Fundamentos de VentilaciónCurso: Ventilación de Minas y Drenaje– Semestre 1/2016

INACAP Renca

Profesor: Rodrigo Valenzuela

1.1 Objetivos esperados

• Comprender e Identificar las distintas labores mineras subterráneas

• Identifica y distingue las operaciones mineras del ciclo de explotación y las operaciones anexas.

• Identifica la importancia de la ventilación de minas, su importancia y los factores básicos operacionales a considerar.

Definiciones

• Proceso: Es el conjunto de operaciones, actividades o eventos coordinados

y organizados, que se desarrollan o suceden (alternativa o

simultáneamente), con un objetivo específico.

• Operaciones: Similar a un proceso, agrupa actividades conducentes a un

fin específico, pero en un contexto de menor jerarquía.

• Operaciones Unitarias: Se entienden como los componentes básicos que

forman un proceso.

Definiciones

• Actividades: Similar a una operación, pero entendida como una

subdivisión de ésta (menor jerarquía).

• Ciclo Operativo (o de Actividades): Es un conjunto de Operaciones (o

de Actividades), que se repite secuencialmente.

De esta manera, un Ciclo Operativo puede definirse como un caso

particular de un Proceso o de una Operación.

Definición de Operaciones

• Operaciones unitarias: son las actividades básicas que se usan para extraer mineral desde un depósito.

• Operaciones de producción: actividades que van directamente a la extracción del mineral y que forman parte del ciclo productivo.

• Operaciones auxiliares: son las operaciones que apoyan el desarrollo del ciclo productivo.

Explotación de Minas

• Se define como el conjunto de actividades, operaciones o trabajos que es necesario realizar para extraer los minerales desde su ambiente natural y transportarlos hasta las instalaciones de procesamiento.

• Entonces la explotación de Minas consiste en la ejecución secuencial de dos operaciones básicas o elementales:

1. Arranque

2. Movimiento o Manejo de Minerales

Explotación de Minas

• ArranqueSe denomina arranque al proceso de separar o arrancar físicamente el mineral de la corteza terrestre

Se identifican dos sub-operaciones: Perforación y Tronadura

• Movimiento o Manejo de MaterialesEl movimiento o manejo de minerales implica a su vez la ejecución combinada, en diversas instancias, de las dos sub-operaciones: Carguío y Transporte.

Desarrollo en Mina Subterránea

Operaciones Unitarias

Infraestructura Básica

• Túneles de acceso del personal y/o transporte de minerales• Piques de acceso del personal y/o extracción de minerales• Rampas de acceso del personal y/o transporte de minerales• Túneles y/o piques principales de ventilación• Cámaras o estaciones de chancado subterráneo• Piques principales de traspaso de mineral• Cámaras o estaciones de aire comprimido• Cámaras o talleres de mantención mecánica• Estaciones de bombeo (drenaje)• Polvorines, oficinas, comedores, posta de primeros auxilios u otros

Labores de Desarrollo

• Galería y rampas de accesos a los cuerpos mineralizados

• Galerías o subniveles de perforación

• Embudos y zanjas recolectoras de mineral

• Piques de traspaso de minerales

• Galerías y chimeneas de ventilación

Infraestructura de Apoyo

• Puntos de extracción

• Parrillas de control de tamaño

• Cámaras de reducción de tamaño

• Buzones de carguío

• Subestaciones eléctricas

• Vías férreas

• El control de la atmósfera en una mina es uno de los aspectos más vitales de la operación ya que influye en la salud de las personas y la productividad por condiciones atmosféricas mas confortables para el trabajo humano y de los equipos.

• La ventilación de minas es la herramienta más versátil de control atmosférico.

• La disciplina de ventilación de minas se basa en la aplicación de los principios de la mecánica de fluidos para determinar el flujo de aire en excavaciones subterráneas.

Composición del Aire

Respiración humana

2

2

exhalado

consumido

COCR

O

Gases tóxicos

Corrección de LPP

• A mayor altura menos oxigeno disponible y por lo tanto se respira con más profundidad

• Por Altura (Sólo si H > 1000 m.s.n.m) :

LPP’ = LPP x P (H) (mm de Hg) / 760

• Por mayor Exposición (Sólo si Js > 48 hrs/semana):

LPP’’ = LPP x (48/Hs) x (168-Hs)/120

Hs = Jornada Hrs / Semana

Acondicionamiento total del aire minería

• Control de calidad de Aire (Concentración)• Gases

• Polvo

• Cantidad de O2

• Control de cantidad del Aire (Caudal)• Ventilación

• Ventilación a la frente o auxiliar

• Control de humedad y temperatura• Enfriar/ calentar aire

• Humidificación/deshumidificación

Operaciones Mineras que requieren ventilación

• Perforación y Tronadura

• Carguío y Transporte

• Reducción primaria y Chancado

Principio básico

La regla fundamental de Ventilación:

“EVITAR A TODA COSTA QUE EL

CONTAMINANTE LLEGUE A ESTAR

SUSPENDIDO EN EL AIRE"

5 Principios de Control de la Ventilación Mina

PREVENCIÓN

ELIMINAR

DILUCIÓNCONTENCIÓN

SUPRIMIR

Control de la Ventilación Mina

Contener o aislar

• Tronadura aislada

• Encerramiento de operaciones generadoras de polvo

• Sistema de aireamiento local

Diluir o reducir

• Usando ventilación auxiliar

• Usando corriente de ventilación principal

Suprimir o absorber (con agua)

• Infusión con agua o vapor previo al arranque (polvo)

• Apaciguamiento con rociado de agua o espuma

• Tratamiento de polvo asentado con productos químicos

Prevención: • Reducir la formación

de gases y polvo• Mejorar las

operaciones y prácticas operacionales

Remover o eliminar• Limpiar labores• Depuración de aire

con colectores de polvo

Prevención y Eliminación

• Prevención• Considerar la necesidad de no contaminar desde el proyecto.

