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Como ingenieros de ventilación, cuantas veces nos hemos preguntado ¿que tan confiable es nuestro modelo? Especialmente en un nuevo proyecto donde no tenemos forma de compararlo con mediciones!! O por ejemplo, ¿porque algunas veces nuestro modelo pareciera no ser capaz de replicar las condiciones en algunas partes de la mina?

Desde la versión 5.1, VentSim cuenta con una herramienta de análisis de sensibilidad. En este breve artículo comparto una estrategia que nos ayudará a responder estas y otras preguntas relacionadas con la confiabilidad de nuestro modelo de ventilación.

¿Que es el análisis de sensibilidad?

Como su nombre lo indica, el análisis de sensibilidad nos permite evaluar como responde un modelo cuando hay cambios en los parametros del mismo. Existen varias definiciones bastante técnicas, sin embargo en este artículo me limitaré a explicar este concepto con un par de ejemplos relativamente sencillos tomados del artículo que Craig (el creador de VentSim) presentó en el simposio de ventilación de minas en Canadá el año pasado.

Sensibilidad a la resistencia

Recordando nuestros conceptos de ventilación:

P = R*Q^2

En donde:

  • P = Presión (Pa)
  • R = Resistencia (N*s^2/m^8)
  • Q = Caudal (m^3/s)

En este caso, la presión P depende linealmente de R y cuadráticamente de Q. De cierta manera, la presión es más sensible a cambios en Q que en P. Visto de otro modo, si la resistencia de uno de los túneles varia 10% manteniendo la presión fija (por cuenta de un ventilador por ejemplo) el caudal en ese túnel variaría alrededor de 3% (¿Alguién se anima a hacer el cálculo?). Para un solo túnel esta variación pudiéra no parecer demasiado pero si esta misma variación se aplica a múltiples túneles compartiendo la misma fuente de presión, el error en el flujo se acumula y puede en algunos casos cambiar de dirección!

Para estimar el efecto de estas variaciones, el módulo de sensibilidad de VentSim se encarga automáticamente de correr cientos de simulaciones “perturbando” la resistencia de los túneles de la mina de manera aleatoria durante cada una de estas simulaciones para calcular posteriormente el margen de confianza del modelo. En resumen, que tan sensible es mi modelo respecto a variaciones en la resistencia de los túneles.

Sensibilidad térmica

El concepto de sensibilidad aplica a cualquier modelo. En el caso de ventilación dos de las variables más comunes son: la resistencia y las temperaturas.

El análisis de sensibilidad térmica puede ser un poco más demandante y complicado. Los que hemos realizado simulaciones termodinámicas en VentSim hemos experimentado de primera mano algunos problemas de convergencia durante estas simulaciones en especial en zonas de recirculación o zonas con pobre ventilación. Adicional a esto, las simulaciones térmicas dificilmente pueden considerarse estacionarias y por esta razón se requiere de la consideración de muchos más parámetros durante la simulación.

Al igual que con la sensibilidad a la resistencia, VentSim se encarga de correr decenas de simulaciones térmicas para determinar el margen de confianza del modelo respecto a variaciones en el flujo y en el calor de la mina. Al final y gracias al análisis de sensibilidad podemos ver cuales de las zonas de la mina presentan mayor variación y por ende requieren de nuestra atención.

“Escucha y lo olvidarás, Observa y lo recordarás, Hazlo y aprenderás” Provervio Chino.

Hasta no ver no creer!

¿Como ejecutar el análisis de sensibilidad? El siguiente video nos muestra como:

Una vez finalizada la simulación, podemos ver los resultados de la confiabilidad de nuestro modelo. En este caso, cualquier túnel en donde se presente una confiabilidad menor a 100% merece de nuestra atención pero obviamente enfocaremos nuestros esfuerzos en los túneles de menor confiabilidad.

Resistance Sensitivity VentSim - Isaeng

En este caso, los túneles de color rojo presentan la menor confiabilidad o mayor sensibilidad (valores de 98%), una decisión inteligente sería enfocarse inicialmente en incrementar la confiabilidad en esos túneles mediante diferentes estrategias como por ejemplo incrementando la frecuencia de los aforos, mejorando las medidas de las áreas, calculando más detalladamente las resistencias entre otras.

Como mencioné anteriormente también es posible realizar el análisis de sensibilidad térmica de nuestro modelo, pero ¿como se ven los resultados?

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En este caso y coincidencialmente, la mayor sensibilidad térmica se presenta en los túneles de color azul que muestran un indice de confiabilidad bastante bajo. ¿Cual sería la estrategia para mejorar la confiabilidad? Lo dejo de tarea para que lo compartan en los comentarios o me escriban directamente a nestor@isaeng.com!

Resumen

Tal y como lo menciona Craig en su artículo, independientemente de la precisión o calidad con la que hayamos construido nuestro modelo, siempre habrá variaciones en algunas regiones del mismo. Estas variaciones se pueden deber entre otras a:

  • Zonas pobremente ventiladas.
  • Zonas alejadas de los circuitos principales de ventilación.
  • Variaciones en los parámetros físicos o geométricos del sistema.

En resumen, gracias a la herramienta de análisis de sensibilidad de VentSim, podemos tomar acciones proactivas para prevenir problemas con la ventilación y para mejorar la calidad de nuestro modelo, en fin, para que no sigamos cruzando los dedos!

Recuerda que el análisis de sensibilidad está disponible en la última versión. ¿No tienes tu VentSim al día? Que esperas para actualizarlo y aprovechar al máximo de esta y otras mejoras. ¿Deseas conocer más acerca de las últimas mejoras o recibir una cotización del mantenimiento? Escríbenos a info@isaeng.com.

Acerca del autor: Néstor y su empresa son distribuidores de VentSim, PumpSim y Terramin. También ofrece sus servicios de capacitación y consultoría en ventilación y bombeo de minas junto con empresas líderes de Europa y Sur América.