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Nota: Este artículo apareció inicialmente en LinkedIn y lo compartimos nuevamente con nuestros lectores.

Durante el último simposio de ventilación desarrollado en la Escuela de Minas de Colorado en Golden, tuve la oportunidad de asistir a un excelente curso llamado Errores en la Modelación de la Ventilación y dictado por ingenieros de Mine Ventilation Services, hoy parte de SRK Consulting y conocidos por desarrollar el software VnetPC.

Uno de los factores que me motivó a tomar este curso es que estaba enfocado en la modelación de la ventilación y no en ningún software de ventilación específico. El segundo factor era aprender de las experiencias de los entrenadores y asistentes, provenientes de diversas minas alrededor del mundo y usuarios de diferentes métodos de explotación, mediante la discusión de diferentes situaciones.

En este breve artículo quiero compartir un pequeño resumen de los errores más comunes en la modelación de la ventilación discutidos durante el curso.

Existen diferentes tipos de errores que van desde la concepción del modelo inicial de la ventilación, pasando por los métodos de aforo hasta la forma en que modelamos nuestros sistemas de ventilación en cualquiera de los programas de ventilación, en mi caso Ventsim. A continuación, resumo algunas de las fuentes de errores más comunes en la modelación de sistemas de ventilación:

  • Validación
  • Factores de fricción
  • Resistencias
  • Ventiladores
  • Omisión de pérdidas
  • Balanceo del sistema
  • Reguladores
  • Termodinámica
  • Resultados

Validación:

¿Como validamos los modelos de ventilación de nuestra mina? ¿Los validamos al menos?

Me temo que muchas veces los modelos de ventilación de la mina no son validados. ¿Por qué? Las razones sobran, siendo la más común ¡la falta de tiempo! En cualquier caso, este es el pasó más importante para garantizar la validez de los resultados.

Para realizar la validación comparamos los resultados obtenidos con el modelo y las mediciones en la mina. Según el alcance del estudio se escogen las variables más relevantes, siendo lo más común comparar las presiones, las velocidades y por último las temperaturas.

 Factores de fricción:

Esta es una de las inquietudes más comunes a las que nos enfrentamos cuando modelamos los sistemas de ventilación. ¿Qué factores de fricción utilizar? ¿Es posible hacer mediciones? ¿Y si es un proyecto nuevo, como escoger los factores de rugosidad que va a tener la mina?

En el caso de minas existentes lo mejor siempre será tratar de estimar los factores de fricción mediante mediciones. Sin embargo, muchas veces no es fácil medir la caída de presión para tratar de estimar la fricción. En este caso, así como en el de nuevos desarrollos, es posible utilizar valores los valores de referencia ofrecidos por el software o por la literatura.

 

 

Algunas referencias para los factores de fricción son (en inglés):

https://www.mvsengineering.com/files/Publications/14th_US-3.pdf

https://www.mvsengineering.com/files/Publications/08th_US-1.pdf

https://www.researchgate.net/publication/237788157_A_database_of_ventilation_friction_factors_for_Quebec_underground_mines

Resistencias:

Las resistencias constituyen el mecanismo principal de control y direccionamiento del aire en la mina.

Un error común es la utilización de resistencias infinitas para bloquear el flujo. La razón es que ninguna resistencia puede impedir completamente el paso del aire y por el contrario termina afectando la validez de los resultados del modelo al permitir mayor flujo hacia frentes o zonas que de otra manera se verían afectadas si se utilizaran los valores medidos de las resistencias.

En el caso de Ventsim, podemos utilizar valores típicos de resistencias para diferentes obstrucciones.

 

Los valores típicos de referencia tomados durante el curso fueron:

  • Puertas: 5-50 P.U.
  • Sellos: 1,000-10,000 P.U.
  • Cortinas: 1-5 P.U.
  • Bulkheads: 50-5,000 P.U.

En resumen, la mejor opción para modelar las resistencias en la mina es mediante la medición de la caída de presión generada por la obstrucción o en su defecto utilizar los valores aproximados reportados en la literatura u ofrecidos por el software.

Pérdidas de choque:

¿Consideramos las pérdidas ofrecidas por derrumbes o cambios de dirección? ¿Y los accesorios de los ventiladores como silenciadores, codos o difusores? Una vez más, es común que nos confiemos en los valores de pérdidas que el programa ofrece, pero si realmente queremos lograr una buena correlación entre el modelo simulado y el modelo real lo más adecuado será utilizar las mediciones de presión.

Ventiladores:

Los errores en la selección o especificación de ventiladores suelen ser bastante críticos. Desafortunadamente los síntomas aparecen cuando es demasiado tarde y el ventilador ya se encuentra instalado o en el peor de los casos, ¡destruido!

¿Cuál será el error más común en la selección o especificación del ventilador? muchas veces tanto los ingenieros de ventilación como los proveedores de ventiladores omiten especificar la altura de operación del ventilador. Esto se refleja en sistemas de ventilación que son incapaces de mover el aire requerido para las operaciones de la mina.

Los errores en la selección y operación de los ventiladores son un tema extenso que ampliare en un próximo artículo y que usualmente toma gran parte de los entrenamientos que dicto sobre el manejo de Ventsim.

Termodinámica:

Al igual que con los ventiladores, este punto merece una publicación aparte, sin embargo, algunas de las omisiones más comunes son:

  • Correcta definición de la altura del modelo. En el caso de Ventsim, el programa corrige la densidad dependiendo de la altura y con esto la cantidad de aire que circula a través de la mina.
  • Estimación de la presión por ventilación natural.
  • Temperatura de ingreso del aire.
  • Temperatura de roca virgen.
  • Definición del gradiente geotérmico.
  • Estimación de la cantidad de aire requerida para enfriar el aire por efectos de los motores Diesel y de las máquinas eléctricas.

Análisis de los resultados:

Por último, ¿nos tomamos el tiempo de revisar en nuestro modelo que las velocidades de aire estén dentro de los requerimientos de las normas de los respectivos países de aplicación? ,¿Contamos con una plantilla de revisión de resultados que nos asegure la consistencia de los mismos durante las diferentes etapas de un análisis?

En este último caso, Ventsim incorporó una valiosa herramienta que permite hacer una validación de los procedimientos utilizados para la ejecución del análisis. Esta opción se encuentra en herramientas>auditoría. Esta herramienta nos permite revisar paso a paso los diferentes parámetros analizados en el modelo de ventilación como resistencias, ventiladores, termodinámica, etc.

Con este breve resumen espero llamar la atención sobre la importancia de validar nuestros modelos de ventilación y adicionalmente mostrar las fuentes de algunos de los errores más comunes en la modelación de sistemas de ventilación de minas subterráneas.

Como siempre, me gustaría finalizar con un par de preguntas que espero promuevan su discusión en la sección de comentarios.

  • ¿Cuál es el porcentaje de correlación que han logrado en sus modelos 10%, 20% 30%?
  • ¿Hay algún otro error que no haya mencionado y que valga la pena discutir en la sección de comentarios?

Por último, no dude en compartir este artículo y dejar sus comentarios o contactarme si está interesado en mejorar la modelación de sus sistemas de ventilación.

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