Manual De Ventilacion De Minas, Tuneles Y Espacios Sibterr’aneos

Description

La méthode de Hardy-Cross, l’équation de Van der Waals, et ce qui arrive quand vous oubliez le gradient géothermique.

Sommaire

Mécanique des fluides et assainissement atmosphérique

D’abord, vous domptez la mécanique des fluides souterraine.

Ensuite, vous planifiez un assainissement atmosphérique optimal.

Pour commencer, une immersion théorique essentielle dévoile les lois des mouvements de l’air.

Ainsi, vous examinez l’équation de Van der Waals et le théorème de Bernoulli.

Par ce biais, vous identifiez les forces en action dans les réseaux.

Après cela, vous analysez les conditions environnementales critiques des chantiers.

Notamment, vous étudiez la stratification des gaz et les capteurs infrarouges.

De même, vous gérez les aérosols comme la poussière radioactive.

Puis, vous évaluez l’impact du gradient géothermique et du métabolisme humain.

De la sorte, vous concevez des systèmes de régulation thermique adaptés.

Finalement, vous maîtrisez les outils de mesure comme les anémomètres ultrasoniques.

Pour conclure, vous quantifiez précisément les vitesses de passage dans les galeries.

Modélisation de réseaux et sécurité incendie

Désormais, vous modélisez des réseaux de ventilation complexes.

Également, vous sécurisez les infrastructures contre les risques d’incendie.

En fait, ce second niveau convertit vos connaissances en compétences d’ingénierie.

D’abord, vous calculez les pertes par friction via l’expression d’Atkinson.

Aussitôt, vous modélisez les circuits en série ou en parallèle.

Pour ce faire, vous appliquez la méthode de Hardy-Cross.

Ensuite, vous pilotez les stratégies de ventilation principale.

Parallèlement, vous dimensionnez les ventilateurs axiaux selon leurs courbes caractéristiques.

Aussi, vous étudiez la dynamique des gaz de feu pour la sécurité.

Effectivement, vous calculez la vitesse critique selon la norme NFPA 502.

Bientôt, le diagramme d’explosivité USBM vous aide à prévenir les déflagrations.

Surtout, vous mettez en œuvre la ventilation secondaire.

De cette façon, vous appliquez les modèles de dilution de gaz.

Enfin, vous estimez les fuites dans les conduits avec exactitude.

Pour finir, vous dimensionnez scientifiquement les ventilateurs auxiliaires.

–Caractéristiques–

• Titre : Manual De Ventilacion De Minas, Tuneles Y Espacios Sibterr’aneos (en Espagnol)

• Auteur : Carlos Sierra Fern’andez

• Édition : Edition ETSI Minas

• Dimensions : 18 x 24,8 x 2,8 cm

• Nombre de pages : 410 pages

• Dépôt légal : 2021

• Code : 9788496140646

Carlos Sierra Fern’andez

Envoi soigné et Déposé en 48h (jours ouvrables) Edition ETSI Minas 18 x 24,8 x 2,8 cm 410 pages depot légal:2021 Très Bon Etat

Résumé

Manual de Ventilación de Minas, Túneles y Espacios Subterráneos: Dominez l’ingénierie des flux pour garantir la sécurité et l’assainissement de vos chantiers souterrains

La conception d’un système de ventilation en milieu confiné ne supporte aucune approximation : chaque erreur de calcul met en péril des vies humaines et paralyse l’exploitation. Ce traité d’ingénierie fondamentale rassemble les théories physiques et les normes internationales les plus strictes pour vous offrir une maîtrise absolue des environnements souterrains. Que vous partirez de l’analyse des fluides pour aboutir à la gestion complexe des incendies ou à la modélisation des réseaux, ce manuel s’impose comme l’outil indispensable des ingénieurs, chefs de projet et responsables sécurité désireux de concevoir des infrastructures irréprochables, hautement performantes et conformes aux exigences réglementaires actuelles.

Pourquoi lire ce livre ?

• Éliminez les risques d’asphyxie et d’intoxication : Apprenez à analyser la stratification des gaz de mine et à déployer les technologies de détection les plus pointues (capteurs infrarouges, catalytiques ou électrochimiques) pour maintenir une atmosphère saine.

• Maîtrisez la thermique des milieux confinés : Neutralisez les apports thermiques critiques du massif rocheux, des explosifs, de l’équipement électromécanique et du métabolisme humain grâce à des stratégies de régulation éprouvées.

• Optimisez vos réseaux avec une précision chirurgicale : Dominez le calcul des pertes de charge par friction ou impact en appliquant les expressions d’Atkinson et les méthodes numériques avancées de Hardy-Cross, Wood-Charles ou Newton-Raphson.

