MINISTERIO DE SALUD PUBLICA Y ASISTENCIA SOCIAL

INSTITUTO DE SALUD OCUPACIONAL

DIRECTOR: Dr. Ramn Vallenas

COMISION DE PUBLICACIONES

Ing. Rmulo Ochoa L., Presidente Ing. Anbal Gastaaga C. Dr. Jos G. Cosio Z. Dr. Leonardo Rodrguez B.

Para cualquier informacin relativa a esta publicacin, dirigirse a la siguiente direccin:

INSTITUTO DE SALUD OCUPACIONAL, Las Amapolas 350, Urbanizacin

San Eugenio, Lince Telfono 22011 - LIMA - PERU

CONTROL DEL CONTAMINANTE

POLVO EN MINAS Y PLANTAS

CONCENTRADOR~,S

Por:

Anbal Gastaaga ColI Ingeniero Jefe del Departamento de Seguridad y Riesgos Fsicos

Amado Yataco Medina Ingeniero Asistente del Departamento de Seguridad y Riesgos Fsicos 1>'

INSTITUTO DE SALUD OCUPACIONAL LIMAPERU

1963

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PRESENTACION

El Instituto de Salud Ocupacional, dependencia del Ministerio de Salud Pblica y Asistencia Social, tiene como uno de sus objetivos principales, la prevencin de las enfermedades ocupacionales, especialmente la silicosis en los trabajadores de la industria minera y conexas.

"'-- Para este propsito es de trascendental importancia la publicacin de este trabajo "CONTROL DEL CONTAMINANTE POLVO EN MINAS Y PLANTAS CONCENTRADORAS", que gracias a la capacidad y esfuerzo de los Ings. Anbal Gastaaga Coll y Amado Yataco Medina, ha sido posible editar.

En relacin a la neumoconiosis, es necesario recordar algunos hechos:

La neumoconiosis en general es una enfermedad de los pulmones producida por la inhalacin de partculas de polvo. Si esas partculas contienen slice libre (SiO~) pueden producir la silicosis, que es una enfermedad progresiva e i'flCapacitante. Por ser la silicosis adquirida en el trabajo, se considera como enfermedad ocupacional o profesional; y por consiguiente indemnizable.

La silicosis no es una enfermedad reversible, es decir que una vez adquirida no se cura, el tejido lesionado no se restituye, por el contrario, hay casos en que la silicosis, no obstante se haya abandonado el trabajo en ambientes polvorientos, sigue progresando.

Junto a estos hechos, existe el principio fundamental de que la silicosis es evitable, mediante la adopcin de mtodos y tcnicas especiales para el control del polvo generado en las diferentes operaciones y procesos industriales.

Por este motivo, el Instituto ha credo conveniente preparar este trabajo, para ser utilizado por los profesionales encargados del cuidado de la salud de los trabajadores, ya sean mineros, de. plantas de beneficio de minerales o actividades conexas.

-3 .~

-.:....0111

De otro lado, considerando que en nuestro medio no es fcil encontrar tratados adecuados en Castellano, creemos haber cubierto una necesidad de primer orden.

Este volumen explica claramente en sus nueve captulos, las principales caractersticas del polvo en minas y plantas concentradoras, la potencialidad silicgena de las partculas de polvo, las fuentes de polvo en minas y plantas concentradoras, y luego seala para cada una de las variadas operaciones los mtodos de control ms convenientes, formulando las recomendaciones necesarias para su eficiente aplicacin. Finalmente se ocupa de los respiradores para polvo, poniendo especial nfasis en su seleccin y mantenimiento adecuados.

Estamos seguros que esta publicacin ser de gran utilidad para los Ingenieros de Minas, Seguridad, Higiene Industrial, y otras personas interesadas en velar por la salud y el bienestar de los trabajadores.

Dr. Ramn ValIenas

Director del Instituto de Salud Ocupacional

Lima, Noviembre de 1963.

-4

CONTENIDO

INTRODUCCION ........ ' .. ' '7,

CAPITULO 1 EL CONTAMINANTE POLVO EN MINAS Y PLANTAS CONCENTRADORAS ... 11

Generalidades.- Slice Libre.- Potencialidad Silicgena de un Polvo.- Concentracin en el Ambiente.- Tamao de las Partculas.- Composicin Mineralgica.- Concentraciones Mximas Permisibles.

CAPITULO II - FUENTES DE POLVO EN LAS LABORES SUBTERRANEAS ... ..' ... ... ... 17

Perforacin Neumtica en Seco.- Voladuras.- Remocin del Material Derribado por los Disparos.- Carguo y Descarga de Carros Metaleros.- Desatado del Mineral o de Rocas.- Enmaderado.

