CURSO: VENTILACION MINERA

DOC. ING RIVERA CHAVEZ RUBE OVIDIO

ALUMNO: SEGOVIA VALDEZ LUIS ANGEL

CICLO: VII

AÑO :2021

Ica, Perú
En un proyecto de ventilación, el primer problema que hay que afrontar, se
refiere a la cantidad de aire que los ventiladores moverán dentro de la mina,
son varios los factores que se deben tomar en cuenta para lograr el caudal más
conveniente. Además, cuando se trata de ventilar minas metálicas, el volumen
de aire requerido no es constante durante un turno, variando desde un mínimo
en el intervalo entre disparos, importantes durante los disparos y máximos
después de explosiones en masa.

Los métodos que existen para calcular el caudal del aire, están íntimamente
ligados con los problemas que afectan al personal que labora dentro de la
mina, vale decir concentraciones de gases explosivos y tóxicos,
concentraciones de polvo ambiental, elevadas o bajas temperaturas, escasez
de oxígeno, etc.

1. CALCULO DE CAUDAL DE AIRE.

A continuación se presentan los diferentes criterios que existen para

abordar este cálculo:

1.1. Cálculo del caudal según desprendimiento de gases.

Este método es usado para determinar volúmenes de aire en minas
grisutosas, se basa en el volumen de gas que se desprende en la mina cada
24 horas. La manera de determinar Q en m3/seg. es:

Q
Q= ; m3/seg.
864 * p

donde:
q = volumen de gas que se desprende en la mina durante 24
Horas, m3;
p = norma del contenido de metano en el aire, dado por la
legislación minera de cada país. En Chile p = 0,5%.

1.2. Cálculo del caudal según el personal que trabaja.

El caudal de aire necesario se determina según la siguiente fórmula:

Q= N*f ; m3/min.

donde:

f = volumen de aire necesario por hombre.

En Chile f = 3 m3/min.
N = número de hombres trabajando.
A pesar que este método es utilizado con frecuencia, se debe considerar
solo como referencia, pues no toma en cuenta otros factores consumidores
de oxígeno, como lo son la putrefacción de la madera, la descomposición de
la roca, etc.

1.3. Cálculo del caudal según la temperatura.

Son varios los factores que intervienen en la regulación de la temperatura en
el interior de la mina, pero el más importante es la temperatura reinante en el
exterior. Otros factores: el calor de compresión del flujo de aire al
introducirse en la mina, calentamiento por las tuberías de aire comprimido, la
absorción o la condensación del vapor del agua, el intercambio de
temperatura entre el macizo rocoso y el aire subterráneo, etc.

Existen fórmulas que relacionan el caudal de aire con los intercambios de

temperatura; generalmente estos cálculos son considerados en ventilación
en minas profundas o en aquellas que no cumplen con las exigencias de las
legislaciones existentes. Estas exigencias tienden a mantener temperaturas
ambientales saludables en los lugares de trabajo.

Con temperaturas entre 21 ºC y 25 ºC el cuerpo humano, en reposo, se

encuentra en un estado ideal (el sentido del frío y del calor son nulo). Los
mayores problemas se encuentran en temperaturas ambientales altas,
as¡ tenemos que cuando la temperatura es superior a 38 ºC en el
termómetro seco y de 32 ºC en el termómetro húmedo, no es posible ningún
trabajo duradero.

La legislación chilena señala que la temperatura húmeda máxima en el

interior de la mina no podrá  exceder de 30 ºC, para jornada de trabajo de 8
horas.

Como norma para el cálculo del aire respecto a la temperatura, se dan los
siguientes valores:

HUMEDAD RELATIVA TEMPERATURA SECA VELOCIDAD MINIMA

 85 % 24 Á 30 ºC 30 m./min.
> 85 % > 30 ºC 120 m./min.

1.4. Cálculo del caudal según el polvo en suspensión.

Hasta ahora no hay método de cálculo, aceptado por todos, que tome en
cuenta el polvo en suspensión. Pero, es suficiente fijar la velocidad media
del aire agual a 30 m/min. en las labores con parrillas o scrapers de los
bloques en explotación, e igual a 18 m/min. para las demás labores, lo que
garantizará  la eliminación del polvo. Salvo en lugares de muy fuerte
formación de polvo, donde la velocidad no debe ser inferior a 45 m/min. En
Chile, la velocidad máxima permitida en galerías con circulación de personal
es de 150 m/min. (Reglamento de Seguridad Minera).
1.5. Cálculo del caudal según la producción.
Este método es usado generalmente en minas de carbón, para minas
metálicas se debe tomar en cuenta el consumo de madera, ya que ésta
fijará  el porcentaje de CO2 existente en la atmósfera.
El cálculo se basa sobre la suposición de que la cantidad de gas (CH 4 y CO2)
que se desprende es proporcional a la producción, expresado en forma
matemática:

Q= T* u ; m3/min.

donde:

u=norma de aire por tonelada de producción diaria expresada en

m3/min.
T=producción diaria en toneladas.

Para minas de carbón, "u" varía generalmente entre 1 a 1,7 m 3 por minuto.
En minas metálicas, con poco consumo de madera, varía entre 0,6 a 1
m3/min. Si el consumo de madera es alto, puede llegar hasta 1,25 m 3/min.

1.6. Cálculo del caudal según el consumo de explosivo.

La fórmula que se conoce para este cálculo puede ser criticada por que no
toma en cuenta varios factores que se expondrá‚ después de presentarla.

