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  • Universidad Nacional del Comahue Facultad de Ingeniera

    Asentamiento Universitario Zapala

    MQUINAS

    MINERAS

    Tomo 3

    ~ Ventilacin ~

    Ing. Marquina Herrera

    Pedro Pablo

    - 1999 -

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    ndice

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    NDICE GENERAL 1. VENTILACIN DE LA MINA--------------------------------------------------------------------------------------------------1 2. GASES EN LAS MINAS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------1

    2.1. OXIGENO----------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 2.2. NITRGENO ------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 2.3. GAS CARBNICO-----------------------------------------------------------------------------------------------------2 2.4. GRIS---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.5. GASES TXICOS------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.6. POLVOS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5

    3. MEDIDAS PARA REDUCIR LA CONCENTRACIN DE GASES Y POLVOS----------------------------------5

    3.1. TEMPERATURA ------------------------------------------------------------------------------------------------------6 3.2. VELOCIDAD DE LA CORRIENTE DE VENTILACIN ------------------------------------------------------6 3.3. HUMEDAD--------------------------------------------------------------------------------------------------------------7

    4. PROYECTO DE VENTILACIN DE MINA--------------------------------------------------------------------------------7 5. CAUDAL DE AIRE NECESARIO PARA LA VENTILACIN DE UNA MINA------------------------------------8 6. VENTILACIN DE LAS MINAS ---------------------------------------------------------------------------------------------9 7. ESQUEMAS DE VENTILACIN DE LAS MINAS-----------------------------------------------------------------------11

    7.1. ESQUEMA DE VENTILACIN CENTRAL---------------------------------------------------------------------11 7.2. ESQUEMA DE VENTILACIN EN DIAGONAL--------------------------------------------------------------12

    8. RESISTENCIA DE LAS GALERAS MINERAS Y DISTRIBUCIN DE AIRE EN LAS MINAS-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------14

    8.1. VALORES PRCTICOS DE LA ABERTURA DE UNA MINA --------------------------------------------15 8.2. CURVAS CARACTERSTICAS DE UNA MINA -------------------------------------------------------------15 8.3. ENERGA NECESARIA PARA EL MOVIMIENTO DEL AIRE --------------------------------------------16

    9. FORMULAS PARA RESOLVER PROBLEMAS DE VENTILACIN----------------------------------------------17 10. PROBLEMAS DE VENTILACIN -----------------------------------------------------------------------------------------18

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    ndice

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    11.TIPOS DE VENTILADORES--------------------------------------------------------------------------------------------------38 12. DISEOS DE VENTILACIN DE MINAS--------------------------------------------------------------------------------44

    12.1 VENTILACIN EN MINAS METALFERAS------------------------------------------------------------------44

    12.2. CANTIDAD DE AIRE-----------------------------------------------------------------------------------------------45

    13. DISPOSITIVOS PARA EL MOVIMIENTO DEL AIRE---------------------------------------------------------------45 14. PROCEDIMIENTOS PARA EL DISEO DE LOS VENTILADORES CENTRFUGOS----------------------46 15. ESQUEMA DE VENTILACIN ESPECIFICO EN LOS DIVERSOS MTODOS DE VENTILACIN EN LA MINERA SUBTERRNEA ------------------------------------------------------------------------ 47 16. DISPOSITIVOS DE CONTROL --------------------------------------------------------------------------------------------48

    16.1 PUERTAS DE CONTROL-------------------------------------------------------------------------------------------48 16.2. TABIQUES DE VENTILACIN ----------------------------------------------------------------------------------48

    17. CAUDAL DE AIRE CIRCULANTE EN LA MINA-----------------------------------------------------------------------49 18. VENTILACIN VICIADA vs VENTILACIN INDUCIDA O FORZADA---------------------------------------49 19. CONDUCTOS, CAERAS O TUBOS DE VENTILACIN---------------------------------------------------------50 20. VOLMENES DE AIRE REQUERIDOS EN LAS CAERAS-------------------------------------------------------54 21. ESTUDIOS DE CASOS DE SISTEMAS DE VENTILACIN--------------------------------------------------------54

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    1. VENTILACIN DE LA MINA

    El objetivo principal de la ventilacin de una mina es mantener en las galeras

    condiciones atmosfricas normales. Para ello se realiza un aporte permanente de aire fresco

    a las labores subterrneas y se expulsa el aire viciado de las mismas.

    Para garantizar una composicin, temperatura y humedad compatible con la

    seguridad, la salud y el rendimiento del personal, es preciso:

    - Asegurar la respiracin de los obreros.

    - Diluir los gases nocivos de las minas, en particular el gris.

    - Disminuir la temperatura en las minas profundas.

    El aire atmosfrico presenta una mezcla bastante constante de gases, contiene 79 %

    de nitrgeno, 21 % de oxigeno, 0,04 % de dixido de carbono; as como gases raros y vapor

    de agua. Cuando recorre las galeras subterrneas, sufre una serie de alteraciones qumicas

    y fsicas, que disminuyen su contenido de oxgeno, enriquecindolo con anhdrido

    carbnico, nitrgeno y gases nocivos txicos y explosivos: monxido de carbono, xidos

    de nitrgeno, sulfuro de hidrgeno, gas sulfuroso y metano. Aumenta, adems, la

    pulverulencia del aire y varia su temperatura, humedad y peso especifico.

    El aire que llena las labores mineras se llama aire de mina. El aire de mina no se

    diferencia o es prximo por su composicin al atmosfrico, totalmente respirable, recibe

    tambin el nombre de aire fresco, llamndose aire viciado en el caso contrario.

    2. GASES EN LAS MINAS

    2.1. OXIGENO: la composicin del aire en el interior de una mina, como se menciono

    con anterioridad, es sensiblemente diferente al atmosfrico. El contenido en oxigeno suele

    estar comprendido entre el 20 y 21 %. De acuerdo a las Reglas de Seguridad, el contenido

    de este gas en las labores que estn funcionando no debe ser inferior al 20 %, su

    disminucin en el aire de mina generalmente va acompaada por el aumento del contenido

    de CO2.

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    La disminucin del contenido de oxgeno en el aire de mina ocurre a consecuencia de

    los procesos de oxidacin de las menas y rocas sulfurosas, madera y otras materias

    orgnicas e inorgnicas.

    El oxigeno es absorbido por la respiracin de los hombres. Un hombre en reposo

    consume alrededor de 7 lts/min de air. Est cifra pasa a 25 lts/mim cuando trabaja. Puede

    incluso pasar a 40 lts/mim para un esfuerzo considerable. El hombre expulsa un aire que

    tiene 17 % de oxigeno y que se mezcla en seguida con el aire puro. La mezcla debe seguir

    siendo respirable para los obreros situados mas adelante.

    2.2. NITRGENO: el nitrgeno se introduce con el aire, pero tambin se incrementa el

    contenido de este gas por algunos desprendimientos subterrneos. Suele aparecer en el

    gris en muy pequea cantidad.

    Este gas, nada txico, no es peligroso excepto cuando hace disminuir la proporcin de

    oxigeno del aire por debajo del 16 %.

    2.3. GAS CARBNICO: el gas carbnico (CO2) de la mina es producido por:

    - La respiracin del personal: el aire espirado por el hombre contiene

    aproximadamente 4% de este gas.

    - La combustin: en particular por los motores de explosin a gas-oil.

    - La oxidacin lenta de las maderas de entibacin y del carbn: Esta

    fuente de CO2 es a menudo considerable. En general, los contenidos mas

    elevados en gas carbnico se encuentran en los retornos de aire de las minas

    viejas, cuyas maderas y restos de carbn se oxidan con el paso de corrientes

    de aire.

    Ciertas minas tienen desprendimientos de gas carbnico en estado puro o mezclado

    con gris.

    El CO2 no es txico, pero ocasiona molestias respiratorias y despus asfixia por falta

    de oxigeno, es pesado y se acumula en los lugares bajos. De acuerdo a las reglas de

    seguridad, el contenido de este gas en los tajos activos no debe pasar del 0,5 %.

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    2.4. GRIS: El gris est compuesto de metano (CH4), mezclado con pequeas

    cantidades de etano o nitrgeno. Es incoloro y en general inodoro(1). No es toxico pero llega

    a ser peligroso para el hombre cuando, como consecuencia de su presencia, el contenido del

    oxigeno baja al 16% (es preciso para ello cerca de un 30 % de gris en el aire).

    Es mucho mas ligero que el aire tal que se acumula en los puntos altos,

    preferentemente en las campanas del techo.

    El gris constituye en las minas un grave peligro, puesto que llega a ser explosivo

    cuando est mezclado en el aire en ciertas proporciones (entre 6 y 16 %). Puede ser

    suficiente una chispa para ocasionar una catstrofe, para reducir este peligro, debe diluirse

    en enormes cantidades de aire.

    2.5. GASES TXICOS: el nitrgeno, el dixido de carbono y el gris son muy nocivos

    pero no alcanzan a ser txicos. Se encuentran en el aire de la mina gases txicos en

    particular los siguientes:

    - Hidrogeno sulfurado (SH2): es incoloro, fuertemente txico y posee un

    olor caracterstico. Es explosivo cuando su concentracin en el aire es de 6 a

    45 %. Irrita las mucosas de los ojos y las vas respiratorias.

    Se forma durante el proceso de putrefaccin de las sustancias orgnicas

    (maderas de entibacin), la descomposicin de las piritas y el yeso por el

    agua.

    Las reglas de seguridad toleran una concentracin de sulfuro de hidrgeno

    en el aire de mina, no superior a 0,00066 % en volumen. Las minas cuya

    atmsfera contienen una concentracin que excede la norma sanitaria

    admitida, pertenecen a la categora de minas peligrosas.

    - Aldehdos: producidos por la combustin del gas-oil en los motores

    Diesel.

    - Radn (Ra): gas radiactivo presente en las minas de uranio.

    (1) Algunos grisus tienen, sin embargo, cierto olor.