CAPITULO III PRINCIPIOS GENERALES PAR A EL CONTROL DE POLVO EN LAS OPERACIONES DE PERFORACION ,.. . .. 20

Mtodo Hmedo.- Ventilacin.- Principios Generales de Ventilacin de Minas.- Control del Polvo de Perforacin Mediante la Ventilacin Exhaustiva Local.- Limitaciones en el Empleo de la.'lentilacin 'Exhaustiva Local. ;,

CAPITULO IV - CONTROL DE POLVO EN LAS OPERACIONES DE PERFORACION .. , , .. 37

Perforacin en Frentes. Perforacin en Blocks de Explotacin (Stopes o Tajeos). Perforacin en Piques y Chimeneas.

CAPITULO V CONTROL DE POLVO EN OTRAS OPERACIONES ... ... ... ... ... ... ... 43

En Voladuras.'- En la Remocin del Material Derribado por los Disparos.- En el Carguo y Descarga de Carros Metaleros. En el Desatado de Mineral o de Rocas.En el Enmaderado.- Calidad del Aire de Ventilacin para Labores Subterrneas.

-5

CAPITULO VI FUENTES DE POLVO EN LAS PLANTAS CONCENTRADORAS ... . ..... 57

Factores que Influyen Polvo.

en la Exposicin a

CAPITULO VII CONTROL DE POLVO CONCENTRADORAS ...

EN PLANTAS . ..... 64

Segregacin.~~ Encerramiento. Atomizadores de Agua.- Empleo de Atomizadores en las Operaciones de Quebrantamiento.Empleo de Atomizadores en Cribas Vibradoras y Puntos de Transferencia de Mineral.- Recomendaciones Generales. Consumo de Agua y Riesgo de Sobrehumedecimiento.

CAPITULO VIII -

VENTILACION EXHAUSTIVA LOCAL 76 "Campanas de Succin.- Sistema de Tuberas.- Colectores de Polvo.- Colectores de Tela.- Colectores de Tipo Hmedo.- Prdidas de Presin.- Fuente de Succin.

CAPITULO IX - RESPIRADORES PARA POLVO ... 89 Resistencia a travs de Respiradores.- Escapes.- Vlvulas.- Eficiencia del Filtro.-~ Respiradores con Lnea de Aire.- Conservacin de los Respiradores.- Seleccin de Respiradores.- Nombres y Direcciones de las Compaas a las Cuales se ha Concedido Aprobacin.

BIBLIOGRAFIA ... ... ... ... ... ... ... ... .,. ... ... 94

6

CONTROL DEL CONTAMINANTE POLVO EN MINAS Y

PLANTAS CONCENTRADORAS

INTRODUCCION

Los objetivos de la Higiene Industrial son: el reconOClm1ento, la evaluacin y el control de todos aquellos agentes ambientales que pudieran afectar la salud, el bienestar o la integridad fsica de los trabajadores. El reconocimiento permite establecer los agentes en el lugar de trabajo; la evaluacin determina el grado de exposicin de los trabajadores; y el control, significa la eliminacin del agente o su reduccin a un nivel que no constituya un riesgo para la salud.

Uno de los agentes ambientales de gran importancia en nuestro medio, sobre todo en la industria minera, es el contaminante polvo, por ser causa de una de las enfermedades ocupacionales ms seras, como es la silicosis, cuyas implicaciones econmicas pesan directamente sobre las compaas miJ.1s:ras.

El nmero de trabajadores mineros en el Per, de acuerdo con los clculos efectuados por el Departamento de Estadstica del Instituto de Salud Ocupacional, pasa de los 70,000; lo cual significa que esta poblacin econmicamente activa est expuesta potencialmente al riesgo de contraer silicosis.

/. Por otro lado, estudios mdicos efectuados en 30,533 trabajadores, correspondientes a 77 centros mineros, entre los aos 1949 y 1962, arrojaron una tasa de prevalencia de silicosis de 4.8%. Considerando esta tasa y el nmero de trabajadores, se puede apreciar que en la actualidad existen 3,360 silicosos en diversos grados de evolucin, todos ellos con derecho a la indemnizacin que la ley les seala.