Al tratarse de minas metálicas es este método el que más se usa. Toma en

cuenta la formación de productos tóxicos por la detonación de explosivos, el
tiempo que se estima para despejar las galerías de gases y la cantidad
máxima permitida, según normas de seguridad, de gases en la atmósfera.

Dice:
G*E
Q= ; m3/min.
T*f

donde:

G = formación de gases, en m 3, por la detonación de 1 kgr. de

explosivo.
Como norma eneral: G = 0,04 m3/Kgr.de explosivo.

E = cantidad de explosivo a detonar, Kgrs.

 T = tiempo de dilución, en minutos, generalmente este tiempo no
es mayor de 30 minutos, cuando se trata de detonaciones
corrientes.

f = porcentaje de dilución de los gases en la atmósfera, éstos

deben ser diluidos a no menos de 0,008 %.

Reemplazando en la fórmula tendremos:

0,04 * E *100
Q= ; m3/min.
30 * 0,008

Entonces tendríamos finalmente:

Q = 16,67 * E; m3/min.

La fórmula trata este caso como si fuera a diluir los gases dentro de un
espacio cerrado, lo que no es el caso de una mina donde parte de los gases
se elimina continuamente del frente por el volumen de aire que entra,
además, los gases tóxicos se diluyen continuamente con la nube de gases
en movimiento con el aire limpio. Por último, cada gas tóxico que se
produce tiene propiedades distintas a las demás, luego necesitan diferentes
porcentaje de dilución, entonces "f" dependerá  del explosivo que se esté 
usando.

1.7. Cálculo del caudal según el equipo diesel.

Se puede determinar, con suficiente aproximación, la cantidad necesaria de
aire normal para diluir un componente cualquiera del gas de escape diesel a
la concentración permisible, a partir de la siguiente fórmula:

V *c
Q= ; m3/min.
y

donde:

Q = volumen de aire necesario para la ventilación (m 3/min.);

V = volumen de gas de escape producido por el motor (m 3/min.);
c = concentración del componente tóxico, del gas de escape, que
se
considera en particular (% en volumen);
y = concentración máxima, higiénicamente segura, para el
componente tóxico que se está  considerando (% en volumen).

En las pruebas del motor se determina los valores correspondientes a "V" y

"c". Deben hacerse tanteos a partir de los resultados obtenidos en las
diversas condiciones de funcionamiento del motor, para determinar cuál de
los componentes tóxicos requiere el mayor volumen de aire normal para su
adecuada disolución.

El máximo volumen calculado, en cualquiera de los diferentes estados de

funcionamiento del motor, se multiplican por el factor de seguridad 2, para
determinar el grado de ventilación segura en minas subterráneas.

Esta ventilación segura, para el componente del escape que requiere el

mayor volumen de aire, proporciona también la ventilación segura para otros
componentes de dicho escape, siempre que la dosis de inyección de
combustible se ajuste convenientemente para eliminar as¡ la producción
excesiva de monóxido de carbono.

Cuando se emplea el factor de seguridad 2, la concentración de los gases

nocivos importantes en las minas subterráneas no exceder  de 0,25 % para
el CO2, 0,005 % para el CO y 0,00125 % para el óxido de nitrógeno. Otras
consideraciones indican que sólo uno de los componentes mencionados
alcanzar  su máxima concentración y los otros dos siempre se presentarán
en concentraciones algo menores a la máxima correspondiente.

Cuando se trata de varias máquinas diesel, la ventilación segura es función

acumulativa de los requerimientos de cada máquina y debe proporcionarse
en adición a la ventilación necesaria para todos los demás elementos. Sin
embargo, la característica aditiva antes mencionada puede ser omitida, en
cierto grado, si las distintas máquinas diesel funcionan en diferentes
condiciones de carga y la máxima ventilación que requiere cada una de ellas
no se necesita en forma simultánea.

Para determinar lo anterior, es indispensable efectuar un cuidadoso estudio

de las condiciones de funcionamiento de las máquinas en la mina. Además
debe suministrarse toda la ventilación segura en todos los lugares donde se
emplea una sola máquina.

Aunque se han observado algunas relaciones generales entre los

componentes del gas de escape diesel, el diseño del espacio de combustión
de cada motor tiene, al parecer, un efecto importante en las características
del gas de escape. En consecuencia, no puede deducirse ninguna fórmula
empírica precisa para calcular la ventilación segura que conviene a todos los
motores diesel. Es más frecuente que el cálculo se base en la concentración
del óxido de nitrógeno del escape, éste varía considerablemente en los
diferentes motores. En pocos casos se ha determinado la ventilación
máxima a partir de la concentración de bióxido de carbono o monóxido de
carbono. Por ésta y otras razones, ningún motor diesel debe ser puesto en
servicio subterráneo sin que se realicen en él las pruebas convenientes para
calcular la ventilación segura.

Hace tiempo se consideraba que 2,12 m 3/min. por caballo de fuerza al freno,
a carga de velocidad máxima, era la ventilación suficiente para motores
diesel en minas. Desde entonces, la experiencia obtenida con más motores
 ha mostrado que la ventilación segura debe variar de 2,83 a 7.07 m 3/min. por
caballo de fuerza al freno, siempre que el motor esté  debidamente ajustado
para eliminar el exceso CO que se forma cuando el funcionamiento se
efectúa en la zona rica de la escala de valores de la relación combustible :
aire.

Según el Reglamento de Seguridad Minera; el caudal que se debe

considerar por cada equipo diesel es el que el fabricante de la máquina
establece y si no se conoce este requerimiento, se debe usar 2,83 m 3/min.
por cada caballo de fuerza, como mínimo y a este resultado se le debe
agregar la cantidad de aire necesario para controlar el resto de los
contaminantes.