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    - xidos de nitrgeno (NO, NO2): se forman durante los trabajos con

    explosivos; generalmente, el primero en formarse es el xido nitroso que, al

    combinarse con el oxigeno del aire, se transforma inmediatamente en

    dixido de nitrgeno.

    El NO2 es un gas de olor penetrante provoca la irritacin de las mucosas de

    los ojos, la nariz y la boca, tos, dolor de cabeza, etc.

    La masa rocosa fragmentada por la explosin tiene la facultad de retener los

    xidos de nitrgeno y otros gases, que van desprendindose gradualmente

    durante la carga y pueden ser causa de intoxicaciones. El efecto peligroso de

    este gas es agravado por el hecho de que el envenenamiento no se

    manifiesta de inmediato sino de 4 a 30 horas despus de haber sido

    aspirado. Una concentracin de 0,02 a 0,08 % de NO2 representa un peligro

    mortal dentro de un breve lapso.

    Segn la regla de seguridad, la concentracin de xidos de nitrgeno en el

    aire de mina no debe exceder 0,0001 % en volumen.

    Para evitar el envenenamiento con los gases generados por los explosivos,

    no se debe entrar en los tajos antes de que stos hayan sido totalmente

    aireados; es imprescindible regar el tajo y los escombros despus de la

    voladura y airear intensamente los tajos activos.

    - Monxido de carbono: es un gas inodoro, incoloro y muy toxico. Los

    explosivos tambin producen cantidades notables y se encuentra asimismo

    en los gases de escape de las locomotoras Diesel. Es un veneno violento

    que ataca la sangre, el hombre intoxicado debe ser transportado

    inmediatamente al aire fresco, es preciso practicarle respiracin artificial y

    suministrarle oxigeno.

    Las reglas de seguridad autorizan una concentracin mxima de CO de

    0,0016 % en volumen en el aire de mina.

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    2.6. POLVOS: partculas finas y finsimas de mineral y de estriles, suspendidas en el

    aire de las labores subterrneas o depositadas en stas. Pueden ser explosivos o txicos.

    Las fuentes principales de generacin de polvo en las minas son los trabajos de

    barrenado, arranque con explosivos, evacuacin del mineral del tajo, trabajos de carga y

    descarga.

    Para el organismo humano es especialmente peligroso el polvo que contiene

    sustancias txicas como plomo, arsnico, mercurio y otras. Aun polvos que no son txicos,

    especialmente el polvo silceo, cuarzoso, grantico, de hulla y otros, son nocivos, porque, al

    penetrar en los pulmones, provocan distintas enfermedades llamadas neumoconiosis (la

    silicosis, provocada por la aspiracin de polvo que contiene slice; la antracosis, originada

    por el polvo de carbn, la asbestosis, debida al polvo de asbesto, etc.). Las minas que

    explotan minerales y rocas que contienen mas de 10 % de dixido de silicio (SiO2) libre, se

    consideran peligrosas por causar silicosis, para disminuir el efecto de esta enfermedad se

    controla la humedad mediante un higrmetro(2) y se disminuye la produccin de polvo en

    la mina realizando perforaciones con inyeccin de agua.

    Presenta el peligro de explosin el polvo disperso de las menas sulfurosas cuando su

    contenido en azufre es mayor del 12 %, y el polvo de carbn que contiene de 17 a 32 % de

    sustancias voltiles. La explosin del polvo disperso puede ser una consecuencia del

    contacto con una fuente de llama externa, como tambin de las cargas de electricidad

    esttica adquiridas espontneamente por las partculas de polvo en su vuelo.

    3. MEDIDAS PARA REDUCIR LA CONCENTRACIN DE GASES Y POLVOS: La ventilacin eficaz de las labores subterrneas es una de las medidas mas

    importante dentro del conjunto general de medidas adoptadas en las minas contra las

    acumulaciones de polvo en concentraciones explosivas.

    En las labores subterrneas es necesario procurar tener no solamente un caudal

    suficiente de aire fresco, sino tambin las condiciones climticas adecuadas; temperatura,

    velocidad de la corriente de ventilacin y humedad.

    (2) cuando disminuye el % de humedad, aumenta el riesgo de contraer la enfermedad

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    El control sobre la composicin del aire de mina, la pulverulencia y las condiciones

    climticas es efectuado por los trabajadores del servicio de ventilacin y control del polvo

    y por la inspeccin de minas, con ayuda de aparatos especiales.

    3.1. TEMPERATURA: la temperatura del aire de mina aumenta con la profundidad por

    efecto de la compresin del chorro de aire de ventilacin, el intercambio trmico con las

    rocas circundantes y los procesos de oxidacin. Segn las Reglas de Seguridad, la

    temperatura mxima admisible del aire de mina es de 26 C. En invierno, la temperatura

    del aire aportado a la mina no debe ser inferior a +2 C . En la prctica, la temperatura del

    aire requerida en las labores subterrneas se mantiene enfriando o calentando el mismo

    antes de su aporte a la mina. La rociada de los tajos con agua finamente pulverizada

    disminuye la pulverulencia, aminora el contenido de los gases (NO2, CO2, H2S, SO2, etc)

    en el aire despus de los tiros y reduce la temperatura del ambiente.

    3.2. VELOCIDAD DE LA CORRIENTE DE VENTILACIN: una gran velocidad de la

    corriente de ventilacin ejerce un efecto refrigerante sobre el organismo humano y levanta

    una cantidad excesiva de polvo desde las paredes de las galeras; una velocidad

    insuficiente del chorro de aire puede ser causa de acumulaciones de gases y polvo disperso,

    en concentraciones peligrosas y del aumento de la temperatura del aire en la mina. Para

    prevenir los inconvenientes eventuales, segn las reglas de seguridad, la velocidad del flujo

    areo en los tajos de arranque a una temperatura de hasta 20 C, no debe ser inferior a 0,25

    m/seg (excepto en el sistema de laboreo por cmaras huecas, donde la velocidad debe ser

    mayor), mientras que en las labores preparatorias no debe ser inferior a 0,15 m/seg, para

    hacer posible la evacuacin del polvo disperso y prevenir la acumulacin de gases en las

    labores mineras. La velocidad de la corriente de aire tampoco debe exceder las normas

    siguientes: en las labores de arranque y las preparatorias, 4 m/seg; en las cortavetas,

    galeras principales de trasporte y ventilacin, planos inclinados maestros, 8 m/seg; en las

    dems galeras, 6 m/seg; en los pozos para materiales, 12 m/seg; en los pozos de

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    ventilacin no equipados con dispositivos de extraccin, as como en los conductos de

    ventilacin, 15 m/seg.

    3.3. HUMEDAD: la humedad relativa de la atmsfera de mina es de 75 a 95 %. En

    invierno, la humedad del aire es menor que en verano. En las minas de 800 a 1000 m de

    profundidad, el aire es ms seco que en las minas poco profundas, debido a la disminucin

    de la acuosidad y el aumento de la temperatura de las rocas.

    Cuando las condiciones climticas son desfavorables, se practica el

    acondicionamiento del aire en las minas por medio de instalaciones especiales que enfran

    o calientan el aire y regulan su humedad.

    4. PROYECTO DE VENTILACIN DE MINA(3)

    El proyecto de ventilacin de una mina esta ligado muy estrechamente con el

    proyecto de acceso y de explotacin de una mina.

    El contenido del proyecto de ventilacin de una mina consta de:

    - Seleccin del esquema de ventilacin y del lugar de la instalacin del

    ventilador; eleccin del mtodo de ventilacin que puede ser aspirante o

    impelente.

    - Calculo del volumen de aire necesario para la ventilacin de la mina.

    - Distribucin del aire por los mantos, secciones y lugares de trabajo.

    - Calculo de la depresin total del ventilador.

    - Eleccin del ventilador (ventilador principal)

    - Calculo del costo de ventilacin.

    Adems el proyecto debe incluir el calculo de ventilacin durante la ejecucin de los

    pozos enganches y labores.

    (3) Novitzky, pag. 276

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    5. CAUDAL DE AIRE NECESARIO PARA LA VENTILACIN DE UNA MINA(4)

    El clculo del caudal de aire necesario para la ventilacin de una mina se efecta

    considerando los siguientes factores:

    - Cantidad de gases que se desprenden en forma continua (CH4 o CO2) durante las

    voladuras. Se aplica la siguiente formula:

    /min)(m 14,4C

    V Q 3=

    Donde:

    Q = caudal en m3/min.

    V = cantidad total de gas desprendido en la mina por da en m3

    C = contenido admisible de gas en la corriente de retorno, en %

    - Nmero mximo de hombres trabajando simultneamente en la mina.

    Q = qn (m3/ min)

    Donde:

    q = es la norma del aire por obrero en la mina y de acuerdo al reglamento de seguridad se

    considera 6 m3/min.

    n = es menor al nmero mximo de obreros en las diversas labores mineras

    simultneamente.

    - Produccin diaria.

    Q = q1 x T x b (m3/min)

    (4) Formulas extradas de Editorial MIR

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    Donde:

    q1 = caudal del aire aportado a la mina, se determina de acuerdo a la categora de la mina,

    segn tablas especiales.

    T = produccin diaria de la mina en m3 de masa de mena.

    b = coeficiente de irregularidad de la produccin, puede variar de 1,05 a 1,15. Para minas

    de categora dos se pueden considerar de 1,75 para un caudal mnimo de aire por 1 m3 de

    produccin diaria de masa rocosa de 1 m3/min.

    - Consumo de explosivos, se puede considerar la siguiente formula para el calculo de

    caudal.

    /min)(m tAB 12,5

    Q 3=

    Donde:

    A = caudal mximo de explosivos usados en la voladura, medidos en Kg.

    "B" = volumen convencional de carbono generado por la explosin de 1 Kg de explosivos,

    medidos en litros, segn reglas de seguridad se pueden considerar 40 lts.

    t = tiempo de aireacin en minutos.

    Se puede tomar 30 minutos como mximo en caso de voladuras masivas. Existen

    otras formulas para realizar estos clculos, examinadas en literaturas especializadas.

