PROPIEDADES FÍSICAS DEL AIRE

3 clase

PARÁMETROS BÁSICOS

• El aire es una mezcla de gases con vapor de agua• La densidad: la cantidad de aire contenida por

unidad de volumen

• m/v= G/(g*v)

• G: peso ( Kg); g:acelaración de gravedad(m/s^2) m: masa(Kg*s^2/m); v: volumen(m^3)

PARÁMETROS BÁSICOS

• Peso específico: peso G por unidad de volumen.

• G/v = v; Kg/m^3

• El peso del aire estándar es 1.2 Kg/m^3, esto es con 1 atm, temperatura de 15°c y humedad de 60%.

• El peso específico indica cuantas veces un gas es más liviano o más pesado que el aire.

PARÁMETROS BÁSICOS

• Presión: en el caso de un gas se expresa en atmosfera absolutas o técnicas.

Atm. Absoluta, se entiende que Po 1.0333Kg/cm^2 de una columna de mercurio al nivel del mar, de acuerdo a esto se tiene

Log p= log Po – a/(18.04-0.667t)

a: Altura sobre nivel del mar.t: temperatura media.

Altura m.s.n.m 0 500 1000 1500 2000

Presión (mca) 10.33 9.7 9 8.6 8.1

Indicación del barometro(mm de Hg) 598635674716760

PARÁMETROS BÁSICOS• Para facilitar el cálculo en minería se utiliza la atmósfera

técnica o métrica, 1 Kg/cm^2(10 columna de agua); 737.5 mm de Hg.

• La transformación de mm de columna de agua de la presión atmosférica expresada en mm Hg se hace multiplicando los mm Hg por el peso específico de este; 13,6 Kg/m^3.

• P= Po +D*h/13.6 (mm Hg)

• Po : Presión en la superficie (mm Hg).• 13.6: peso específico Hg• H: profundidad de la labor.• d: peso específico.

PARÁMETROS BÁSICOS

• Temperatura: La temperatura se mide en grados Celsius kelvin o far.

• Grados C= (Grados F- 32)*1.8+32

• Grados Kelvin= Grados celsius +273.

LEYES BÁSICAS

• Ley Boyle y mariotteA temperatura constantep1*v1=p2*v2=cte.

• Ley de Gay LussacA presión constantet1*v2=t2*v1A volumen constantep1*t2=p2*t1

LEYES BÁSICAS

• Ecuación general de los gases en estado perfecto:p*v=R*t

P1*v1/t1 = p2*v2/t2=R=cteR constante que depende de la clase de gas y es

llamada constante de los gases.R: 29.27 para aire seco.R: 47.1 para el vapor de agua.

HUMEDAD

• El aire por ser una mezcla de gases puede decirse esto:Pt= Pa+ Pv

Según su forma de calcularla se puede decir que hay dos tipos:

Humedad absoluta: Es el contenido de vapor de agua(gr) en un m^3 de aire.

Humedad relativa: Es el cociente entre el contenido de vapor de agua y el máximo posible que el aire pueda contener a una temperatura dada.

TEOREMA DE BERNOULLI

• Ps1/d+V1^2/(2g)+Z1=Ps2/d+V2^2/(2g)+Z2

• Ps: presiones estáticas.• V: velocidades.• D: densidad• G: aceleración de gravedad• Z: altura.

• Principio de conservación de la energía, la cual se mantiene en el sistema si no hay rozamiento, incorporación o pérdidas de flujo.

TEOREMA DE BERNOULLI

• En realidad, el flujo se presenta en un medio que si tiene resistencia al medio:

• Hs1+hc1+hz1= hs2+hc2+hz2+ H

• H es la perdida de carga.• Como la diferencia de altura, en un yacimiento no se

puede manejar, y las diferencia de velocidad dependen de las galerías no se pueden tomar en cuanta para este calculo.

TEOREMA DE BERNOULLI

• H=Hs1-Hs2

• Siempre el fluido se va a mover desde un punto de mayor presión a otro de menor presión y la diferencia será H.

CAIDA DE PRESIÓN

• No es importante conocer la presión en dos puntos sino la diferencia entre ellos. Para lograr una diferencia de presión, en algunas ocasiones es necesario el aporte de energía.la cual es para vencer una resistencia de las galerías, estas resistencia originan una pérdida de presión o caída de presión. (mm columna de agua o Kg/m ^2.

CAIDA DE PRESIÓN• H=Hf+Hv• Pérdida de fricción Hf o pérdidas de choque.

Pérdidas por fricción, representan las pérdidas de presión en el flujo lineal a lo largo del ducto y es producida por el roce del aire con las paredes del ducto.