• Sécurisez vos infrastructures face aux incendies : Calculez la vitesse critique de l’air selon les rigoureuses normes de mise à jour NFPA 502 et anticipez la propagation des fumées pour planifier des systèmes d’évacuation infaillibles.

• Configurez des systèmes de ventilation d’une efficacité maximale : Choisissez et dimensionnez parfaitement vos ventilateurs axiaux ou radiaux, configurez les circuits en série ou en parallèle, et gérez précisément les débits par le calcul des aires de régulation.

• Éradiquez les pertes de charge et les fuites d’air : Maîtrisez les modèles mathématiques de dilution de gaz et résolvez les équations complexes de pertes en conduits (méthode de Bertrand & Bodelle) pour garantir un flux d’air optimal jusqu’au front de taille.

Table des matières de Manual De Ventilacion De Minas, Tuneles Y Espacios Sibterr’aneos (en Espagnol)

CAPÍTULO I.CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE MECÁNICA DE FLUIDOS PARA LA VENTILACIÓN

INTRODUCCIÓN …… 15

1.1. Estática de fluidos …… 15

1.1.1. Escalas de presión …… 15

1.1.2. Leyes de los gases ideales …… 16

1.1.3. Gases reales: Ecuación de Van der Waals …… 18

1.1.4. Presión hidrostática …… 19

Dinámica de fluidos …… 20

2.1. Tipos de presión presentes en un fluido en movimiento …… 20

2.2. Unidades de presión …… 21

2.3. Conservación de la energía: Ecuación de Bernoulli …… 23

2.4. Ecuación de continuidad y efecto Bernoulli …… 25

2.5. Mediciones …… 26

2.6. Conservación del momento lineal …… 29

2.7. Viscosidad …… 30

2.8. Flujo laminar y turbulento: Número de Reynolds …… 30

2.9. Pérdidas por fricción …… 33

2.10. Pérdidas por impacto o pérdidas dinámicas …… 41

REFERENCIAS …… 46

BIBLIOGRAFÍA …… 47

MANUAL DE VENTILACIÓN DE MINAS, TÚNELES Y ESPACIOS SUBTERRÁNEOS…12

CAPÍTULO 2.LAS CONDICIONES AMBIENTALES EN LA MINA

INTRODUCCIÓN …… 49

2.1. Gases e higiene …… 50

2.1.1. El aire y el oxígeno …… 50

2.1.2. Gases de mina …… 51

2.1.3. Límites de exposición ocupacionales …… 55

2.1.4. Peso de los gases y estratificación …… 60

2.2. DETECCIÓN DE GASES …… 62

2.2.1. Tubos reactivos …… 63

2.2.2. Sensores electroquímicos …… 63

2.2.3. Sensores catalíticos …… 64

2.2.4. Sensores infrarrojos …… 65

2.2.5. Sistemas de monitorización atmosférica …… 65

2.3. PSICROMETRIA BÁSICA …… 66

2.4. AEROSOLES EN EL AMBIENTE MINERO …… 71

2.4.1. Medidas de prevención frente al polvo …… 73

2.4.2. Polvo Radiactivo …… 74

2.4.3. Materia Particulada Diésel …… 74

2.4.4. Medición de aerosoles …… 75

2.5. EL CALOR EN EL INTERIOR DE LAS MINAS …… 76

2.5.1. Gradiente geotérmico …… 76

2.5.2. Clima exterior …… 77

2.5.3. Autocompresión del aire …… 77

2.5.4. Equipamiento electromecánico …… 79

2.5.5. Explosivos …… 82

2.5.6. Calor del macizo rocoso …… 82

2.5.7. Metabolismo humano …… 83

MANUAL DE VENTILACIÓN DE MINAS, TÚNELES Y ESPACIOS SUBTERRÁNEOS…13

ÍNDICE

2.5.8. Aguas de mina …… 84

2.5.9. Otras fuentes …… 84

REFERENCIAS …… 85

CAPÍTULO 3.MEDICIÓN DE CAUDALES Y PRESIONES

INTRODUCCIÓN …… 91

3.1. MEDICIÓN DE LA PRESIÓN ESTÁTICA …… 91

3.2. MEDICIÓN DE LA PRESIÓN DINÁMICA …… 93

3.3. MEDICIÓN DE LA PRESIÓN DINÁMICA …… 94

3.4. ESTIMACIÓN DE LA SECCIÓN DE UNA GALERÍA …… 97