    6. VENTILACIN DE LAS MINAS

    El movimiento del aire dentro en la mina es originado por la diferencia de las

    presiones o por el tiro de aire creado entre dos puntos por uno y otro medio.

    Fig.1: Esquema de las galeras de ventilacin

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    Designndose a la profundidad de los pozos por H y los pesos especficos del aire en

    los pozos A y B respectivamente por 1 y 2 . El aire en el punto C sufrir una presin

    P1 = H x 1 en el punto D2 = P2 = H 2

    A igual profundidad de los pozos e igual peso volumtrico de aire, tendremos que

    1 = 2, en consecuencia el aire presente en las labores de la mina permanecer inmvil

    pero si se originara en el pozo B una depresin 2 < 1, la diferencia de presiones en los

    pozos A y B ser:

    h = P1 - P2 = H (1- 2)

    Originndose en este caso un movimiento de aire desde C hasta D.

    La diferencia de presin h en la ventilacin se denomina depresin.

    La magnitud de la depresin representa solo una centsima de la presin atmosfrica,

    siendo expulsada para evitar nmeros quebrados en los clculos en mm de columna de agua

    (la presin de 1 at. = 1 kgf/cm2 y es equivalente a una presin de 10.000 mm agua sobre la

    superficie de 1 m2; 1 kgf/m2 = 1 mm columna de agua). Cuanto mayor sea la diferencia de

    las presiones entre dos secciones de la corriente de aire, tanto mayor ser la velocidad

    segn la siguiente formula:

    (m/seg) ?

    gh 2 V =

    La velocidad del aire esta expresada en m/seg, = peso de 1 m3 de aire en la mina

    que consideremos a 1,2 kg/m3 y la aceleracin de la gravedad de 9,8 m/seg2.

    En las pequeas minas, generalmente por la inclinacin del terreno y la diferencia de

    altura entre los pozos, se origina una ventilacin natural. Esta depresin en las grandes

    minas y en terrenos planos podemos crearla artificialmente, por medio de dos ventiladores,

    uno inyector y otro extractor.

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    En el primer caso se habla de ventilacin de tiro natural, es originada por la diferencia

    de temperatura entre el aire atmosfrico y el aire dentro de la mina, como se ha

    mencionado, los pesos especficos varan con la temperatura. En invierno la temperatura

    del aire exterior es mas baja que la del aire dentro de la mina, por ende la demanda del aire

    es mayor en la superficie y menor en las labores subterrneas. En esas condiciones el peso

    de la columna de aire exterior H, al ser destapado el yacimiento por medio de un socavn,

    ser superior al peso de una columna de aire de mina, originndose un tiro natural dirigido

    desde la boca de la mina hacia la superficie a travs de un pozo o calicata.

    Fig. 2: direccin de la corriente de aire en una mina por efecto del tiro natural

    7. ESQUEMAS DE VENTILACIN DE LAS MINAS

    De acuerdo al mtodo adoptado para el destape del yacimiento y la disposicin mutua

    de los pozos, la ventilacin de las minas es efectuada segn dos esquemas principales,

    central y diagonal.

    7.1. ESQUEMA DE VENTILACIN CENTRAL: segn el esquema de ventilacin central

    el pozo de explotacin en el que entra aire fresco y el de ventilacin a travs del cual es

    aspirado el aire viciado se hallan situados aproximadamente en la mitad del campo minero,

    a poca distancia el uno del otro.

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    El aire fresco desciende por el pozo de extraccin 1, seguidamente es encausado

    hacia la corta veta 2, de donde se reparte por las galeras de transporte 3, recortes 4 y

    asciende por los contracielos 5 a los bloques de laboreo donde se distribuye por los tajos.

    La corriente de aire viciado es dirigida por las galeras del nivel de ventilacin 6 hacia el

    pozo de ventilacin 7 y es expulsado por un ventilador a la atmsfera. Ver figura 3.

    7.2. ESQUEMA DE VENTILACIN EN DIAGONAL: el aire fresco es aportado a travs de

    un pozo de extraccin 1, pasa por las galeras del nivel de trasporte hacia los bloques de

    laboreo y va ventilando los tajos, ver figura 4. El aire viciado es evacuado al nivel de

    ventilacin, de donde es expulsado a la atmsfera por los pozos de ventilacin situados en

    los flancos del campo minero y dotados de instalaciones de ventilacin. La aireacin de las

    minas se efecta la mayora de las veces segn el esquema diagonal. Las ventajas de este

    esquema de ventilacin residen en una mayor seguridad de los trabajos por disponerse de

    tres o mas salidas a la superficie; en una depresin menor por ser menos largo el circuito de

    ventilacin; en un rgimen de ventilacin mas estable durante el laboreo de un piso.

    En la mayora de las minas se emplea el mtodo de aspiracin aspirante por ser mas

    seguro en comparacin con el mtodo impelente. Con el mtodo de ventilacin aspirante

    ocurre en la mina cierta depresin de aire en comparacin con la presin atmosfrica. En

    caso de una parada de emergencia del ventilador la presin de la mina aumenta,

    disminuyendo por ende el escape de los gases a las labores activas y crendose condiciones

    mas seguras para la salida de los obreros de los tajos. En minas de gran longitud del campo

    minero donde el aislamiento entre los sectores particulares del yacimiento explotado es

    considerable y existen numerosas salidas a la superficie se aplica el mtodo de ventilacin

    combinada o sea aspirante e impelente simultneamente.

    El aire fresco es impulsado por los ventiladores a varios pozos repartindose por los

    niveles, secciones y tajos separados.

    El aire viciado es aspirado a travs de los pozos de ventilacin generalmente situados

    en los flancos o es evacuado parcialmente por medio de calicatas. Con este mtodo los

    pozos de extraccin no se utilizan para la entrada de aire sino que son ventilados por una

    corriente de aire fresco ascendente independientemente.

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    Fig. 3: esquema central de ventilacin

    Fig. 4: esquema diagonal de ventilacin

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    8. RESISTENCIA DE LAS GALERAS MINERAS Y DISTRIBUCIN DE AIRE EN

    LAS MINAS

    El orificio equivalente de una mina (o abertura) es la seccin de un orificio en

    pared delgada que dejara pasar bajo la depresin H de la mina el mismo caudal Q.

    Se puede definir de la misma forma el orificio equivalente de un taller o una galera.

    Recordar que la velocidad del aire en un orificio en pared delgada, de seccin , ver figura

    5,viene dado por la formula:

    h g 2 V =

    Donde:

    h = depresin del aire (V ser en m/seg si h viene en metros de aire).

    Por otra parte, el aire pasa por la seccin contrada (donde , es el coeficiente de

    contraccin, igual a 0.63).

    Fig. 5: orificio de una pared delgada

    Se ha dicho que en la formula h g 2 V = , h esta evaluado en metros de aire. Pero un

    metro de aire es equivalente a 1,2 mm de agua aproximadamente. Se puede, reemplazar h

    por 1,2H

    (H ser entonces mm de agua).

    En estas condiciones:

    H,1,2H

    g 2 x 0.63 Q == 632

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    Ventilacin

    15

    Se llega en definitiva, a la importante frmula del orificio equivalente:

    HQ

    0.38 =

    Donde:

    = se expresa en m2

    Q = se expresa en m3/seg

    H = se expresa en mm de agua

    8.1. VALORES PRCTICOS DE LA ABERTURA DE UNA MINA: antes, el orificio

    equivalente de una mina era de 1 m2; ahora es con frecuencia de 4 a 6 m2 en los sitios de

    gran concentracin y gran capacidad.

    8.2. CURVAS CARACTERSTICAS DE UNA MINA: la frmula del orificio equivalente

    puede tambin escribirse de la siguiente forma.

    22

    2380Q x

    ),(H

    =

    Se puede observar que la depresin H y el caudal Q estn unidos por una relacin

    parablica. En la figura 6, las parbolas correspondientes estn representadas por diferentes

    valores del orificio equivalente: 2, 3 y 4 m2, y muestra, por ejemplo, que, para un mismo

    orificio equivalente de 3 m3, si se duplica el caudal (de 100 a 200 m3/seg) se cuadriplica la

    depresin (que pasa de 160 a 640 mm).

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    16

    Fig. 6: Relaciones entre Q, H y

    8.3. ENERGA NECESARIA PARA EL MOVIMIENTO DEL AIRE: viene dada por la

    formula:

    75H x Q

    W =

    Donde:

    Q = se expresa en m3/seg

    H = se expresa en mm de agua

    W = se expresa en C.V.

    Tabla 1

    Minas Q

    (m3/seg)

    H

    (mm de agua)

    (m2)

    W

    (C.V.)

    Kalischacht 50 100 1,91 66

    Dahlbusch 163 290 3,63 630

    Lohberg 136 188 3,7 340

    Hendrik (Lemburg) 270 550 4,37 1980

    Engelsburg 120 83 5,00 132

    Friedrich Thyssen 2/5 233 180 6,59 559

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    Ventilacin

    17

    Como H es proporcional al cuadrado de la capacidad, se aprecia que la potencia es

    proporcional al cubo del caudal. Se trata aqu de una potencia necesaria terica que no

    hace intervenir el rendimiento de los ventiladores y de sus motores.

    Se concibe, en estas condiciones, que no sea por lo general posible aumentar mucho

    el caudal de aire de una mina sin tocar su orificio.

    La tabla nmero 1, da para diferentes minas alemanas Q, H, y W, muestra como

    puede variar la potencia W del ventilador segn los pozos. Es cierto, por ejemplo, que la

    mina que tiene un ventilador de 1980 C.V., tiene un orificio demasiado pequeo para su

    caudal de aire.

