Apuntes Ventilacion. Parte 2 (1)

7/25/2019 Apuntes Ventilacion. Parte 2 (1)

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Captulo IIIGASES Y POLVOS EN LABORES MINERAS

LA VENTILACIN DE MINAS

Introduccin:

Tal y como lo dispone la legislacinminera chilena actualmente vigente laVENTILACIN DE LAS MINAS es unaoperacin imprescindible en toda minasubterrnea, pues su objetivo fundamental esmantener el Oxgeno necesario para la vida delos trabajadores, lo que se logra con el ingresode aire fresco desde la superficie y,

simultneamente, captando y retirando delinterior de las labores los gases txicos,explosivos y/o inflamables conjuntamente con laconcentracin nociva de polvo en suspensin.

Sin embargo, y an cuando la importancia de la ventilacin de las minas estclara, todava se pueden observar algunos de los siguientes problemas en la mayora de lasfaenas mineras:

El aumento de la produccin de las minas y la profundidad de ellas que hanprovocado la necesidad circulacin de grandes masas de aire.

An cuando ha habido notables avances tecnolgicos en la fabricacin deventiladores y/o ductos de ventilacin, existen algunas faenas mineras en las que,principalmente por falta de medios econmicos, todava no se emplean.

Existen algunas minas, especialmente en la pequea minera, en las cuales no secontrola adecuadamente la circulacin de aire y, en consecuencia, se trabaja en unambiente contaminado.

En algunas faenas existen elementos de ventilacin instalados (ventiladores,ductos, etc.), pero, sin embargo, existe una mala regulacin de los circuitos de ventilacin loque genera una inadecuada distribucin del aire al interior de las labores y, por ende,enormes prdidas de energa consumida.


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Gases en las minas:

Los gases al interior de las faenas mineras tienen, bsicamente, 2 fuentes,gnesis u origen:

a) Se presentan en forma natural, como por ejemplo, la presencia de gas gris en lasminas de carbn o los gases sulfurosos en las minas de azufre, o bien, se presentan enforma espontnea, como por ejemplo, por la respiracin de las personas (CO2)

b) Se generan por efecto de las operaciones mineras, como por ejemplo, los gasesnitrosos producto de la voladura o por efecto del trnsito de vehculos a combustin interna(a petrleo diesel).

Desde el punto de vista de la CLASIFICACION DE LOS GASES EN LASMINAS, bsicamente, se dividen en los siguientes 4 tipos:

1.- GASES ESCENCIALES:Son aquellos indispensable para la vida del hombre, como el Oxgeno.

2.- SOFOCANTES:Se conocen tambin como desplazadores o anestsicos. Estos producen ahogos,

mareos y hasta vmitos, pero, adems, en altas concentraciones pueden producir lamuerte.

N2

CO2 > 15 % Fatal.

CH4 C2H2 (Accin del agua sobre el carburo de calcio, olor a ajo).

3.- TOXICOS o VENENOSOS:Son los que son nocivos al organismo por su accin venenosa.

CO

Humos Nitrosos (olor y sabor cidos). Hidrgeno Sulfurado H2S ( LPP 8 ppm, olor a huevos podridos).

Anhdrido Sulfuroso SO2 > 15 % FATAL. (1,6 ppm LPP)

4.- EXPLOSIVOS O INFLAMABLES:Son aquellos que en altas concentraciones forman mezclas explosivas con el aire.

Metano : CH4 (2 % labor MAESTRA - 0.75% labor REVUELTA). Monxido de carbono: CO (13 - 75%) C2H2 (acetileno)


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A continuacin se presenta un cuadro explicativo sobre los gases ms comunes.


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Desde el punto de vista de la CLASIFICACION DE LOS POLVOS EN LASMINAS, bsicamente, se dividensegn su nocividad- en los siguientes 4 tipos:

1. POLVOS DE ACCIN PULMONAR:Dainos al sistema respiratorio, producen la enfermedad conocida como

Neumoniosis. Entre las ms comunes tenemos:

Silice:Produce Silicosis,dentro de este tipo depolvo tenemos: cuarzo, tridimita, cristobalita.

Silicatos: Produce Silicatosis, dentro de estospolvos tenemos: asbesto, talco (Si y Mg), mica, silicato dealuminio.

por ZnO

Carbn: Produce la Antracosis (Antracita)

Minerales de Berilio y Hierro: Produce la Siderosis Grfito: Produce Neumocosis por grafito.

Oxido de Zinc: Produce Neumocomiosis benigna

Estao: Estaosis. Bario: Baritosis.