La fórmula más usada para el equipo diésel:

Q= 2.83 *Hp; m3 /min

En resumen, los factores que afectan la ventilación conveniente a los

motores diésel empleados en minas subterráneas son tan numerosos que la
determinación de la ventilación segura, a partir de una sencilla fórmula
empírica, resulta poco práctica y, en ocasiones, puede ser muy peligrosa.

El sistema de disolución del gas de escape que se requiere en las máquinas

diesel aprobadas reduce considerablemente el peligro de que se formen
zonas locales altamente contaminadas, a causa del escape, y el riesgo aún
mayor de que el gas de escape vuelva a penetrar en el sistema de admisión
de aire del motor. La disolución reduce también, en forma considerable, la
rapidez con que
el oxido nítrico del gas de escape diesel se transforma en bióxido de
nitrógeno en la atmósfera de la mina. En la actualidad se considera que este
gas es, probablemente, el más peligroso de los óxidos de nitrógeno por su
efecto letal sobre las personas.

La experiencia resultante del empleo de motores diesel en minas

subterráneas, parecen indicar que la producción de monóxido de carbono en
el escape, con cargas elevadas, aumenta con el tiempo de servicio de
dichos motores. Al mismo tiempo, la producción de óxidos de nitrógeno
disminuye notablemente. Las características originales de funcionamiento se
restablecen cuando las partes gastadas son sustituidas y el motor es
ajustado convenientemente.

2. DISTRIBUCION DEL AIRE EN EL SISTEMA DE VENTILACION.

 Determinado el caudal de aire necesario, se debe estudiar la forma más
adecuada de hacer llegar el aire desde la superficie a los frentes de trabajo,
de acuerdo al sistema de ventilación adoptado y como recobrar el aire
viciado determinando la forma y el lugar donde será  descargado a la
atmósfera. Principal cuidado se debe tener en las pérdidas de aire que se
produce en su trayecto.

Las pérdidas de aire durante su recorrido desde el pozo de entrada de aire

hasta los frentes de trabajo alcanzan, en ciertas minas, de 70 á 80 % del
volumen total del aire. Las pérdidas de aire influyen perjudicialmente sobre
el trabajo normal de las minas; la ventilación empeora, la producción
disminuye, el peligro de concentración de gases aumenta, se prolonga el
tiempo de ventilación después de la labor de barrenos, la energía se gasta
inútilmente, etc.

Para compensar las inevitables pérdidas, el caudal de ventilador principal,

obtenidos por cálculos, debe ser aumentado en un porcentaje de acuerdo a
la experiencia.
Las pérdidas de aire en las minas se dividen en pérdidas locales y pérdidas
distribuida sobre ciertas distancias.

3. PERDIDAS DE AIRE EN LOS CIRCUITOS.

3.1. Pérdidas locales de aire.

Las pérdidas de aire de los tabiques o tapados dependen del
material del tabique, de su espesor, del modo de su
impermeabilización, etc. Los tabiques de ladrillos, de hormigón y de
materiales similares, revocados de ambos lados, son prácticamente
impermeables, mientras no han sufrido los efectos de la presión. Los
tabiques de madera se instalan únicamente como provisorios.

3.2. Puertas de ventilación.

Para la reducción de pérdidas en las puertas hay que cumplir
con las siguientes condiciones:

 Construir las puertas simples de planchas de madera mayor a

4 cm y las puertas dobles menor a 2,5 cm;
 Empotrar los tabiques en roca firme;
 Aislar particularmente bien el piso de las puertas; los rieles se
hunden hasta sus cabezas en gruesas planchas de maderas;
 Reemplazar las cunetas de agua por tubos;
 Vigilar que las puertas se apliquen bien al marco.
3.3. Cruces.
Se construyen para la separación de las corrientes de aire que se
cruzan.

3.4. Pérdidas de aire a través del espacio explotado.

Una serie de factores influyen sobre estas pérdidas: potencia y
ángulo de inclinación del manto, método de explotación, velocidad de
avance de los trabajos.
Las pérdidas desde las galerías de transporte hacia la galería de
ventilación, con explotación desde el centro del campo minero hacia
sus límites y el sistema central de ventilación, se observan sobre todo
su largo, pero, disminuyen a medida del alejamiento del frente de
arranque, y a distancia de 300 a 500 m. son prácticamente iguales a
cero.

La disminución de pérdidas en el espacio explotado se alcanza

mediante:

 Disposición central de los pozos con explotación en retroceso;

entre las galerías de transporte y de ventilación, queda un
macizo que se opone a las filtraciones;
 Utilización de la ventilación diagonal (marginal) , con los
ventiladores en los límites del campo de explotación, en
explotación desde el centro del campo hacia sus límites;
 Utilización del relleno;
 Aumento de la sección de galerías.

3.5. Pérdidas de aire en instalaciones de ventiladores reforzadores.

Los ventiladores secundarios instalados dentro de la mina para
reforzar ciertas corrientes, producen de un lado del tabique
sobrepresión y del otro depresión, de lo que resulta una recirculación
indeseable del aire.

Para la disminución de esta circulación del aire en circuito cerrado, el

ventilador debe ser instalado en las galerías de ventilación, lo más
lejos posible del frente de arranque, donde las rocas derrumbadas en
el espacio explotado ya se han vuelto suficientemente compactas. En
las minas grisutosas, la instalación del ventilador sobre el aire saliente
es indeseable; pero, se permite con la utilización del equipo protegido
contra explosiones.