3.5. MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DEL AIRE …… 98

3.5.1. Anemómetros de molinete …… 99

3.5.2. Anemómetro termoeléctrico …… 99

3.5.3. Anemómetro ultrasónico …… 100

3.5.4. Operativa para determinación de velocidades en galerías … 100

3.5.5. Tubos de humo …… 104

3.5.6. Trazadores …… 106

3.6. MEDICIONES EN DUCTOS …… 108

3.6.1. Ductos de sección circular …… 108

3.6.2. Ductos de sección rectangular …… 109

REFERENCIAS …… 111

BIBLIOGRAFÍA …… 111

Proyecto de bibliografía

MANUAL DE VENTILACIÓN DE MINAS, TÚNELES Y ESPACIOS SUBTERRÁNEOS…14

CAPÍTULO 4.CÁLCULO DE REDES DE VENTILACIÓN

INTRODUCCIÓN …… 113

4.1. PÉRDIDAS POR FRICCIÓN: EXPRESIÓN DE ATKINSON …… 114

4.2. CONCEPTO DE RESISTENCIA DE UNA GALERÍA …… 120

4.3. CURVA CARACTERÍTICA …… 128

4.4. PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR IMPACTO O CAMBIO EN LA DIRECCIÓN DEL FLUJO …… 130

4.5. RESISTENCIA POR CHOQUE Y LONGITUD EQUIVALENTE …… 132

4.6. ORIFICIO EQUIVALENTE …… 135

4.8. CIRCUITOS DE RESISTENCIAS EN SERIE …… 141

4.9. CIRCUITOS DE RESISTENCIAS EN PARALELO …… 141

4.9.1. División del flujo en corrientes paralelas …… 152

4.10. REDES COMPLEJAS …… 154

4.10.1. Leyes de Kirchhoff …… 155

4.10.2. Método de Newton …… 164

4.10.3. Método de Hardy-Cross …… 168

4.10.4. Método de Wood-Charles …… 173

4.10.5. Método de Newton-Raphson aplicado a sistemas de ecuaciones …… 179

4.11. COMPARATIVA SOBRE LOS DIFERENTES MÉTODOS …… 187

REFERENCIAS …… 188

BIBLIOGRAFÍA …… 189

MANUAL DE VENTILACIÓN DE MINAS, TÚNELES Y ESPACIOS SUBTERRÁNEOS…15

INDICE

CAPÍTULO 5. VENTILACIÓN PRINCIPAL

5. INTRODUCCIÓN …… 191

5.1. VENTILACIÓN NATURAL …… 193

5.1.1. Cálculo por el método estático …… 195

5.1.2. Cálculo por el método de la fórmula logarítmica …… 201

5.1.3. Cálculo por el método termodinámico …… 204

5.1.4. Medición de la ventilación natural …… 209

5.2. VENTILACIÓN FORZADA …… 212

5.2.1. Ventilación central …… 213

5.2.2. Ventilación diagonal …… 214

5.3. SENTIDO DEL FLUJO DE AIRE …… 215

5.3.1. Sistemas aspirantes …… 215

5.3.2. Sistemas soplantes …… 216

5.4. SENTIDO DEL TRANSPORTE …… 216

5.5. VENTILACIÓN POR DEMANDA …… 219

5.6. VENTILACIÓN Y MÉTODO DE EXPLOTACIÓN …… 219

REFERENCIAS …… 224

CAPÍTULO 6.VENTILADORES Y DISPOSITIVOS PARA CONTROLAR EL FLUJO

6. INTRODUCCIÓN …… 227

6.1. VENTILADORES …… 227

6.1.1. Partes de un ventilador …… 228

6.1.2. Clasificación según la dirección del flujo …… 228

6.1.3. Clasificación según función …… 231

MANUAL DE VENTILACIÓN DE MINAS, TÚNELES Y ESPACIOS SUBTERRÁNEOS…16

6.1.4. Energía consumida en la ventilación …… 237

6.1.5. Presiones suministradas por el ventilador …… 238

6.1.6. Pérdidas en el ventilador …… 249

6.1.7. Pérdidas en el motor …… 246

6.1.8. Relaciones de semejanza en ventiladores …… 248

6.1.9. Curva característica del ventilador …… 219

6.1.10. Regulación del caudal del ventilador …… 256

6.1.11. Curvas potencial-caudal y presión-caudal para ventiladores axiales y radiales …… 260

6.1.12. Curva característica de la conexión en serie y en paralelo de ventiladores …… 261

6.1.13. Operativa de los ventiladores …… 264

6.2. DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL DEL FLUJO …… 265

