Velocidad critica en mecánica de fluido

Las principales propiedades físicas del aire:

-El peso
La presión -La T° -Volumen -Composición química.
-Peso: Se mide en condiciones de 0° de T° y bajo presión normal q equivale a 1013 milibares. Con estas condiciones y sin humedad podemos determinar q el peso en estado gas corresponde a 1,275 kg x cada metro cubico.
-Presión: Se expresa en atm absolutas.
Para una atm se entiende la presión p=1,0333 kg/cm2 de una columna de 760 mm de Mercurio a 0°C y a nivel de mar. En la mina se miden en kilogramos x metro cuadrado o milímetro de columna de agua.
-T° : Indica la cantidad d energía calorífica q hay acumulada en el aire, proviene de los rayos q emite el sol. En la mina se expresa en grados Celsius.
-Volumen: Ocupa un volumen en función d la presión y de la T°.
AIRE CON VAPOR DE AGUA: Tiende a absorber la humedad. Al aumentar la T° se facilita la absorsión de agua. «Aspiropsicrometro».
VOLUMEN ESPECÍFICO: Es el volumen en metros cúbicos ocupados por 1 KG de aire a una presión y T° dada.
El volumen especifico es una propiedad intensiva característica d cada elemento o material.
DENSIDAD DEL AIRE: Relación entre la masa y l volumen del aire, su valor es 1,225 kg/m3 a la presión atm normal y a 15°C. La densidad del aire, es la masa por unidad d volumen d la atm d la tierra. Cambia con la variación d la presión atm, la T° y la humedad.
PESO ESPECIFICO: El peso usado en ventilación d minas es de 1,2 kg/m3, este es el peso de 1 m3 de aire con presión de 1 atm a una T° de 15° C y una humedad de 60%.
CAUDAL: es la cantidad de aire comprimido q atraviesa una sección d la conducción n la unidad de tiempo.
PRESIÓN: Se define como el cociente entre fuerza aplicada a una superficie y valor d la superficie.
El comportamiento de todos los gases se ajusta a TRES LEYES, las cuales relacionan volumen de gas, T° y presión. Que son «El principio de Pascal», Ley de Boyle y Mariotte, Ley de Charles y Ley de Gay-Lussac.
PRINCIPIO DE PASCAL: Según la presión ejercida n un punto cualquiera de una masa gaseosa, se transmite por igual y en todas las direcciones.
LEY DE BOYLE-MARIOTTE: A T° cte, el volumen d un gas el volumen de un gas en un recipiente es inversamente proporcional a la presión.
LEY DE GAY-LUSSAC: Si se mantiene la presión cte, el volumen es proporcional a la T°.
LEY DE Charles: Volumen cte, la presión es proporcional a su T°.
LEY Dalton: La presión de una mezcla d gases y vapor de agua, es igual a la suma d las presiones de los gases por separado.
HUMEDAD DEL AIRE: Siempre contiene cierta cantidad d agua.
TIPOS DE HUMEDAD:
-HUMEDAD ABSOLUTA: Contenido d vapor d agua en gr en un metro cubico d aire.
-HUMEDAD RELATIVA: Es la relación del contenido de vapor de agua en gramos por metro cubico.
NUMERO DE REYNOLDS: Caracteriza el movimiento de fluidos. Relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica d un flujo. Su valor indica si el flujo sigue un modelo laminar o turbulento.
MOVIMIENTO LAMINAR Y TURBULENTO: Cuando dos partículas en movimiento se mueven, se desarrolla fuerza de fricción.
Cuando la velocidad es baja, la fuerza de inercia es mayor q la fricción, las partículas se desplazan pero no rotan, el resultado final es un movimiento de las partículas en una dirección y se denomina «Laminar».
Al aumentar la velocidad, se incrementa la fricción entre partículas del fluido y estas adquieren movimiento de rotación y se denomina flujo «Turbulento».
se llama FLUJO LAMINAR o CORRIENTE LAMINAR, al movimiento d un fluido cuando este es ordenado.
LEY DE ATKINSONS: FLUJOS D AIRE N Galerías
Cuando el aire fluye a través de ductos, galería o pique, la presión requerida para mover el aire depende de la rugosidad d las paredes, la naturaleza d las obstrucciones, la velocidad y densidad del aire.
El movimiento d aire c produce por presión, para originar esta diferencia es necesario agregar energía al sistema.
En galerías subterráneas se expresa las perdidas por medio del uso de largo equivalente de una galería recta.
Ventilación: Es un proceso de vital importancia para asegurar una atm respirable y segura n beneficio de los trabajadores y para el optimo desarrollo de sus funciones.
