LABORATORIO DE VENTILACIN DE MINAS

INFORME DE PRCTICA N 1

ALUMNO: Gino Espinoza ()Roy Lazo ()Enzo Angeles Pasco (20100001)

TEMA: Reconocimiento de equipos de laboratorio

JEFE DE PRCTICA: Christian Espinoza

FECHA DE REALIZACION: 13//04/2015

ITEMPUNTOS

PRUEBA ESCRITA

DESEMPEO DE LAB.

REPORTE INDIVIDUAL

NOTA DE LABORATORIO

FIRMA JEFE PRCTICA

Reconocimiento de equipos en el laboratorio1. Objetivos:

Presente laboratorio se busc como objetivo primordial el conocer los equipos a usar en el laboratorio de ventilacin de minas. Esto se hace con la finalidad de que el alumno se familiarize con los instrumentos y aprenda su funcionabilidad y los respectivos cuidados que se deben tener con ellos.

2. Aspecto terico:

Anemmetro

Es un instrumento que se utiliza para medir la velocidad instantnea del viento y su direccin. Para lograr la medicin del viento, algunos equipos toman registros del recorrido del viento bajo un intervalo de tiempo, mientras que otros equipos registran la velocidad instantneamente. En el presente laboratorio pudimos observar dos tipos de anemmetros:Anemmetro Acumulativo Es un instrumento que mide a travs de las vueltas que da la hlice del instrumento, los metros que recorre el aire en un tiempo determinado. La ventaja de este tipo de anemmetro es que, por ejemplo, se puede hacer el barrido de una seccin de galera, midiendo el tiempo que toma este barrido, para determinar una velocidad media del viento en dicha seccin.

Figura 1. Medicin acumulativa sobre la seccin de una galeraAnemmetro PuntualEste tipo de anemmetro permite registrar la velocidad del viento en un punto determinado, el cual no es muy prctico si lo usamos en una galera, pues el flujo del aire no es igual en cada punto. Lo que se hace para medir la velocidad en una galera es tomar la velocidad del viento en el centroide de la seccin, o medir velocidades puntuales en diferentes puntos de la seccin.

Figura 2. Medicin puntual sobre la seccin de una galera

Lecturas puntuales: Se divide la seccin en cuadriculas, y se realizan las lecturas en el centro de cada una de las reas.

Figura 3: Muestreo de lectura normalLectura acumulativa: Esta es ms prctica, pues se hace un barrido de ida y vuelta por toda la seccin durante un determinado tiempo, esto me permitir obtener la velocidad promedio en dicho amiente.

Figura 4: Muestreo de lectura normal

Termmetro Kata

Termmetro de alcohol de bulbo grande que se utiliza para medir las condiciones atmosfricas y la velocidad del aire. Con este instrumento determinamos el he (entalpia) del aire que circula por determinado lugar; adems, nos permite saber el grado de confort que puede tener el aire o el ambiente en la zona de trabajo. Cada termmetro Kata se caracteriza por tener un factor Kata con la cual se determinara el he del aire.Mide el he del aire en mcal/cm2s, en otras palabras, mide la capacidad de enfriamiento del aire. La forma en la cual funciona este instrumento es simple: Cada termmetro funciona con un alcohol especial y con un bulbo. El bulbo es calentado hasta que el alcohol suba completamente a la parte superior del instrumento. Posteriormente se deja en suspensin en el lugar de medicin y se mide el tiempo que demora el alcohol en bajar de una marca de temperatura a otra. Con ayuda del factor kata, el cual est impreso en el instrumento, se puede hallar tambin la velocidad del viento.

Figura 5: Imagen de un Termmetro Kata PsicrmetroInstrumento que se utiliza para medir la humedad o contenido de vapor de agua en el aire. Presenta dos termmetros a los cuales se le conoce como bulbo seco y bulbo hmedo; este ltimo posee una cubierta hmeda. Este instrumento mide la humedad a partir de la diferencia de temperaturas entre ambos termmetros. El psicrmetro est formado por dos termmetros; determina la humedad relativa midiendo la temperatura ambiente (bulbo seco) y la temperatura de una fuente de agua en evaporacin (bulbo hmedo); por lo tanto, a mayor humedad relativa la diferencia entre la temperatura de los bulbos ser menor, ya que existe una mayor resistencia a la evaporacin del agua.

