Ayudantía 1 Ventilación de Minas Primer semestre 2016Ayudante:Martín Cortés Rodríguez Correo: cortesmartin93@gmail.com

Control de Gases

Por qué ventilar? Principalmente se ventila por dos

razones: Renovar y mantener la calidad del aire

según condiciones sanitarias. Cumplir con los requerimientos técnico-

operacional y la ley.

Qué es el aire? El Aire es una mezcla de gases Es incoloro, inodoro, insípido y sustenta

las combustiones y la vida. Sus propiedades se clasifican en físicas

y psicrométricas

Composición del AireGases presentes en el aire. Porcentaje ( En volumen)

Nitrógeno(N2) 78.09

Oxígeno (O2) 20.95

Dióxido de carbono 0.03

Otros gases 0.93

Qué es Contaminación? Para efectos del ramo, se definirá

contaminación como “Presencia en el ambiente de sustancias, elementos, energía o combinación de ellos, en concentración y permanencia superiores o inferiores a la establecida en la legislación (Límites ponderados permisibles)”

¿Qué es contaminación? En minería, y en particular en minería

subterránea, la principal fuente de contaminación del aire es proveniente de las tronaduras, dado que las reacciones que provocan la liberación de energía química capaz de quebrar roca, generan gases nocivos, los cuales provocan, en concentraciones determinadas, efectos adversos en el ser humano.

¿Qué es contaminación?Fórmula Química LPP (ppm)

Cantidad del gas en el aire

(β)SO2 8 -NOX 1.7 -CO2 4000 0.03H2S 2.7 -CO 40 0.00001N - 78.09

¿Por qué el Nitrógeno no tiene LPP permisibles?

¿Qué es contaminación? Si se exceden estas concentraciones

máximas, los seres humanos comienzan a tener problemas serios de salud. Por lo tanto, se hará imperioso ventilar para mantener condiciones normales de aire.

Coeficiente respiratorio

Coeficiente respiratorio Se define el coeficiente respiratorio

como la cantidad de CO2 exhalado por cantidad de O2 inhalado

Sirve para estimar la cantidad de tiempo en el cual un humano puede estar encerrado sin morir o sufrir daños a la salud.

Coeficiente RespiratorioActividad

Ritmo respirato

rio por minuto

Aire inhalado

por minuto (cfm)

O2 Consumido

(cfm)CR

Reposo 12-18 24 - 43 0.01 0.75Moderado 30 90 - 120 0.07 0.9Vigoroso 40 150 0.10 1

Coeficiente respiratorio Determinaremos cuánto puede

sobrevivir el minero sólo absorbiendo el oxígeno presente en un encierro de 12 metros cúbicos

Coeficiente Respiratorio Del balance de oxígeno tenemos:

Es la única opción que puede morir el minero ?

28.31 𝐿𝑚𝑖𝑛=1𝑐𝑓𝑚

Coeficiente respiratorio No, el minero puede morir por exceso

de contaminación de CO2.

Al igual que en el cálculo anterior

Coeficiente Respiratorio Como conclusión, podemos afirmar que

el minero morirá por su emanación de gas tóxico.

En general ventilaremos EN FUNCIÓN DEL GAS TÓXICO.

Siempre ventilaremos por el gas que requiera mayor caudal para ser diluido.

Caudal por hombre y maquinaria diesel.

Caudal por hombre y maquinaria No solamente es necesario ventilar por

los gases nocivos, sino que también se hace necesario hacerlo por la cantidad de gente que hay dentro de la labor y la maquinaria diésel. Esta obligación está establecida por ley.

Caudal por hombre y maquinaria. Según la ley, la cantidad de caudal a inyectar por

hombre y maquinaria se calcula de la siguiente manera.

Donde N es la cantidad de personal trabajando en la labor.

Donde es la potencia al freno de la máquina en el i-ésimo lugar luego de ordenar de menor a mayor según potencia.

Dilución instantánea y dilución forzada

Dilución instantánea y dilución forzada. Dilución instantánea

Donde son el caudal del gas nocivo que ingresa, LPP los límites ponderados permitidos y β el contenido en porcentaje del gas nocivo en estudio

Dilución instantánea y dilución forzada Dilución forzada

Donde V es el volumen a ventilar, Q es la razón de ventilación, x0 y x son la concentración inicial y final de gases, respectivamente.