    9. FORMULAS PARA RESOLVER PROBLEMAS DE VENTILACIN(5)

    Circuitos en serie y circuitos en paralelo:

    - En los circuitos en serie, las resistencias se suman:

    [ ]3 R ...... R R R n21 +++=

    Fig. 7: Circuitos en serie Fig. 8: Circuito en paralelo

    )R R R R (R 4 321 +++=

    ++=

    321 R1

    R1

    R1

    R1

    - En los circuitos en paralelo que tengan el mismo punto de partida y el mismo punto

    de llegada, se tienen las relaciones:

    Q ..... Q Q Q n21 +++= [ ]4 2

    nn2

    222

    11 QR ...... QR QR H ==== [ ]5

    (5) Extrado de Vidal, Pg. 341

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    Ventilacin

    18

    Se define la resistencia equivalente R del conjunto de estos circuitos por la frmula

    H = R Q2, donde Q es el caudal total. Las relaciones pueden entonces escribirse:

    nn2211 R Q ...... R Q R Q R Q ===

    o aun:

    ==== 1/R

    Q

    1/R

    Q

    1/R

    Q

    1/R

    Q

    n

    n

    2

    2

    1

    1

    [ ]6 1/R 1/R 1/R

    Q ...... Q Q

    1/RQ

    n21

    n21

    n

    n

    +++++

    =

    De las frmulas [4] y [6] se deduce la relacin siguiente, que da el valor de la

    resistencia equivalente:

    [ ]7 R

    1 ......

    R

    1

    R

    1

    R

    1

    n21

    +++=

    Las relaciones sencillas [3], [4], [5] y [7] se emplean constantemente en los clculos

    de ventilacin.

    Fig. 9: reparticin del gasto de aire

    10. PROBLEMAS DE VENTILACIN

    10.1. Calcular la ventilacin de una mina que explota cuatro mantos de carbn, cuyas

    potencias estn dadas en la tabla nmero 2. El buzamiento es de 63, la mina es poco

    gaseosa y la produccin diaria es de 900 toneladas con un nivel de explotacin. El campo

    de explotacin tiene 4 km de largo. El sistema de ventilacin es central. La seccin de cada

    pozo es circular con un dimetro de 4 metros, estn revestidos de hormign. El sistema de

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    Ventilacin

    19

    explotacin: frente escalonando de 110 metros de largo. El arranque se efecta avanzando,

    con martillos picadores. Transporte horizontal por locomotoras de acumuladores.

    Produccin por obrero subterrneo y turno, 2,5 toneladas. Se utiliza explosivo nicamente

    en las labores de acceso y de preparacin.(6)

    Tabla 2

    Manto Potencia (m) 1 1,2 2 1,0 3 0,9 4 1,0

    La produccin diaria se reparte de la siguiente manera:

    Tabla 3

    Manto Potencia

    (m)

    Avance diaria (m)

    Largo del frente (m)

    Recupe-racin

    Peso especifico

    Nmero de frentes

    Produc- cin

    1 1,2 1,0 110 0,9 1,4 2 332,6

    2 1,0 1,0 110 0,9 1,4 2 277,2

    3 0,9 1,0 110 0,9 1,4 2 249,5

    4 1,0 Labores de reserva......................................... 2

    Trabajos preparatorios................................................................................... 40,0

    Total........899,3

    CLCULOS:

    DETERMINACIN DEL CAUDAL:

    a) Caudal de aire segn el numero de mineros:

    Numero mximo de obreros trabajando al mismo tiempo en la mina

    21652221900

    ==,x,x

    n

    (6) Problema extrado de libro Ventilacin de minas, Novitzky, pag. 294.

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    20

    Donde:

    900 = produccin diaria en toneladas

    2 = nmero de turnos

    2,5 = rendimiento efectivo por obrero y turno

    1,2 = coeficiente de irregularidad

    El caudal de aire de la mina (segn la formula 178 de la pagina 279) es:

    /minm 1685 1,3 x 6 x 216 k x q x n Q 3===

    Donde:

    q = 6 m3/min, norma de aire por hombre, redactada por la URSS.

    n = 216, nmero de hombres que se encuentran al mismo tiempo en la mina.

    k = 1,3, coeficiente de perdida de aire.

    b) Caudal de aire segn la produccin(usando la formula 177 de la pag. 278):

    /minm 1350 1,5 x 1900 k x T x q Q 3===

    Donde:

    q = 1 m3/min, norma de aire por tonelada de produccin diaria.

    T = 900 toneladas, produccin diaria.

    k = 1,5, coeficiente de perdidas.

    Aceptamos el valor mayor de Q = 1685 m3/min. Entonces, cada uno de los 6 frentes

    de explotacin recibir 1685/6 = 281 m3/min. Adems de los frentes activos, es necesario

    asegurar con aire dos frentes de reserva (la lnea de los frentes de reserva no debe ser menor

    de 25 % de la activa). El caudal de aire pare el frente de reserva lo admitimos igual al 50 %

    del caudal necesario para el frente activo

    1685 + 2 x 581/2 = 1996 2000 m3/min = 33,33 m3/seg

    cada frente de arranque activo recibir 4,76 m3/seg. y cada frente de reserva 2,38 m3/seg.

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    Ventilacin

    21

    DETERMINACIN DE LA DEPRESIN:

    Calculamos la depresin de la mina para el periodo final de la explotacin del cuarto

    nivel, cuando los frentes de arranque se encuentran en los lmites del campo de explotacin

    y por lo tanto la depresin es mxima.

    En base al esquema de ventilacin que se observa en la figura 7, se prepara la tabla 4

    para la determinacin de las depresiones de los diversos circuitos.

    El examen de esta tabla y del diagrama de ventilacin de la figura 8, muestra que las

    depresiones de las corrientes parciales que pasan por los frentes activos son casi iguales

    entre s (aproximadamente 35 mm de H2O). Pero, para que tal distribucin de aire sea

    posible se necesita colocar puertas de regulacin en las galeras de retorno de aire de ambos

    flancos de manto 4. Sin estas puertas, los caudales de los ocho frentes seran

    aproximadamente iguales a 33,33/8 = 4,17 m3/seg ya que las resistencias de los caminos

    respectivos son casi iguales entre s.

    Estas puertas de regulacin, para igualar las depresiones de los circuitos de aire por

    los frentes de reserva en el manto cuatro con los dems caminos, deben introducir una

    depresin suplementaria igual a:

    H = 35 27 = 8 mm de H2O

    donde 27 mm es la depresin de cada circuito por el manto cuatro.

    Se determinar la resistencia de la puerta de regulacin por la formula 41 de la pagina

    157. Las resistencias de las labores mineras al movimiento del aire se dividen en tres tipos:

    - Resistencias de rozamiento del aire contra las paredes de la labor y de las

    partculas entre si.

    - Resistencias locales.

    - Resistencias frontales.

    En los cursos de hidrodinmica, se demuestra que la diferencia de presin en dos

    secciones, o la depresin es igual a:

    saLPV

    2gsP??LP

    h22

    == (mm de agua o kg/m2)

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    Ventilacin

    22

    Donde:

    g x 2 x

    = coeficiente de resistencia aerodinmica.

    L = largo de la labor, en metros.

    P = permetro de la labor en metros.

    S = seccin transversal de la labor en m2.

    V = velocidad de movimiento del aire en m/seg

    = coeficiente de roce.

    = peso especfico estndar del aire, igual a 1,2 Kg/m3

    Reemplazando en la frmula anterior V = Q/S, donde Q es el caudal de aire en

    m3/seg, se obtendr la expresin final, para la depresin de una labor minera:

    h = x L x P x Q2/S3 = R x Q2 mm de H2O

    Por lo que se obtendr:

    h = x Q2/1000; = 8 x 1000/2,832 = 1413,4

    Se calcula la seccin del orificio de la puerta de regulacin (por la formula 133 de la

    pagina 219), obtenindose lo siguiente:

    2330414135075201

    5072501

    m,,x,xS,

    SS =

    +=

    +=

    Como la relacin s/S = 0,33/5 = 0,66; la seccin del orificio de la puerta de

    regulacin debe ser aumentada en un 13 , y si seccin definitiva es: 0,33 x 1,13 = 0,38 m2

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    Ventilacin

    23

    Fig. 7: Esquema de una mina de carbn

    Fig. 8: Grfico de reparticin del aire

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    Ventilacin

    24

    Tabla 4: clculo de las depresiones parciales de la mina(7) Labor Revesti- miento

    S (m2)

    P (m) S

    3 1000 P S3 L

    (m) = 1000.P..L

    S3 Q

    (m3/s) Q2 h = Q

    2 1000

    Pozo de entrada de aire Hormign 0,0040 12.6 12.6 2000 6,3 500 12,60 33,32 1110,2 13,99

    Enganche 3 nivel Hormign 0,0003 17,0 15,4 4913 3,1 100 0,09 19,04 362,5 0,03 Transversal de

    transporte hasta manto 2

    Fortificacin acero 0,0014 14,0 15,2 2744 5,5 100 0,77 19,04 362,5 0,28

    Galera de trans-porte en manto 2

    Fortificacin acero 0,0014 6,0 - - 47,0 2000 131,60 4,76 22,7 2,99

    Frente de arran-que en manto 2

    Enmaderacin 0,0014 4,0 10,0 64 156,3 112 70,00 4,76 22,7 1,59

    Galera de venti-lacin en manto

    2 Enmaderacin 0,0040 5,0 - - 74,1 2000 207,50 4,76 22,7 4,71

    Transversal de ventilacin hasta

    manto 2

    Fortificacin acero 0,0017 14,0 15,2 2744 5,5 130 1,00 19,04 362,5 0,88

    Enganche 2 nivel Hormign 0,0014 17,0 15,4 4913 3,1 40 0,04 19,04 362,5 0,01 Pozo de

    ventilacin Hormign 0,0003 12,6 12,6 2000 6,3 375 9,45 33,32 1110,2 10,49

    Transversal entre mantos 1 y 2

    Fortificacin acero 0,0040 8,5 12,0 614 19,0 80 2,13 9,52 90,6 0,19

    Galera de trans-porte en manto 1

    Fortificacin acero 0,0014 6,0 10,4 110,6 47,0 2000 131,60 4,76 22,7 2,99

    Frente de arran-que en manto 1 Enmaderacin 0,0040 4,8 94,0 112 42,1 4,76 22,7 0,96

