) 11.840 (US$)

35

Page 36: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

Costo Energía (Ce)

Caudal Q (m3/seg) 20.253,005 (m3/seg)

Caudal H 28,1936 mm H2O

Eficiencia 75%

Horas / año servicio 4.800

US$ / kwh 0,45

BHP = (Q*H)/(eficiencia*75) 10.151,202 HP

Potencia = BHP * 0,7456999 * hrs/año 36.334.802,108 (kwh)

Ce = Potencia*US$/kwh (utilizando 4 unidades) 65.402.643,79 (US$)

Cmo = Mano de obra = 2 trabajadores (c/u 1.200 US$) 2.400 (US$)

Cm = Mantención - % de costo adquisición 828,8 (US$)

Costo total de operación (Cop=Ce+Cmo+Cm) 65.405.872,59 (US$)

COSTO TOTAL ANUAL 65.420.301,48 (US$)

36

Page 37: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

ANEXO 1

Tabla de trabajadores y camiones observados en operación

Trabajadores Camiones Trabajadores Camiones Trabajadores Camiones 0 3 3 3 4 30 3 3 2 4 31 3 3 3 4 31 3 3 3 4 32 3 3 3 4 32 3 3 3 4 32 3 3 3 4 32 3 3 3 4 32 3 3 3 4 32 3 3 3 4 32 3 3 3 4 32 2 4 3 5 32 3 4 3 5 32 3 4 3 5 32 3 4 3 5 32 3 4 3 5 32 3 4 3 5 33 4 4 3 5 33 2 4 3 5 33 3 4 3 5 33 3 4 3 5 33 3 4 3 5 3

Trabajadores Camiones Trabajadores Camiones 5 3 7 3 RESUMEN5 3 7 35 3 7 3 Trabajadores Camiones5 3 7 3 446 2985 3 7 35 3 7 35 3 8 36 3 8 36 3 8 26 3 9 36 3 11 36 3 11 36 36 36 36 36 47 37 37 37 37 2

37

Page 38: Informe Nº1 Cálculo Necesidades de Aire

ANEXO 2

Información utilizada para determinar el explosivo a utilizar

datos diametro de perforacion 25 mmdensidad del explosivo 0,9 (grs / cc)Ancho 2,13Avance efectivo 90 %largo de perforacion 1,6densidad de la roca 2,7 (t/m3)Factor de carga 550,5 ( grs / ton) (anfo)Potencia L.H.D 172 K.WPotencia Camion 50 K.WTiempo de evacuacion 30 minutos

Volumen de gases 1.-Monoxido de carbono 0,45 pie3/lb2.-Oxidos nitrosos 0,03 pie3/lb

38