Ejercicio 1

Ejercicio 1 En los próximos meses se tiene previsto en la mina “La

Revoltosa” realizar la ventilación de una galería de acceso donde transitaran 4 camiones bajo perfil de 150 BHP cada uno, 2 LHD de 100 BHP cada uno y 3 camionetas 4x4 de 80 BHP cada una, además de 2 jumbos neumáticos de 200 BHP cada uno. Se determina mediante un modelo que el aire existente en esa futura labor será de 5 cfm y estará compuesto de: NOx (40%), CO (25%), CO2 (35%). Para mayor seguridad se contrataran 3 personas para que trabajen de loros.

Se pide a los estudiantes de la USACH, calcular el caudal de gases nocivos, por persona y equipos. Finalmente decir que cantidad de caudal debe inyectarse en la mina para que se esté en condiciones de trabajo adecuadas

Solución Recordando:

Solución

Solución

Solución

Solución. Finalmente, el caudal a inyectar

resultará de la suma de ambos caudales.

Recordar que los equipos neumáticos NO PRODUCEN CONTAMINACIÓN POR GASES.

Ejercicio 2

Ejercicio 2 Determine el tiempo requerido para que

la concentración final de gas sea 100 ppm, en un espacio de 20000 [ft³], si la razón de ventilación es de 5000 [cfm] y la cantidad de gas contaminante es 3 [cfm]. Asuma el lugar inicialmente libre de gases.

Solución

Caudal por método de explotación

Caudal por método de explotación. Hay una para prácticamente todas las

clasificaciones de métodos de explotación que se pueden conocer.

Ejercicio 3

Ejercicio 3 Determinar los requerimientos necesarios

para la ventilación de la mina “Copa America”, (caudal). Las dimensiones de los caserones son de 50 [m] de largo y 480 [m²] de sección transversal. El factor estructural de flujo en la galería de inyección es 0.1 y la sección transversal de 10.45 [m²]. La cantidad de explosivo utilizado es de 1000 [kg]. El período máximo de reentrada es de 30 [min]

Solución Primero, debemos identificar que la

mina en cuestión es explotada por caserones, por lo tanto, la siguiente ecuación será la que usaremos.

Solución

Reemplazando obtenemos

Solución Ahora buscamos en tabla el valor

calculado de “k”

Solución Dado que el valor “k” no está en tabla,

se deberá interpolar para obtener el valor buscado.

Al usar interpolación lineal, se obtiene un k=0.722

Solución Finalmente, reemplazando los valores en la

ecuación se obtiene:

Cuidado con las unidades!!!

Sistemas de ventilación auxiliar

Sistema de ventilación auxiliar Soplante El aire es impulsado dentro del ducto y

sale por la galería en desarrollo ya viciado.

Donde A es explosivo a utilizar en kg; t es el tiempo de reentrada y V el volumen de la galería en metros cúbicos!!

Sistema de ventilación auxiliar soplante

Sistema de ventilación auxiliar aspirante El aire fresco ingresa a la frente por la

galería y el viciado es extraído por la ductería

Donde A es el explosivo a utilizar en Kg; S es la sección transversal de la galería de inyección de aire en metros cuadrados y t es el tiempo de reentrada en minutos

Sistema de ventilación auxiliar aspirante

Ejercicio 4 Ud. Como ingeniero está a cargo de la

construcción de un pique con sección de 4.25 [m²] de un largo de 40 [m], en la que se usan 35 [kg] de explosivos nitro carbonatados. Se usará un sistema aspirante para la extracción los gases producidos, el tiempo de reentrada no debe ser mayor a 30 [min] y se debe cumplir con la norma.

¿Qué caudal se debe extraer de la chimenea?

Ejercicios caudales por método de explotación Se les enviarán durante la semana

ejercicios de esta materia con su respectiva explicación.

Próxima ayudantía Pérdidas de carga Algoritmo de Sollín Circuitos de Ventilación Reguladores Ejercicios PEP1 semestre pasado.