2. POLVOS TXICOS:Envenenan tejidos y rganos. Los ms frecuentes son:

Los xidos y carbonatos de Mercurio Manganeso

Arsnico

PlomoAntimonio Selenio

Niquel

3. POLVOS RADIACTIVOS:Ocasionan daos por radiacin de tejidos. Entre estos podemos mencionar:

Uranio

Torio

Plutonio

4. POLVOS EXPLOSIVOS:Son aquellos combustibles con el aire, o bien, que hasta producen explosiones:

Carbn: bituminos y lignitos Polvos metlicos, tales como: Magnesio, Aluminio, Zinc; Hierro y Estao


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Ahora bien, independientemente de los efectos patolgicos de los polvos en elser humano, las mayores problemticas que presente este agente contaminante y nocivopara la salud de las personas es el CONTROL (FUENTE DE ORIGEN, CAPTACIN yDILUSIN). En efecto, segn los expertos son 2 causas las que dificultan su control:

1. Cuando el polvo se encuentra en el aire, forma un sistema disperso llamado"AEROSOL" pues puede permanecer en el aire durante largo tiempo. Estacondicin depende de varios factores como, por ejemplo; tamao, finura, forma,peso especfico, velocidad del movimiento del aire, humedad y temperaturaambiental.

2. Las partculas de polvo de consecuencias patolgicas y combustibles estnpredominantemente bajo los 10 micrones de tamao y, desgraciadamente, laspartculas de polvos mineros e industriales tienen caractersticamente un tamao

medio en el rango de 0.5 a 3 micrones, es decir, son altamente peligrosas.

NOTA: Para determinar la duracin de la suspensin de una partcula de polvo en el aire sin movimiento, debemos considerar la interaccin de dos fuerzas: el peso/tamao de la partcula y la fuerza deresistencia del aire pues, a mayor peso/tamao entonces mayor ser la velocidad de la cada dela partcula.

As, por ejemplo, considerando que la partcula cae de una altura de 2 m en elaire absolutamente inmvil, su velocidad y tiempo de cada segn su dimetro ser:

DIAMETRO DE

LA PARTICULA

VELOCIDAD DE

CAIDA (cm/seg)

TIEMPO

DE CAIDA

100 75 2.67 seg10 0.75 4.45 min5

0.19

17.54 min

1 0.0075 6.0 hrs0.1

0.000075

740.74 hrs.

As, entonces...:

1. El polvo de tamao mayor a 10 micrones no se mantiene en suspensin pormucho tiempo en las corrientes de aire, por lo tanto, se deposita fcilmente.

2. El polvo de tamao menor a 10 micrones se mantiene en el aire por unprolongado tiempo.

3. Si la partcula es ultramicroscpica, de dimetro menor a 0.1 micrones, al igualque las molculas de aire, no se depositan, mantenindose "flotando" en la atmosfera de lamina encontrndose en un movimiento Browniano.


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A continuacin se indican las formas de control de polvos.

1.- Prevencin.- Modificar operaciones (operacin mecanizada).- Reducir formacin de polvo con equipo de polvo.

2.- Eliminacin.- Limpiar labores para eliminar polvo asentado.- Depuracin del aire con colectores de polvo. (limpieza del aire con filtros)

3.- Supresin.- Infusin con agua o vapor, previo al arranque.-Apaciguamiento con rociado de agua.

- Tratamiento de polvo asentado con productos qumicos delicuescentes. (que

absorben humedad del aire), como por ejemplo, el uso de Cloruro de calcio.

4.- Aislamiento.

- Tronadura restringida o con personal afuera.- Encerramiento de operaciones generadoras de polvos.

- Sistemas de aireacin local o aspiracin local.

5.- Dilucin.- Dilucin local por ventilacin

auxiliar.- Dilucin por corriente de la

ventilacin principal.- Neutralizacin por polvo inerte

para disminuir contenido combustibledel polvo asentado. As, por ejemplo,en las Minas de carbn se utilizaCaliza, Dolomita y/o Anhidrita.

No obstante lo anterior, la medida bsica de control de polveo es: Prevenir queel polvo llegue a suspenderse en el aire.As, por ejemplo, NO efectuar Perforacin enseco y hacerla en hmedo, Utilizacin de agua en Frentes, marinas y caminos (regarlascontinuamente), en las Tronaduras, emplear pulverizadores o nebulizadores de agua y enlos Piques de traspaso y lugares de descarga, emplear Lluvias de agua y/o nebulizadoressnicos.