    Galera de venti-lacin en manto

    1 Enmaderacin 0,0017 5,0 74,1 2000 207,50 4,76 22,7 4,71

    Transversal de ventilacin entre

    manto 1 y 2

    Fortificacin acero 0,0014 8,5 12,0 614 19,0 80 2,13 9,52 90,6 0,19

    Enganche 3 nivel Hormign 0,0003 17,0 15,4 4913 3,1 100 0,09 14,28 203,9 0,02 Transversal de

    transporte hasta manto 3

    Fortificacin acero 0,0014 14,0 15,2 2744 5,5 125 0,96 14,28 203,9 0,20

    Galera de trans-porte en manto 3

    Fortificacin acero

    0,0014 6,0 - - 47,0 2000 131,60 4,76 22,7 2,99

    Frente de arran-que en manto 3 Enmaderacin 0,0040 3,6 9,8 46,7 209,8 112 93,99 4,76 22,7 2,13

    Galera de ventilacin en

    manto 3 Enmaderacin 0,0017 5,0 - - 74,1 2000 207,5 4,76 22,7 4,71

    Transversal de ventilacin hasta

    manto 2

    Fortificacin acero 0,0014 14,0 15,2 2744 5,5 100 0,77 14,28 203,9 0,16

    Enganche 2 nivel Hormign 0,0003 17,0 15,4 4913 3,1 50 0,05 14,28 203,9 0,01 Transversal entre

    mantos 3 y 4 Fortificacin

    acero 0,0014 8,5 12,0 614 19,0 85 2,26 4,76 22,7 0,05

    Galera de trans-porte en manto 4

    Fortificacin acero 0,0014 6,0 - - 47,1 2000 131,60 2,38 5,7 0,75

    Frente de arran-que en manto 4 Enmaderacin 0,0040 4,0 10,0 64 156,3 112 70,00 2,38 5,7 0,40

    Galera de venti-lacin en manto

    4 Enmaderacin 0,0017 5,0 - - 74,1 2000 207,50 2,38 5,7 1,18

    Transversal de ventilacin entre

    mantos 3 y 4

    Fortificacin acero 0,0014 8,5 12,0 614 19,0 85 2,26 4,76 22,7 0,05

    (7) Tabla nmero 69

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    Ventilacin

    25

    DETERMINACIN DE LA DEPRESIN DEL CANAL DE VENTILADOR Y DE SU DIFUSOR:

    Se adopta un ventilador axial, de 1.5 m de dimetro, de 980 r.p.m. en base al grfico

    publicado en Gorny Zhurnal.

    De acuerdo a la prctica, el canal del ventilador constara de 3 de partes de acuerdo a

    la siguiente tabla:

    Tabla 5(8) Parte del canal Forma Seccin inicial Seccin final Largo

    Inicial Cuadrado con ngu-los redondeados

    2,9 x 2,9 m2 2,9 x 2,9 m2 2,6

    Central Cuadrado con ngu-los redondeados

    2,66 x 2,66 2,2 x 2,2 3,1

    Final Circular 2,2 1,5 2,1

    Depresin del canal considerado como recto, segn la tabla 6:

    h1 = 0,26 mm de H2O

    Tabla 6: calculo de la depresin del conducto del ventilador, considerado como recto(9)

    Parte inicial Hormign 0,0003 8,4 11,6 592,7 19,6 2,6 0,02 33,32 110,2 0,02 Parte central Hormign 0,0003 5,8 9,7 195 49,7 3,1 0,05 33,32 110,2 0,05 Parte final Hormign 0,0003 2,8 5,8 22 263,6 2,1 0,17 33,32 110,2 0,19 Total 0,26

    Depresin producida por cambio de direccin: entrada del pozo al canal del

    ventilador.

    308192

    2142302

    2

    2 ,,x,xx,

    xgxxV

    h ==

    = mm de H2O

    Donde:

    = 0,3

    V = Q/S = 33,3/8,4 = 3,96 4 m/seg

    Codo de 60

    (8) Tabla nmero 68 (9) Tabla nmero 70

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    Ventilacin

    26

    O Hde mm 1,2O Hde mm 0,9

    819 2

    21 96 30 2

    2

    222

    2 ===

    ,x,x,x,

    gxxVxh

    Donde:

    = 0,3

    V = Q/S = 962222

    333,

    ,x,,

    = m/seg

    La depresin producida por contraccin de la corriente, en el canal del ventilador h4

    se adopta sin clculo igual a 2 mm H2O.

    Perdidas en el difusor:

    312x9,81

    x1,26,3)0,3(18,82xg

    ?V2)?(V1hs

    22

    ,=

    =

    mm de H2O

    Sumando los valores obtenidos, se tendr la depresin del canal del ventilador con difusor:

    0,3 + 1,2 + 2,0 +1,3 = 4,8 5 mm de H2O La depresin dinmica perdida en la atmsfera:

    ===9,81x 2

    1,2x 6,3x 1gx 2x ?Vx ?

    h22

    d 2,4 mm de H2O

    DISPOSICIN DE LOS POZOS DE VENTILACIN

    Todas las minas deben tener ventilacin artificial. La ventilacin natural se autoriza

    como excepcin en las minas metalferas no peligrosas par el gas, la silicosis y las

    explosiones del polvo de sulfuros, bajo la condicin de que la composicin del aire de las

    minas corresponder a las normas.

    Segn el carcter del trabajo del ventilador, se diferencian los siguientes mtodos de

    ventilacin: aspirante, impelente y combinado.

    En hulleras grisutosas, se autoriza nicamente la ventilacin aspirante, la ventilacin

    impelente se admite para las minas metalferas, las hulleras no grisutosas y el primer nivel

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    Ventilacin

    27

    de las hulleras grisutosas, la ventilacin combinada se autoriza en todas las hulleras, bajo la

    condicin de que en los frentes de arranque se cree rarificacin.

    Esta exigencia de los reglamentos se deba a que, en caso de paro del ventilador

    aspirante, la presin del aire debe subir en el valor de la depresin, y en consecuencia, por

    un corto tiempo retendr el desprendimiento del gris del espacio explotado, y de las

    grietas, que se utilizar para el retiro de los obreros.

    El aire entrante en la mina por el pozo de entrada de ser dirigido al nivel ms bajo,

    por las labores de este nivel llega hasta las secciones, pasa por los frentes de arranque,

    despus por el nivel de ventilacin alcanza el pozo de ventilacin y por este sale a la

    superficie. Este esquema de ventilacin ascendente corresponde al movimiento natural del

    aire calentado en las labores mineras.

    En explotacin mediante planos inclinados, los reglamentos autorizan en minas no

    grisutosas, dirigir el aire saliente por el pasillo hacia abajo, en la galera paralela a la gua

    de transporte en las hulleras grisutosas, esta autorizacin se limita por el ngulo de 10,

    bajo la condicin de que V > 1 m/seg.

    Cada mina deba poseer por lo monos dos labores que salen a la superficie, para las

    corrientes limpias y salientes. Se prohbe la evacuacin del aire de los frentes activos a

    travs de los derrumbes y hundimientos.

    En las hulleras grisutosas de pendiente mayor a 10, la ventilacin debe ser

    ascendente. La ventilacin descendente del frente de arranque se admite en minas

    grisutosas bajo las siguientes condiciones: cuando el ngulo de inclinacin de la labor

    sobrepase los 10, para labores de 50 metros de largo, el ngulo de inclinacin no se limita.

    La velocidad de la corriente debe ser mayor de 1 m/seg, y el contenido de gris no mayor

    del 0,5 5.

    La ventilacin sucesiva de varios frentes de arranque se admite en las hulleras que

    explotan los mantos no peligrosos segn proyeccin instantnea de carbn y

    desprendimientos por flujos, se el largo total de los frentes de arranque no es mayor de 300

    metros. Cada frente de arranque siguiente debe recibir por la galera de transporte

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    Ventilacin

    28

    adyacente una corriente de aire adicional, la cual reducir el contenido de gris en el aire

    entrante del frente de arranque hasta una concentracin no superior a 0,5 % (URSS).

    Segn la disposicin de los pozos de las minas, se diferencian tres esquemas de

    ventilacin. Central, diagonal y combinado.

    El esquema central de ventilacin como se puede observar en la figura 9 se

    caracteriza por la direccin del movimiento en U del aire, o sea, el aire se mueve al

    comienzo desde el centro del campo minero en direccin hacia los frentes de arranque, y

    despus regresa por la galera de ventilacin del pozo de salida, situado en el centro del

    campo. En el esquema de ventilacin diagonal o marginal que vemos en la figura 10, el

    movimiento del aire es directo, el aire viciado no regresa al centro del campo, sino que sale

    por el pozo situado en el lmite del campo minero. En el sistema combinado, una parte del

    aire se mueve hacia el ventilador del flanco y otra, hacia otro ventilador, situado en el

    centro del campo minero.

    Fig.9: esquema de ventilacin central Fig. 10: esquema de ventilacin diagonal

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    Ventilacin

    29

    Fig. 11: esquema combinado de ventilacin

    10.2. Calcular un ventilador axial con los siguientes datos: (10)

    - Caudal Q = 30 m3/seg.

    - Depresin P = 100 kg/m2

    - Velocidad Tangencial = u2 = 75 m/seg

    - Numero de revoluciones n = 960 r.p.m.

    - Rendimiento hidrulico h = 0,80

    El coeficiente de presin es:

    0,284 75

    100x 16

    u

    P 16

    222

    ==

    =

    Se elige para las paletas el metal ligero ( = 0,05), r = 0,85. El grfico siguiente

    indica que para = 0,284, y adoptando v = 0,5 ( = 0,238), el rendimiento hidrulico

    mximo por esperar ser de 0,69.