La emisión d contaminantes y material particulado al interior d las minas, propagan el desarrollo d enfermedades ocupacionales, colocando en riesgo los trabajadores, al igual q los trabajadores, las maquinas diésel dependen del aire para efectuar su combustión interna.
A esto se suma la distancia que debe recorrer el aire desde la superficie hasta la frente de trabajo, para esto se requiere de una infraestructura d ventilación d gran magnitud y de gran consumo energético.
No solo sirve para la respiración d las personas, también para el control d gases, polvo, humedad y T° al interior d la mina.
La dificultad dl acondicionamiento se ve bajo dos aspectos: NECESIDAD DE ENFRIAR EL AIRE y NECESIDAD DE CALENTAR EL AIRE.
Ventilación PRINCIPAL: El caudal de aire q circule dependerá del numero de trabajadores, la extensión y sección de labores, el tipo d maquinarias de combu interna y las emanaciones de gases naturales de la mina.
VENTILADOR REFORZADOR: Instalado n galería principal para ayudar al ventilador principal a ventilar.
VENTILADOR AUXILIAR: Sistemas q hacen uso de ductos y ventiladores auxiliares para ventilar áreas restringidas de la mina.
El objetivo de la ventilación es mantener las galerías en desarrollo y frentes de explotación, con un ambiente adecuado para el buen desempeño de hombres y máquinas, es decir, con un nivel de contaminación ambiental bajo las concentraciones máximas permitidas
Los frentes de explotación o desarrollo que se encuentren distante de la corriente y la aireación de dicho sitio se haga lenta, deben emplearse ductos u otros medios auxiliares adecuados a fin que se produzca la renovación continua del aire
CONSIDERACIONES TÉCNICAS
En todos los lugares de la mina donde accede personal, el ambiente deberá ventilarse por medio de una corriente de aire fresco de no menos de 3m³ por minuto y por persona en cualquier sitio de la mina y la velocidad promedio no podrá ser mayor a 150 m/min, ni inferior a 15m/min.
En toda mina subterránea se deberá disponer de circuitos de ventilación natural o forzado a objeto de mantener un suministro permanente de aire fresco y retorno del aire viciado.
En las minas se deberá realizar semestralmente un aforo de ventilación en las entradas y salidas principales de la mina, y anualmente un control general de toda la mina. Los resultados obtenidos a estos aforos deberán registrarse y mantenerse disponible.
En las minas donde en el desarrollo de las galerías se use ventilación auxiliar, el extremo de la manga de ventilación no deberá estar a más de 30 metros de la frente.
En caso de ser necesario ventilar galerías o chimeneas con aire comprimido se deberá adicionar sopladores.
No se permitirá la ejecución de trabajos en el interior de las minas subterráneas cuya concentración de oxígeno en el aire, en cuanto a peso, sea inferior a 19,5%.
Los ventiladores principales de la mina se instalarán en lugares a prueba de fuego.
En caso de paralización imprevista de los ventiladores principales, el personal deberá ser evacuado de los frentes, hacia lugares ventilados, o a la superficie si es necesario, según las condiciones ambientales existentes.
Los reguladores de ventilación no deben ubicarse en galerías de acceso o de transporte.
Los ductos de ventilación y los ventiladores deberán poseer descarga a tierra.
Las puertas principales de ventilación y sus marcos deben ser construidas de materiales incombustibles o resistentes al fuego y empotrados en la galería. Tales puertas serán dobles cuando constituyan la única separación entre los flujos de aire principal de entrada y de retorno de la mina. Deben instalarse convenientemente espaciadas para que durante su utilización, como el paso de personas o materiales, a lo menos una de ellas permanezca cerrada. Así también, la puerta que esté abierta, debe estar bien sujeta a la caja, de manera que esta no se cierre por efecto de caudales de aire.
En las minas en que se haya comprobado la presencia de gases explosivos, estará prohibido ventilar los “frentes” de explotación por medio de una inyección de aire.

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