3.6. Cortocircuito.
Es el movimiento del aire del circuito entrante, o directamente de la
atmósfera al circuito saliente, sin pasar por el circuito básico. Los
cortocircuitos se producen, por ejemplo, al abrir la puerta de
ventilación, en el recorte que une los enganches del pozo de entrada
y de ventilación, en el sistema central de ventilación; o al abrir la
compuerta de cierre del orificio del pozo de ventilación.
Los efectos de los cortocircuitos son absolutamente indeseables: la
cantidad de aire en el circuito de ventilación disminuye notablemente,
la velocidad del cortocircuito sobrepasa los valores admisibles, el
caudal del ventilador aumenta, al bajar la caída de presión.
1. INTRODUCCIÓN

Los sistemas de ventilación son el método de control por excelencia para la

exposición de trabajadores y trabajadoras a agentes químicos en los lugares de
trabajo, utilizándose también como alternativa para el control de temperatura y
confort térmico.

Es importante mencionar que el correcto funcionamiento de un sistema de

ventilación parte de su diseño y posterior construcción, la cual debe seguir las
especificaciones al pie de letras indicadas por los expertos que lo han
diseñado. Posteriormente, se debe efectuar labores de mantención siendo de
importancia su chequeo periódico, tanto de la integridad física de las partes que
lo componen como también del flujo de aire movilizado, de forma que se
mantenga igual al de diseño inicial del sistema.

La evaluación del funcionamiento de la ventilación en los lugares de trabajo se

realiza cuantificando parámetros característicos del aire como la presión,
velocidad y caudal volumétrico en puntos estratégicos del recorrido de éste,
utilizando estándares reconocidos para comprobar si el sistema está
cumpliendo o no con el objetivo por el cual fue diseñado e implementado. Para
el cumplimiento de este objetivo, se utiliza una serie de instrumentos de
medición, cuyo uso del tipo de sistema de ventilación que se evalúe.

Tomando en consideración lo planteado es que el Instituto de Salud Pública, a

través del Departamento Salud Ocupacional, presenta esta nota técnica con la
finalidad de presentar y caracterizar los diferentes instrumentos utilizados para
cuantificar los parámetros que describen un sistema de ventilación utilizado
como medida de control en los ambientes de trabajo.

2. OBJETIVO

Caracterizar los distintos tipos de instrumentos para la medición de la presión,

velocidad y caudal de aire, entregando descripciones generales, principios de
funcionamiento y forma de utilización para la caracterización de los sistemas de
ventilación utilizados en los ambientes de trabajo.

3. resumen ejecutivo.

Este informe abarca instrumentos de medición de presión, velocidad y caudal,

del aire, incluyendo gases trazadores e instrumentación para la medición del
caudal.

Se exceptúan los anemómetros sónicos y los rotativos de tipo veleta,

empleados en la determinación de la velocidad del aire con fines
meteorológicos.
4. DESARROLLO

4.1. ¿ por qué se mide la velocidad del aire en una mina?

El principal objetivo de la ventilación es el control de los contaminantes

presentes en el ambiente laboral, ya sea por dilución (cuando los agentes son
de baja toxicidad) o por extracción localizada para evitar la dispersión en el
lugar de trabajo, reduciendo la exposición en beneficio de la salud de los
trabajadores, de acuerdo a lo estipulado en el D.S. N°594 del MINSAL1.

Los parámetros y criterios de diseño de sistemas de ventilación varían

dependiendo del tipo de proceso a controlar y del tipo de agente químico que
se manipula. Para la evaluación de cualquier sistema de ventilación, la Sección
Seguridad en el Trabajo del Instituto de Salud Pública ha elaborado
instrumentos orientadores de tipo cualitativo y cuantitativo , los cuales
muestras metodologías adecuadas para efectuar la evaluación.

Con relación a la evaluación cuantitativa, los parámetros principales a medir en

los sistemas de ventilación son la velocidad de captura con la cual debe ser
arrastrado el contaminante desde su fuente a la zona de captación, así como la
velocidad de transporte que debe ser la mínima a emplearse al interior de la
red de ductos que asegura la posterior extracción desde el área de trabajo.
Junto con lo anterior, para evitar la contaminación cruzada entre zonas de
trabajo colindantes, se recomienda cuantificar la presión en cada lugar
respecto del adyacente del ambiente laboral. De esta forma, finalmente se
realiza la comprobación del balance de caudal, la cual dejará en evidencia
posibles incorporaciones de aire fuera de la captación principal, lo que incidirá
negativamente en la captación del contaminante.

El monitoreo de los parámetros anteriormente mencionados se efectúa a través

de la instrumentación adecuada para cada caso, la cual se describe a
continuación.

4.2. Glosario

Caudal: Corresponde a una magnitud que cuantifica un volumen de aire

determinado por unidad de tiempo. Normalmente se mide en pies cúbicos por
minuto (CFM), metros cúbicos por hora.

Muestreo Isocinético: Corresponde a la toma de muestras de aire

conteniendo material particulado desde chimeneas (principalmente), de modo
que el aire ingresa al tren de muestreo (por un tubo de Pitot tipo “S”) a la misma
velocidad con la que fluye en el ducto.
Presión: Es la fuerza por unidad de área que se ejerce sobre un objeto. Se
mide en kgf/cm2, lbf/pie2, Pa, mm columna de agua, pulgadas columna de
agua.