    (10) Los problemas 2, 3, 4 y 5 fueron extrados del Manual Ingeniero de Minas, SME (Mining Engineering Handbook), Howard L. Hartman, capitulo 11-6, pag.1052

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    Ventilacin

    30

    Fig. 12: Rendimiento hidrulico h para calidad del perfil = 0,05 y rendimiento de la rueda r = 0,85

    Segn la figura X1, se ve que para v = 0,5 y = 0,284, el rendimiento por desviacin

    de la corriente de = 0,83, o sea, utilizando la corona directora el rendimiento subir hasta

    0,69/0,83 = 0,83. Prcticamente se puede contar con un rendimiento hidrulico de 0,80.

    Fig. 13: Rendimiento por desviacin de, segn Back

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    Ventilacin

    31

    El dimetro exterior se puede obtener de la relacin:

    2r2 ux FQ

    uCa

    ==

    60960

    x d 3,14 40,5) - (1

    x d

    30

    60n

    x d 4

    ) v- (1x d

    Q 0,238

    22

    22

    2 2

    2

    =

    =

    d2 = 1,62 m d1 = d2 x v = 1,62 x 0,5 = 0,81 m

    Se elige el perfil de Gottingen n 682. Para el clculo del ngulo de Wm se utiliza la

    ecuacin:

    v4

    v tg m

    +

    =

    para los extremos de las paletas

    1231' y 0,222

    42840

    1

    2380 tg m2 ==

    +=

    ,,

    para el cubo

    2020' y 0,370

    0,5x 42840

    v0,5

    2380 tg 1 ==

    +=

    ,,

    m

    Segn la figura X2, se tiene que para los extremos de paletas = 0,04, c2 0,5 y m2

    0; para el cubo = 0,06, c1 0,7 y m1 3; en consecuencia, 2 = 1230 y 1 = 2320

    Los productos Iz se toman de la ecuacin:

    22222 d 1,62 1230' sen d 3,14 0,2380,284

    x 0,51

    sen d x c1

    zI ==

    =

    222 d 1,853 2020' sen d 3,14 23802840x

    701 zI ==

    ,,

    ,

    Fijando el nmero de paletas a z = 12 (se podra ir hasta z = 16), se recibe:

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    32

    I2/d2 = 1,62/z = 1,62/12 = 0,135 I1/d2 = 0,154

    Los ngulos de las paletas de la corona directriz se calculan por la ecuacin:

    v1,67 0,2840,238

    2v v2

    tg ==

    =

    Fig.14: Coeficientes de sustentacin y calidades de perfil par f/1 = 0,05 En la tabla 7 se observan todas las caractersticas del ventilador axial.

    Tabla 7

    V R (mm) tg m m m c I/d2 I

    (mm)

    1,0 810 0.222 1230 0 1230 0.5 0,135 219 5910 0,9 729 0,243 1340 035 1415 0,54 0,136 220 5620 0,8 648 0,267 15 110 1610 0,58 0,140 227 5350 0,7 567 0,297 1630 150 1820 0,62 0,142 230 4915 0,6 486 0,330 1815 225 2040 0,66 0,147 238 45 0,5 405 0,370 2020 3 2320 0,70 0,154 249 40

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    Ventilacin

    33

    10.3. Considerar un pozo longitudinal de hormign de 300 ft (91,44 mm) de

    profundidad, 18 ft (5,49 m) de dimetro, y moderadamente obstruido.

    Calcular la prdida de carga si una cantidad de 400,000 cfm (188,78 m3/seg) est

    fluyendo en el pozo.

    CLCULOS:

    L = 300 ft (91,44 m)

    O = D = 18 = 56,52 ft (17,32 m)

    )m (23,63 ft 254,34 4

    (18)

    4D

    A 2222

    =

    =

    =

    Puede encontrarse la velocidad del aire de esta relacin:

    m/s) (7,99 fpm 1572,70 254,34

    400,000

    AQ

    V ===

    El valor del mximo para K, ver Tabla 8, para una va area de suave pendiente

    lineal, recta, moderadamente obstruida es 35 x 10-10 lb-min2/ft4 (0.0065 kg/m3)

    Usando la siguiente ecuacin, se tiene:

    Pa)(27,67agua 0,111" 254,34x 25

    (1572,7)x 56,52x 300x 10x 35

    Ax 5,2Vx Ox x LK

    H2-102

    f === ,

    Entonces usando la ecuacin, la prdida de carga debida a la friccin es Hf = 27,67 Pa.

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    34

    10.4. Se desea pasar 20.000 cfm (9,44 m3/s) de aire a travs de una galera recta

    enmaderada que mide 4 x 5 x 2000 ft ( 1,22 x 1,52 x 609,6 m). La densidad del aire es 0,05

    lb/ft3 (0,8 kg/m3).

    Calcular (a) la diferencia de presin que debe mantenerse entre los extremos de la

    galera y (b) la resistencia de la galera.

    CLCULOS:

    a) La velocidad del aire segn la siguiente ecuacin es:

    m/s) (5,08 fpm 1000 20

    20.000 V

    AQ

    V ===

    De la Tabla 8, se obtiene el valor de K que es igual 95 x 10-10 lb-min2/ft4 (0,0176

    kg/m3), asumiendo una va area limpia. Usando la prxima ecuacin, se tiene:

    ==20x 5,2

    (1000)x 18x 2000x 10x 95 Hf

    Ax 5,2Vx Ox x LK

    H2-102

    f

    )kg/m 1,20 w Pa (818,68 lb/ft 0,075 w agua decolumna 3,29 H 33 f ===

    La densidad de Hf a 0,05 lb/ft3 (0,8 kg/m3) es igual a 2,19 0,0750,05

    x 3,29 = columna de

    agua (544,96 Pa).

    b) Hf = RQ2 donde Q es en unidades de 100,000 cfm y por consiguiente 2,19

    columnas agua es igual a R (0,2)2 o R = 54,75 in-min2/ft6 (6,12 N-s2/m3) a w = 0,05 lb/ft3

    (0,8 kg/m3)

    )kg/m (1,2 lb/ft 0,075 w /ms-N (9,1739 /ftmin -in 82,13 0,05

    0,075x 54,75 R 338262 ===

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    35

    Tab

    la 8

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    36

    PERDIDAS DE PRESIN:

    Muchos mtodos pueden ser usados para calcular la perdida de presin, pero aqu se

    discuten solo tres: (a) la tabla frmula CAGH, (b) la ecuacin de Darcy Wiesbach y (c) la

    ecuacin de flujo de masa.

    Generalmente se usan tablas para clculo manual. Aka ecuacin de Darcy

    Weisbach normalmente es la de mas uso en programas de computadora de flujo de fluidos

    existentes. El programa de computadora, COMPAIR (Gent, 1986), referenciado a que

    emplea el flujo de masa o el volumen tradicional aproximado.

    Ecuacin CAGH:

    Las tablas de CAGH se generan de la ecuacin siguiente:

    5,312 x Dr x /3600Qx x L 0,1025 =p

    Ecuacin de Darcy Weisbach: Calcular la prdida de presin con la ecuacin de Darcy Weisbach permite la

    seleccin de rugosidad y viscosidad absoluta, permitiendo adems calcular el factor de

    friccin para cualquier rgimen de flujo.

    La ecuacin de Darcy Weisbach para la prdida de presin es:

    )gx D/(288Vx x L px f p c2=

    Flujo de masa:

    Las conjeturas sobre flujo de masa son similares a los otros mtodos. Un proceso

    isotermo es normalmente supuesto, pero esto puede cambiarse a isotrpico o adiabtico. Es

    asumido en estado firme para el clculo de prdida de presin. La prdida de presin puede

    calcularse usando la expresin siguiente (Anon., 1980)

    ) P (Px )/Plog(P 2 x L/D f

    Ax g 144

    m P

    2121

    2c

    21

    +

    +

    +=

    pp

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    37

    Los clculos de flujo de masa son ms complejos y llevan ms tiempo porque las

    partes fsicas son ms complicadas. Una aproximacin de flujo de masa lleva a un anlisis

    nodal o de lados, porque las presiones a ambos lados o nodos pueden estimarse; luego las

    correspondientes proporciones de flujo pueden calcularse. La discusin del anlisis de un

    flujo de masa nodal es dada por Gent. (1986).

    10.5. Una cantidad de 560 scfm (0,2643 m3/seg) est fluyendo en 375 ft (114,3 m), 4

    in (101,6 mm), se fijan 40 caeras la presin de la entrada es 97 psig (668,8 kPa).

    Determinar la cada de presin si la caera est al nivel del mar y la temperatura interior es

    de 60 F (15,60 C).

    CLCULOS:

    Como con la ecuacin Darcy Weisbach, la parte mas difcil de este calculo es

    determinar el factor de friccin. La proporcin de flujo interior es 73,70 acfm en 97 psig, y

    la densidad interna es de 0,58025 lbm/ft3. La proporcin del flujo de masa es:

    k/seg) (0,3233 lbm/seg 0,71274 )lbm/ft (0,58025x seg/min) 60acfm/ 73,7 ( m 3 ==

    La ecuacin de flujo de masa como se presenta es una ecuacin reiterativa. Si la

    aceleracin del fluido se ignora o la proporcin de presin de la entrada a la salida se toma

    como cerca de 1, entonces 2 log (P1/P2) puede no tenerse en cuenta sin una perdida

    apreciable de exactitud. Sustituyendo P para P1 P2 y combinando trminos similares

    (aceleracin despreciable), una ecuacin cerrada resulta:

    +=

    2c

    12

    21

    22 Ax px x D g 144

    x L fx x P m P P

    El rea de 40 caeras de 4 in (101,6 mm) es 0,088405 ft2 (0,007815 m2), y el

    dimetro interior es 0,3355 ft (0,1023 m), la solucin para P2 es :

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    38

    ] 12519,54 (0,0884)x (0,5803)x (0,3355)x (32,17)x )(375)/(144x (0,019)x (111,7)x (0,7125)(111,7) P

    2

    2222

    =

    += [

    kPa) (768,4psia 111,44 P 2 =

    kPa) (1,793 psig 026 111,44 - 111,7 P- P p 21 ===

    Note que no hay ninguna diferencia entre las respuestas por el flujo de masa y

    mtodos volumtricos; ste, sin embargo, no siempre es el caso. Cuando las tasas de flujo

    aumentan y las distancias se vuelven ms largas, las soluciones de los dos mtodos

    divergirn.

