Informe 1 - Ventilación de Minas

7/26/2019 Informe 1 - Ventilacin de Minas

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Universidad de Santiago de Chile

Facultad de Ingeniera

Departamento de Ingeniera en Minas

Laboratorio de Servicios Generales de Mina

Medicin de Presin Real, Densidad yHumedad Relativa del Aire

Profesor: Omar Gallardo

Ayudante: Juan BarreraMartn Corts

Autores : Sebastin Riffo

Coordinacin: 171980L1.

Fecha de Entrega: 19 de Abril del 2016


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Resumen Ejecutivo

La Experiencia fue realizada el da 12 de Abril del 2016, en la sala del profesor Omar

Gallardo y al frente de las salas 102, 103 y 104, ubicado en la las dependencias de la Ex

Enami. Esta consisti en realizar mediciones a partir de 3 instrumentos (Aneroide,

Psicrmetro y Barmetro) y posterior a esto se calcula la presin real, densidad del aire yhumedad relativa. A continuacin, se adjunta una tabla con los resultados obtenidos.

Tipo de Fluido

Presin Aneroide (inHg) 24,85

Presin Real (inHg) 28,07

T Seca (C) 16,4

T Hmeda (C) 13,2

Cota (ft) 1690

Cero Instrumental (ft) -1000

Ps (inHg) 0,55599

Ps' (inHg) 0,45275

Humedad Relativa (%) 81,43

Tabla 1: Datos Obtenidos en el Prctico. Fuente: Propia.

Los valores obtenidos en esta experiencia, se asemejan fehacientemente a los

valores que estn tabulados en libros de Ventilacin y a los que entrega la red de

meteorologa de la USACH, es por esto que se puede concluir que el procedimiento fue

realizado correctamente en todas las etapas y que el alumno pudo comprender la correcta

utilizacin de cada instrumento.


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ndice

Introduccin ................................................................................................................ 4

Objetivos ...................................................................................................................... 5

General ______________________________________________________________________ 5

Especfico ____________________________________________________________________ 5

Alcances ....................................................................................................................... 5

Marco Terico ............................................................................................................. 6

Desarrollo Experimental ............................................................................................ 7

Clculos y Resultados ............................................................................................... 8

Presin Atmosfrica:___________________________________________________________ 8

Densidad del Aire:_____________________________________________________________ 9

Humedad Relativa: ____________________________________________________________ 9

Conclusiones y Recomendaciones ....................................................................... 10

Bibliografa ................................................................................................................ 11

Anexos ....................................................................................................................... 12

Memoria de Clculo___________________________________________________________ 12

Tabla de Saturacin del Agua__________________________________________________ 14

Tabla de Presin a partir de la Altitud___________________________________________ 15

ndice de Grficos

Grfico 1: Presin Instrumental y Presin Real. Fuente: Propia................................. .................................... 8

Grfico 2: Presin Instrumental y Presin Real. Fuente: Propia................................. .................................. 12

ndice de Tablas

Tabla 1: Saturacin del Agua. Fuente: Mecnica de Fluidos de Cengel & Cimbala. ___________________ 14

Tabla 2: Presin Atmosfrica. Fuente: Mecnica de Fluidos de Cengel & Cimbala. ___________________ 15


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Introduccin

La ventilacin y monitoreo de la calidad del aire en las faenas mineras de carcter

subterrneo es de suma importancia para que las operaciones se realicen de forma ptima

y para que el funcionamiento de los equipos sea el correcto, adems para que las

condiciones de trabajo sean buenas. Por otro lado, las concentraciones de gases txicosen minera subterrnea es un tema importante, puesto que la tronadura genera gases

carbonos y nitrosos, adems la misma combustin de los equipos de trabajo genera ms

contaminacin, es por esto que una buena ventilacin es necesaria, ya que mediante esta

se pueden mantener dentro de los lmites permitidos las concentraciones de estos gases y

la recirculacin del aire, para esto se crean redes de ventilacin dentro de la minera

subterrnea, para que de esta forma el aire el circule por las galeras, y para mantener los

gases nocivos, dentro del lmite permitido por el Decreto Supremo 132/2004.

Es por esto que en este prctico se aborda el tema de la correcta utilizacin de los

instrumentos, que permiten calcular la densidad del aire, la humedad relativa y la presin

real.

La realizacin de esta experiencia permite al alumno conocer las propiedades del

aire, la correcta utilizacin de los instrumentos de trabajo, para que en un futuro la persona

pueda aplicar estos conocimientos en la faena minera.


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Objetivos

General

Aprender la correcta utilizacin de los instrumentos (Aneroide, Barmetro yPsicrmetro).

Especfico

Determinar la ecuacin que permite relacionar la presin medida con el Aneroidecon el Barmetro.

Determinar la humedad relativa y la densidad del aire.

Alcances

La medicin de la temperatura con el Psicrmetro y de la presin con el Aneroidefue medida al frente de las salas (102, 103 y 104) en las dependencias de la EXENAMI.

