Problemas de Ventilación de Túneles
Katy SamDocumentos de Investigación5 de Octubre de 2022
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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
ASIGNATURA: Tuneleria
Tema: Problemas de Ventilación de Túneles DOCENTE: Ing. Hilario Carrasco Kolque
PROBLEMA 1
En el proyecto del túnel Quisapata que es de doble sentido de circulación, se requiere realizar el adimensionamiento de la ventilación longitudinal caracterizado por los siguientes parámetros:
- Longitud: 1.28 km
Pendiente: 2.14 %
- Sentido de ventilación: descendente.
Velocidad de circulación: 60 km/h
- Densidad del tráfico: 1700 vehículos/h
Proporción de vehículos pesados: 13 %
- Trafico a contrapendiente y contra ventilación: 2/3
Limites propuestos para los distintos contaminantes:
- Cco= 200 ppm
Cnox= 15ppm,
- Chollin= 1.5 mg/m3
qco=0.013 m3/km*veh
- qnox=13*10(-3) m3/km*veh
pvis=750 mg/km*veh
[pic 1]
Determinar:
Categorizar el tráfico en base a la asimetría
- Determinar los caudales de aire necesarios para la dilución de los agentes contaminantes.
SOLUCION:
A.- CATEGORIZAR EL TRÁFICO EN BASE A LA ASIMETRÍA
Primero categorizamos el tráfico circulante en base a la asimetría de acuerdo a los dos sentidos de circulación.
- Trafico ascendente
[pic 2]
Donde:
𝑀 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑖𝑐𝑜
𝑀𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑖𝑔𝑒𝑟𝑜𝑠 = 0.87 ∗ 𝑀𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0.87 ∗ 1133 = 986
𝑀𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑒𝑠𝑎𝑑𝑜𝑠 = 0.13 ∗ 𝑀𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0.13 ∗ 1133 = 147
𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑙𝑖𝑔𝑒𝑟𝑜𝑠 ℎ𝑜𝑟𝑎
𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑎𝑑𝑜𝑠 ℎ𝑜𝑟𝑎[pic 3][pic 4]
[pic 5]
𝑀𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑖𝑔𝑒𝑟𝑜𝑠 = 0.87 ∗ 𝑀𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0.87 ∗ 567 = 493
𝑀𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑒𝑠𝑎𝑑𝑜𝑠 = 0.13 ∗ 𝑀𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0.13 ∗ 567 = 74
𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑙𝑖𝑔𝑒𝑟𝑜𝑠 ℎ𝑜𝑟𝑎
𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑙𝑖𝑔𝑒𝑟𝑜𝑠[pic 6]
[pic 7]
ℎ𝑜𝑟𝑎
B.-DETERMINAR LOS CAUDALES DE AIRE NECESARIOS PARA LA DILUCIÓN DE LOS AGENTES CONTAMINANTE
Determinación de las emisiones de CO:
𝑄𝑐𝑜 = 𝑄𝑐𝑜 𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝑄𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒
[pic 8]
Donde:
Q0CO = cantidad total de CO producida en el túnel (m3/h).
- qco= valor base de producción de CO (m3/Km*veh)
- Khh=factor de corrección por altura.
- Ks= Factor de corrección por pendiente
- M=Densidad de tráfico(veh/hr)
- Kf= Factor de corrección por velocidad
- L =Longitud del túnel (Km)
𝑄𝑐𝑜 = 0.013 ∗ 1133 ∗ 1 ∗ 1.1 ∗ 1 ∗ 1.28 + 0.013 ∗ 567 ∗ 1 ∗ 0.95 ∗ 1 ∗ 1.28
= 29.7 𝑚3⁄ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜
Factores de Corrección
Tabla 1: Factor de Corrección Khh
Altura sobre el nivel del mar (m) | Factor de corrección Khh |
<400 | 1 |
400 | 1.12 |
500 | 1.24 |
600 | 1.35 |
700 | 1.47 |
800 | 1.58 |
900 | 1.69 |
Tabla 2: Factor de Corrección Ks Tabla 3: Factor de Corrección Kf
Pendiente (%) | Factor de corrección Ks |
-4 | 0.85 |
-2 | 0.95 Descendente |
0 | 1 |
2 | 1.1 Ascendente |
4 | 1.2 |
6 | 1.3 |
Una vez establecido el volumen producido por hora de CO, se puede determinar el caudal de
velocidad (Km/hr) | Factor de corrección Kf |
5 | 6.5 |
10 | 3.5 |
20 | 2 |
30 | 1.5 |
40 | 1.1 |
50 | 1.2 |
60 | 1 |
70 | 0.9 |
aire requerido para su dilución:
𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒
= 𝑄𝐶𝑂 ∗ 106
𝐶𝐶𝑂[pic 9]
Donde:
Qaire= caudal de aire(m3/h)
Qco= caudal de CO producido(m3/h) Cco= concentración de CO (ppm)
29.7
𝑚3
𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒 =
[pic 10]
200 𝑝𝑝𝑚
∗ 106 = 148465.7
[pic 11]
ℎ𝑟
𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒 =
𝑚3 148465.7 ℎ𝑟
[pic 12]
3600 𝑠𝑒𝑔
ℎ𝑟[pic 13]
= 41.24
𝑚3
[pic 14]
𝑠
Determinación de las emisiones de NOx:
𝑄𝑁𝑂𝑥 = 𝑄𝑁𝑂𝑥𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝑄𝑁𝑂𝑥𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑄𝑁𝑂𝑥 = 𝑞𝑁𝑂𝑥∗(𝑀𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑙𝑖𝑔𝑒𝑟𝑜𝑠 + 𝑘𝑡∗𝑀𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑎𝑑𝑜𝑠)𝐾𝑠−𝑎𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 ∗ 𝐿
+𝑞𝑁𝑂𝑥∗(𝑀𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑙𝑖𝑔𝑒𝑟𝑜𝑠 + 𝑘𝑡∗𝑀𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑎𝑑𝑜𝑠)𝐾𝑠−𝑑𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 ∗ 𝐿
𝑄𝑁𝑂𝑥=1.3∗ 10−3*(986+2.5*147)*1.7*1.28+1.3∗ 10−3*(493+2.5*74)*0.5*1.28
𝑄 𝑚3 𝑚3
𝑁𝑂𝑥=4.39 ℎ𝑟 =4.4 ℎ𝑟 de NOx
...