UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERIAEscuela de Ingenieria de Minas

TEMA : Condiciones Termo Ambientales en Mina

INGENIERO : Francisco Morales

ALUMNO : Andrade Charcape, Willian CICLO : IX

TRUJILLO PER

2014

DEDICATORIA

A DIOSPor la sabidura e inteligencia que me da da a da.A mi MadrePor su apoyo incondicional que me brinda siempre.A mis Queridos PadresPor su apoyo incondicional y el esfuerzo diario que realizan por brindarme una buena educacin.

AGRADECIMIENTO

Agradecemos en primer lugar, al ser Supremo, nico dueo de todo saber y verdad, por iluminarnos durante este trabajo y por permitirme finalizarlo con xitos; y en segundo lugar, pero no menos importante, a mis queridos padres, por su apoyo incondicional y el esfuerzo diario que realizan por brindarnos una buena educacin.

INDICE

ndiceCaratula iDedicatoriaiiAgradecimientoiiindiceivIntroduccinvCAPITULO I1. Atmosfera en Mina11.1. Capacidad de trabajo y Eficiencia21.2. Temperatura Efectiva31.3. La velocidad del aire6CAPITULO II2. Gases122.1. Clasificacin de los gases en las minas122.1.1. Gases Esenciales122.1.2. Sofocantes122.1.3. Txicos o Venenosos 132.1.4. Explosivos o Inflamables133. Polvos133.1. Clasificacin de los Polvos143.1.1. Polvos de Accin Pulmonar143.1.2. Polvos Txicos143.1.3. Polvos Radiactivos143.1.4. Polvos Explosivos153.2. Fuentes Generadores de Polvo153.3. Formas de Control de Polvos153.4. Captacin de Polvo en Seco: Limpieza y Recirculacin164. Ley de Graham185. Bibliografia22

INTRODUCCION

El presente trabajo tiene por finalidad evaluar y analizar los parmetros Termo-Ambientales de aire en interior Mina Subterrnea con el objeto de poder clasificar las condiciones Termo-Ambientales en que se desarrollan las diversas operaciones mineras.Los parmetros a evaluar, centralmente son: Temperatura Seca, Temperatura Hmeda y Humedad Relativa del Aire; adems, con las Temperaturas Seca y Hmeda Medida en Terreno, ms la velocidad del aire en galera, es posible obtener la Temperatura efectiva de dicho Aire Subterrneo.

CAPITULO I

Atmsfera de Mina

Est formado por el aire que ingresa a la mina a travs de una o ms vas, que recorre todas las labores y sale al exterior.

El aire atmosfrico al ingresar a la mina sufre cambios en su composicin. El N2 sube, el O2 baja, aumenta el CO2 y tambin se produce un aumento del vapor de agua.

Existe generacin de otros gases y polvos que tambin se suman a esta nueva composicin

La cantidad de oxgeno consumida por los seres humanos depende de la actividad de trabajo.Grado de actividadCO2Resp./AireAire inhaladoOxgeno

cc/minmininhaladopor min. /cc.)consumido

/resp. (cc.)x min (cc.)

En reposo320165008 000330

Actividad Moderada1 92030160048 0001 980

Actividad Intensa4 000402500100 0003 960

Una persona en actividad moderada: 1.6 litros por respiracin que contiene 21% de oxgeno y 0.03% de CO2; y expira 16% de oxgeno y 4% de CO2.

Segn reglamento:

Concentracin mnima permisible: 19.5% de oxgeno y CO2 0.5%.

CAUSAS DE CONSUMO DE OXIGENO:

1.-Respiracin de los hombres.

2.-Equipos de combustin interna

3.-Disparos e incendios (explosivos nitrosos, anfo). 4.-Descomposicin de sustancias o materias minerales y/u orgnicas. 5.-Presencia de aguas estancadas.

6.-Operaciones bsicas de la explotacin. 7.-Empleo de lmparas de carburo(C2 H2 ). 8.-Talleres de soldadura y otros(humos nitrosos).