6.3. ÁREA DEL REGULADOR: CÁLCULO POR LA EXPRESIÓN SIMPLIFICADA …… 268

6.4. CÁLCULO PRECISO DEL ÁREA DEL REGULADOR …… 273

6.5. SIGNOS CONVENCIONALES EN LOS PLANOS DE VENTILACIÓN …… 276

REFERENCIAS …… 280

BIBLIOGRAFÍA …… 281

CAPÍTULO 7. PAPEL DE LA VENTILACIÓN EN LOS INCENDIOS Y EXPLOSIONES

INTRODUCCIÓN …… 283

7.1. CONDICIONES PARA QUE EXISTA UN INCENDIO …… 284

7.2. MOVIMIENTO DE LOS GASES TRAS UN INCENDIO …… 285

7.3. CÁLCULO DE LA FUERZA AEROMOTRIZ DEL FUEGO …… 287

7.4. CURVAS DE ENFRIAMIENTO …… 288

7.5. TEMPERATURA MEDIA EN LAS CONEXIONES Y DIVISIONES DE FLUJO …… 292

7.6. CÁLCULO DE LA VELOCIDAD CRÍTICA …… 294…17

INDICE

7.6.1. Velocidad crítica según NFPA 502: 2017 …… 294

7.6.2. Cálculo actualizado según norma NFPA 502: 2020 …… 298

7.7. EXPLOSIVIDAD DE LOS GASES DE MINA …… 301

7.7.1. Límites de explosividad de mezclas de gases o vapores …… 303

7.7.2. Diagrama de explosividad USBM …… 304

7.8. POLVOS INFLAMABLES …… 308

7.9. COEFICIENTES DE GASES QUE INDICAN LA EVOLUCIÓN DE LOS FUEGOS …… 309

7.10. TÉCNICAS DE LUCHA CONTRA INCENDIOS …… 312

7.10.1. Formación de atmósferas inertes …… 313

7.10.2. Equilibrado dinámico de presiones …… 314

7.10.3. Alteración del régimen de ventilación …… 315

REFERENCIAS …… 316

BIBLIOGRAFÍA …… 318

CAPÍTULO 8.VENTILACIÓN SECUNDARIA

INTRODUCCIÓN …… 321

8.1. Tipos de ventilación secundaria …… 321

8.1.1. Soplante …… 321

8.1.2. Aspirante …… 323

8.1.3. Mixta …… 324

8.1.4. Solapada …… 325

8.2. CAUDAL NECESARIO EN EL FRENTE …… 326

8.2.1. Caudal para la respiración de los operarios (Qop) …… 326

8.2.2. Caudal mínimo (Qr) para que los gases retornen a la velocidad reglamentaria …… 326

8.2.3. Caudal para diluir los gases de escape de los motores diésel (Qm) …… 326…18

8.2.4. Caudal para diluir los gases de voladura (Qe) …… 328

8.3. MODELOS DE DILUCIÓN DE GASES …… 332

8.3.1. Dilución en estado estacionario …… 332

8.3.2. Relación de decaimiento exponencial …… 336

8.3.3. Modelo con aporte de gases contaminantes durante la dilución …… 338

8.3.4. Aproximaciones clásicas de la escuela rusa …… 344

8.3.5. Estimación en función de la sección transversal del túnel …… 345

8.3.6. Método del factor de dilución …… 346

8.3.7. Método de Howes …… 347

8.3.8. Método de la advección-difusión …… 350

8.4. DILUCIÓN DEL CALOR POR VENTILACIÓN …… 354

8.5. SELECCIÓN DEL MATERIAL DEL DUCTO …… 357

8.6. DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO DEL DUCTO …… 357

8.7. LONGITUD DE DUCTO PARA DIMENSIÓN-NAMIENTO DEL VENTILADOR …… 358

8.8. VELOCIDAD DEL AIRE EN EL INTERIOR DEL DUCTO …… 358

8.9. FUGAS DE AIRE EN EL DUCTO …… 358

8.10. PÉRDIDAS A LO LARGO DEL CONDUCTO POR EL MÉTODO INTEGRAL …… 364

8.10.1. Relación general entre caudales y presiones …… 364

8.10.2. Solución simplificada de Bertrand & Bodelle (1962) …… 366

8.10.3. Solución particular para el supuesto de condiciones turbulentas …… 371

8.11. SOLUCIÓN DISCRETA (MÉTODO PASO A PASO) …… 379

8.12. REGLAS PRÁCTICAS PARA LA ESTIMACIÓN DE LAS FUGAS …… 387

8.13. PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN DUCTOS …… 387

8.14. PÉRDIDAS POR IMPACTO …… 389

8.15. DIMENSIONAMIENTO DEL VENTILADOR AUXILIAR …… 390

REFERENCIAS …… 408