Figura 6 : imagen de un Psicrmetro Principio de Funcionamiento:La evaporacin desde la superficie del bulbo hmedo dentro de la corriente de aire enfra el bulbo hmedo hasta una temperatura estacionaria tal que haya un equilibrio entre el calor perdido por la evaporacin y el ganado por la conveccin y radiacin. Esta temperatura depende de la presin, temperatura y humedad de la atmsfera. As pues cuando se dispone de un valor aproximado de presin, la humedad puede obtenerse a partir de las temperaturas observadas de los bulbos hmedo y seco. Adems podemos encontra dos tipos de psicrmetros: psicrmetros de ventilacin natural y psicrmetros de ventilacin forzada. psicrmetro de ventilacin naturalEstn formados por dos termmetros, los cuales no estn sujetos al movimiento de aire forzado, son menos exactos. psicrmetro de ventilacin forzadaEn un psicrmetro con ventilacin forzada los dos sensores de temperatura se exponen a una corriente de aire. Estos son usualmente termistores, RTDs, termopares o termmetros de mercurio. Dentro de los psicrmetros de ventilacin forzada tenemos dos tipos: Psicrmetro de giro:Este tipo de psicrmetros no es tan exacto como uno ventilado por otros mtodos, porque la temperatura del elemento hmedo comienza a elevarse tan pronto como el movimiento cesa para leer los termmetros. Psicrmetro de aspiracin tipo Assman:Es el ms utilizado, un ventilador pequeo accionado por un motor elctrico o con mecanismo de relojera lleva el aire axialmente sobre los termmetros de mercurio. El agua debe ser agregada manualmente al elemento hmedo entre cinco a quince minutos antes de la medicin bajo condiciones ambientales normales. Barmetro

Instrumento que mide la presin atmosfrica de forma continua. Estos se encuentran formados por una columna de lquido encerrada en un tubo de tal forma que el peso de la columna se iguala al peso de la atmosfera.Generalmente la medicin es en mHg, aunque este depende de las caractersticas del equipo.

Manmetro

Instrumento que sirve para medir presiones relativas o referenciales; es decir, mide la presin de los flujos de aire contenidos en recipientes cerrados. Para el caso de este laboratorio de utilizaran los manmetros de gases. En el caso del laboratorio se utilizan los manmetros de lquido que contienen mercurio. Durante la sesin de laboratorio observamos diferentes tipos de manmetros, los cuales se diferenciaban en las unidades en que medan la presin (mmHg, mmH2O, KPa).

Existen, bsicamente, dos tipos de manmetros: los de lquidos y los metlicos. Los manmetros de lquidos emplean, por lo general, mercurio que llena un tubo en forma de J. El tubo puede estar o abierto por ambas ramas o abierto por una sola. En ambos casos la presin se mide conectando al recipiente que contiene el gas el tubo por su rama inferior y abierta y determinando el desnivel h de la columna de mercurio entre ambas ramas. Si el manmetro es de tubo abierto entonces es necesario tomar en cuenta la presin atmosfrica p0 en la ecuacin:

Si es de tubo cerrado, la presin vendr dada directamente por la siguiente ecuacin:

En los manmetros metlicos la presin del gas provoca deformaciones en una cavidad o tubo metlico. Estas deformaciones se transfieren a travs de un sistema mecnico a una aguja que marca directamente la presin del gas sobre una escala graduada.

Tubo de PitotInstrumento que sirve para determinar la velocidad del flujo y calcular el caudal del mismo flujo. La medicin de estas velocidades se da por puntos por lo cual no es posible tener una idea completa de la velocidad de un flujo de aire con un solo punto registrado.La ventaja del tubo de pitot frente a otros mtodos de medicin radica en que un pequeo orificio en la pared canal, en las zonas ms importantes del recorrido, es suficiente para realizar en cualquier momento una medicin de la velocidad del flujo.

Funcionamiento:

La P2 registra la presin ejercida por la velocidad; mientras que, el P1 registra la presin total ejercida. Esto se debe a que la entrada del flujo que genera P1 hay un punto de estancamiento por lo cual la presin que se experimenta en este punto es la presin total.