CAPACIDAD DE TRABAJO Y EFICIENCIA

Rendimiento = f (condiciones ambientales) = n

Productividad.

Seguridad.f (n)

Costo de operacin.

La capacidad de trabajo del hombre est limitada por la capacidad de enfriamiento del aire que lo rodea.

El Kata termmetro toma lecturas directas de he expresados en m cal / cm2 /seg.

Necesidad de cuantificar el concepto de Bienestar

Tipo de trabajohe (m cal / cm2 /seg)

Sedentario16 - 20

Ligero20 - 30

Arduo30 - 35

Temperatura Efectiva (Te)

Permite medir el grado de bienestar que experimenta el cuerpo humano en ciertas condiciones de temperatura, humedad relativa y velocidad del aire circulante. Varias combinaciones de t, H.R. , y velocidad del aire pueden producir el mismo valor de te.

No existe una relacin matemtica entre he y te, a pesar de ser ambos indicadores de un mismo fenmeno.

La depresin del bulbo hmedo (ts - th) : Es tambin un buen parmetro para medir el grado de bienestar que ofrece el ambiente de trabajo, ya que mide la capacidad que tiene el aire para absorber la humedad generada por el cuerpo humano.

La velocidad del aire (Va):

Es tambin un factor importante para medir el grado de bienestar y combinada con los anteriores, permite hallar te.

Si ts 36.5 C (temp. Del cuerpo) Va = 1 2 m / seg. (mina seca)

Va = 2 3 m / seg. (mina hmeda)

Conclusiones:

1. El bienestar es una sensacin que depende de factores objetivos (temperatura, humedad, velocidad del aire) y subjetivas (grado de aclimatacin de la persona).

2. Ninguno de los factores objetivos, considerado individualmente, puede reflejar el grado de bienestar del ambiente. 3. La medicin de cada uno de los factores permite combinarlos y obtener una medida objetiva de las condiciones de trabajo existentes. 4. La temperatura de bulbo seco, la de bulbo hmedo y la velocidad del aire, son parmetros que se pueden medir fcilmente y son los que mejor definen las condiciones ambientales existentes. 5. Dados estos tres parmetros, se pueden calcular he te, siendo te la ms utilizada y difundida, y la que recomienda el Reglamento de Bienestar y Seguridad Minera en el Per.

MEDICION DE LA VELOCIDAD

1.- Tubo de humo.

Permite determinar en forma rpida la direccin y velocidad de flujos lentos de aire (V< 35 mts./min)

Componentes :

Pera aspirante a la cual se conecta el tubo de humo.

Tubo de humo, tubo plstico transparente flexible que contiene en su interior dos ampollas de vidrio selladas hermticamente, una contiene piedra pmez granulada y la otra posee cloruro estnnico fumante.

Al presionar el tubo plstico se rompen las ampollas de vidrio y al hacer pasar el aire a travs de ellas, se forma humo blanco de oxido estnnico y clorhdrico en presencia de la humedad del aire.

Para determinar la velocidad del aire con el tubo de humo, se mide en una galera de seccin uniforme una distancia menor o igual a 5 mts.

d = v * t ; v = d/t

Luego se suelta la nube de humo y se toma el tiempo que demora en recorrer la distancia conocida o establecida.

Criterio de Medicin:

a.- Medicin central:

Conviene hacer varias mediciones para una mayor exactitud, luego se saca una velocidad promedio.

Vm = Vi/n

Como la velocidad fue tomada en el centro de la labor y sabemos que la velocidad cerca de las paredes es ms lenta, se debe castigar:

Vreal = 0.8 * Vm

b.- Cuadrantes :

Para una mayor exactitud se recomienda dividir la seccin de la labor en cuadrantes para obtener un promedio.

Para cada cuadrante se hacen nubes en el centro y se toman varias mediciones.