Ejemplo: Evitar la deficiente combustión interna de motores.• Verificar que las modificaciones de la mina no introduzcan

nuevos procesos o elementos contaminantes

• Eliminación• Modificar operaciones o mejorar prácticas para reducir la

formación de polvo o producción de gases indeseables (Ej: mantención de equipos)

• Limpiar labores para eliminar polvo asentado

Supresión de efectos• Supresión

• Infusión con agua o vapor en focos contaminantes

• Humidificar y congelar en tramo capturador de contaminantes en estado sólido.

• Tratamiento de polvo asentado con productos químicos delicuescentes (que absorben humedad del aire).

• Depuración con colectores de polvo o catalizadores.

Aislamiento y Dilución

• Aislamiento• Tronadura restringida o con personal afuera, para no

exponer

• Encerramiento de operaciones generadoras de polvo para aplicar algún sistema de tratamiento local (Filtros catalíticos, rociadores, aspiradoras, y colectores de polvo entre otros)

• Dilución: Ultimo recurso• Dilución por corriente de la ventilación principal;

• Dilución local por ventilación auxiliar

Falta de O2

• Aire: Gas inodoro, sin color, sin sabor, no tóxico, fundamental para la vida.

• 19% concentración mínima de O2 en el ambiente.

• Norma en edificios (min): 0,56 m3/hombre

• Norma minera (min): 3 m3/min por hombre

Material Particulado

• Partículas peligrosas de polvo respirable, están entre 1 y 10 micrones. Menores no se depositan y mayores se capturan en filtros naturales del cuerpo.

• Partículas se depositan en pulmones produciendo “neumoconiosis”, si el material es sílice se denomina “silicosis”.

• La neumoconiosis produce déficit de capacidad pulmonar y en grado severo puede causar la muerte.

• LPP para la sílice es de 0,08 mgr/m3

• LPA = 0,4 mgr/m3

Emisión de gases

• Gases de Estratos: se produce por migraciones de gases debido a la minería. (CH4, dióxido de carbono, nitrógeno, SO2, H2S):

• El metano es el mas “popular” en minería del carbón. Este se moviliza entre los estratos por cambios en la presión existente por la minería. Rango explosivo 5-15%

• Los gases de estratos no solo se relacionan a sedimentos también a roca ígnea

• Gases de Tronadura (CO, CO2, NO, H2S)

• Maquinas de combustión interna: pueden emanar hasta 0,28 m3/HP de contaminantes

• Fuegos y explosiones (CO, CO2,CH4)

• Respiración humana (CO2) aprox 0,1 cfm/hombre

• Baterías (genera H)

Temperatura y Humedad

• La temperatura mínima en minas debe ser mayor que 2ºC para evitar congelamiento de agua en cañerías o piso de galerías.

• La temperatura debe ser tal que produzca una sensación térmica confortable, lo cual depende también de la humedad y velocidad del aire.

• Dependiendo de la condición geográfica y/o estacional se puede requerir calentar o enfriar el aire de ventilación.

Gradiente Geotérmica

Se define como la diferencia de temperatura por unidad de profundidad (en la zona geotérmica)

• Varía entre 1 y 5 ºC por cada 100m.• Menos de 300m de profundidad: 2ºC/100m

• Menos de 1000 m de profundidad: 3ºC/100m

• 1000 a 2500m de profundidad: 4,5ºC/100m

Velocidad del aire

• El rendimiento aumenta con la velocidad del aire ya que un trabajador puede eliminar de mejor forma el calor al medio externo.

• A mas de 5 m/s no hay mayor influencia practica

Circuitos de ventilación

• Un circuito de ventilación consta de múltiples arreglos de galerías, ventiladores, reguladores, puertas.

• Estos elementos están interconectados para cumplir con los requerimientos de calidad y cantidad de aire requeridos.

Circuitos de ventilación

Circuitos Simples Circuitos Complejos

Circuitos de ventilación

• Nodos: punto de intersección entre dos o mas segmentos

• Ramas: una línea que conecta dos nodos

• Grafo conectado: un set de nodos con algunos nodos conectados por ramas

• Circuito: un grafo con un tipo de flujo asociado

Circuitos de ventilación

• Grado de un nodo: el numero de ramas que tiene el nodo

• Malla: un grafo conectado en el que cada nodo tiene un grado 2

• Árbol: un grafo conectado que tiene ramas que conectan todos los nodos pero que no crean mallas

• Cuerda: una rama en el circuito pero no en árbol

• Malla básica: malla con solo una cuerda cuyo camino esta dado por la dirección del flujo que tiene la cuerda. Existen Nm=Nb-Nn+1 mallas básicas en circuito

• Malla base: conjunto que contiene todas la mallas básicas para un árbol

• Grado de un circuito: numero de cuerdas

Legislación

• DECRETO SUPREMO Nº 132 – Reglamento de Seguridad Minera

• DECRETO SUPREMO Nº 745 – Reglamento sobre condiciones sanitarias y ambientales en los lugares de trabajo