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En general, algunas tcnicas empleadas para la CAPTACIN DE POLVO ENSECO son la LIMPIEZA y la RECIRCULACIN, la cual se puede efectuar con alguna de lossiguientes sistemas, equipos o mecanismos:

a. Ciclones : Se instala una batera de ciclones para eliminar la circulacin de polvodepositando las partculas ms gruesas en el fondo y las ms pequeas deben ser captadas por algn otro sistema. Se destaca que estos ciclones no eliminanpartculas menores a 20 micrones, por esto, los ciclones se reemplazan ocomplementan por otros dispositivos capaces de retener partculas ms finas.

b. Filtros de mangas: A travs de mangas de tela filtrantes se renueva el aire que ingresapor un ventilador acumulndose el polvo que este trae al momento de entrar alventilador, la velocidad de filtrado es de 25 pies/min.

c. Precipitador Electrosttico.(Cotrell) : La mayor ventaja de este dispositivo es que tieneuna eficiencia de 99% y ms , pero a la vez es un equipo que tiene un costo deoperacin y de instalacin demasiado alto. El precipitador funciona a base decargas electrostticas que se inducen por la accin de un campo elctrico, esdecir consta de dos superficies cargadas con signo contrario .

d.Empleo de mscaras antipolvo, tambin denominadas trompas.

e.Ventilacin Evidentemente


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En la actividad minera se emplea principalmente el Ventilador axial. En estosventiladores son de gran rendimiento, de diferentes tamaos y pesos, fciles de instalar y trasladar. Adems, presentan una regulacin ms fina y econmica realizada mediante lainclinacin de las aspas del rotor, lo que permite cubrir un amplio rango operacional. Elinconveniente de estos equipos es su molesto ruido, pero con la incorporacin desilenciadores este problema ha decrecido notoriamente.


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VENTILACION POR PRESION DE AIRE O IMPELENTE.

El caudal de aire es enviado por un tubo bajo presin de dimetro dt (d sub-t), atravs de un ventilador hasta el fondo de la excavacin, donde se genera una zona

estacionaria Zs (Z sub-s).

El movimiento del aire es lento entre la abertura de la salida y el inicio del tnel,salvo por una zona turbulenta, denominada Zt (Z sub-t).

Para hacer eficaz la ventilacin hasta el fondo de la excavacin, es necesarioreducir al mnimo la distancia d entre la abertura de salida y el fondo de la excavacin, estodebe ser igual a:

Siendo Qa es el volumen de aire en m que sale por la abertura de salida.

En caso de tener gastos mayores, se puede considerar:

d a 2 veces la menor longitud de la seccin transversal del tnel.

Con distancias deeste orden, la evacuacin degases del frente deexcavacin es ms rpida yeficaz. Sin embargo, en elcaso de ocupar explosivostal condicin es difcil derealizar por causa de daos

a las canalizaciones, debidoa la proyeccin de piedrascomo consecuencia de laexplosin.

d = 10 x Qa (m)


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DILUCION DE GAS PRODUCIDO POR MOTORES DIESEL.

Los gases producidos por motores diesel en elinterior de un tnel deben ser disueltos. Para lograr esto,

se debe calcular el caudal de aire por segundo quenecesitan las maquinarias para trabajar en el interior deltnel (en funcin de la sumatoria de las potencias de lasmaquinas).

Sea N, la potencia total de los vehculos quecirculan en forma simultnea en un tnel. Para que ladilucin sea suficiente, se supone un gasto de aire frescoigual a:

Donde:

Qm = Diferencial de perdida producido por motores diesel.

N = En HP.

Ejemplo de aplicacin:

Maquinaria utilizada al interior del tnel:

Retroexcavadora 60 HPCargador Frontal 150 HP

_

Total 210 HP

Qm = 210 / 30 Qm = 7 (m/s)

Qm= N / 30 (m/s)


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PERDIDA A LO LARGO DE LAS CANALIZACIONES.

Son prdidas producidas por roce y escapes a travs de la tubera. Para el

clculo de las prdidas anteriormente descritas se emplea la siguiente frmula:

donde:

Qc = Diferencial de perdida a lo largo de las canalizaciones.dt = Dimetro de la tubera o manga de ventilacin.

lt = Longitud del tubo al frente de excavacinAplicacin de la formula:

Datos:

dt = 1m.

lt = 600 m.

Qc= 0.0024 * 1* 600 Qc= 1.44 (m/s)

Qc= 0.0024 x dt x lt (m/s)


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RECOMENDACIONES FINALES

En el interior del tnel se deben tomar ciertas precauciones para poder minimizarla cantidad de ventiladores. Una forma de hacerlo es disminuyendo los factores incidentes,tales como:

Los motores que funcionan al interior del tnel deben ser en lo posibleelctricos.

En el caso de que existan equipos cuyos motores no pueden serreemplazados por aparatos elctricos y que sean indispensables para la construccin deltnel, como son las excavadoras y cargadores frontales, se deben incorporar catalizadoresespeciales en estos equipos para disminuir los gases contaminantes.

Prohibir estrictamente el uso de equipos a gasolina en el interior del tnel.

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