VmI, VmII, VmIII, VmIV

Vm = VmK/4

Luego:Vr = 0.9 * Vm

Se deben medir las reas en los diferentes puntos y se calcula el caudal de la siguiente forma:

Q =Vr * Ai

2.- Anemmetro de Paleta.

Mecnico : Es un pequeo aeromotor, que posee una rueda alada de aluminio, cuyo nmero de revoluciones es proporcional a la velocidad del aire, impulsa un mecanismo indicador, que posee una graduacin que permite registrar el camino recorrido por el aire en un cierto tiempo de medicin.

V = Lectura del instrumento (pies o mts) tiempo controlado (min)

El tiempo va de 1 a 4 minutos.

El rango va de 9 a 1500 mts/ min

Digital : Tiene un rango de 50 a 6000 ft/min o de 0.2 a 30 mts/seg.

Criterio de medicin:

a) Mtodo lectura central:

El anemmetro se ubica en el centro de la labor y se realiza una sola medicin durante un minuto.

El resultado de la medida debe castigarse en un 20 % para obtener la lectura real.

Vel. Medida = Vm = D/T

Vel real = 0.8 * Vm (recomendable para labores menores o iguales a 4 mts2.)

b) Mtodo de lectura traversa :

Utilizado para labores mayores a 4 mts 2 y labores de corrientes principales de ventilacin donde va aire fresco.

B 1.- Traversa continua:

Consiste en planificar un recorrido por toda la seccin. Este movimiento se hace lentamente y los cambios de posicin, en forma perpendicular al flujo.

Se debe tomar o controlar el tiempo de barrido y se debe llegar a unos 10 cms de las cajas.

Vr = Vmedicion * ( S - 0.4 ) S

La frmula indicada es para labores mayores a 2 mts. de altura en la cual se utiliza varilla de extensin y el operador se ubica al costado del instrumento lo ms escondido posible (S : seccin de la labor mts2).

Vr = Vmedicin * 1.14

Esta frmula es utilizada para labores menores a 2mts. de altura. El operador se ubica frente a la corriente (Anemmetro en la mano).

La ecuacin general para determinar el caudal de aire en cualquiera de las dos situaciones estar dado por:

Q= S * Vr

B 2.- Traversa discontinua:

b.2.1 Mtodo del reticulado : Se divide la seccin de 8 @ 24 cuadrados y en cada uno de ellos se hace una medicin central (tiempo 1 min).

Vm = Vmi/n

Vr = (0,95)*Vm

b.2.2 Mtodo Posicional. (Discontinua).

En cada punto de medida se mantiene el anemmetro durante un tiempo breve predeterminado (10 - 12 sgs). Tiempo mximo 2 minutos.

Si el nmero de posiciones es igual a 12 , entonces t = 10seg.

Vm = distancia acumulada / tiempo acumulado ; Vr = (0,95)*Vm

b.2.3 Mtodo Cardinal

Vm = Vm1 + Vm2 + Vm3 + Vm4 4

Vr = 0.97 * Vm ; Vm = promedio de las mediciones hechas en cada punto.

Anemmetro de rueda con varilla de extensin

3.- Tubo Pitot

Se utiliza para velocidades altas entre 180 a 3000 mts/min, generalmente en el caso de ductos.

Se utiliza con manmetro en U para v > 800 mts / min.(800 a 3000)

Se utiliza con manmetro de tubo inclinado para velocidad < a 800 mts/min (180 a 800)

Se debe determinar la presin dinmica = Pd = Pv

Pd = (v2 * aire )/ 2 ; Pd = agua*g*h

2 * h * gdonde :

Vv = m/seg

aireg= 9.8 m/seg2

= kg/mts3

h = mm H2O

a).- Mtodo de lectura central:

Vm = Vi / n ; Vr = 0.9 * Vm

observacin : Poco preciso a velocidades menores a 4 mts/seg. Y muy exacto a velocidades mayores a 8 mts/seg

b).- Mtodo polar:

donde :

r = radio del ducto

N = Nmero de circunferencias concntricas

NTAPONESEJESK

112

224

X = Representa la identificacin de la circunferencia .

