Propiedades Físicas Del Aire 2y3q71

PROPIEDADES FÍSICAS DEL AIRE 2 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 P 1.0333Kg/cm^2 de una columna de mercurio al nivel del mar, de acuerdo a esto se tiene o

Log p= log Po – a/(18.04-0.667t) Po :760 mm. de mercurio, presión al nivel del mar a: Altura sobre nivel del mar. t: temperatura media. p :Presión en la altura a; mm. de mercurio Altura m.s.n.m Indicación del barometro(mm de Hg) Presión (mca)

0

500

1000

1500

2000

760 10.33

716 9.7

674 9

635 8.6

598 8.1

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 mariotte A temperatura constante p1*v1=p2*v2=cte. • Ley de Gay Lussac A presión constante t1*v2=t2*v1 A volumen constante p1*t2=p2*t1

LEYES BÁSICAS • Ecuación general de los gases en estado perfecto: p*v=R*t P1*v1/t1 = p2*v2/t2=R=cte R 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. -10

Para

= 0,00189 (K=1100*10 )

Sección de la Galería (m)

Tipo de Singularidad 2x2

2,5x2,5

3x3

3,5x3,5

4,5x4,5

Angulo obtuso redondeado

0,2

0,2

0,2

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,6

0,6

0,6

0,6

0,9

0,9

1,2

2,5

3,4

4,3

5,2

6,4

Angulo recto redondeado

Angulo agudo redondeado

Angulo obtuso quebrado

Largos equivalentes Sección de la Galería (m)

Tipo de Singularidad 2x2

2,5x2,5

3x3

3,5x3,5

4,5x4,5

Expansión gradual

0,3

0,3

0,3

0,6

0,6

Expansión abrupta

Derivación rama derecha rama 90º

Unión rama derecha rama 90º

3,4

4,6

5,8

7,0

8,5

5,2

7,0

8,9

10,7

13,1

3 4,5

45,7

57,3

68,6

86,0

10,4

13,7

17,1

20,8

26,0

5,2

7,0

8,9

10,7

13,1

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

66,3

83,2

100,0

125,0

Entrada de aire

Salida de aire

Paso sobre nivel excelente

Paso sobre nivel malo

50,0

Largos equivalentes Puerta contra incendio

Carro obstruyendo el 20 % del área

Carro obstruyendo el 40 % del área

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

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

PRESIONES • En un sistema de ventilación es preciso distinguir entre tres clases de presión: presión estática, presión dinámica y presión total. • Presión estática, Pe. Es la presión que se ejerce en todas las direcciones dentro del conducto.

PRESIONES

PRESION ESTÁTICA • La presión estática es la presión existente en el seno del fluido, y sirve para vencer los rozamientos y otras resistencias ofrecidas al paso del aire, dentro del conducto. • La presión estática no depende en absoluto de la dirección del aire que circula por el conducto. • La presión estática se considera positiva cuando es mayor que la presión atmosférica. En ese caso si las paredes de la tubería fueran elásticas, veríamos cómo se dilatan (sobrepresión). Cuando la presión estática es menor que la presión atmosférica se considera negativa; en esta situación las paredes de una tubería elástica se contraerían (depresión).

PRESIÓN DINÁMICA • Presión dinámica, Pd. El ventilador impulsa la masa de aire que pasa por sus aspas, le imprime una aceleración y crea una presión por unidad de superficie que se manifiesta solamente en la dirección del aire.

PRESIÓN DINÁMICA

PRESIÓN DINÁMICA • Como ves la velocidad de aire determina una presión en dirección a la circulación del mismo, por lo tanto podemos relacionar velocidad de aire (v) y presión dinámica, mediante la siguiente fórmula:

PRESIÓN DINÁMICA • La presión dinámica es siempre positiva. • La presión dinámica se utiliza para crear y mantener la velocidad del aire dentro del conducto hasta el punto de descarga.

PRESIÓN TOTAL Presión Total Pt. Es la suma de la presión dinámica más la presión estática.

La presión total será la ejercida por el aire sobre un cuerpo intercalado dentro de un conducto de ventilación.

PRESIÓN TOTAL