La medida de la presin con el Barmetro y la posterior medicin con el altmetrofue realizada en la sala del profesor Omar Gallardo, ubicada en las dependenciasde la EX ENAMI.

La ecuacin de Densidad del Aire utilizada, corresponde a la ecuacin entregadapor el mandante del ramo, el profesor Omar Gallardo.


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Marco Terico

A modo de contextualizar la experiencia con los conceptos a trabajar, es necesariodefinir algunos tpicos que permitan entender el anlisis realizado en esta experiencia.

Humedad Relativa:

Es la cantidad de vapor de agua contenida en el aire, en cualquier momentodeterminado. La humedad relativa es el porcentaje de la humedad de saturacin, la cualse puede calcular mediante la siguiente ecuacin.

= =

Densidad del Aire:

Cantidad de masa por unidad de volumen: Para calcular la Densidad del Aire, se

necesita la siguiente ecuacin.

= 1,325 0,378

Dnde: w: Densidad del Aire (ft/lb3)

T Seca:Temperatura Seca (R)

P Real:Presin Real en la Cota trabajada (inHg).

PS:Presin de Saturacin del Agua (inHg).

Aneroide:

Instrumento que mide la presin atmosfrica utilizando una o una serie de cpsulasaneroides, que varan de forma como consecuencia de las oscilaciones queexperimenta la presin exterior que se ejerce sobre dichas cpsulas.

Barmetro:

Instrumento que se emplea para medir la presin atmosfrica La presin atmosfrica esel peso por unidad de superficie ejercida por la atmsfera. El barmetro utilizado en esteprctico es de mercurio.

Psicrmetro

Es un instrumento para la medida de la humedad relativa del aire en la tensin de vapory el punto de roco. Consiste en un termmetro seco y otro mojado.


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Desarrollo Experimental

La experiencia realizada en este informe consta de 3 partes, en cada una de ellasse utilizaron diferentes instrumentos.

La primera etapa corresponde a la utilizacin del Psicrmetro al frente de las salas102, 103 y 104 en las dependencias de la Ex Enami. Se toma el instrumento y se gira apartir de la manilla que posee, se anota el menor valor medido por el termmetro seco,posterior a esto se realiza lo mismo, pero con el otro termmetro, el cual en la punta tieneuna malla que absorbe agua y permite obtener la temperatura hmeda de la zona encuestin.

La segunda etapa corresponde a la utilizacin del Aneroide, el cual mide de formaindirecta la presin de la zona en estudio, cabe sealar que la experiencia es realizada enla misma zona de la primera etapa. Para realizar una medicin correcta de este instrumento,se debe leer de manera perpendicular al instrumento, para que de esta forma la aguja delinstrumento est por encima de su sombra.

La tercera etapa corresponde a la utilizacin del Barmetro y Altmetro, la cual esrealizada en la sala del profesor Omar Gallardo. La lectura de este instrumento indica enmilmetros de mercurio la presin de la cota a la cual se trabaja y el altmetro mide en metrosy pies la cota del lugar.


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Clculos y Resultados

Presin Atmosfrica:A continuacin, se presentan los datos obtenidos en este prctico:

Presin Instrumental: 24,85 [inHg].Presin Real: 28,07 [inHg].Temperatura Seca: 16,4 C.Temperatura Hmeda: 13,2 C.Cota: 1.690 [ft].Cota a partir del GPS: 1676,51 [ft]

El Aneroide entrega la cota en la cual la presin instrumental corresponde a 0,00[inHg], sta corresponde a -1.000 [ft]. A partir de esta informacin es posible graficar lacurva de Presin Instrumental y a su vez la curva de Presin Real.

Grfico 1: Presin Instrumental y Presin Real. Fuente: Propia.

Con las dos rectas se obtienen ambas ecuaciones de sta, por lo cual es posible

obtener la Presin Real a partir de la Presin Instrumental en la cota en estudio. El valor de

la cota est dado por la siguiente ecuacin:

= 0,0011 9,23790,0092 +29,929

Reemplazando la Presin Instrumental, se obtiene que a los 1690 [ft] existe unaPresin Real de:

= 28,06

y = 0,0092x + 9,2379

y = -0,0011x + 29,929

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Presin

(inHg)

Altitud (ft)

Presin Instrumental y Presin Real

Presin Instrumental (inHg) Presin Real (inHg)


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Densidad del Aire:Se hace una conversin de la temperatura medida con el Psicrmetro, de Celsius a

Fahrenheit y posterior a esto una conversin a Rankine, los valores obtenidos para ambasconversiones son los siguientes.

Temperatura Seca: 61,52 F.

Temperatura Hmeda: 55,76 F.Temperatura Seca: 521,19 R.Temperatura Hmeda: 515,43 R.