Pérdidas por choque son de origen local, producidas por accidentes como cambio de área, bifurcaciones, uniones, obstrucciones, cambios de dirección, etc.

• Unidades de medida

• Milímetros de caída de agua: mm H2O

• Pascal o Kilo pascal=Pa

• 1 mm H2O=248,84 Pa

COEFICIENTE DE RESISTENCIA AERODINAMICA

• Coeficiente de resistencia aerodinámica: varia de acuerdo al N de Reynols, mientras este sea muy alto su variación es muy pequeña.– Es muy importante se puede medir en terreno o

recurrir a tablas y luego corregirlos por la altura.– Coef mod= coef*peso especifico/1.2

Largos equivalentes

• LARGOS EQUIVALENTES, PARA k = 0,00189 (kg/m3) LARGOS EQUIVALENTES.LARGOS EQUIVALENTES.

Para = 0,00189 (K=1100*10 )

Tipo de Singularidad Sección de la Galería (m)

2x2 2,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,5

Angulo obtusoredondeado

0,2 0,2 0,2 0,3 0,3

Angulo recto

redondeado 0,3 0,3 0,3 0,6 0,6

Angulo agudo

redondeado 0,6 0,6 0,9 0,9 1,2

Angulo obtuso

quebrado 2,5 3,4 4,3 5,2 6,4

-10

Largos equivalentes

Tipo de Singularidad Sección de la Galería (m)

2x2 2,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,5

0,3 0,3 0,3 0,6 0,6

3,4 4,6 5,8 7,0 8,5

Derivaciónrama derecha

rama 90º

5,2 7,0 8,9 10,7 13,1

3 4,5 45,7 57,3 68,6 86,0

Uniónrama derecha

rama 90º

10,4 13,7 17,1 20,8 26,0

5,2 7,0 8,9 10,7 13,1

Expansión abrupta

Expansión gradual

Largos equivalentes

Tipo de Singularidad Sección de la Galería (m)

2x2 2,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,5

0,3 0,5 0,6 0,9 1,2

11,3 15,0 18,6 22,6 28,0

0,3 0,3 0,3 0,6 0,6

Paso sobre nivelmalo

50,0 66,3 83,2 100,0 125,0

Salida de aire

Entrada de aire

Paso sobre nivelexcelente

Largos equivalentes

12,2 16,2 20,1 24,4 30,5

17,0 22,9 28,7 34,5 43,0

85,6 114,3 143,0 171,6 214,9

Carro obstruyendoel 20 % del área

Puerta contra incendio

Carro obstruyendoel 40 % del área

Valores calculados para una altura de 2.500 m.s.n.m.

FÓRMULA FUNDAMENTAL DE LA VENTILACIÓN

FÓRMULAS BÁSICAS

• H = R * Q^2

• R = coef. De resist*L*P/A^3

Cantidad de aire necesarioDe acuerdo al número de personas

Cantidad de aire necesarioDe acuerdo al número de personas

NECESIDADES DE AIRE DE ACUERDO A DIFERENTES ALTITUDES

Cantidad de aire necesario

De acuerdo a la cantidad de equipos diesel que ingresan a la mina

Caudal requerido por consumo de explosivo

• La fórmula que se conoce para este cálculo puede ser criticada, ya que no toma en cuenta varios factores que se expondrán después de presentarla.

Al tratarse de minas metálicas, este método es el que más se usa. Toma en cuenta la formación de productos tóxicos por la detonación de explosivos, el tiempo que se estima para despejar las galerías de gases y la cantidad máxima permitida, según normas de seguridad, de gases en la atmósfera.

Para el cálculo de este caudal, se emplea la siguiente relación empírica:

Caudal requerido por consumo de explosivo

Donde:Q = Caudal de aire requerido por consumo de explosivo detonado (m3/min.)A = Cantidad de explosivo detonado, equivalente a dinamita 60% (Kg.)a = Volumen de gases generados por cada Kg. de explosivo.a = 0.04 (m³/Kg. de explosivo); valor tomado como norma generald = % de dilución de los gases en la atmósfera, deben ser diluidos a no menos de0.008 % y se aproxima a 0.01 %t = tiempo de dilución de los gases (minutos); generalmente, este tiempo no esmayor de 30 minutos, cuando se trata de detonaciones corrientes.

PRESION• La unidad de presión en el Sistema Internacional es el

Pascal, Pa, aunque son muy utilizadas otras unidades como el bar, la atmósfera, el milímetro de columna de agua (mm. c.d.a.) o el metro de columna de agua (m d.c.a.). En la siguiente tabla se recogen las equivalencias entre las unidades más utilizadas.