¿Cómo medir un caudal de aire?
DETERMINACION DE UN CAUDAL DE AIRE
El conocimiento del caudal de aire Q, implica el de la sección S y de la velocidad media vm en esta sección. Existen diferentes métodos para determinar la sección y la velocidad media.
Medida de la sección
- Tablas en función del alto y el ancho
Estas tablas sólo dan resultados correctos en el caso de ámbitos con su forma original y de suelo bien plano y horizontal. Es el procedimiento más simple pero conduce a errores enormes cuando se aplica indiscriminadamente a secciones muy irregulares.
- Descomposición de la sección en superficies geométricas simples
Se determina una yuxtaposición de figuras simples que corresponde lo mejor posible a la sección que se quiere estimar. Se miden las dimensiones que permiten calcular la superficie de estas figuras simples: semicírculos, rectángulos, trapecios, triángulos.
Este procedimiento permite una evaluación rápida de las secciones de cualquier forma; sin embargo, no hay que esperar una gran precisión.
- Evaluación a partir de un cuadriculado de la sección
Este método, que los topógrafos saben aplicar, permite una precisión muy buena si los puntos recogidos son bastante ceñidos; es necesario pasar bastante tiempo en cada estación.
Obsérvese que las coordenadas polares son a menudo más convenientes que las cartesianas para efectuar el “cuadriculado” pues permiten el cálculo de la sección a partir de mediciones sin planimetraje.
- Perfil fotográfico
Es el método utilizado para las mediciones con miras a estudios de ventilación. La operación en el fondo es rápida y repetitiva.
Para ello se utiliza un proyector Photoprofil alimentado por una lámpara-sombrero. La foto se hace por medio de una cámara.
En la fotografía se encuentra el perímetro luminoso de la galería, así como un cuadrado representado por 4 puntos luminosos que representan una superficie de exactamente 1m².
Debemos empezar de nuevo si una foto no ha sido exitosa, lo cual es muy raro, pero en ningún caso podemos tener resultados erróneos.
Este método está muy bien adaptado a la ejecución de series de mediciones, dos hombres pueden, en un puesto, medir hasta 40 secciones si los trayectos no son muy largos.
- Galería de forma rectangular
La sección S de una galería de forma rectangular perfecta se calcula como sigue:
- Galería de forma TH
Sección S de una galería de forma “marco TH” se mide y se calcula como sigue:
Ya sea K un coeficiente de forma de la galería
S = H*B*K
Valores particulares de K:
MEDIR LA VELOCIDAD V EN LAS GALERIAS
- Distribución de la velocidad en una sección
La velocidad en un punto tomado en una sección depende de la posición de ese punto y, en particular, de su distancia a las paredes.
Las zonas cercanas a las paredes, donde la velocidad es baja, tienen una gran importancia, ya que representan una proporción importante de la sección total. Así, la superficie comprendida entre contorno exterior de la sección y una curva homotética de éste en la relación 4/5 es igual al 36% de la sección total, en una galería encuadrada en TH 420 el ancho de esta corona es solamente de 40cm; esta zona importante donde la velocidad es baja escapa habitualmente al barrido clásico.
- Elección de la sección
Para que una medida sea justa, conviene elegir una sección bien definida donde:
– El flujo es más o menos permanente, es decir, la velocidad medida en un punto varía poco con el tiempo. Por lo tanto, se evitará de hacer las mediciones cuando se realicen maniobras de puertas o se desplace maquinaria.
– El perfil de las velocidades es regular. Debe evitarse la proximidad de obstáculos como los depósitos de material o los trenes detenidos y las puertas cuyas ventanillas o defectos de hermeticidad provoquen fugas en forma de chorros de alta velocidad
– Ninguna fracción del caudal podrá escapar a la medición. En particular, deben evitarse las secciones en las que exista un vacío importante entre el relleno y el terreno.
En principio, se elegirá un tramo de galería rectilíneo, no congestionado, cuyos marcos están bien alineados con un buen relleno. Se identificará cuidadosamente la sección elegida para su uso en mediciones posteriores.
- Método de medición “Polar”
Las mediciones son efectuadas mediante un anemómetro equipado con un bastón telescópico.
Este método consta de 21 puntos de medición repartidos en 3 radios r y un centro P.
Los puntos P1, P2 y P3 están distribuidos en un radio tal que:
P3 = ½ r P2 = ¾ r P1 = 9/10 r
Nota: Para identificar los puntos de medición, se podrá tensar un elástico marcado con los puntos de referencia P1 a P3.
- Método de medición “polar simplificado”
Usaremos el mismo material que para el método polar.
Este método consta de 5 puntos de medición distribuidos 1 radio r y un centro P.
Los puntos P2 están distribuidos en un radio tal que:
P2 = ¾ r.
- Posicionamiento del operador
Si el operador está en el flujo cuya velocidad está midiendo:
-Deberá velar por su propia posición con respecto al aparato:
- Colocado en la misma sección; hace crecer la velocidad del aire,
- Situado inmediatamente después de la ventilación, lo reduce
-Debe situarse entre 1m y 1.50m después de la ventilación del anemómetro:
- En estas condiciones, modifica poco la velocidad del aire,
- Esta posición permite también el mantenimiento del plano del molinillo perpendicular a la dirección de la corriente de aire,
Si la medición se realiza con dos operadores:
-El que no sujeta el molinillo debe colocarse después, lo más lejos posible, de la ventilación del punto de medición y contra el paramento
El análisis
Las muestras tomadas deben ser enviadas al laboratorio especializado para la determinación.
La determinación del SF6 puede realizarse in situ mediante un dispositivo de captura de electrones.
Anemómetros
Las velocidades de aire se miden con la ayuda de aparatos electrónicos llamados anemómetros.
Existen principalmente dos tipos de anemómetros:
- A molinillo
- A hilo caliente
Estos dispositivos pueden ir acompañados de un programa informático que permita exportar las mediciones a un ordenador.
ANEMÓMETRO A MOLINILLO
Aparatos electrónicos sensibles.
Se puede medir entre 7 y 40 m/s a una temperatura igual o inferior a 60° C, dando una lectura directa o media si el aparato está equipado con esta función.
Estos aparatos son frágiles y necesitan un mantenimiento regular para no ensuciar el molinillo, deformar las palas y perturbar así la medida.
Existen diferentes diámetros de molino:
ANEMÓMETRO A HILO CALIENTE
Aparatos electrónicos muy sensibles.
Se puede medir por debajo de 7 m/s a una temperatura igual o inferior a 70° C, dando lectura directa o la media aritmética si el aparato está equipado con esta función.
Estos aparatos son muy frágiles y merecen especial atención al hilo en el extremo del mango.
CALIBRADO
Sea cual sea el tipo de anemómetro, es necesario calibrarlo periódicamente, ya que el desgaste, el polvo, los choques modifican la curva de respuesta.
Deberá preverse una calibración anual y una calibración tras cualquier avería.
Los ingenieros de SUB’ROCA están a su disposición para ayudarle y asesorarle en el dimensionamiento de sus instalaciones de ventilación. Tanto si su proyecto se refiere a una red mallada en una mina subterránea como a un complejo proyecto de excavación en otro entorno, nuestros equipos disponen de la tecnología necesaria para calcular las necesidades de aire y los rendimientos necesarios para garantizar una ventilación que respete la salud y la seguridad del personal.