Presión Dinámica: También denominada “Velocidad de Presión”, es la presión

que ejerce un fluido sobre un objeto debido a su velocidad. Esta presión es
siempre positiva. Se le conoce como “VP” y se mide en pulgadas o milímetros
de columna de agua.

Presión Estática: Es la presión que ejerce un fluido sobre un objeto al estar

inmerso en él. Se ejerce en todas las direcciones. Cuando la corriente de aire
está en movimiento, la presión estática se mide perpendicularmente a su
desplazamiento. Esta puede ser positiva o negativa. Se conoce como “SP” y se
mide en pulgadas o milímetros de columna de agua.

Presión Total: Es la suma algebraica de la presión estática más la presión

dinámica. Esta puede ser positiva o negativa. Se le conoce como “PT” y se
mide en pulgadas o milímetros de columna de agua.

Velocidad del aire: Corresponde a la magnitud física con la cual el aire se

desplaza desde un lugar a otro, ya sea desde campo abierto hacia una
captación o a lo largo de un tramado de ductos. Se mide en pies por minuto
(FPM) o metros por segundo.

Velocidad de Captura: Es la velocidad inducida al aire que permite dirigir un

contaminante emitido por una fuente a la zona de captación de una campana.
Esta velocidad también se denomina velocidad de control.

Velocidad de transporte: Es la velocidad mínima a la cuál debe escurrir el aire

en los ductos, para asegurar el arrastre de los contaminantes e impedir la
acumulación de estos durante el recorrido.

4.3. Instrumentos de medición, uso y funcionamiento .

Cada instrumento cuenta con un dispositivo o sensor que se expone al flujo de
aire. El principio de funcionamiento de cada instrumento depende del efecto
que tenga el paso del flujo sobre él, estableciéndose una relación entre la
velocidad del aire y el efecto que el flujo ha inducido sobre el dispositivo o
sensor.

Para la medición de presión, velocidad y caudal, existen los siguientes

instrumentos:

4.3.1. Velómetro

Este instrumento se utiliza para la medición directa de velocidad y presión del

aire cuantificada en escalas graduadas, gracias a un set de accesorios
diseñados para cada caso. La Figura N°1 muestra un velómetro con sus
componentes identificadas.

Figura N° 1:

(1) Velómetro, (2) Dispositivo para escala menor, (3) Dispositivo de escala
media, (4) Dispositivo de escala alta, (5) y (6) Accesorios para medición de
velocidad, (7) Accesorio para medición de presión

Para un mayor rango de medición, este instrumento para medir velocidad

cuenta con escalas para valores bajos, medios y altos; mientras que para la
presión solo tiene para valores bajos y altos. Para fijar cada escala, el
instrumento cuenta con componentes que permiten dar lectura a esos rangos,
los cuales se ajustan al velómetro por la parte superior, mediante el uso de
mangueras, con excepción del dispositivo para escala de rango bajo para la
velocidad, ya que éste se acopla directamente.
Para la medición de velocidad del aire, el instrumento cuenta con dos
accesorios configuraciones distintas. Uno de ellos corresponde a uno tubular,
separado internamente en dos secciones y con dos aberturas opuestas en el
extremo superior; la otra configuración corresponde a un tubo curvo separado
internamente en dos secciones, abierto en el extremo para recibir el flujo de
aire. Por otro lado, para medir la presión se acoplan mangueras flexibles al
componente de la escala correspondiente y en extremo libre de ésta se coloca
un dispositivo adecuado para la medición.

Las lecturas de velocidad y presión están asociadas al marcaje de una aguja

en las escalas graduadas, la cual está acoplada a un dispositivo móvil ubicado
en una cámara al interior del velómetro. Este dispositivo detecta los flujos de
aire que entran, provocando un movimiento similar al de un péndulo,
traduciéndolo en una lectura del parámetro medido.

La aplicabilidad de un velómetro puede ser tanto en campo abierto como en

sistemas de ventilación cerrados, restringiéndose a inyecciones de aire o
situaciones donde el flujo gaseoso impacte de frente alguna zona determinada.
Por lo general, los velómetros cuentan con filtros para materiales particulados,
extendiendo su aplicabilidad a atmósferas cargadas de contaminantes sólidos.

4.3.2. Manómetros.

Este tipo de instrumento es utilizado para medir de forma directa presión,

gracias al efecto que tiene el aire en columnas de líquidos confinados al interior
de ellos. Los manómetros pueden ser clasificados en los siguientes grupos:

a. Manómetro de columna de líquido.

El instrumento estándar consiste en un tubo con forma de “U”, el cual contiene

un líquido de densidad conocido, incluyendo una escala graduada de longitud,
como muestra la Figura Nº 2.

Figura N° 2:

Manómetro en U

Sin perjuicio de lo declarado, existen manómetros que no utilizan columnas de

líquido y su funcionamiento se basa en el efecto del aire sobre un sistema
mecánico para dar lecturas de presión.
Por otro lado, existe una versión de manómetro el cual consiste en un tubo
inclinado junto a una escala de longitud graduada, como se muestra en la
Figura N° 3. Esta configuración da mayor o menor exactitud en las lecturas
para pequeñas variaciones de presión según sea el ángulo de inclinación de
cada manómetro, debido al aumento de sensibilidad y ampliación de la escala.

Figura N° 3:

Manómetro inclinado

Para el caso de los manómetros de columna de líquido, el aire ingresa por los
ramales del manómetro, ejerciendo fuerza de empuje sobre la superficie de
líquido expuesta. Luego, el equilibrio de fuerzas entre ambos ramales
determina una diferencia de altura de columna de líquido, la cual se ve
cuantificada en la escala correspondiente. Esta lectura corresponde a la
presión, en unidades de longitud de líquido manométrico.

b. Manómetro aneroide.