Figura 7. Tubo de Pitot

Por lo tanto, la velocidad ser igual a:

Tnel de Viento

Es el dispositivo encargado de simular las distintas caractersticas del aire que circula en una labor o galera al variar la velocidad con la que fluye este aire. Debido a la forma en que circula el aire por su interior es tomado directamente de la atmosfera y despus de hacerlo pasar por todo el tnel se devuelve a ella.

Los principales componentes son el ventilador, el cual se encarga de dar la velocidad al flujo de aire, y la seccin de prueba, donde se lleva a cabo las pruebas de presin y donde la seccin toma la forma de una galera de una operacin subterrnea.En el caso de la minera, los tneles de viento nos ayudan a determinar las prdidas originadas por diferentes factores en las labores como el largo de los tneles, la cantidad de obreros, la cantidad de equipos, etc. Placas y SeccionesSe usan para regular las velocidades del aire en un punto determinado. Tambin sirven para la medicin de caudales.Tambin estas placas se encargan de producir la resistencia que regula el paso del aire teniendo como finalidad reducir la velocidad del flujo.

Ventilador Centrfugo

Los ventiladores son mquinas rotativas que transmiten energa en forma de presin al fluido que circula por ella. En el caso de los ventiladores centrfugos, la direccin del flujo de aire sigue la trayectoria de la direccin del eje del rodete a la entrada y perpendicular al mismo a la salida.

Metodologa de la prctica

En este laboratorio el objetivo era medir las condiciones que se tenan en dos ambientes distintos, para ello se escogieron el laboratorio de ventilacin en minas y el pasillo del primer piso de la facultad de ingeniera de minas. Los datos tomados en esta ocasin fueron los siguientes: Presin Atmosfrica, medida a travs de una barmetro Capacidad de enfriamiento por la velocidad del aire, para lo cual se utiliz termmetro Kata Humedad relativa, dato tomado por un psicmetro.A continuacin se sealar el procedimiento seguido para cada instrumento utilizado:Termmetro Kata: Primero, se puso a hervir agua en una tetera elctrica. De esta manera se calentara dicho termmetro. Cuando el agua estaba hervida, se puso el termmetro kata y se hizo que el fluido se dilate hasta la marca superior (38C o 54.5C de acuerdo al termmetro). Cuando el fluido se encontr en la marca superior, se sac el termmetro del agua y se empez a cronometrar cunto tiempo se demoraba en bajar el fluido hasta la marca ms baja (35C o 51.5C).

Psicrmetro: Primero, se humedece el bulbo hmedo Se empieza a girar por medio de su mango. El aire empieza a fluir por los bulbos hmedos y secos. Finalmente, las medidas marcadas en el psicrmetro se miden rpidamente, ya que al dejar de girar este las medidas pueden variar.

Barmetro: Primero, se nivel el tubo de mercurio Se igualaron las marcas respectivas Las medidas obtenidas, fueron dadas en bares. Por lo que, se transformaron a pascales multiplicando por el factor respectivo.

I. Resultados

Los datos tomados que fueron tomados en el laboratorio y en el pasadizo de la seccin fueron los siguientes:

Barmetro:1012.6 Milibares = 101260 Pa= 101.206 KPa

Termmetro KataUbicacinTermmetro KataFactor KataTiempo de enfriamiento (s)

Laboratorio51.5C 54.5C458144 (33.6)

Pasadizo51.5C 54.5C458231(40.06)

Sala MCOM51.5C 54.5C458349()

Tabla 1 Datos que arroj el termmetro kata y el cronmetro Psicrmetro de giroUbicacinT bulbo seco (C)T bulbo hmedo (C)

Laboratorio24.322

Pasadizo24.223

Sala MCOM2624

Tabla 2 Datos que arroj el psicrmetro de giro

Termmetro Kata

Fig. 8 Grfica para hallar la velocidad del aire y su capacidad de enfriamiento

Con la tabla entregada en clase se obtuvo lo siguiente:UbicacinFactor Katahc (mcal/cm2s)Velocidad del aire (m/s)