X = 1, 2 ,3 ,4 ,N desde el centro de la circunferencia hacia fuera

Nmero de circunferenciasRadio de cada circunferencia

NMedicionesri r2 * i 1

K8

CAPITULO II

GASES

Es de vital importancia conocer y vigilar los gases que se producen durante la explotacin de la mina, ya que variaciones por sobre las concentraciones normales, pueden derivar en desastrosas consecuencias

CLASIFICACION DE LOS GASES EN LAS MINAS :

1.- GASES ESCENCIALES : Indispensable para la vida del hombre

Aire atmosfrico

Oxgeno.

2.- SOFOCANTES : Estos producen ahogos y en altas concentraciones pueden producir la muerte.

N2

CO2 > 15 % Fatal.

CH4

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

3.- TOXICOS O VENENOSOS : Nocivos al organismo por su accin venenosa .

CO

Humos Nitrosos (olor y sabor cidos).

Hidrgeno Sulfurado H2 S (olor a huevos podridos).

Anhdrido Sulfuroso SO2 > 15 % FATAL.

4.-EXPLOSIVOS O INFLAMABLES : En altas concentraciones forman mezclas explosivas con el aire.

Metano : CH4 (2% puro - 0.75% mezclado).

Monxido de carbono: CO (13 - 75%)

C2 H2, H2 S ( 2.5 80 % inflamable y explosiva , > 6% respectiv.)

Lmite Permisible

-Nitrgeno( 80% )

-Oxgeno( 19.5% )

-CO2( 0.5% 5000ppm)

-*(*)CO( 0.005% 50 ppm)

-(*)xido de Nitrgeno( 0.0005% 5 ppm)

-(*)SO2( 0.0005% 5 ppm)

-*(*)H2S( 0.002% 20 ppm)

-*CH4( 0.5% 5000 ppm)

siendo :(*) gases txicos ;* gases explosivos.

POLVOS

El polvo de las minas es un conjunto de partculas que se encuentran presentes en el aire, paredes, techos, y pisos de las labores mineras. Cuando el polvo se encuentra en el aire, forma un sistema disperso llamado " AEROSOL".

El polvo puede permanecer en el aire durante largo tiempo, dependiendo de varios factores, entre los cuales estn : tamao, finura, forma, peso especfico, velocidad del movimiento del aire, humedad y temperatura ambiental

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

2.- El polvo de tamao menor a 10 us queda en suspensin por un prolongado tiempo.

3.- Si la partcula es ultramicroscpica, de dimetro menor a 0.1 u, al igual que las molculas de aire, no se depositan, encontrndose en un movimiento Browniano.

4.- Las partculas de polvo de consecuencias patolgicas y combustibles estn predominantemente bajo 10 us de tamao.

5.- Los polvos mineros e industriales tienen caractersticamente un tamao medio en el rango de 0.5 a 3 us. La actividad qumica aumenta con el tamao decreciente de las partculas.

CLASIFICACIN DE LOS POLVOS SEGN SU NOCIVIDAD

a) 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 de polvo tenemos: cuarzo, tridimita, cristobalita.

Silicatos: Produce Silicatosis, dentro de estos polvos tenemos: asbesto, talco (Silicato de Ca y Mg), mica, silicato de aluminio.

Carbn: Produce la Antracosis (Antracita)

Mineral de berilio y fierro: Produce la Siderosis

Grfito: Produce Neumocosis por grafito.

Oxido de Zinc: Produce Neumocomiosis benigna por ZnO

Estao: Estaosis.

Bario: Baritosis.

b) Polvos Txicos: Envenenan tejidos y rganos. Los ms frecuentes son los xidos y carbonatos de: Mercurio, manganeso, arsnico, plomo, antimonio, selenio, niquel, etc.

c) Polvos radiactivos: Ocasionan daos por radiacin. Entre estos podemos mencionar: Polvos de uranio, torio, plutonio, etc.

d) Polvos explosivos: Combustibles con el aire, producen explosiones: Carbn (bituminosos, lignitos), polvos metlicos (magnesio, aluminio, Zinc, estao, Hierro )

obs.: El polvo de antracita no es explosivo.