Este tipo de manómetro es el más utilizado. El tubo se encuentra confinado en

el interior de una estructura metálica, de tal forma que uno de los extremos es
sometido a la presión que se desea medir y el otro queda expuesto a la presión
atmosférica. La lectura de presión es gracias al marcaje de una aguja en la
escala graduada que forma parte de un sistema mecánico, el cual se mueve
por el ingreso del flujo de aire al interior del manómetro, transmitiendo este
efecto a la aguja, dando la lectura correspondiente.

Figura N° 4: Manómetro aneroide

c. Micromanómetro.

Este manómetro es multifuncional, pudiendo medir directamente la velocidad y

presión del aire. Cuenta con dos entradas superiores para acoplar un
dispositivo o accesorio adecuado para realiza la medición, como se muestra en
la Figura N° 5.

Figura N° 5:

Micromanómetro

Este tipo de manómetro cuenta con una pantalla digital que da la lectura de las
mediciones realizadas, de acuerdo al efecto que el aire tiene en el mecanismo
interno.

Generalmente, los manómetros son usados para monitorear y controlar la

presión de gases y vapores confinados en recipientes o fluyendo por el interior
de tuberías; no obstante, se pueden utilizar para monitorear la presión entre
salas colindantes y así detectar el sentido del flujo de aire de una sala a otra.
También puede utilizarse para medir de manera indirecta la velocidad de trans-
porte del aire al interior de ductos, al acoplarlos a un tubo de Pitot u otro
dispositivo a fin.

La aplicabilidad de este instrumento se extiende a ambientes laborales,

siguiendo los siguientes criterios:
• En el caso de manómetros con columna de líquido, éste no puede reaccionar
ni ser miscible con alguno de los componentes del flujo de aire.

• En el caso de micromanómetros, la atmósfera no debe ser corrosiva ni

abrasiva, ya que se pueden dañar componentes internas del instrumento,
disminuyendo su vida útil.

4.3.3. Termoanemómetro.

Este instrumento se utiliza para medir directamente la velocidad del aire, y

adicionalmente puede dar lecturas de temperatura, humedad y caudal,
dependiendo de la complejidad del instrumento. Consiste en un alambre fino
dispuesto en un extremo del instrumento, el cual está conectado a un
dispositivo con pantalla que muestras las lecturas del parámetro medido, como
se muestra en la Figura N° 6.

Figura N° 6:

Termoanemómetro

Este alambre es calentado eléctricamente y es expuesto a un flujo de aire de

menor temperatura, transfiriéndose calor desde el elemento calefaccionado
hacia el flujo de aire. El enfriamiento del alambre provoca un cambio en la
conductividad eléctrica del alambre y, por tanto, una diferencia de potencial
detectada por un sistema de compensación basado en resistencias eléctricas;
este sistema envía corriente al alambre para que alcance su temperatura
inicial. La diferencia de potencial resultante se traduce en una lectura de la
velocidad del aire circundante.

La utilización de este instrumento se extiende tanto a áreas limpias (oficinas y

laboratorios) como para áreas biolimpias (quirófanos), ya que el reducido
tamaño del sensor de medición no genera una importante interferencia en el
flujo de aire en los puntos de extracción de este tipo de lugares.
Adicionalmente, no se recomienda el uso de este instrumento en atmósferas
con presencia de agentes que puedan dañar el sensor, como en flujos de aire
con material particulado a alta velocidad, en atmósferas químicas (corrosivas,
oxidantes, ácidas) o en lugares donde la temperatura del flujo de aire sea
excesivamente alta.

4.3.4 Balómetro.

Este instrumento mide el caudal directamente, cuantificando las emisiones de

aire provenientes comúnmente de inyectores en sistemas de aire
acondicionados de salas, laboratorios y oficinas.

Está constituido por una estructura circular, en donde está montado un sistema
de numerosos tubos de Pitot. Para asegurar una lectura de caudal correcta,
cuenta con una estructura de encerramiento de sección convergente que
permite el ordenamiento del flujo de aire hacia el sistema de medición, como se
muestra en la Figura N° 7.

Figura N° 7:

Balómetro

Los tubos de Pitot utilizados por este instrumento se asemejan a los descritos
en el velómetro (Punto 4.2.1), los cuales están conectados a un sistema de
sensores que miden el caudal para distintas áreas de inyección, gracias a que
cuenta con adaptadores de distinto ángulo, los cuales están afectos a un
coeficiente determinado de pérdidas de carga. Luego, la lectura se registra en
la pantalla digital del balómetro.

4.3.5 Anemómetro de hélice.

Este instrumento es utilizado para medir de forma directa la velocidad del aire
en diversos ambientes laborales, como en túneles mineros, plantas de
anodizado e interior de naves industriales en general.

Consta de una hélice montada en un eje de rotación horizontal, la cual está

rodeada por una estructura circular abierta axialmente para permitir que el flujo
de aire pase a través de ella y registrar una lectura. La hélice está conectada a
un dispositivo de control del instrumento, el cual incluye una pantalla para
visualizar las lecturas de cada medición, como se muestra en la Figura N° 8.

Figura N° 8:

Anemómetro de hélice

El paso constante del flujo de aire provoca la rotación de la hélice sobre el eje
en el cual se encuentra montada. De esta forma, el dispositivo de medición
establece una relación entre las revoluciones por minuto producidas por la
continua rotación del eje con la velocidad lineal del flujo de aire que está
pasando.