Laboratorio458

Pasadizo458

Sala MCOM458

Tabla 4 Resultados que se obtienen por el uso de la tabla

Psicrmetro de giro

Fig. 9 Grfica para determinar la humedad relativa del aire

Con la tabla entregada en clase se obtuvo lo siguiente:UbicacinDepresin de Bulbo Hmedo (C)Humedad Relativa (%)

Laboratorio2.382%

Pasadizo1.289%

Sala MCOM284.5

Tabla 5 Resultados que se obtienen por el uso de la tabla

Anlisis de resultados: Los resultados de la humedad relativa fueron 53% en el laboratorio y 69% en el pasadizo (Tabla 5). Lo cual demuestra que el ambiente del laboratorio es ms seco que el del pasadizo. Podra interpretarse como reflejo del clima en Lima. La velocidad en el laboratorio fue mayor que en el pasadizo debido a que se us el aire acondicionado del laboratorio para poder realizar el experimento, ya que sin este no habra ningn flujo de aire dentro del laboratorio por ser un espacio cerrado (Tabla 6). Cabe mencionar, que luego se apag, por lo que no tena sentido realizar una medida con el anemmetroConclusiones: Como se esperaba, en un lugar cerrado la presin baromtrica debe disminuir, ya que el barmetro midi una presin menor a la del nivel del mar. La entalpa que presenta el aire es dependiente de la temperatura y de la corriente de viento que fluye, ya que a mayor corriente el tiempo de enfriamiento ser ms rpida. Se debe manipular los equipos de medicin de laboratorio con cuidado, debido a su fragilidad y alto precio. Para el caso del pasadizo se est en un ambiente abierto el cual puede cambiar de caractersticas ms fcil que en el laboratorio; adems de contar con des-uniformidad de caractersticas en todo su volumen. La baja humedad relativa observada en el laboratorio puede originarse debido a que este es un espacio cerrado y la presencia de distintos equipos mecnicos, elctricos y electrnicos que emiten calor en funcionamiento. Se recomienda que para experimentos futuros, se use el anemmetro para realizar mediciones de la velocidad del aire. De esta manera, se podrn comparar con la obtenida por el termmetro Kata. Si se quieren resultados ms exactos es indispensable realizar ms ensayos para de esta forma poder obtener tendencias y un promedio de resultados con su respectiva desviacin estndar que ayude a obtener resultados mucho ms parecidos a la realidad.

Bibliografa: Apuntes de laboratorio y de clase GUZMAN, Ral. Captulo Flujo/Tubo de Pitot. EPSIG. Seminario de Mecnica de Fluidos: S7 Anemmetro. Universidad de Oviedo 2007-2008. PALO, MONTOYA Y CABANA. Anemmetro autnomo para la evaluacin del recurso elico. IV Conferencia Latinoamericana de Energa Solar y XVIII Simposio Peruano de Energa Solar. Del 1 al 5 de noviembre del 2010. SENABOGOTABAJOCERO. Termino T [en lnea]. Disponible en web: < http://senabogotabajocero.wikispaces.com/TERMINO+T>. Hora y fecha de revisin: 17:20, 06 de abril de 2012. TESTONLINE-ACADEMIA. Psicrmetro/Instrumento para medir el punto de rocio [en lnea]. Disponible en web: < http://www.academiatesto.com.ar/cms/psicrometro-instrumento-para-medir-el-punto-de-rocio>. Hora y fecha de revisin: 17:40, 06 de abril de 2012. WIKIPEDIA. Tnel de viento [en lnea]. Disponible en web: < http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%BAnel_de_viento>. Hora y fecha de revisin: 18:45, 06 de abril de 2012. ESCUELA DE INGENIERIA DE ANTIOQUIA-MECANICA DE FLUIDOS Y RECURSOS HIDRAULICOS. Tnel de viento [en lnea]. Disponible en web: < http://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_Pitot>. Hora y fecha de revisin: 18:45, 06 de abril de 2012. WIKIPEDIA. Barmetro [en lnea]. Disponible en web: < http://es.wikipedia.org/wiki/Bar%C3%B3metro>. Hora y fecha de revisin: 19:15, 06 de abril de 2012. LA AEROSTATICA. Manmetros y barmetros [en lnea]. Disponible en web: < http://jacintoarbol17.tripod.com/id4.html>. Hora y fecha de revisin: 19:30, 06 de abril de 2012.13