1.
VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
Un
enfoque
práctico
a
la
realidad
de
la
minería
de
Bolivia
V.9.09
JORDI
PUIG
jpuigmengual@gmail.com

2. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
Tabla
de
contenido
1.
Introducción
1
2.
¿Por
qué
debemos
ventilar
una
mina?
2
3.
Propiedades
del
aire
3
4.
Flujo
de
Aire
(Airflow)
5
4.1.
Presión
atmosférica
6
4.2.
Presión
estática,
presión
dinámica
y
presión
total
6
4.3.
Flujo
de
aire
en
ductos
y
galerías:
Relación
entre
P,
R
y
Q.
9
4.4.
Flujo
de
aire
en
ductos
y
galerías:
Ecuación
de
Atkinson
9
4.5.
Ejemplos
de
ventilación
de
circuitos
secundarios
o
auxiliares
13
5.
La
red
de
ventilación
16
5.1.
La
importancia
de
disponer
de
un
modelo
19
6.
Caudal
requerido:
criterios.
20
7.
Ventilación
mecánica
22
7.1.
Curvas
de
ventiladores
23
7.2.
Ventiladores
combinados
en
serie
o
paralelo
26
7.3.
Leyes
fundamentales
de
los
ventiladores
28
8.
Bibliografía
30
9.
Anexos
31
9.1.
Tablas
de
conversión
de
unidades
31
9.2.
Factores
de
Fricción
36
9.3.
Simulador:
Ventsim®
37
9.4.
Procedimientos
de
mensura
43

3. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
Tabla
de
Ilustraciones
Ilustración
1:
Principales
yacimientos
polimetálicos
de
Bolivia
(Arce, 2009)
1
Ilustración
2:
Manómetro
convencional
(Le
Roux,
1990)
7
Ilustración
3:
Funcionamiento
del
tubo
de
Pitot
(Le
Roux,
1990)
7
Ilustración
4:
Pérdida
por
acoplamiento
incorrecto
entre
mangas
11
Ilustración
5:
Pérdida
por
rotura
en
manga
flexible
11
Ilustración
6:
Forzando
aire
al
tope
13
Ilustración
7:
Jalando
aire
des
del
tope
14
Ilustración
8:
Sistema
Fuerza-­‐Jala
(Push-­‐Pull)
14
Ilustración
9:
Sistema
Jala-­‐Fuerza
(Pull-­‐Push)
15
Ilustración
10:
Red
de
ventilación
de
una
mina
en
Bolivia
16
Ilustración
11:
Circuito
en
serie
(Patterson,
1999)
16
Ilustración
12:
Circuito
en
paralelo
(Patterson,
1999)
17
Ilustración
13:
Curva
típica
de
un
ventilador.
23
Ilustración
14:
Angulo
de
las
aspas.
24
Ilustración
15:
Ventiladores
en
serie
y
paralelo
(Le
Roux,
1990)
26
Ilustración
16:
Importar
archivos
36
Ilustración
17:
Características
físicas
de
las
galerías
37
Ilustración
18:
Factores
de
fricción
introducidos
en
el
programa
38
Ilustración
19:
Pérdidas
de
carga
(Shock
losses)
38
Ilustración
20:
Administrador
de
Capas
39
Ilustración
21:
Introducción
curvas
ventiladores
40

4. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
1
1. Introducción
La
mayoría
de
los
yacimientos
de
tipo
polimetálico
de
Bolivia
ocurren
a
lo
largo
del
cinturón
del
estaño
que
discurre
en
dirección
NW-­‐SE
entre
la
Cordillera
Este
y
el
altiplano
boliviano
(ver
Ilustración
1).
Esto
sitúa
a
este
tipo
de
depósitos
a
alturas
por
encima
de
los
3500m.
La
mayoría
son
explotados
mediante
minería
subterránea
y
sus
labores
deben
ser
ventiladas
mediante
métodos
artificiales
(ventilación
mecánica).
Parámetros
como
la
densidad
del
aire
y
la
concentración
de
oxigeno
varían
directamente
con
la
altura
y
deben
ser
incorporados
en
el
diseño
del
circuito
de
ventilación
de
cada
mina.
El
objetivo
de
este
documento
es
resumir
los
principios
básicos
de
la
ventilación
de
minas,
destacando
aquellos
aspectos
relevantes
para
las
minas
en
altura.
Las
unidades
utilizadas
en
el
documento
son
las
del
sistema
internacional
(S.I.).
Por
la
difusión
de
las
unidades
del
sistema
inglés
(Imperial
Units)
en
algunos
parámetros
como
el
caudal
(ft3/min)
y
la
presión
(in.H2O)
se
han
incorporado
ejemplos
con
dichas
unidades
y
tablas
de
conversión
(anexo
9.1)
para
ayudar
al
lector
a
familiarizarse
con
ambos
sistemas.
Ilustración
1:
Principales
yacimientos
polimetálicos
de
Bolivia
(Arce, 2009)

5. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
2
2. ¿Por
qué
debemos
ventilar
una
mina?
Los
principales
motivos
por
los
que
debemos
circular
aire
por
las
galerías,
áreas
de
trabajo
e
instalaciones
subterráneas
son:
• Suministrar
aire
al
trabajador.
• Diluir
la
concentración
de
gases
explosivos,
humos
de
voladura
y
de
equipos
a
niveles
aceptables
y
expulsarlos
de
la
mina.
• Diluir
la
concentración
de
partículas
de
polvo
en
suspensión
a
niveles
fisiológicos
aceptables
y
expulsarlas
de
la
mina.
• Proveer
un
ambiente
térmico
confortable
para
que
las
personas
puedan
desarrollar
sus
trabajos.

6. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
3
3. Propiedades
del
aire
Este
apartado
se
refiere
principalmente
a
la
densidad
del
aire,
ya
que
esta
es
crítica
para
la
ventilación
de
minas
en
altura.
A
partir
de
la
Ley
de
Gases
Universal,
podemos
decir
que
el
valor
€
P
⋅ V
T
es
constante
para
cualquier
masa
de
gas
y
cuando
esta
masa
de
gas
es
un
kilogramo
podemos
establecer
que
€
P
⋅ V
T
=R
o
también
(
3-­‐1
)
€
P
⋅ V =R
⋅ T
dónde
R
es
una
constante
que
depende
de
cada
gas.
Para
el
aire
seco,
R,
equivale
a
0.2871
cuando
la
presión
(P)
es
en
kilopascales,
la
temperatura
(T)
en
grados
Kelvini
y
el
volumen
(V),
que
en
este
caso
es
el
volumen
específico,
en
m3/kg.
Por
medio
de
la
formula
enunciada
arriba
se
puede
determinar
la
densidad
(masa
por
metro
cúbico)
del
aire
seco
a
cualquier
temperatura
o
presión.
(
3-­‐2
)
€
ρ =
1
V
donde,
ρ
es
la
densidad
en
kg/m3
V
es
el
volumen
específico
en
m3/kg
Ejemplo
1
Calcular
la
densidad
del
aire
seco
de
una
mina
situada
a
una
altura
de
4200m
sobre
el
nivel
del
mar
y
con
una
temperatura
media
anual
de
7.5°C.
Sino
disponemos
de
ninguna
medida
de
la
presión
barométrica
podemos
utilizar
la
siguiente
aproximación:
la
presión
del
aire
se
reduce
1kPa
por
cada
90m
sobre
el
nivel
del
mar.
Es
decir:
€
4200m ×
1kPa
90m
= 46.7kPa
Por
tanto,
la
presión
a
4200m
sobre
el
nivel
del
mar
(msnm)
será
la
presión
a
nivel
del
mar
menos
la
reducción
por
altura.
La
presión
a
nivel
del
mar
es
de
101,3kPa
y
la
presión
a
4200msnm:
i
Para
convertir
grados
Celsius
(°C)
a
Kelvin
debemos
sumar
273
al
valor
en
grados
Celsius.
Por
ejemplo:
¿Cuántos
grados
Kelvin
son
25°C?
Solución:
25°C+273=
298K.

7. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
4
€
101.3kPa −46.7kPa =54.6kPa
La
temperatura
en
grados
Kelvin:
€
7.5°C+273=280.5K
entonces,
€
P
⋅ V =R
⋅ T
54.6
⋅ V =0.2871
·
280.5
V =
0.2871
·
280.5
54.6
=1.475m3
/s
y
la
densidad
a
4200m
y
7.5°C,
€
ρ =
1
V
=
1
1.475
=0.678kg/m3
Si
se
quiere
concocer
la
densidad
del
aire
a
nivel
del
mar
a
la
misma
temperatura,
€
P
⋅ V =R
⋅ T
101.3
⋅ V =0.2871
·
280.5
V =
0.2871
·
280.5
101.3
=0.795m3
/s
r =
1
V
=
1
0.795
=1.258kg/m3
Como
se
puede
ver
la
densidad
del
aire
seco
para
una
mina
situada
a
4200
sobre
el
nivel
del
mar
a
una
temperatura
de
7.5°C
es
aproximadamente
la
mitad
que
la
densidad
del
aire
seco
a
nivel
del
mar
a
la
misma
temperatura.

8. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
5
4. Flujo
de
Aire
(Airflow)
Se
resumen
a
continuación
las
leyes
básicas
referentes
al
flujo
de
aire:
• Para
que
el
aire
se
desplace
de
un
punto
a
otro
es
necesario
que
exista
una
diferencia
de
presión
entre
ambos
puntos.
Esto
se
conoce
como
la
presión
de
ventilación.
• El
aire
se
desplaza
de
la
alta
presión
a
la
baja
presión.
• Cuanto
mayor
sea
la
presión
de
ventilación
mayor
la
cantidad
de
aire
que
circulará.
• La
resistencia
al
flujo
de
aire
reduce
la
presión
(es
decir,
esta
es
utilizada
para
vencer
la
resistencia).
• Si
la
presión
de
ventilación
se
mantiene
constante
entre
dos
puntos
pero
la
resistencia
entre
estos
se
incrementa,
la
cantidad
de
aire
circulando
entre
estos
puntos
se
reducirá.
Los
factores
que
crean
resistencia
al
flujo
de
aire
son:
• Rugosidad
de
las
paredes.
Cuanto
más
rugosas
mayor
es
la
resistencia.
• Sección
de
la
galería
o
ducto.
A
mayor
sección
menor
resistencia
y
viceversa
• Distancia:
a
más
distancia
mayor
resistencia.
• Pérdidas
de
carga
(ver
Tabla
1).
• Obstrucciones
al
flujo
de
aire
incrementan
la
resistencia.
• Cambios
en
la
dirección
aumentan
la
resistencia.
Tabla
1:
Pérdidas
de
Carga
(Hartman, 1997)
PÉRDIDA
DE
CARGA
LONGITUD
EQUIVALENTE
(m)
LONGITUD
EQUIVALENTE
(ft)
HARTMAN
Curva,
ángulo
agudo,
suave
0.9
3
HARTMAN
Curva,
ángulo
agudo,
brusca
45.7
150
HARTMAN
Curva,
ángulo
recto,
suave
0.3
1
HARTMAN
Curva,
ángulo
recto,
brusca
21.3
70
HARTMAN
Curva,
ángulo
obtuso,
suave
0.2
0.5
HARTMAN
Curva,
ángulo
obtuso,
brusca
4.6
15
HARTMAN
Puerta
21.3
70
HARTMAN
Entrada
0.9
3
HARTMAN
Salida
19.8
65
HARTMAN
Contracción,
gradual
0.3
1
HARTMAN
Contracción,
brusca
3.0
10
HARTMAN
Expansión,
gradual
0.3
1
HARTMAN
Expansión,
brusca
6.1
20
HARTMAN
Desvío,
ramal
recto
9.1
30
HARTMAN
Desvío,
ramal
a
90º
61.0
200
HARTMAN
Cruce,
ramal
recto
18.3
60
HARTMAN
Cruce,
ramal
a
90º
9.1
30
HARTMAN
Equipo
o
skip
(20%
de
la
galería)
30.5
100
HARTMAN
Equipo
o
skip
(40%
de
la
galería)
152.4
500

9. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
6
4.1. Presión
atmosférica
La
presión
atmosférica
actúa
en
todas
direcciones
y
puede
ser
medida
mediante
un
barómetro.i
Esta
es
importante
para
el
cálculo
de
la
densidad
como
se
ha
demostrado
en
el
Ejemplo
1.
Este
tipo
de
presión
se
conoce
como
la
presión
estática
absoluta,
es
decir,
la
presión
debida
al
peso
total
de
una
atmósfera
de
aire
estático.
De
todos
modos,
en
ventilación
de
minas
nos
interesa
más
la
diferencia
de
presión
entre
dos
puntos:
la
que
nos
permite
la
circulación
de
aire.
4.2. Presión
estática,
presión
dinámica
y
presión
total
Cuando
sacamos
la
mano
por
la
ventana
de
un
auto
en
circulación
podemos
sentir
el
aire
en
nuestra
palma
porque
la
presión
está
actuando
en
una
dirección.
El
aire
en
movimiento
ejerce
una
presión
considerable
y
es
conocida
como
la
presión
dinámica.
La
presión
estática
representa
la
energía
potencial
del
aire,
la
presión
dinámica
la
energía
cinética
y
la
suma
de
las
dos
forman
lo
que
se
conoce
como
la
presión
total.
(
4-­‐1
)
€
PT =PS+PD
donde,
PT
es
la
presión
total
PS
es
la
presión
estática
y
PD
es
la
presión
dinámica.
Cuando
conectamos
un
extremo
(rama)
del
manómetro
de
tal
manera
que
el
movimiento
del
aire
no
ejerce
ninguna
influencia
en
el,
estamos
midiendo
la
presión
estática
(ver
Ilustración
2).
Si
lo
situamos
de
tal
modo
que
el
extremo
esté
encarado
contra
la
dirección
del
aire,
estaremos
midiendo
la
suma
de
la
presión
estática
(que
actúa
en
todas
direcciones)
y
la
presión
dinámica,
es
decir,
la
presión
total.
La
presión
dinámica
puede
entonces
determinarse
substrayendo
la
presión
estática
de
la
presión
total.
La
presión
dinámica
puede
medirse
directamente
mediante
el
uso
de
un
tubo
de
Pitot
como
se
muestra
en
la
Ilustración
3.
i
Fue
Torricelli
con
su
famoso
experimento
quien,
hace
más
de
tres
centurias,
midió
por
primera
vez
la
presión
atmosférica.

10. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
7
Ilustración
2:
Manómetro
convencional
(Le
Roux,
1990)
Ilustración
3:
Funcionamiento
del
tubo
de
Pitot
(Le
Roux,
1990)

11. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
8
A
partir
de
la
presión
dinámica
(PD),
la
velocidad
del
flujo
puede
determinarse
según
la
siguiente
relación:
(
4-­‐2
)
€
PD =
v2
⋅ ρ
2
(
4-­‐3
)
€
v =
2⋅ PD
ρ
donde,
v
es
la
velocidad
en
m/s
ρ
es
la
densidad
del
aire
en
kg/m3
Ejemplo
2
La
lectura
de
la
presión
dinámica
en
un
ducto
de
1000mm
de
diámetro
en
una
mina
con
una
densidad
media
del
aire
de
0.8kg/m3
es
de
100Pa.
Se
requiere
determinar
el
caudal
que
circula
por
el
ducto.
La
velocidad,
v,
€
v =
2
⋅ PD
r
=
2
⋅ 100
0.8
=15.8m/s
La
sección
del
ducto
viene
dada
por
la
siguiente
expresión,
€
Aducto = π
⋅ r2
= π
·
0.5
2
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
2
=0.2m2
donde,
A
es
el
área
de
la
sección
del
ducto
en
m2
r
es
el
radio
en
m
Por
tanto
el
caudal
requerido,
Q,
vendrá
dado
por
la
siguiente
expresión:
€
Q = v
⋅ A =15.8
⋅ 0.2=3.1m3
/s

12. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
9
4.3. Flujo
de
aire
en
ductos
y
galerías:
Relación
entre
P,
R
y
Q.
En
ventilación
de
minas
estamos
interesados
principalmente
en
la
presión
P,
la
resistencia
del
ducto
o
galería
R
y
el
caudal
Q.
Estos
guardan
la
siguiente
relación,
entre
ellos:
(
4-­‐4
)
€
P
=
R
·
Q2
donde,
P
es
la
presión
en
Pa
(o
pulgadas
de
agua)
R
es
la
resistencia
en
N·s2/m8
(o
en
lbf·min2/ft8)
Q
es
el
caudal
en
m3/s
(o
en
ft3/min)
Si
podemos
llegar
a
conocer
de
manera
precisa
dos
de
estos
parámetros,
la
mayoría
de
preguntas
y
problemas
planteados
en
un
circuito
de
ventilación
pueden
ser
resueltos.
Por
ejemplo,
si
conocemos
el
caudal
y
la
resistencia
requeridas
para
ventilar
una
galería
podemos
determinar
la
presión
necesaria
para
hacer
circular
el
aire
requerido
por
la
misma.
4.4. Flujo
de
aire
en
ductos
y
galerías:
Ecuación
de
Atkinson
En
ventilación
de
minas
el
flujo
se
considera
completamente
turbulento
y
a
efectos
prácticos
la
influencia
del
número
de
Reynolds
es
muy
pequeña.
La
ecuación
de
Atkinson
(1854)
tiene
en
cuenta
los
efectos
del
tamaño,
longitud
y
forma
del
ducto
o
galería,
la
rugosidad
de
sus
paredes,
la
naturaleza
de
las
obstrucciones,
y
la
velocidad
y
densidad
del
aire.
(
4-­‐5
)
€
P =
KCLV2
A
×
ρ
1.2
donde,
P
es
la
caída
de
presión
(Pa)
K
el
factor
de
fricción
(Ns2/m4
o
kg/m3)i
C
el
perímetro
del
ducto
o
galería
(m)
V
la
velocidad
del
aire
(m/s)
A
es
la
sección
del
ducto
o
galería
(m2)
i
€
1N=1kg
m
s2
sustituyendo
en
⎯ →⎯⎯⎯⎯
Ns2
m4
⇒
kg
m
s2
·
s2
m4
=
kg
m3
En
unidades
inglesas
(Imperial
Units)
el
factor
de
fricción
K
se
expresa
en
lb·min2/ft4.
Para
convertir
factores
de
fricción
des
del
sistema
intenacional
(S.I.)
al
Imperial
(inglés)
multiplicar
por
5.39·10-­‐7.

13. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
10
Algunos
factores
de
fricción
útiles
se
adjuntan
en
la
Tabla
2
a
continuación,
(para
más
factores
ver
anexo
9.2).
Tabla
2:
Factores
de
Fricción
Típicos
(Wallace
&
Prosser)
Sabiendo
que
el
caudal,
€
Q = V × A,
la
fórmula
de
Atkinson
puede
reescribirse
de
la
siguiente
manera:
(
4-­‐6
)
€
P =
KCLQ2
A3
×
ρ
1.2
y
utilizando
la
relación
entre
P,
R
y
Q
de
la
ecuación
(
4-­‐4
).
se
deduce
que
R,
(
4-­‐7
)
€
R =
KCL
A3
×
ρ
1.2
Ejemplo
3
¿Cuál
es
la
caída
de
presión
en
una
galería
excavada
en
roca
sin
sostenimiento
de
4m
x
3m
de
sección
y
1000m
de
longitud
cuando
fluyen
por
ella
70m3/s
de
aire
a
una
densidad
de
0.75kg/m3?
Para
una
galería
excavada
en
roca
sin
sostenimiento
podemos
utilizar
un
valor
del
factor
de
fricción
K=0.01Ns2/m4.
€
P =
KCLQ2
A3
×
ρ
1.2
=
0.01
⋅
14
⋅
1000
⋅
702
123
×
0.75
1.2
=248Pai
i
1Pa=0.004in.H2O
for metal mine friction factors. This text also references
Kharkar et. al. (1974) for coal mine entries. In general, the
recommended MVS values are consistently lower than the
values quoted in the ventilation texts. For coal mines, the
friction factors listed by McPherson, 1993 and Hartman et.
al. (1997), are very close to the factors measured by MVS.
However, friction factors based on McElroy’s work for
airways driven in igneous rocks (metal mine airways) are
over 100% higher than what was measured by MVS. One
possible explanation for this discrepancy is the modern
techniques and equipment used to drive drifts in metal
mines today. These modern mining techniques may provide
the air density is significantly higher or lower than standard
air density not adjusting the friction factor could have a
significant impact on the total mine resistance.
ACKNOWLEDGEMENTS
The authors would like to acknowledge the help and
dedication of both Dr. Malcolm J McPherson, and Mr. Ian J
Duckworth for both presenting ideas, and providing
valuable insight and critique of this paper.
Table 3: Comparison of Standardized MVS Measured k Factors with Published Data
Airway Type Mean MVS
Measured Data
Suggested MVS
Value
McPherson
(1993)
Hartman et. al.
(1997)
Rectangular Airway – Clean Airway
(coal or soft rock with rock bolts limited
mesh)
0.0075 (41) 0.0075 (41) 0.009 (49) 0.0080 (43)
Rectangular Airway – Some Irregularities
(coal or soft rock with rock bolts limited
mesh)
0.0087 (47) 0.0087 (47) 0.009 (49) 0.0091 (49)
Metal Mine Drift (arched and bolted with
limited mesh)
0.0088 (47) 0.010 (60) 0.0120 (65) 0.0269 (145)
Metal Mine Ramp (arched and bolted with
limited mesh)
0.0116 (62) 0.013 (71) -n/a- 0.0297 (160)
Metal Mine Beltway (large area, rock
bolted with mesh)
0.0140 (75) 0.015 (80) -n/a- -n/a-
Bored Circular Raise (contains entry/exit
loss)
0.0047 (25) 0.0050 (27) 0.004 (22) 0.0028 (15)
Rectangular Alimak Raise (un-timbered
with rock bolt and mesh)
0.01126 (61) 0.0129 (70) 0.014 (75) -n/a-
TBM Drift
(rock bolts with mesh)
0.0044 (24) 0.0050 (26) 0.0055 (30) 0.0037 (20)
Note: Atkinson’s Friction Factor in kg/m3
(lbfmin2
/ft4
! 10-10
). Bold indicates large discrepancy with MVS measured values.

14. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
11
Ejemplo
4
¿Cuál
es
la
caída
de
presión
cuando
5m3/s
de
aire
circulan
por
una
manga
flexible
de
450mm
y
100m
de
longitud
a
una
densidad
de
0.7kg/m3?
Un
valor
típico
suministrado
por
los
fabricantes
de
mangas
flexibles
de
suspensión
longitudinal
es
K=0.00347Ns2/m4
(20·10-­‐10lb·min2/ft4).
Según
McPherson(McPherson, 1993)
a
este
valor
se
le
puede
añadir
un
20%
por
pérdidas
debidas
a
roturas,
desgaste
de
las
mangas
o
acoplamientos
entre
mangas
deficientes.
Por
tanto,
K+20%
=
0.0042Ns2/m4
(22·10-­‐10lb·min2/ft4)
€
P =
K
⋅
2
⋅
π
⋅
r
⋅
L
⋅
Q2
π3
⋅
r6
×
ρ
1.2
=
0.0042
⋅
2
·
π
·
0.225
·
100
·
52
π3
·
0.2256
×
0.7
1.2
=2152Pa
(8.7
in.H2O)
Ejemplo
5
¿Cuál
es
la
caída
de
presión
si
aumentamos
el
diámetro
de
la
manga
del
Ejemplo
4
en
50mm?
€
P =
K
⋅
2
⋅
π
⋅
r
⋅
L
⋅
Q2
π3
⋅
r6
×
ρ
1.2
=
0.0042
⋅
2
·
π
·
0.25
·
100
·
52
π3
·
0.2256
×
0.7
1.2
=1270Pa
(5.1
in.H2O)
Ilustración
5:
Pérdida
por
rotura
en
manga
flexible
Ilustración
4:
Pérdida
por
acoplamiento
incorrecto
entre
mangas

15. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
12
Aquí
se
puede
ver
la
influencia
que
tiene
la
sección
de
un
ducto
o
galería
en
la
resistencia,
y
por
tanto,
en
la
presión
requerida
para
hacer
circular
aire.
Aumentando
5cm
el
diámetro
de
la
manga
se
ha
reducido
un
41%
la
caída
de
presión
en
los
100m
de
manga.
Ejemplo
6
¿Cuál
es
la
caída
de
presión
cuando
10600ft3/min
de
aire
circulan
por
una
manga
flexible
de
18”
y
100
de
longitud
a
una
densidad
de
0.044lb/ft3?
Calcular
y
expresar
los
resultados
en
el
sistema
inglés
(Imperial
Units).
Para
poder
utilizar
la
ecuación
de
Atkinson
en
el
sistema
inglés
se
debe
reescribir
de
la
siguiente
manera:
(
4-­‐8
)
€
P =
KCLQ2
5.2A3
×
ρ
0.075
(in.H2O)
donde,
P
en
in.H2O
K
en
lb·min2/ft4
C
en
ft
L
en
ft
Q
en
ft3/min
A
en
ft2
ρ
en
lb/ft3
Del
Ejemplo
4
se
puede
obtener
el
valor
del
factor
de
fricción,
K+20%
=
22·10-­‐10lb·min2/ft4
La
longitud
de
la
manga
en
pies,
L
=
100m
x
3.28ft/m
=
328ft
El
diámetro
de
la
manga
en
pies,
D
=
18”
x
1ft/12”
=
1.5ft
El
perímetro
en
pies
de
la
manga,
C
=
2·π·r
=
2·π·1.5/2
=
4.71ft
El
área
de
la
manga
en
pies,
A
=
π·r2
=
π·(1.5/2)2
=
1.77ft2
€
P =
K
⋅
2
⋅
π
⋅
r
⋅
L
⋅
Q2
5.2
⋅
π3
⋅
r6
×
ρ
0.075
=
22
⋅ 10−10
⋅
4.71
⋅
328
⋅
106002
5.2
⋅
1.773
×
0.044
0.075
=7.8
in.H2O
(1943Pa)

16. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
13
Ejemplo
7
¿Qué
pasa
si
aumentamos
el
diámetro
de
la
manga
del
Ejemplo
6
en
dos
pulgadas?
Entonces,
el
diámetro,
D
=
20”
x
1ft/12”
=
1.67ft,
el
perímetro,
C
=
2·π·r
=
2·π·1.67/2
=
5.25ft
y
el
área,
A
=
2.2ft2
y
por
tanto,
€
P =
K
⋅
2
⋅
π
⋅
r
⋅
L
⋅
Q2
5.2
⋅
π3
⋅
r6
×
ρ
0.075
=
22
⋅ 10−10
⋅
5.25
⋅
328
⋅
106002
5.2
⋅
2.23
×
0.044
0.075
= 4.5
in.H2O
(1121Pa)
De
los
resultados
se
puede
observar
que
aumentando
el
diámetro
2”
se
reduce
aproximadamente
un
42%
la
caída
de
presión
a
lo
largo
de
la
manga.
4.5. Ejemplos
de
ventilación
de
circuitos
secundarios
o
auxiliares
Se
ilustran
a
continuación
los
4
tipos
de
ventilación
secundaria
más
usados
en
topes.
En
el
primer
método
(Ilustración
6)
el
aire
limpio
se
fuerza
hacia
el
tope
llevándose
consigo
los
humos
de
voladura,
polvo
de
perforación
o
gases
producidos
en
la
carga
de
explosivos
con
aire
comprimido.
Ilustración
6:
Forzando
aire
al
tope
En
la
Ilustración
7
se
instala
una
columna
para
que
jale
el
aire
viciado
del
tope.
El
inconveniente
de
este
método
es
que
el
aire
limpio
proveniente
de
la
galería
principal
puede
entrar
directamente
a
la
columna
de
jale
de
aire
sin
limpiar
los
humos
y
gases
acumulados
en
el
tope.
Es
importante
mantener
una
distancia
lo
más
próxima
posible
al
tope.

17. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
14
Ilustración
7:
Jalando
aire
des
del
tope
Ilustración
8:
Sistema
Fuerza-­‐Jala
(Push-­‐Pull)
Los
sistemas
combinados
(Ilustración
8
e
Ilustración
9)
mejoran
las
condiciones
de
los
sistemas
simples.
Así,
en
un
sistema
Fuerza-­‐Jala
(tipo
Push-­‐Pull)
como
el
de
la
Ilustración
8,
además
de
la
columna
que
fuerza
aire
limpio
hacia
el
tope,
se
le
añade
un
ventilador
auxiliar
para
ayudar
a
limpiar
el
tope.
Es
muy
importante,
en
los
sistema
combinados,
que
el
caudal
de
la
columna
principal
sea
de
2
a
4
veces
mayor
que
el
de
la
columna
auxiliar.
De
esta
manera
se
evitará
que
el
aire
entre
en
cortocircuito.
La
instalación
eléctrica
debe
asegurar
que
los
ventiladores
estén
interconectados,
es
decir,
que
si
el
ventilador
de
la
columna
principal
se
para,
el
auxiliar
también
lo
haga.

18. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
15
Ilustración
9:
Sistema
Jala-­‐Fuerza
(Pull-­‐Push)

19. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
16
5. La
red
de
ventilación
Hasta
este
momento
tan
solo
se
ha
considerado
la
caída
de
presión
en
una
galería
o
ducto.
En
realidad
esto
no
es
así
ya
que
las
minas
y
redes
de
ventilación
secundaria
están
formados
por
numerosas
galerías
y
ductos
conectados
entre
si
en
combinaciones
de
tipo
serie
y
paralelo.
Aunque
esto
parece
conceptualmente
sencillo,
cuando
se
dispone
de
un
circuito
real
de
ventilación,
como
el
de
la
Ilustración
10,
el
cálculo
de
la
resistencia
total
de
la
red
se
vuelve
complejo
y
es
recomendable
el
uso
de
software
para
asistir
al
ingeniero
de
ventilación
en
su
cálculo.
Ilustración
10:
Red
de
ventilación
de
una
mina
en
Bolivia
Cuando
dos
galerías
o
ductos
están
en
serie
como
en
la
Ilustración
11:
Ilustración
11:
Circuito
en
serie
(Patterson,
1999)

20. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
17
El
flujo
de
masa
(kg/s)
se
mantiene
constante,
(
5-­‐1
)
€
mT =m1 =m2
El
caudal
se
mantiene
constante,
(
5-­‐2
)
€
QT =Q1 =Q2
La
caída
de
presión
a
lo
largo
de
las
dos
galerías
o
ductos
es
la
suma
de
la
caída
de
presión
en
cada
uno,
(
5-­‐3
)
€
PT =P1 +P2
La
resistencia
efectiva
o
total
es
la
suma
de
las
resistencias
de
cada
tramo,
(
5-­‐4
)
€
RT =R1 +R2
Cuando
dos
galerías
están
en
paralelo
como
en
la
Ilustración
12:
El
flujo
de
masa
(kg/s)
total
es
la
suma
de
ambos,
(
5-­‐5
)
€
mT =m1 +m2
El
caudal
total
es
la
suma
de
los
caudales
de
ambos
tramos,
(
5-­‐6
)
€
QT =Q1 +Q2
La
caída
de
presión
es
la
misma
para
cada
ducto
o
galería,
(
5-­‐7
)
€
PT =P1 =P2
La
resistencia
equivalente
o
total
viene
dada
por,
(
5-­‐8
)
€
1
RT
=
1
R1
+
1
R2
Ilustración
12:
Circuito
en
paralelo
(Patterson,
1999)

21. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
18

22. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
19
5.1. La
importancia
de
disponer
de
un
modelo
Como
se
ha
mencionado
en
el
apartado
anterior,
la
red
de
ventilación
de
una
mina
puede
convertirse
en
algo
muy
complejo.
Si
creamos
un
modelo
de
nuestro
circuito
de
ventilación
ajustando
los
parámetros
(factores
de
fricción,
secciones
y
longitudes,
pérdidas
de
carga
y
densidad)
lo
máximo
a
la
realidad,
tendremos
una
herramienta
muy
útil
para
resolver
la
preguntas
y
problemas
que
aparecen
a
diario
en
una
operación
minera.
Por
ejemplo,
¿cuál
será
la
presión
requerida
para
ventilar
un
sector
determinado
de
la
mina
con
un
determinado
caudal?
¿Cuál
serán
los
requerimientos
de
presión
para
suministrar
Xm3/s
de
aire
a
nuestro
circuito
principal
de
ventilación?
Si
nuestro
modelo
está
bien
calibrado,
las
respuestas
a
estas
preguntas
aportarán
resultados
satisfactorios
y
el
diseño
de
los
equipos
para
suministrar
dichos
caudales
y
presiones
serán
adecuados.
En
el
anexo
9.3
se
dan
las
guías
sobre
el
manejo
de
un
simulador
para
modelar
un
circuito
de
ventilación
de
una
mina.

23. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
20
6. Caudal
requerido:
criterios.
La
obtención
del
caudal
necesario
para
ventilar
un
sector
o
toda
la
mina
en
general
depende
de
varios
criterios:
• Número
de
trabajadores
mineros
en
el
sector
o
la
mina
y
los
requerimientos
mínimos
de
aire.
Según
la
legislación
peruana:
 Para
minas
situadas
a
una
altura
<1500m,
3m3/min/trabajador
 Para
minas
situadas
a
una
altura
>1500m
e
<3000,
4m3/min/trabajador
 Para
minas
situadas
a
una
altura
>3000m
e
<4000,
5m3/min/trabajador
 Para
minas
situadas
a
una
altura
>4000m,
6m3/min/trabajador
• Periodo
de
reentrada
después
de
cada
voladura
(dilución
de
humos
de
voladura).
Según
lo
establecido
por
la
legislación
sudafricana
hay
que
aportar
una
cantidad
mínima
de
aire
forzado
de
0.3m3/s
por
cada
m2
de
sección
del
tope.
Normalmente
se
toma
como
criterio
que
el
aire
debe
ser
renovado
un
mínimo
de
8
veces
para
asegurar
que
el
personal
pueda
volver
a
entrar.
• Velocidad
mínima
de
circulación
del
aire
en
cada
galería,
un
criterio
estándar
es
mantener
un
mínimo
de
entre
0.25m/s
a
0.5m/s.
• La
cantidad
de
equipos
diesel
instalados.
Según
la
legislación
de
Ontario
(Canadá)
un
mínimo
de
0.06m3/s
por
kW
de
equipo
diesel
instalado
(o
95ft3/min
por
HP)
deben
ser
suministrados.
Este
parámetro
oscila
entre
0.06m3/s/kW
y
0.12m3/s/kW
(190ft3/min/HP)
según
el
país
y
tipo
de
mina.
Por
el
efecto
que
tiene
la
altura
en
la
eficiencia
de
los
motores
diesel
(mayor
emisión
de
humos
por
bajas
eficiencias
en
la
combustión)
se
recomienda
usar
valores
más
cercanos
a
0.12m3/s/kW
que
a
0.06m3/s/kW.
Estos
criterios
deberán
ser
considerados
para
establecer
el
aire
necesario
a
suministrar
a
las
distintas
labores
de
una
mina.
Ejemplo
8
¿Cuánto
tiempo
debemos
esperar
para
volver
a
entrar
a
un
tope
disparado
de
4m
x
4m
de
sección,
100m
de
longitud
y
con
una
cantidad
de
aire
forzado
de
10m3/s
si
debemos
esperar
a
que
se
produzcan
8
cambios
de
aire?
(
6-­‐1
)
€
Periodo
reentrada(min)=
Capacidad
volumétrica×8
Q ×60
€
Periodo
reentrada(min)=
Capacidad
volumétrica× 8
Q ×60
=
4
⋅ 4
⋅ 100
⋅ 8
10
⋅ 60
=21min

24. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
21
donde,
Capacidad
volumétrica
es
el
volumen
del
tope
a
ventilar
en
m3
Q
es
el
caudal
en
m3/s
8
es
el
número
de
cambios
Ejemplo
9
Cuál
será
la
cantidad
de
aire
requerido
para
que
el
periodo
de
reentrada
sea
de
30
minutos,
si
hay
que
ventilar
un
tope
de
300m
de
longitud
y
20m2
de
sección?
€
Q =
Capacidad
volumétrica× 8
Periodo
reentrada(min)×60
=
20
·
300
·
8
30
·
60
=27m3
/s

25. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
22
7. Ventilación
mecánica
El
aire
se
mueve
de
un
sitio
a
otro
cuando
existe
una
diferencia
de
presión
entre
los
dos
sitios.
Una
vez
la
diferencia
de
presión
se
iguala
el
aire
deja
de
circular.
Cuando
necesitamos
que
la
diferencia
de
presión
sea
constante,
es
decir,
mantener
un
flujo
de
aire
continuo
entre
dos
puntos
esta
puede
ser
creada
mediante
la
instalación
de
un
ventilador.
Llamamos
trabajo
a
la
energía
necesaria
para
desplazar
una
cantidad
de
aire
con
una
fuerza
o
presión
determinadas.
Ejemplo
10
¿Cuál
es
trabajo
necesario
para
desplazar
60m3
de
aire
con
una
diferencia
de
presión
de
500Pa?
(
7-­‐1
)
€
Trabajo
(Joules)=Fuerza(N)×Desplazamiento(m)
€
1Pa =
1N
m2
€
Trabajo =
500N
m2
×60m3
=30000
Joules
La
potencia
es
el
trabajo
que
se
realiza
por
unidad
de
tiempo.
Es
decir,
si
se
quiere
suministrar
60m3
de
aire
cada
segundo
con
una
diferencia
de
presión
de
500Pa.
La
potencia
del
aire
es:
(
7-­‐2
)
€
Potencia
Aire
(W)=
Trabajo
(J)
Tiempo
(s)
(
7-­‐3
)
€
Potencia
Aire
(W)=Presión(Pa)×Caudal(m3
/s)
€
Potencia
Aire
(W)
=500Pa ×60m3
/s =30000W =30kW
Se
puede
decir
que
la
potencia
del
aire
son
los
kilovatios
que
se
necesitan
para
desplazar
un
caudal
a
una
determinada
diferencia
de
presión:
(
7-­‐4
)
€
Potencia
Aire
(kW)
=
P
·
Q
1000
La
eficiencia
es
el
cociente
entre
el
trabajo
útil
y
la
energía
invertida,
expresado
en
porcentaje.
Para
un
ventilador
esto
puede
ser
expresado
de
la
siguiente
manera:
(
7-­‐5
)
€
η
(%)=
Potencia
Aire
(kW)
Potencia
absorbida
(kW)

26. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
23
Ejemplo
11
Se
quiere
instalar
un
ventilador
principal
en
una
mina.
Las
necesidades
de
caudal
y
presión
son:
110m3/s
y
1200Pa.
¿Cuál
será
el
motor
que
se
deberá
instalar
a
este
ventilador
si
la
eficiencia
del
ventilador
es
del
75%
y
la
de
su
motor
(especificado
en
su
placa)
del
95%?
€
Potencia
Aire
(kW)
=
P
·
Q
1000
=
1200
·
110
1000
=132
kW
(177HP)
€
Potencia
absorbida
(kW)
=
Potencia
Aire
(kW)
η
(%)
=
132
0.7·0.95
=
198.5
kW
Los
tamaños
estándar
de
los
motores
(en
kW)
son:
[....-­‐37-­‐45-­‐55-­‐75-­‐90-­‐110-­‐132-­‐160-­‐
200-­‐250-­‐315-­‐355-­‐400-­‐450-­‐500-­‐560-­‐….]
Por
tanto,
un
motor
de
200kW
sería
una
elección
justificada.
Nota:
Puede
ser
que
el
fabricante
incluya
la
eficiencia
del
motor
dentro
de
la
eficiencia
total
del
ventilador,
en
ese
caso,
se
puede
tomar
la
eficiencia
del
ventilador
como
la
eficiencia
total.
Ejemplo
12
Si
el
precio
del
kW·h
en
Bolivia
es
de
aproximadamente
0.064US$,
¿cuál
será
el
costo
anual
de
hacer
funcionar
el
ventilador
del
Ejemplo
11?¿Y
su
costo
después
de
10
años
de
utilización
(sin
tener
en
cuenta
la
inflación)?
Por
ser
un
ventilador
principal
este
va
a
funcionar
las
24
horas
del
día
los
365
días
del
año.
€
Costoanual =
0.064US$
kW⋅ h
×200kW ×
24h
1día
×
365días
1año
=112128
US$/año
y
al
cabo
de
10
años,
€
Costo10años =
112128
US$
año
×10años =1.12M
US$
Como
se
ve,
el
costo
del
consumo
energético
asociado
a
un
ventilador
no
es
nada
despreciable.
Por
eso
es
importante
que
la
elección
de
un
ventilador
principal
sea
la
que
ofrezca
la
mejor
rentabilidad
a
largo
plazo.
7.1. Curvas
de
ventiladores
En
la
Ilustración
13
se
muestra
una
curva
típica
de
un
ventilador.
Debe
mencionarse
que
cada
fabricante
utiliza
un
formato
distinto
pero
los
parámetros
siempre
son
los
mismos.

27. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
24
En
la
parte
superior
se
indican
el
nombre
del
ventilador
(VAN
0500/50)
y
la
velocidad
de
diseño,
2900rev/min.
El
parámetro
dN
hace
referencia
al
diámetro
del
ventilador,
en
este
caso
500mm;
ρ1
se
refiere
a
la
densidad
del
aire
para
la
que
está
calculada
la
curva
del
ventilador,
normalmente
las
curvas
de
ventiladores
se
proporcionan
a
la
densidad
del
aire
a
nivel
del
mar,
es
decir,
1.2kg/m3.
Las
correcciones
necesarias
deberán
ser
efectuadas
para
cuando
se
instale
el
ventilador
en
altura.
Δpt
se
refiere
a
la
presión
total
en
Pascales.
La
curva
pdynRing
se
refiere
a
la
presión
dinámica
(Pa)
medida
a
la
salida
del
ventilador.
La
curva
pdynRohr
se
refiere
a
la
presión
dinámica
(Pa)
si
se
instala
un
silenciador.
PW
se
refiere
a
la
potencia
absorbida
por
el
ventilador
en
kW.
LWA7
se
refiere
al
nivel
de
ruido
en
decibelios
(dB(A)).
Los
valores
-­‐10,
-­‐5,
0
y
5
se
refieren
al
ángulo
de
las
aspas
(ver
Ilustración
14).
Los
valores
80,
75
y
70
son
las
curvas
de
eficiencia
del
ventilador.
Y
en
la
parte
inferior,
V
se
refiere
al
caudal
suministrado
por
el
ventilador
en
m3/s.
deutsch
english
français
!
VAN(K) - KENNFELDER
VAN(K) - CHARACTERISTIC CURVES
VAN(K) - COURBES CARACTÉRISTIQUES
VAN(K) - !
Hauptabmessungen und Massen ............................................................... Seite 60 - 63
Main dimensions and weights ........................................................................ Page 60 - 63
Dimensions principales et masses .................................................................... Page 60 - 63
! ! ! ............................................................................... !#$!%!#&
Volumenstrom
Volume flow
Débit volumique
! "
Schalleistungspegel
Acousticpowerlevel
Niveaudepuissancesonore
""
Wellenleistung
Shaftoutput
Puissanceauplateaud’accouplement
#"""
Totaldruckerhöhung
Totalpressureincrease
Augmentationdelapressiontotale
!""
Volumenstrom
Volume flow
Débit volumique
! "
Schalleistungspegel
Acousticpowerlevel
Niveaudepuissancesonore
""
Wellenleistung
Shaftoutput
Puissanceauplateaud’accouplement
#"""
Totaldruckerhöhung
Totalpressureincrease
Augmentationdelapressiontotale
!""
pt
[Pa]
PW
[kW]
LWA7
[dB(A)]
pt
[Pa]
PW
[kW]
LWA7
[dB(A)]
V
!
[m3
/s]
V
!
[m3
/s]
Hauptabmessungen und Massen ............................................................... Seite 60 - 63
Main dimensions and weights ........................................................................ Page 60 - 63
Dimensions principales et masses .................................................................... Page 60 - 63
! ! ! ............................................................................... !#$!%!#&
AXIAL-STANDARDVENTILATOREN I STANDARD AXIAL FANS I VENTILATEURS HÉLICOÏDES STANDARDS I " ! ! !!!!HOWDEN
(#"
(&
"
&
#"
#&
'"
)*+,-.,/
)dynRohr
0"
1&
1"
(#"
(&
"
&
#&
'"
"%& #%& '%" '%& 2%" 2%&
(#"
(&
"
&
#"
#&
'"
#%"
3"
4&"
#&"
'""
'&"
2""
2&"
"%"
"%0
#%'
#%!
10
0$
3!
3$
#""
0'
"%!
#"
'""
$""
0""
#"""
#'""
(&
"
&
)*+,-.,/
)*+,-567
0"
1&
1"
"%"
!%"
$%"
(#"
(&
"
&
3$
#"!
#"0
'%" 2%" !%" &%"
(#"
(&
"
&
!""
#""
'%"
(#"
VAN 0500/50 n = 2900 U/min
dN 500 mm ! 1,20 kg/m3
VAN 0500/50 n = 1450 U/min
dN 500 m m ! 1,20 kg/m3
Ilustración
13:
Curva
típica
de
un
ventilador.

28. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
25
Ejemplo
13
Se
necesita
suministrar
a
un
tope
3m3/s
de
aire
a
través
de
una
manga
flexible.
El
ingeniero
de
ventilación
ha
determinado
que
se
necesita
un
presión
de
800Pa
para
vencer
la
resistencia
en
este
tramo
(des
del
ventilador
hasta
el
final
de
la
salida
de
la
manga).
En
la
mina
se
dispone
de
un
ventilador
VAN
0
500/50
con
una
curva
como
la
de
la
Ilustración
13.
1)Determinar
si
el
ventilador
podría
utilizarse
para
suministrar
el
caudal
a
la
presión
requerida.
2)¿Podríamos
utilizar
el
mismo
ventilador
para
suministrar
4.4m3/s
a
800Pa?
3)¿Y
5m3/s
a
1000Pa?
Para
el
primer
caso,
leyendo
de
la
curva
en
la
Ilustración
13
se
obtiene
que
el
ventilador
puede
dar
la
presión
y
caudal
requeridos
operando
en
las
siguientes
condiciones:
• Eficiencia
superior
al
80%
• Posición
de
los
álabes
en
-­‐5˚
• Potencia
absorbida
de
3kW
• Nivel
de
ruido
de
101
dB(A)
Para
el
segundo
caso,
leyendo
de
la
curva
en
la
Ilustración
13
se
obtiene
que
el
ventilador
puede
dar
el
caudal
a
la
presión
requerida,
pero
operando
bajo
otras
condiciones:
• Eficiencia
del
77%
• Posición
de
los
álabes
en
+5°
• Potencia
absorbida
de
4.5kW
• Nivel
de
ruido
de
102
dB(A)
La
potencia
absorbida
ha
aumentado
considerablemente,
debe
comprobarse
que
el
motor
instalado
pueda
absorber
el
aumento
de
potencia.
Para
el
tercer
caso,
se
ve
claramente
que
la
demanda
de
presión
y
temperatura
queda
fuera
de
las
especificaciones
del
ventilador.
Si
por
ejemplo,
se
requiriera
conocer
la
presión
estática
(PS)
suministrada
por
el
ventilador
del
primer
caso,
tan
solo
se
debe
sustraer
la
curva
de
presión
dinámica
deutsch
HOWDEN AXIAL-STANDARDVENTILATOREN I STANDARD AXIAL FANS I VENTILATEURS HÉLICOÏDES STANDARDS I ! " "
14
english
ß
0
(+
)
(-)
+20
°
-20°
2
1
2. Leistungsanpassung
Mit den Ventilatoren VAN 0400 ... 2000 ist die
Anpassung der Leistungsparameter durch im
Stillstand verstellbare Laufschaufeln an den ge-
wünschten Betriebspunkten möglich. Die in den
Kennfeldern VAN 0400 ... 2000 stark ausge-
führten Kennlinien sind jeweils Einzelkennlinien
innerhalb des stufenlos möglichen Verstellbe-
reiches. Der Ventilator kommt mit gewünschter
Schaufelstellung oder mit einer Bereichsbegren-
zung entsprechend der Leistung des eingesetz-
ten Motors zur Auslieferung.
Beispiel +20° maximaler Schaufeleinstellwinkel mit
maximal möglichen Leistungsdaten
0° Schaufeleinstellwinkel für Betrieb im
Wirkungsgradmaximum
-20° minimaler Schaufeleinstellwinkel mit
minimal möglichen Leistungsdaten
Die gewünschten Schaufelwinkel werden ent-
sprechend der Winkelskala auf dem Schaufelfuß
werkseitig eingestellt (siehe Bild 1 und 2). Wenn
ein Winkelbereich bestellt wurde, können Zwi-
scheneinstellungen innerhalb des leistungsbe-
dingten Einstellbereiches nachträglich beliebig
eingestellt und im Einzelkennfeld durch Parallel-
verschiebung der angegebenen pt-V-Kurven
gefunden werden. Damit ist eine Anpassung
des Ventilators bei von der Auslegung abwei-
chender Rohrleitungskennlinie möglich.
Aluminiumnabe mit Kunststoffschaufel
Die Kunststoff-Laufschaufeln sind im angege-
benen und markierten Intervall stufenlos ohne
Lösen von Befestigungselementen von Hand
verstellbar. Das Laufrad besteht aus:
profilierten Laufschaufeln
Muttern und Anschlägen
Laufradglocke
Laufradnabe
Aluminiumnabe mit Aluminiumschaufel
Die Aluminium-Laufschaufeln sind im angege-
benen und markierten Intervall stufenlos nach
Lösen der Befestigungsschrauben von Hand ver-
stellbar. Das Laufrad besteht aus:
profilierten Laufschaufeln
Klemmring mit Innensechskantschrauben
Laufradglocke
Laufradnabe
Bei der Laufschaufelverstellung ist
zu beachten, daß:
die Laufschaufeln nicht mit Gewalt über den an-
gegebenen und begrenzten Intervallbereich ver-
stellt werden
jede Laufschaufel einzeln auf den gleichen Win-
kel eingestellt wird
die reibschlüssige Verbindung zwischen Lauf-
schaufel und Laufradglocke ist so ausgelegt,
dass eine selbstständige Verstellung durch Er-
schütterungen ausgeschlossen ist.
Hinweis: Der max. mögliche Verstellbereich
ist auf dem Schaufelfuß farbig markiert.
+20°
-2
0°
(+
)
(-)
0
ß
2
1
Bild / Ill. / Fig. / !""""#
Aluminiumnabe mit Kunststoffschaufel
Aluminium hub with plastic blades
Moyeu en aluminium avec pales en plastique
" "
ß=0
Bild / Ill. / Fig. / !"""$
Aluminiumnabe mit Aluminiumschaufel
Aluminium hub with aluminium blades
Moyeu en aluminium avec pales en aluminium
# " " " " "
Winkelskala auf dem Schaufelfuß
Angle scale on the blade base
Graduation d‘angle sur le pied de pale
" " " "
ß=0
1
2
Drehrichtung I Direction of rotation I Sens de rotation I "
Förderrichtung (Strömungsrichtung) I Direction of conveyance I Sens du transport I " "
AXIAL-STANDARDVENTILATOREN I LEISTUNGSANPASSUNG UND LEISTUNGSREGELUNG
2. Output adapt
The adaptation o
ters by to the des
of blades that can
The characteristic
formance charact
present individua
the infinitely adju
shipped from the
position or with a
cording to the ou
Example +20° max
sible
0° blade
ximu
-20° blad
perfo
The desired blade
factory according
de base (look at i
gle range has bee
tions within the p
the output can, o
be found in the in
by parallel shiftin
ves. Thus, the fan
characteristic curv
the concept.
Aluminium hub
The plastic blades
ked interval conti
without come loo
sist of:
profiled impeller
nuts and stops
impeller bell
impeller hub
Aluminium hub
The aluminium bl
ked interval contin
ter come loose of
profiled impeller l
clamping ring wit
impeller bell
impeller hub
Note the following
that the blades ar
the stated and lim
that each blade is
same angle
the friction conne
peller cap is desig
due to vibration i
Remark: The ma
range is marked
OUTPUT ADAPT
FOR VAN-FANS
LEISTUNGSANPASSUNG UND LEISTUNGS-
REGELUNG FÜR VAN-VENTILATOREN
Ilustración
14:
Angulo
de
las
aspas.

29. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
26
(PD)
a
la
de
la
presión
total
(PT),
ver
ecuación
(
4-­‐1
)
.
Es
decir
para
las
condiciones
de
800Pa
y
3m3/s
la
presión
estática
será
de:
€
PS =PT−PD =800−260=540Pa
7.2. Ventiladores
combinados
en
serie
o
paralelo
El
siguiente
ejemplo
propuesto
por
Le
Roux
(Le
Roux,
1990)
muestra
el
efecto
de
combinar
ventiladores
en
serie
y
paralelo
(ver
Ilustración
15).
Ilustración
15:
Ventiladores
en
serie
y
paralelo
(Le
Roux,
1990)
Cuando
el
ventilador
A
y
B
se
sitúan
en
serie
sus
presiones
se
suman,
manteniendo
su
caudal
constante.
Cuando
A
y
B
fuerzan
aire
por
un
ducto
cerrado
no
circula
caudal
pero
A
añade
1.25kPa
y
B
otros
0.75kPa,
obteniendo
una
presión
final
=
1.25+0.75
=
2kPa.
Cuando
se
permite
una
circulación
de
aire
de
5m3/s,
A
añade
una
presión
de
0.9kPa
y
B
otros
0.59kPa
creando
una
presión
de
1.49kPa.
Cuando
se
pretende
circular
8.3m3/s
el
ventilador
A
no
añadirá
ninguna
presión
al
aire,
aunque
B
sí
lo
hará
con
0.4kPa.
Cuando
B
mueve
más
de
8.3m3/s,
A
no
ayuda
para
nada,
incluso
ofrece
una
pequeña
resistencia
al
circuito
de
ventilación.
La
curva
C
ilustra
la
combinación
de
A
y
B
en
serie.
Cuando
dos
ventiladores
están
instalados
en
paralelo
el
flujo
de
aire
no
tiene
porque
ser
el
mismo
aunque
la
presión
sí
debe
ser
la
misma
porque
jalan
aire
del
mismo
punto
y
lo
devuelven
a
otro
punto
común.
A
una
presión
de
0.75kPa
el
ventilador
A
movería
5.9m3/s,
pero
el
ventilador
B
no
movería
nada
de
aire.
A
una
presión
de
0.2kPa
A
movería
7.9m3/s
de
aire
y
B
10.7m3/s
por
tanto,
un
total
de
18.6m3/s
a
0.2kPa.
La
curva
D
puede
ser
dibujada
uniendo
estos
puntos.
Nótese
que
si
la
presión
requerida
por
el
sistema
es
mayor
a
0.75kPa
el
ventilador
B
no
podrá
suministrar

30. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
27
dicha
presión
y
no
será
de
ninguna
ayuda,
es
más,
parte
del
aire
forzado
por
A
podría
irse
hacia
B.
La
combinación
adecuada
dependerá
de
la
resistencia
del
sistema.
La
curva
X
representa
un
sistema
de
alta
resistencia,
la
curva
Y
de
media
resistencia
y
la
curva
Z
de
baja
resistencia.
Por
no
congestionar
la
Ilustración
15
con
las
curvas
de
potencia
absorbida
asumiremos
que
el
ventilador
A
siempre
consume
7.5kW
y
el
B
siempre
6kW
de
potencia.
A
partir
de
estos
datos
se
puede
configurar
la
Tabla
3:
Tabla
3:
Flujo
de
aire
para
varias
combinaciones
(Le Roux, 1990)
Curva
de
Resistencia
del
Sistema
Parámetros
Unidades
Ventilador
A
Solo
Ventilador
B
Solo
Ventiladores
A
y
B
Serie
Ventiladores
A
y
B
Paralelo
X
Caudal
Presión
Pot.
Abs.
Eficiencia
m3/s
Pa
kW
%
5.4
0.84
7.5
61
4.6
0.61
6
47
6.3
1.18
13.5
55
-­‐
-­‐
13.5
-­‐
Y
Caudal
Presión
Pot.
Abs.
Eficiencia
m3/s
Pa
kW
%
7.2
0.47
7.5
45
7.3
0.48
6.0
58
8.0
0.58
13.5
34
8.7
0.68
13.5
44
Z
Caudal
Presión
Pot.
Abs.
Eficiencia
m3/s
Pa
kW
%
8.0
0.18
7.5
13
9.8
0.28
6.0
46
-­‐
-­‐
13.5
-­‐
13.3
0.52
13.5
51
Utilizando
este
tipo
de
tablas
se
puede
elegir
la
mejor
combinación
para
cada
sistema.
Por
ejemplo,
tomemos
la
curva
de
resistencia
del
sistema
Y
(referir
a
la
Tabla
3
arriba).
Cuando
los
dos
ventiladores
funcionan
en
paralelo
moviendo
8.7m3/s
a
0.68kPa,
cada
uno
debe
producir
0.68kPa
de
presión
y,
desplazándonos
horizontalmente
en
la
gráfica
de
la
Ilustración
15
obtenemos
que
el
ventilador
A
moverá
6.3m3/s
y
el
ventilador
B
solamente
2.4m3/s.
No
obstante,
cuando
los
instalamos
en
serie
ambos
mueven
una
cantidad
de
8m3/s
y,
moviéndonos
verticalmente
en
esta
línea
de
caudal
de
8m3/s,
encontramos
que
el
ventilador
A
produce
tan
solo
0.16kPa
y
el
B
0.42kPa.

31. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
28
7.3. Leyes
fundamentales
de
los
ventiladores
Estas
leyes
nos
permiten
calcular
las
curvas
características
de
un
ventilador
para
diferentes
velocidades
(rev/min)
y
densidades
de
aire
cuando
la
curva
a
una
velocidad
y
densidad
determinadas
es
conocida.
Variación
en
la
velocidad
de
giro,
manteniendo
la
densidad
constante
1. El
caudal,
Q,
varía
directamente
con
la
velocidad,
S:
€
Q2 = Q1 ×
S2
S1
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
2. La
presión,
P,
varía
con
el
cuadrado
de
la
velocidad,
S:
€
P2 =P1 ×
S2
S1
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
2
3. La
potencia,
Pot,
varía
con
el
cubo
de
la
velocidad,
S:
€
Pot2 =Pot1 ×
S2
S1
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
3
4. La
eficiencia,
η,
se
mantiene
constante:
€
η2 =η1
Variación
de
la
densidad
manteniendo
la
velocidad
constante
5. El
caudal,
Q,
se
mantiene
constante:
€
Q2 =Q1
6. La
presión,
P,
varía
directamente
con
la
densidad,
ρ:
€
P2 =P1 ×
ρ2
ρ1
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
7. La
potencia,
Pot,
varía
directamente
con
la
densidad,
ρ:
€
Pot2 =Pot1 ×
ρ2
ρ1
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
8. La
eficiencia,
η,
se
mantiene
constante:
€
η2 =η1
Ejemplo
14
Se
tiene
un
ventilador
operando
a
600rev/min
a
una
densidad
de
1.2kg/m3.
Este
suministra
un
caudal
de
115m3/s
a
1.37kPa
absorbiendo
una
potencia
de
225kW
con
una
eficiencia
del
70%.
¿Cuáles
serán
las
nuevas
condiciones
de
operación
del
ventilador
si
aumentamos
la
velocidad
de
giro
a
800rev/min
y
la
densidad
del
aire
cambia
a
0.75kg/m3?
A
800rev/min
y
densidad
de
0.75kg/m3,
las
leyes
se
pueden
aplicar
de
la
siguiente
manera:
El
nuevo
Caudal,
€
Q2 =115×
800
600
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟(Ley1)×1(ley5) =153m3
/s,
es
decir
el
caudal
no
varía
con
la
altura
(cambio
de
densidad
del
aire),
pero
sí
al
aumentar
las
revoluciones
del
motor.

32. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
29
La
nueva
Presión,
€
P2 =1.37 ×
800
600
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
2
(Ley2)×
0.75
1.2
(ley6) =1.52kPa
La
nueva
Potencia,
€
Pot2 =225×
800
600
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
3
(Ley3)×
0.75
1.2
(ley7) =333kW
La
nueva
Eficiencia,
€
η2 =70×1(Ley4)×1(Ley8)=70%
Comprobación
de
la
eficiencia
(ver
apartado
7):
€
η
(%) =
Pot
Aire
(kW)
Pot
absorbida
(kW)
η=
P
⋅ Q
Pot
absorbida
=
153
⋅ 1.5
333
=70%

33. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
30
8. Bibliografía
Le
Roux,
W.
L.
(1990).
Le
Roux's
Notes
on
Mine
Environmental
Control.
Somerset
West:
Mine
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Society
of
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(1556).
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(H.
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Basel:
Dover
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(2009).
Metalliferous
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La
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SPC
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(1989).
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The
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(1993).
Subsurface
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London:
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Patterson,
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(1999).
The
Mine
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Practitioner's
Data
Book.
Johannesburg:
The
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Society
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South
Africa.
Wallace,
K.
G.,
&
Prosser,
B.
S.
Practical
values
of
Friction
Factors.
Fresno:
Mine
Ventilation
Services.

34. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
31
9. Anexos
9.1. Tablas
de
conversión
de
unidades
Longitud
Área

35. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
32
Volumen
Velocidad

36. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
33
Caudal
Masa

37. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
34
Densidad
Presión
Energía

38. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
35
Potencia
Temperatura

39. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
36
9.2. Factores
de
Fricción
!"#$%&'()*(+,-./$'&00123&(43.5(6&3#%1.,0"1$0( ( 7#3-.3/(8*(7-9"&'0.,(
! !!!!!!!!!!!!!"!#! $
!
( 4'1-%1.,(
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+ + +
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0$&-1:1-(AK-%1,=*(+%(10($'KA&,%(%.(#AA(#2.K%(ID($&'-&,%(%.(#33.5(:.'(5&#'(#,A(%&#'*(
E*(W.(-.,V&'%(:'1-%1.,(:#-%.';!"!@<=>/?
B(%.(1/$&'1#3(K,1%0(@32*(/1,I
>:%E
B;(/K3%1$3L(2L()*?H(X(MDUG
*!

40. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
37
9.3.
Simulador:
Ventsim®
Este
resumen
pretende
ser
una
guía
rápida
del
manejo
de
las
herramientas
necesarias
para
poder
efectuar
simulaciones
en
un
circuito
de
ventilación
con
el
programa
Ventsim®.
Esto
no
es
un
sustituto
de
una
lectura
detallada
del
manual
ni
tampoco
de
los
conceptos
básicos
de
ventilación
que
todo
ingeniero
en
minas
debe
tener.
IMPORTAR
ARCHIVOS:
Los
archivos
deben
estar
en
dxf
y
con
la
menor
cantidad
de
capas
posibles.
Debemos
importar
un
diagrama
de
hilos.
Podemos
importar
solo
el
diagrama
de
hilos
y
después
reseguirlo
con
el
tamaño
de
galerías
adecuado
(recomendado
para
actualizaciones
periódicas)
o
importar
directamente
el
archivo
dxf
con
el
formato
definido
en
SETTINGS,
clicando
la
casilla
“Convert
to
Airway
Solids”
(Ilustración
16).
En
el
mismo
recuadro
de
IMPORT
OPTIONS
podemos
decir
en
qué
nivel
ubicaremos
lo
que
importamos.
Por
ejemplo
clicando
la
casilla
Z
Offset
e
introduciendo
-­‐130
para
el
nivel
N-­‐130
o
0
para
el
N+00,
etc.
PROPIEDADES
DE
LAS
GALERÍAS:
Las
galerías
quedan
definidas
por
sus
coordenadas,
sección
y
longitud,
factor
de
fricción
y
por
las
pérdidas
de
carga
que
ocurren
en
estas
(ver
Ilustración
17).
Cuando
creamos
una
nueva
galería
a
partir
de
otra
con
unas
propiedades
determinadas
el
programa
adquiere
las
propiedades
de
la
galería
de
la
que
partimos,
ahorrándonos
volver
a
definirlas.
La
opción
“clone
atributes”
nos
permite
copiar
y
pegar
características
de
una
a
otra
galería
de
manera
Ilustración
16:
Importar
archivos

41. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
38
rápida.
Las
pérdidas
de
carga,
Ilustración
19,
(shock
losses)
y
los
factores
de
fricción,
Ilustración
18,
pueden
obtenerse
de
tablas.
Además,
estos
factores
pueden
ir
verificándose
y
ajustándose
con
mediciones
en
el
terreno.
Ilustración
17:
Características
físicas
de
las
galerías

42. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
39
Ilustración
19:
Pérdidas
de
carga
(Shock
losses)
Ilustración
18:
Factores
de
fricción
introducidos
en
el
programa

43. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
40
DIBUJO
3D:
VentSim
Visual®
permite
dibujar
rápidamente
galerías
en
3D.
“Set
Edit
Centre”:
Nos
sirve
para
definir
dónde
queremos
trabajar
(N-­‐130,
N-­‐70,
etc)
El
administrador
de
capas,
representado
por
,nos
permite
tener
ordenado
nuestro
circuito
de
ventilación
y
mostrar
u
ocultar
aquello
que
no
necesitamos
en
ese
momento
(Ilustración
20).
Con
el
comando
shift
podemos
dibujar
galerías
en
la
dirección
vertical
manteniendo
el
plano
de
edición
dónde
estábamos
trabajando.
Ilustración
20:
Administrador
de
Capas

44. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
41
FIJAR
FLUJOS
O
PRESIONES:
Esta
es
una
de
las
herramientas
más
potentes
de
VentSim
Visual®
porque
te
permite
obtener
presiones
y
caudales
fijando
uno
de
los
dos
parámetros
(normalmente
el
parámetro
conocido).
INTRODUCIENDO
CURVAS
DE
VENTILADORES:
Mediante
el
caudal
y
la
presión
las
curvas
de
los
ventiladores
pueden
importarse
al
programa
para
simular
así
su
comportamiento
(ver
Ilustración
21)
SIMULACIÓN
DE
FLUJOS:
La
tecla
F5
nos
permite
simular
el
circuito
creado
y
detectar
errores.
Ilustración
21:
Introducción
curvas
ventiladores

45. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
42
RECOMENDACIONES:
Como
todo
software,
debe
tenerse
especial
cuidado
con
los
datos
introducidos,
ya
que
sino
reflejan
bien
la
realidad,
el
modelo
que
se
genera
con
el
programa
no
va
a
representar
nuestra
mina.
La
principal
ventaja
de
disponer
de
un
software
de
ventilación
es
la
rápida
determinación
de
la
resistencia
necesaria
a
vencer
dentro
de
la
mina:
como
cambia
ésta
en
función
de
los
nuevos
desarrollos
y
chimeneas,
al
incorporar
reguladores
y
puertas,
al
producirse
desprendimientos,
etc.
Además,
estos
cambios
en
la
resistencia
del
sistema
afectan
las
curvas
de
operación
de
los
ventiladores.
Un
circuito
de
ventilación
actualizado
periódicamente,
junto
con
mediciones
en
el
terreno
nos
permitirá
ir
ajustando
nuestro
modelo
hasta
conseguir
que
refleje
tanto
la
resistencia
real
del
sistema
como
el
comportamiento
de
los
ventiladores.

46. VENTILACIÓN
EN
ALTURA:
UN
ENFOQUE
PRÁCTICO
A
LA
REALIDAD
DE
LA
MINERÍA
DE
BOLIVIA_______________J.
PUIG
MENGUAL
43
9.4. Procedimientos
de
mensura
El
artículo
a
continuación
del
Dr.
Felipe
Calizaya
(exalumno
egresado
de
la
Universidad
de
Oruro
y
actual
catedrático
de
ventilación
de
minas
de
la
universidad
de
Utah)
describe
las
mensuras
básicas
que
se
realizan
en
un
circuito
de
ventilación
de
una
mina.
Los
métodos
e
instrumentos
están
descritos
para
un
fácil
comprensión
para
el
lector.
Las
unidades
están
en
el
sistema
inglés
(Imperial
Units).

47.
1
MENSURAS DE VENTILACION
Dr. Felipe Calizaya
Profesor Asociado de Universidad de Utah, Departamento de Minas,
135 S 1460 E # 318, Salt Lake City, Utah 84112, USA
Felipe.calizaya@utah.edu
Introducción
Estas mensuras son efectuadas para determinar la cantidad y calidad del aire que
circula por las diferentes construcciones de una mina (galerías, rampas, piques y
pozos) y estimar el rendimiento de los ventiladores primarios y secundarios. La
cantidad es determinado sobre la base de dos mediciones: caudal y presión. El
caudal dentro de un conducto es determinado multiplicando la velocidad del aire
(medido con un anemómetro) por el área de su sección transversal. La presión del
aire es medido directamente con un barómetro y la caída de presión con un
manómetro. El barómetro es utilizado para medir la presión absoluta del aire y el
manómetro para la presión relativa. En ventilación, la presión relativa es más
importante que la presión absoluta porque muestra la distribución del aire en la
mina. La calidad del aire es determinada midiendo la cantidad contaminantes
incluyendo los gases y el polvo y comparando estas con estándares usados en la
industria. En labores subterráneas, existen varios tipos de contaminantes. Entre
los más peligrosos se encuentran el monóxido de carbono, el acido sulfhídrico, el
dióxido de carbono, partículas de diesel, polvo respirable y calor. Estos
contaminantes hoy día son medidos por medio de instrumentos electrónicos tales
como los detectores de gases múltiples, bombas de aire y filtros, psicrómetros,
termómetros digitales, etc. Un resumen de estos instrumentos y la manera como
estos son usados para evaluar sistemas de ventilación es presentado en esta
sección

48.
2
Instrumentos Usados en Mensuras de Ventilación
En minas subterráneas, una mensura de ventilación incluye dos tipos de
mediciones: mediciones para determinar la distribución del aire en la mina, y
mediciones para evaluar la calidad del aire circulado por los diferentes centros de
trabajo. Barómetros, manómetros, tubos Pitot y anemómetros son utilizados para
determinar la distribución del aire en la mina. Estos instrumentos son también
usados para determinar las resistencias al flujo ofrecidas por los diferentes
conductos (galerías o pozos). La calidad del aire es determinada midiendo las
cantidades de contaminantes producidos en la mina y comparando estas con sus
límites permisibles (TLV). Entre los contaminantes más conocidos se encuentran:
el monóxido de carbono (CO), acido sulfhídrico (H2S), dióxido de carbono (CO2),
gases de explosiones, polvo respirable, productos de diesel, y calor. Los
instrumentos usados para medir estos parámetros y los métodos seguidos para
determinar la calidad del aire son descritos a continuación.
Mediciones del Caudal de Aire
El caudal de aire que circula por un conducto de ventilación es determinado
multiplicando la velocidad promedia del aire por su sección transversal como
sigue:
Q = V A (1)
Donde:
Q = caudal, p3
/min
V = velocidad media, p/min
Área = p2
La velocidad del aire es medido por medio de un anemómetro o una combinación
de un manómetro y un tubo Pitot, y el área determinado sobre el ancho y el alto de
una galería rectangular o el diámetro de un pozo circular. La selección de los
instrumentos requeridos depende de la velocidad a ser medida. En la práctica,
estos son seleccionados en base a los siguientes criterios:
1. Manómetro y tubos Pitot para velocidades superiores a 900 p/min
2. Anemómetros para velocidades moderadas entre 100 y 3000 p/min y
3. Tubos de humo para velocidades bajas, inferiores a 100 p/min.

49.
3
Los manómetros y tubos Pitot son generalmente usados para determinar la
capacidad de un ventilador, los anemómetros para medir la velocidad del aire en
galerías y rampas y los tubos de humo para medir velocidades bajas en zonas
abandonadas o estimar fugas de aire a través de los muros de ventilación.
Manómetro y Tubos Pitot
El tubo Pitot consiste de dos tubos concéntricos construidos en forma de L: un
tubo interno, usado para medir la presión total, HT, y otro externo, para la presión
estática, Hs. Cuando los dos extremos libres del tubo Pitot son conectados a las
entradas del manómetro, el desplazamiento de un indicador en el instrumento
permite medir la presión de velocidad, Hv. Durante la mensura, es importante
mantener el tubo Pitot alineado con el eje mayor del ducto y en dirección opuesta
a la corriente de aire (Figura 1).
Una vez medida la presión Hv, la velocidad puede ser calculada usando la
siguiente ecuación:
€
V =1098
Hv
w
Donde:
Hv = presión de velocidad en pulgadas. de agua
w = peso especifico del aire en lb/p3
en el punto de medición.

50.
4
Figura 1. Manómetro y Tubo Pitot – Dos aparatos usados para medir la presión del
aire
El peso especifico varia con la presión barométrica y la temperatura del aire y
puede ser calculado usando una de las siguientes ecuaciones:
€
w =
70.7*Pb
R *T
€
w2 = w1 exp −Z/RT( )
(4)
Donde:
w = peso especifico del aire (al nivel del mar: w1 = 0.075 lb/p3
)
Z = Elevación, pies
R = 53.35 lb.p/lbm ºR
Pb = Presión barométrica (29.92 pulgadas, Hg at nivel del mar)
T = temperatura en ºR
El punto de operación de un ventilador es determinado en base a dos clases de
mediciones: presión estática y presión de velocidad. Estas presiones son medidas
utilizando una combinación de un manómetro y un tubo Pitot. La Figura 2 muestra
las estaciones en los ductos de acople donde son tomadas las mediciones. En un
sistema soplante (Figura 2A) el ducto de acople esta a la salida del ventilador
mientras que en un sistema aspirante (Figura 2B) a la entrada del ventilador.