Estudio comparativo de tres modelos de transferencia de masa y energía mediante simulación en CFD para un sistema de ventilación mono extractivo en una obra de desarrollo de mina subterránea

Abstract

En este proyecto se realizó un estudio comparativo de simulación empleando tres modelos para un sistema sin extracción vs extracción en una obra de desarrollo de mina subterránea, con el fin de reducir las concentraciones CO y CO2, así como disminuir la temperatura y humedad presentes en la obra. Para lograr el objetivo se realizaron los cálculos de la cantidad del flujo de aire necesaria para la ventilación de la obra de desarrollo, así como la pérdida de presión que se tendrá en las tuberías utilizadas. Se diseñó la obra de desarrollo con dimensiones de 7m X 7m con una longitud de 150m utilizando el software Gambit 2.4.6. Se consideraron las siguientes características de tubería para la ventilación: Manga de ventilación; Inyecta aire fresco en la obra de desarrollo. Manga de extracción para los gases tóxicos. Tubería de combustión (simula la maquinaria: Cooptan, camión de bajo perfil). Se seleccionó un extractor comercial, el cual se esquematizó mediante el software MixSim 2.1.10, al tener la geometría de la obra de desarrollo así como el extractor estos se mallaron en (Gambit 2.4.6) para posteriormente realizar las simulaciones utilizando el software ANSYS FLUEND 16.0. Se realizó una simulación de 500s sin la implementación de un circuito de ventilación para obtener resultados de las concentraciones de CO, CO2, temperatura y humedad a lo largo de la obra de desarrollo de la mina subterránea. Para las simulaciones con extracción (ventilación) se establecieron las condiciones de frontera para la obra de desarrollo y el extractor, utilizando el mismo tiempo de la simulación sin extractor con el fin de comparar resultados de cada uno de los modelos implantados y si estos entran dentro de los parámetros establecidos por las normas (NOM-015-STPS- 1999, NOM-121-STPS-1996). Con los resultados obtenidos se seleccionó el modelo que generó mejores condiciones para los trabajadores en mina subterránea disminuyendo las concentraciones de CO, CO2, temperatura y humedad.