    Todas los anlisis presentados son para una caera nueva limpia. La tubera no

    permanecer para siempre en esta condicin. La caera se oxidar, se cubrir con aceite,

    tendr suciedad y costras y se doblar y tendr forma ovaloidal en seccin transversal. Para

    considerar esto, deben hacerse correcciones al factor de friccin.

    Una disminucin del % en dimetro aumentar la perdida de presin en un 5%. Para

    40 caeras de 2 in. (50,8 mm) esto igual a menos de 1/64 in. (0,696 9 mm9 de aumento en

    las paredes interiores. Una disminucin del 5% en el dimetro aumenta la cada de presin

    en un 29%. El informe tcnico 410 de Crane (Anon., p., 17) dice que el envejecimiento

    aumenta al factor de rugosidad en un 20% en tres aos con uso slo moderado. Es

    recomendado que las cadas de presin sean aumentadas de un 20 a 50 % por posibles

    fallas.

    11.TIPOS DE VENTILADORES

    Las partes principales de los ventiladores son en general un rotor y una caja o caracol

    que contiene al rotor. A grandes rasgos pueden ser clasificados de la siguiente forma:

    - Ventiladores de Baja Presin: pueden tener de 100 a 160 mm de

    columna de agua y a su vez tener un gran caudal que oscila entre 50 y 80

    m3/seg o ms.

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    Ventilacin

    39

    - Ventiladores de Media Presin: tiene entre 200 y 600 mm de columna de

    agua y un caudal entre 12 y 16 m3/seg.

    - Ventiladores de Alta Presin: tiene entre 600 y 1200 mm de columna de

    agua con un caudal de 4 a 5 m3/seg. Ver Tabla 9, 10 y 11.

    Segn el trabajo realizado los de gran caudal y baja presin, usados en la ventilacin de las

    minas pueden ser:

    - Ventiladores inyectores: captan el aire fresco de la superficie y lo

    impulsan hacia los diversos niveles, galeras y frentes de explotacin.

    - Ventiladores extractores: expulsan hacia la superficie el aire

    contaminado con gases y polvos.

    A su ves pueden ser ventiladores principales que son de gran potencia y estn

    ubicados en la salida o la entrada de los pozos. En cambio los ventiladores auxiliares o

    secundarios ayudan a los ventiladores principales dentro de la mina ya sea en las galeras o

    frentes de explotacin.

    Los ventiladores de media presin pueden ser utilizados como ventiladores

    secundarios, los ventiladores de alta presin tienen usos especficos en la industria, se

    utilizan en la pulverizacin de combustibles como complementos de los quemadores de

    horno.

    Segn la construccin mecnica los ventiladores centrfugos pueden ser:

    - Ventiladores centrfugos con rotor de paletas rectas y de caja o carcaza

    en forma de caracol, las paletas tambin pueden estar inclinadas y con

    rotor de paleta curvadas en forma de jaula de ardilla, ventiladores que

    reciben el nombre de tipo Siroco.

    - Ventiladores axiales con rotor de tipo hlice como el de aeroplano

    (helicoidales).

    - Turbos soplantes o turbo compresores que son de varias etapas, saltos

    o paletas. Su funcionamiento es igual al de las bombas centrifugas de

    media presin y alcanzan hasta 2 kg/cm2.

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    Ventilacin

    40

    - Los sopladores o soplantes de dos alabes tipo Root de gran caudal y

    mediana presin con caudales de 1420 m3/min o mas y presiones que van

    desde 0,25 kg/cm2 hasta l kg/cm2.

    Tabla 9: Ventiladores Centrfugos de baja presin (E. Marelli y C. Miln)

    Boc

    a im

    pele

    nte

    mm

    R.P

    .M.

    Cau

    dal

    m3 /

    min

    Pres

    in

    mm

    ag

    ua

    Pote

    ncia

    ne

    cesa

    ria

    C.V

    . B

    oca

    impe

    lent

    e m

    m

    R.P

    .M.

    Cau

    dal

    m3 /

    min

    Pres

    in

    mm

    ag

    ua

    Pote

    ncia

    ne

    cesa

    ria

    C.V

    .

    190 x

    225

    1800

    1200

    30 40 20 26

    55 55 25 23

    1 1,3 0,3 0,4

    680 x

    800

    700

    300

    560 1000 240 440

    130 120 24 22

    25 50 2 4

    250 x

    295

    1600

    800

    30 100 20 60

    95 90 23 20

    1,3 3,9 0,2 0,55

    800 x

    940

    600

    250

    600 1200 250 500

    120 125 20 22

    28 55 2

    4,2

    340 x

    400

    1400

    600

    70 250 30 100

    120 130 20 18

    4,5 13

    0,26 0,9

    910 x

    1070

    500

    200

    800 1600 320 650

    120 120 19 20

    30 70 2

    4,5

    460 x

    540

    1000

    500

    280 400 140 200

    120 100 28 25

    12,2 16 1,5 2,2

    1030 x

    1210

    400

    200

    1300 2000 650 1000

    100 100 25 25

    43 78 5,5 9,5

    570 x

    670

    800

    400

    350 650 180 330

    115 100 30 28

    16 28 2,2 4

    1140 x

    1340

    350

    200

    1500 2500 870 1400

    76 80 25 27

    40 65 8 12

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    Ventilacin

    41

    Tabla 10: Ventiladores Centrfugos de media presin (E. Marelli y C. Miln)

    Boc

    a im

    pele

    nte

    Mm

    R.P

    .M.

    Cau

    dal

    m3 /

    min

    Pres

    in

    Mm

    ag

    ua

    Pote

    ncia

    ne

    cesa

    ria

    C.V

    .

    B

    oca

    impe

    lent

    e m

    m

    R.P

    .M.

    Cau

    dal

    m3 /

    min

    Pres

    in

    Mm

    ag

    ua

    Pote

    ncia

    ne

    cesa

    ria

    C.V

    .

    110 x

    150

    3000

    2000

    14 25 9 17

    105 100

    47 44

    0,8 1,6

    0,25 0,5

    400 x

    750

    1300

    900

    320 700

    225 410

    315 350

    150 165

    39 87

    13 29

    135 x

    190

    3000

    2000

    40 55

    28 37

    160 155

    70 65

    3,2 4,5

    1

    1,3

    480 x

    680

    1000

    800

    525 900

    420 720

    300 330

    190 210

    59 117

    30 60

    180 x

    250

    3000

    1800

    64 150

    38 90

    300 315

    110 113

    8 20,5

    1,7 4,3

    560 x

    800

    900

    700

    825 1420

    640 1100

    270 335

    160 200

    77 200

    36,5 95

    240 x

    350

    2400

    1600

    130 300

    90 200

    350 400

    155 180

    16 45 5

    13,5

    650 x

    910

    800

    600

    1150 2000

    870 1550

    310 350

    175 200

    118 240

    50 105

    320 x

    460

    1600

    1100

    240 480

    165 330

    320 360

    150 170

    29 55

    9,5 21,5

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    Ventilacin

    42

    Tabla 11: Ventiladores Centrfugos de alta presin (E. Marelli y C. Miln)

    Boc

    a im

    pele

    nte

    Mm

    R.P

    .M.

    Cau

    dal

    m3 /

    min

    Pres

    in

    Mm

    ag

    ua

    Pote

    ncia

    ne

    cesa

    ria

    C.V

    .

    B

    oca

    impe

    lent

    e m

    m

    R.P

    .M.

    Cau

    dal

    m3 /

    min

    Pres

    in

    Mm

    ag

    ua

    Pote

    ncia

    ne

    cesa

    ria

    C.V

    .

    70

    3000

    2000 5,5

    3,5

    70

    30

    0,23

    0,07

    200

    3000

    1500

    62 100

    31 50

    810 810

    205 200

    17,5 26

    2,2 3,25

    85

    3000

    2000

    6 8,5

    4

    6,5

    125 100

    55 45

    0,35 0,45

    0,1 0,13

    250

    2400

    1500

    160 230

    100 145

    750 660

    300 260

    44 64

    10,5 16

    110

    3000

    1800

    12,5 22,5

    7,5 13,5

    230 170

    85 60

    1,1 1,5

    0,23 0,32

    300

    1500

    1000

    160 200

    105 140

    400 330

    175 150

    23 26

    6,7 8

    150

    3000

    1500

    28 45

    14 23

    430 410

    110 100

    4,3 6,5

    0,55 0,8

    350

    1500

    1000

    235 320

    160 220

    575 540

    255 240

    44 60

    13 18

    Tabla 12: Turbocompresores (Tecnomasio Italiano Brown-Boveri)

    Para p = 9 at abs.

    Volumen de aire m3/min 250

    400 470

    580 1000 1670

    Nm. de revol. por min. 8800 4200 5600

    3500 3400 3100

    Potencia (CV) 2590 4220 4770 5850 9660 15600

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    43

    Fig. 12: Ventilador de paletas rectas de acero Fig. 13: Corte de un ventilador de caracol

    Fig. 14: Ventilador de alabes curvados hacia adelante, Fig. 15: Rotor Jaula de ardilla Tipo Siroco

    Fig. 16: Ventilador Centrfugo (principal) Fig. 17: Ventilador Helicoidal

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    Fig. 18: Ventilador de circulacin axial, de Fig. 19: Turbosoplante de dos saltos dos saltos

    Fig. 20: Soplador rotativo de dos impulsores tipo positivo

    12. DISEOS DE VENTILACIN DE MINAS

    12.1 VENTILACIN EN MINAS METALFERAS: no estn clasificadas como productoras

    de gases, como las minas carbonferas que tienen metano, pero pueden estar presente otros

    gases como Rn, SO2, xidos de nitrgeno, entre otros. La diferencia en la tcnica de

    ventilacin entre una y otra es que dentro de las metalferas se permite el uso de

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    45

    ventiladores subterrneos. Actualmente dentro de la minera moderna subterrnea se

    controla el calor, la humedad y se usa el aire acondicionado.