A partir de la Temperatura Seca en grados Rankine, la Presin de Saturacin deAgua correspondiente a la temperatura hmeda y la Presin Real, se obtiene la densidaddel aire, la cual corresponde a:

= 1,325521,19 (28,06 0,3780,45275) = 0,07091 [ ]

Humedad Relativa:A su vez se calcula la Humedad Relativa del Aire, para el da 12 de Abril del 2016,

el cual posee un valor de:

= = 81.43%


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Conclusiones y Recomendaciones

Con respecto al objetivo principal y especfico, estos se cumplen a cabalidad, puesto

que fue posible determinar la presin real, la humedad relativa y la densidad del aire, a

partir de la correcta utilizacin de los instrumentos del laboratorio. La temperatura fue

medida mediante el instrumento llamado psicrmetro y la presin fue medida a partir delbarmetro y aneroide.

Mediante un altmetro se obtuvo la altura correspondiente al lugar de trabajo, la cual

corresponde a 1690 [ft], con la utilizacin de un GPS se comprob si la cota calculada

corresponda a la correcta; el GPS entreg una altura de 1676,51 [ft]. El error asociado a

estas mediciones es del 0,8%, lo cual indica que se utilizaron correctamente los

instrumentos del laboratorio.

A partir de la densidad del aire, la cual entrega un valor de 0,07091 [lb/ft3], es posible

afirmar que el valor se encuentra cercano a lo esperado a la altura correspondiente, debido

que a partir de tablas se comprueba dicho valor.

Respecto a la humedad relativa, el valor obtenido es del 81,43%, si se compara al

valor entregado por la Estacin Meteorolgica de la USACH, el cual es de 81,30%, se

observa un valor muy cercano.

Con la antes expuesto, se denota que todas las mediciones y clculos fueron

realizados correctamente y esto se puede comprobar mediante las fuentes externas citadas

en los prrafos anteriores; por lo cual es posible concluir que la experiencia fue realizada

de manera ptima.

Todos los clculos realizados son de suma importancia en lo que respecta a la

minera subterrnea, puesto que el aumento en la humedad relativa, afecta de sobre

manera las condiciones de trabajo de las personas que estn en faena y adems afecta el

funcionamiento y desgaste de las mquinas utilizadas. Esto ocurre debido a que, al existir

una humedad relativa demasiado alta, esta afecta al proceso de evaporacin, generando

deshidratacin en las personas y genera corrosin y oxidacin en las mquinas.

Se recomienda que al momento de realizar la medicin el aneroide, la aguja de este

debe estar sobre su reflejo para obtener el valor correcto, adems, hay que utilizar la escala

de medicin que el instrumento indica.

A su vez la manipulacin del psicrmetro debe ser la correcta, o sea, debe tomarse

de la manilla que este posee, sino los termmetro se ven alterados por la temperatura

corporal del individuo que los manipula.


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Bibliografa

Cengel, Y. & Cimbala, J. (2006). Mecnica de Fluidos, Fundamentos y Aplicaciones.McGraw-Hill.


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Anexos

Memoria de Clculo

Clculo de la Presin Atmosfrica Real:

Se obtiene la ecuacin de la recta de Presin Real a partir de los datos de la Tablade Presin (Ver Tabla 2 en Anexos) y con los valores obtenidos por el Aneroide se obtienela ecuacin de la recta de Presin Instrumental.

=0,0011+29,929 3 = 0,0092 + 9,2379 4

Se despeja Z de la ecuacin (3) y se reemplaza en la ecuacin (4):

= 0,0011 9,2379

0,0092+29,929 5

Reemplazando la Presin Instrumental obtenida el da de la medicin en la ecuacin(5), se obtiene que la Presin ese da es:

= 28,06

Grfico 2: Presin Instrumental y Presin Real. Fuente: Propia.

y = 0,0092x + 9,2379

y = -0,0011x + 29,929

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Presin

(inHg)

Altitud (ft)

Altitud vs Presin

Presin Instrumental (inHg) Presin Real (inHg)


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Clculo de la Densidad del Aire:

Con las temperaturas en Celsius, se hace una conversin a Fahrenheit yposteriormente se transforman a Rankine.

Temperatura Seca 16,4C

= 16,41,8 + 32 = 61,52

=61,52+459,67=521,19

Temperatura Hmeda 13,2C

= 13,21,8 + 32 = 55,76

=55,76+459,67=515,43

Con la frmula (2) se calcula la Densidad del Aire:

= 1,325521,19 28,06 0,3780,45275

= 0,07091 [ ]

Clculo de la Humedad Relativa del Aire:

Con las temperaturas en Celsius, se va a la Tabla de Saturacin del Agua (Ver Tabla1 en Anexos), se hace una interpolacin para obtener PSy PS.

Temperatura Seca 16,4C

20,016,420,015,0 =

2,33902,33901,7051

=1,8828 =0,55599


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Temperatura Hmeda 13,2C

15,013,215,010,0 =

1,70511,70511,2276

=1,5332 = 0,45275

Con la ecuacin (1) se calcula la Humedad Relativa:

= 1,53321,8828 100

= 81.43%

Tabla de Saturacin del Agua

Tabla 2: Saturacin del Agua. Fuente: Mecnica de Fluidos de Cengel & Cimbala.


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Tabla de Presin a partir de la Altitud

Tabla 3: Presin Atmosfrica. Fuente: Mecnica de Fluidos de Cengel & Cimbala.

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