FUENTES GENERADORAS DE POLVO.

En toda labor minera ya sea subterrnea o a cielo abierto se crea gran cantidad de polvos, donde las fuentes principales son:

1.- Perforacin en seco.

2.- Disparos.

3.- Desquinches

4.- Disparos secundarios

5.- Carguo y transporte

6.- Traspaso de mineral

7.- Descarga de material de un equipo a otro o a piques de traspaso

8.- Chancado, etc.

NOTA : El nivel de polvo creado por cada operacin vara en funcin de la intensidad, duracin de la actividad, condiciones naturales.

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), ej. Cloruro de calcio.

4.- Aislamiento.

Voladura 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 combustible del polvo asentado.

Ej ; Minas de carbn se utiliza caliza, dolomita, anhidrita

Prevenga que el polvo llegue a suspenderse en el aire.

CAPTACIN DE POLVO EN SECO : LIMPIEZA Y RECIRCULACIN.

a) Ciclones : Se instala una batera de ciclones para eliminar la circulacin de polvo depositando las partculas ms gruesas en el fondo y las ms pequeas deben ser captadas por algn otro sistema. Se destaca que estos ciclones no eliminan partculas menores a 20 us, por esto, los ciclones se reemplazan o complementan 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 ingresa por un ventilador acumulndose el polvo que este trae al momento de entrar al ventilador, la velocidad de filtrado es de 25 pie/min.

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

d) Empleo de mscaras antipolvo.

e) Ventilacin

GENERACIONVELOCIDAD DELTIPO DE LABOR O ACTIVIDAD

DEPOLVOSAIRE (mts/min)

ESCASA18LABORES DE DESARROLLO

MEDIA20-30LABORES CON SCRAPERS, PARRILLAS

ALTA35-50LABORES CON LHD, LUGARES DE

DESCARGA

MUY ALTAMAYOR A 50LABORES DE RETORNO

Ley de GRAHAM:

La tasa de difusin de un contaminante gaseoso es proporcional a la raz cuadrada de la relacin entre la densidad del aire y del gas contaminante.

dca

dtc

Dilucin de Contaminantes:

Q (aire limpio)

C = 0 V C

Q Volumen de aire limpio que ingresa en t Q x t Volumen de contaminante eliminado en t Q x C x t

Variacin del volumen de contaminante en un momento cualquiera: - Q x C x t Variacin de la concentracin del contaminante en un momento cualquiera:

- Q x C x t = c V

Para t = 0 C = Co

C = Co *

Q x t = n ( de veces que se cambia el aire)

V

Cuando el aire que ingresa al espacio a ventilarse contiene contaminantes y adems hay generacin de contaminantes en el interior del espacio, se tendr:

Ci

Q

V C

G Co

Q

El volumen de aire que ingresa en t ser: Q x t

El volumen de contaminante que ingresa ser: Q x Ci x t

El volumen de contaminante que sale ser: Q x C x t

El volumen de contaminante generado ser: G x t

Donde Ci y C estn expresados en % en ppm y G en las mismas unidades que Q.

La variacin de volumen de contaminante en un momento cualquiera estar dado por:

V x C = Q x Ci x t + G x t - Q x C x t

Se sabe que para t = 0 C = Co

C = G + Ci x 1 - e - Qt / V + Co x e - Qt / V

Q

BIBLIOGRAFIAS: Apuntes de Atmosfera Minera, Ing. Francisco Morales http://es.wikipedia.org/wiki/Ventilaci%C3%B3n_de_minas http://www.lawebdelminero.es/la_puta_mina/el_carbon/atmosfera_de_la_mina.htm http://www.asturiasminera.es/atmosfera-de-mina/