Respecto a la aplicabilidad de este equipo, se limita a aquellos lugares donde

el dispositivo de medición (hélices rotatorias) no interfiera en gran medida con
el paso del flujo de aire. Por esta razón, son ampliamente utilizados en
mediciones a campo abierto o en túneles de gran envergadura, como en el
sector minero. No obstante y sin perjuicio de lo anteriormente mencionado,
también se pueden aplicar en ductos cerrados, siempre que el flujo de aire
pase por completo a través de la sección del dispositivo de medición.
Adicionalmente, puede ser utilizado si la atmósfera contiene gases o vapores
con propiedades tales como oxidantes o ácidas, siempre que el material de
confección de la hélice sea resistente a este tipo de atmósferas.

4.4. Accesorios y métodos para mediciones

En adición a los instrumentos presentados anteriormente, existen accesorios y

métodos que pueden ser utilizados para la cuantificación de parámetros en los
sistemas de ventilación.
4.4.1 Tubo de Pitot estándar.

El instrumento estándar, en conjunto con un medidor de presión (manómetro),

mide la velocidad y presión de un flujo de aire.

Consiste en dos tubos concéntricos con dos salidas para acoplarlos al medidor
de presión, como se muestra en la Figura N° 9. El tubo central tiene una
perforación frontal que es por donde impacta el flujo de aire, obteniéndose así
la presión total en el manómetro; por otro lado, el tubo exterior al central tiene
un conjunto de perforaciones radiales perpendiculares al sentido del flujo de
aire, por las cuales ingresa el aire llenándolo y de este modo se detecta la
presión estática en el manómetro. Finalmente, el medidor de presión da una
lectura de presión dinámica aire.

Figura N° 9:

Tubo de Pitot estándar y micromanómetro.

Su uso está orientado a la determinación de la velocidad y presión al interior de

ductos; no obstante, se puede emplear para determinar la presión estática y
total en puntos estratégicos del tramado de ventilación.

Es indispensable que al momento de realizar la medición en ductos utilizando

este accesorio, se compruebe que la punta con la perforación central este
paralela a la dirección del flujo y en sentido contrario, ya que esta posición
asegura que el aire está ingresando horizontalmente al tubo y así obtener una
lectura correcta.

La aplicabilidad de este conjunto de instrumentos se ve limitada a atmósferas

de aire no corrosivas ni abrasivas, ya que pueden afectar al medidor
(micromanómetro, por ejemplo) y por otro lado, no se recomienda aplicar en
flujos de aire con carga importante de material particulado, ya que éstos
pueden obstruir las perforaciones del tubo de Pitot.

4.4.2. Tubos de Pitot tipo “S”.

Este instrumento es una versión modificada del tubo de Pitot estándar, el cual
se aplica a atmósferas cargadas de contaminantes particulado. Consiste en
dos tubos paralelos con aberturas opuestas de mayor tamaño que las de un
instrumento estándar, como se muestra en la Figura N° 10.

Figura N° 10:

Tubo de Pitot modificado tipo “S”

Una de estas aperturas se coloca frontalmente al flujo de aire, de modo que al

igual que en el caso de instrumento estándar, tomando lectura de la presión
total. Por otro lado, la apertura opuesta se llena del fluido, tomando la presión
estática.

El tubo de Pitot modificado se utiliza habitualmente en muestreo isocinético

para emisiones provenientes de chimeneas cargadas de material particulado,
ya que está diseñado para no obstruirse.

4.4.3. Método de medición con gases trazadores.

Los gases trazadores son gases químicamente inertes, incoloros e inodoros,

utilizados para la medición directa del caudal en sistemas de ventilación,
mediante la detección de su concentración cuando éstos se diluyen en el
volumen de aire. En adición a lo anterior, también son usados en:

• Medición de las renovaciones-hora de un ambiente de trabajo

• Estudio de dispersión de contaminantes

• Determinación de la eficiencia de extractores

Los dispositivos para las detecciones de los gases trazadores varían

dependiendo de la concentración del gas. La medición se puede realizar por
medio de espectroscopia infrarroja (IR) para niveles de concentraciones del
orden de partes por millón (ppm) (10-6); y también se puede utilizar dispositivos
de cromatografía con detector de conductividad térmica (CG-HWD) o
cromatografía con detector de captura de electrones (CG-ECD) para niveles del
orden de 10-9 a 10-12, dependiendo del tipo de gas trazador utilizado.

Es importante destacar que el gas trazador elegido debe ser uno que no esté
presente en el ambiente laboral donde se empleará esta metodología. En la
Tabla N° 1 se resumen los tipos de gases trazadores más usados, incluyendo
características relevantes y los métodos para detectarlos5.

Tabla N° 1:

Características de gases trazadores frecuentemente utilizados.

4.5. Criterios para la elección de instrumentos, accesorios y métodos de

medición

La elección de un instrumento para medir los distintos parámetros involucrados

en un sistema de ventilación viene dado por los siguientes criterios:

4.5.1. Parámetro a medir.

Como se presentó anteriormente, específicamente los instrumentos pueden

medir más de un parámetro (velocidad, presión, caudal). Sin embargo, su
elección estará asociada a lo que se desea medir.

Para medir velocidad se recomienda utilizar termoanemómetros, anemómetro

de hélice o tubos de Pitot acoplados a un micromanómetro, ya que estos
instrumentos son fáciles de manipular en la mayoría de los ambientes
laborales.