    12.2. CANTIDAD DE AIRE: donde hay motores diesel el fabricante da las pautas de la

    planta para cada unidad que fabrique.

    Una vieja norma permite un caudal de 150 pie3/min por HP para una maquina de

    ventilacin. Esta norma equivale a 1 m3/seg y por KW (3600 m3/h en 60 KW)

    Las velocidades no deben exceder de 7,6 m/seg, para dar el confort dentro de la mina

    y reducir las perdidas en la columna de agua, aunque en algunos lugares pueden ser de 1 a 2

    m/seg y en la galera entre 2 y 3 m/seg.

    La entrada de aire deber ser directa en el pozo principal, donde entran hombres y

    materiales y la salida del aire deber efectuarse por otros pozo, preferiblemente de uso

    exclusivo para ello

    13. DISPOSITIVOS PARA EL MOVIMIENTO DEL AIRE

    La mejor ubicacin del ventilador es la superficie, debido a que facilita el acceso a un

    mantenimiento de rutina o ante una emergencia.

    En los lugares de trabajo abandonados y con riesgos o en frentes de explotacin, se

    complementa la circulacin de aire con ventiladores secundarios o auxiliares, que, a su vez

    sirven para facilitar la distribucin del aire en otras reas. Esta tcnica es comn en el

    mtodo de explotacin de cmaras y pilares.

    Los compresores para el movimiento de aire son caros, por el consumo de

    electricidad, pero se usan donde el aire no puede penetrar por la presin

    La reutilizacin del aire de ventilacin se realiza, por razones econmicas, en muchas

    minas, esta operacin se hace cuando el gas no esta contaminado y cuando no ha

    disminuido notablemente la cantidad de oxigeno, se lo mezcla con aire fresco.

    El normal consumo del aire es para extraer de los frentes y galeras el aire no apto

    para las operaciones que se ejecutan, hay que tener en cuenta que en muchas minas la roca

    esta caliente.

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    46

    14. PROCEDIMIENTOS PARA EL DISEO DE LOS VENTILADORES

    CENTRFUGOS

    El diseo es similar al de los ventiladores usados en las minas de carbn, en las que

    no se usan ventiladores auxiliares.

    Para su diseo se tendrn en cuenta lo siguiente:

    - Se debern seleccionar los ventiladores principales en la entrada y en la salida

    - Se determinar el aire requerido y se deber hacer un esquema de ventilacin.

    - Se ubicarn los ventiladores principales y auxiliares o secundarios.

    - Se determinar la resistencia a la corriente de aire en todas las ramificaciones y

    se har un modelo computarizado del sistema de ventilacin de la mina.

    - Se realizarn los clculos simplificados de las perdidas de altura, para determinar

    inicialmente las caractersticas del ventilador.

    - Se har el seguimiento computo mtrico del sistema de ventilacin.

    - Se ajustar la resistencia donde sea necesario para la aplicacin en el ventilador.

    - Se considerarn cambios alternativos.

    - Se har la revisin de lo planeado y se considerar la seguridad del personal en

    casos de incendios en las diversas reas, as como el tiempo necesario para

    reponer el aire.

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    15. ESQUEMA DE VENTILACIN ESPECIFICO EN LOS DIVERSOS MTODOS

    DE VENTILACIN EN LA MINERA SUBTERRNEA

    - En los mtodos de explotacin por cmaras y pilares en los diversos frentes de arranque

    es igual al del carbn. La diferencia es que en la minera metalfera esta permitido el uso

    de ventiladores dentro de las galeras y frentes de ataque.

    - En el arranque por corte y relleno es mas fcil ventilar si el desarrollo es normal. En la

    figura 21, se observa que el aire del ventilador principal entra por la parte inferior, pasa a

    travs de la galera a la parte superior y es extrado por un ventilador secundario o auxiliar

    de 20 a 50 Hp.

    Fig. 21: Esquema de ventilacin de corte y relleno en galeras horizontales factor de conversin: 1 hp = 0,746 kW

    - En el mtodo de arranque en los frentes o topes, en que se involucran reas cerradas o

    muertas estas debern ser aireadas por ventilacin y conductos auxiliares o mangas,

    usualmente flexibles para darle movimiento de acuerdo a las necesidades y poder evacuar

    el calor, el polvo y los gases de las voladuras. Se inyecta directamente en el frente el aire

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    Ventilacin

    48

    necesario y luego otro ventilador auxiliar en la parte superior extrae el aire viciado del

    frente. Ver figura 22.

    Fig. 22: Esquema de ventilacin en los frentes

    factor de conversin: 1 hp = 0,746 kW

    16. DISPOSITIVOS DE CONTROL

    16.1 PUERTAS DE CONTROL: estas puertas se instalan en galeras y coladeros, deben

    ser reforzadas y resistentes al fuego. Permiten desviar el pasaje de aire y evitar perdidas.

    Son costosas y se fabrican bajo normas especiales donde la presin es mas de

    1 pulgada de agua, igual a 2,5 pascales. Es mejor colocar dos puertas en la galera, una que

    abra y otra que cierre para que la perdida sea mnima. Las puertas se mueven con cilindros

    de aire comprimido, motores elctricos o hidrulicos.

    16.2. TABIQUES DE VENTILACIN: los tabiques se usan para desviar la corriente de

    aire o contenerla, pueden ser fabricados de poliuretano, madera, cemento, yeso, entre otros.

    Ver figura 23.

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    49

    Fig. 23: Esquema de ventilacin que muestra un tabique (bratice cloth)

    Factor de Conversin: 1 pie de tabique = 0.3048 m

    17. CAUDAL DE AIRE CIRCULANTE EN LA MINA

    Se deber tener en cuenta la columna de agua de la presin esttica, lo cual se

    consigue con la disposicin de los ventiladores tanto en los frentes como en las galeras,

    manteniendo un mnimo de velocidad de aire de 0,25 m/seg. Se considera una velocidad

    optima entre 3 y 5 m/seg.

    18. VENTILACIN VICIADA vs VENTILACIN INDUCIDA O FORZADA

    El aire puede sacarse o conducirse desde el frente de arranque a la superficie, en cuyo

    caso el viento atraviesa la galera y sale hacia afuera a travs de un conducto (manga o

    caera). Este aire viciado transporta gases y polvos desde el frente de explotacin. En

    otros casos el aire puede ser conducido desde el interior hacia el frente.

    En la ventilacin forzada se usan conductos flexibles o mangas de gran versatilidad y

    bajo costo siendo posible enfriar el interior del frente si es necesario.

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    50

    Fig. 24: tubo de tela Fig. 25: junta brandt

    Fig. 26: Manga de plstico y su acoplamiento

    19. CONDUCTOS, CAERAS O TUBOS DE VENTILACIN

    Estos accesorios de ventilacin son usados dentro de la mina para transportar el

    aire, comnmente se construyen de fibra de vidrio, hierro corrugado o plsticos

    impregnados sobre una manga de tela. Las ventajas que ofrece la fibra de vidrio son bajo

    peso, baja resistencia a la corriente de aire y adems se puede separar fcilmente. Estos

    conductos se suspenden del techo de la galera mediante cables y bulones, se unen por

    medio de anillos de engrampe y son de fcil manipuleo.

    El hierro corrugado y galvanizado es a veces mas barato pero su colocacin es mas

    difcil.

    Las mangas impregnadas de plstico las hacen varios fabricantes y las refuerzan con

    espirales de alambre, son fciles de transportar e instalar y relativamente baratas. Los

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    Ventilacin

    51

    conductos flexibles son mas resistentes, a la corriente de aire, que los conductos rgidos.

    Ver figura 24, 25 y 26.

    Trabajan con presiones de columnas de agua de media, igual a 125 pascales. Las

    tablas que dan los valores de la resistencia, para los diferentes tamaos de conductores, las

    proveen los fabricantes, ejemplo el tipo MINE VENT. (Lay flat) BLOWER TUBING.

    Fig. 27: Sistema computarizado PowerVent de Boliden process control

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    Fig. 28: Sistema computarizado VENTFLOW versin 1

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    Ventilacin

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    20. VOLMENES DE AIRE REQUERIDOS EN LAS CAERAS

    Los requerimientos varan desde luego con las circunstancias. Si se usan motores

    diesel dentro de la galera o si hay gases como Rn u otro tipo de gases (SO2, CH4), las

    siguientes cantidades pueden ser usadas como guas o directivas:

    En pequeas galeras de 3 x 3 el caudal puede ser de 1,4 a 4,7 ,m3/seg, en galeras

    mas grandes de 4,6 x 4,6 el caudal aumenta a 9,4 m3/seg, y en galeras muy grandes se

    requieren caudales superiores a 14,2 m3/seg.

    En las perforaciones para las aberturas de los pozos la ventilacin se hace por

    seccin.

    21. ESTUDIOS DE CASOS DE SISTEMAS DE VENTILACIN

    La explotacin del yacimiento El Teniente, ubicado en Rancagua al sur de Santiago,

    capital de Chile, es subterrnea. Su produccin es de 82.000 tn/dia.

    El tipo de ventilacin es aspirante y expelente. Un ventilador inyecta e impulsa el

    aire dentro de la mina, y otro, extractor, saca a la superficie el aire viciado.

    Este sistema esta compuesto por 28 ventiladores de 9.450 Hp, los cuales originan

    un caudal total de 16.000 m3/seg , venciendo la resistencia en los circuitos y ejerciendo una

    cada de presin esttica que supera las 50 pulgadas = 123 cm = 12.370 mm de agua, con

    un consumo de potencia mensual de 3.950.000 Kw/hora a un costo de 163.530 dlares por

    mes que equivalen a 0,0414 dlares por KW/h.

    La capacidad de extraccin es de 3.495.000 pie3/min de aire con polvos y gases. En

    cada nivel de produccin existen sistemas de ventilacin independientes.

  • Compilado por Amor a la minera 2014