Para medir presión, se recomienda el uso de manómetros6 ya que éstos están

diseñados para la cuantificación este parámetro. Para el caso del monitoreo de
presiones relativa entre salas, es recomendable el uso de manómetros de
columna de líquido, ya que este tipo de instrumento no requiere de calibración
frecuente.

En caso de ducterías, siempre que sea posible perforar el ducto, se

recomienda utilizar el tubo de Pitot acoplado a un micromanómetro, ya que es
más sencillo registrar las lecturas digitales.

Para medir caudal, si este proviene de inyectores de aire es recomendable

utilizar balómetros, ya que el encerramiento permite ordenar el flujo proveniente
desde la zona de inyección y así se obtiene una medida correcta del
parámetro.

4.5.2. Dónde medir.

Es importante tener en cuenta dónde se realizaran las mediciones. Si el

ambiente corresponde a campo abierto, siempre será recomendable utilizar
anemómetros de hélice para la medición de velocidad; por otra parte, para el
caso de medición de velocidad en campanas o ductos, será recomendable la
utilización de termoanemómetros o tubos de Pitot con micromanómetros, ya
que estos no tienen un efecto importante que provoque una perturbación en el
flujo de aire.

4.5.3. Tipo de agente contaminante.

Esto depende del tipo de atmósfera que rodea el ambiente laboral o la zona
donde se efectuarán las mediciones. Por ejemplo, si el flujo de aire contiene
material particulado y adicionalmente, la velocidad es del orden de 4 m/s o
superior, no se recomienda el uso de termoanemómetros o tubos de Pitot, ya
que las partículas arrastradas por el aire tienen un efecto abrasivo que dañan
los sensores del termoanemómetro u obstruyen las perforaciones de los tubos.
En este caso se recomienda el uso de anemómetro de hélice o la versión
modificada de los tubos de Pitot.

En el caso de atmósferas químicas (oxidantes, ácidas, corrosivas), es prudente

utilizar instrumentos cuyo sensor de medición al estar en contacto con los
agentes químicos presentes en el aire no provoque reacción alguna, ya que
esto puede dejar inutilizable el instrumento.

4.5.4. Rangos de medición.

El diseño de un sistema de ventilación está supeditado al rubro industrial y, por

tanto, al tipo de agente a controlar, por lo que sus parámetros de diseño
(velocidad, presión, caudal) serán distintos en cada caso. Esto genera una
amplia gama de rangos de operación para cada parámetro y al momento de
elegir un instrumento adecuado para efectuar las mediciones hay que tener en
cuenta cuál es el rango (mínimo y máximo) que el instrumento puede detectar.

Los rangos de cada instrumento varían según la clasificación del instrumento y

de la marca (y modelo), dando una gama de posibilidades de elección para
cada caso en específico.

En el Anexo II se ha elaborado una tabla resumen con el rango de medición de

cada parámetro, tomando como base la información de los instrumentos
disponibles en el mercado.

4.6. Calibración de los instrumentos de medición

La calibración es un procedimiento al cual deben someterse todos los

instrumentos de medición, ya que es de vital importancia asegurar que las
lecturas de las mediciones que entrega el instrumento sean las correctas.

En palabras simples, la calibración es un proceso en el cual se comparan las

lecturas del instrumento de interés con las de un equipo patrón, el cual debe
estar certificado por entidades reconocidas a nivel mundial (NIST, por ejemplo).

La calibración de los instrumentos de medición de parámetros de ventilación es

periódica en el caso de velómetro, termoanemómetro, anemómetro de hélice,
balómetro y micromanómetro; siendo anual en la mayoría de los casos. El caso
de los manómetros de columna de líquido y tubos de Pitot requieren menos
calibraciones (solo la inicial), y solo se debe cuidar la integridad física de cada
instrumento o accesorio. Lo mismo aplica para los detectores de gases
trazadores.
Tabla N° 3:

Tabla comparativa de instrumentos, de acuerdo a lugares de medición.

Tabla N° 2:

Tabla comparativa de instrumentos, de acuerdo a mediciones, requerimientos

de calibración y rangos de medición

5. CONCLUSIÓN

El rol que cumplen los instrumentos de medición en la evaluación cuantitativa

de un sistema de ventilación es de gran relevancia, ya que éstos permiten
evidenciar falencias en el diseño y funcionamiento de éstos y, por consiguiente,
que no se esté cumpliendo el objetivo principal que es el control de los agentes
químicos presentes en el aire que rodea el proceso productivo.

De acuerdo con lo anteriormente mencionado, es importante ser enfático en

que las lecturas de las mediciones de estos equipos deben ser siempre
confiables, ya que en base a esta información se procede a implementar
mejoras en los sistemas de ventilación, con la finalidad última de proteger la
salud de los trabajadores. Es por esta razón que debe programarse la
calibración de los instrumentos en periodos adecuados acorde a la frecuencia
de utilización, al tipo y a la integridad física del instrumento, entre los
principales factores.
Este proceso debe realizarse en laboratorios de calibración acreditados de
acuerdo a los estándares de organismos internacionales reconocidos.

6. BIBLIOGRAFÍA

6.1. INSHT, NTP N° 345: “El control de la ventilación mediante gases

trazadores”, España, 1996.

6.2. Instituto de Salud Pública de Chile, “Guía para la Evaluación Cualitativa de

Sistemas de Ventilación Localizados”, Chile, 2012.

6.3. Instituto de Salud Pública de Chile, “Guía para la Evaluación Cuantitativa

de Sistemas de Ventilación Localizada”, Chile, 2013.

6.4. ACGIH, “Manual Industrial Ventilation”, EUA, 20° Edición, 1988.