En conformidad con el Decreto-Ley N9 14212 del 2 de octubre de 1962, la indemnizacin por enfermedad ocupaGional comprende a obreros y empleados cuyo salario anual no exceda de

7

Sj. 20,000.00 en lugar de Sj. 5,000.00 que hasta entonces regia. Si el salario anual excede de SI. 20,000.00, se puede aplicar el derecho comn, pero pueden los afectados acogerse a la Ley hasta la referida suma, en cuyo caso hay renuncia implcita para toda indemnizacin por daos y perjuicios, conforme a las reglas del derecho comn.

Considerando un jornal promedio de Sj. 50.00 por da para un minero, el salario anual sera de Sj. 18,000.00 (50 x 360 = = 18,000). En caso de incapacidad total, como es el que corresponde a la silicosis en tercer grado y slico-tuberculosis, se pagara, como renta vitalicia anual el 70% de este salario anual o sea Sj. 12,600 (18,000 x 0.7 = 12,600). Si la incapacidad es parcial, a juicio del examen mdico, puede ser el 50% o el 75% del 70% del salario anual, segn se trate de silicosis en primer o segundo grado de evolucin, o sea:

Para el 1er grado: 12,600 x 0.50 = 6,300.00

Para el 2do. gfa~o: 12,600 x 0.75 = 9,450.00

De acuerdo con el .estudio mdico mencionado, el 55.3% de los silicosos corresponden al primer grado, el 24.8% al segundo, el 7.3% al tercero y el 12.6% a slico-tuberculosis. De aqu podemos deducir que la renta vitalicia anual que debe pagar la industria minera a los 3,360 silicosos es de Sj. 28'006,650.00, como se indica en el siguiente cuadro:

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Renta Vitalicia Monto Total Slicosos t)f! Nmero Anual/Caso Anual

SI. SI.

Silicosis 1er. Grado 55.3 1,858 6,300.00 11'705,400.00 Silicosis 2do. Grado 24.8 833 9,450.00 7'871,850.00 Silicosis 3er. Grado 7.3 245 12,600.00 3'087,000.00 Slico-Tuberculosis . 12.6 424 12,600.00 5'342,400.00

TOTALES ..... 100.0 3,360 28'006,650.00

Los empresarios pueden redimir esta renta vitalicia, pagando el capital correspondiente a dos aos del salario de la vctima, para quedar libres de la obligacin. El salario de los dos aos est sujeta a las mismas reducciones anteriormente indicadas de acuerdo con el grado de incapacidad. En este caso el desembolso de las empresas mineras sera de Sj. 56'013,300.00, conforme al siguiente cuadro:

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http:56'013,300.00http:28'006,650.00http:5'342,400.00http:12,600.00http:3'087,000.00http:12,600.00http:7'871,850.00http:9,450.00http:11'705,400.00http:6,300.00http:28'006,650.00http:9,450.00http:6,300.00http:18,000.00http:20,000.00http:5,000.00http:20,000.00

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Silicosos Nmero

Silicosis 1er. Grado 1,858 Silicosis 2do. Grado 833 Silicosis 3er. Grado 245 Slico-Tuberculosis . 424

Salario de dos aos

Sj.

12,600.00 18,900.00 25,200.00 25,200.00

Monto Total

Sj.

23' 410,800.00 15'743,700.00

6'174,000.00 10'684,800.00

TOTALES ..... 3,360 56'013,300.00

Estas elevadas sumas de dinero, constituyen nicamente el costo directo que tiene que pagar la industria minera, ya que aparte de esto es necesario considerar los costos indirectos u ocultos, que en muchos casos pueden igualar a los directos. Entre los costos ocultos merecen especial mencin:

Baja de la produccin debido a la prdida de personal calificado.

Prdida de tiempo de los supervisores y jefes en la seleccin, preparacin y enseanza del nuevo personal que reemplazar al indemnizado.

Descenso de la productividad por la desmoralizacin que produce la incidencia de casos de silicosis~

Costo de los trmites legales.

Todo lo expuesto se refiere al impacto j!conmico que sufre la industria minera, pero, tambin es necesario considerar las prdidas econmicas y el sufrimiento de los trabajadores que han adquirido esta enfermedad ocupacional, que los incapacita para todo trabajo fsico, y que, invariablemente y a muy corto plazo, tiene desenlaces fatales, dejando en el desamparo econmico a sus respectivas familias. Este aspecto humano de la silicosis, tiene hondas repercusiones, ya que los problemas socioeconmicos que conlleva inciden directamente en la marcha del pas.

El presente trabajo, preparado como un medio de divulgacin dirigido especialmente a la industria minera, tiene como objetivo, mostrar la aplicacin de los diferentes mtodos de la Ingeniera de Higiene Industrial, para el control del contaminante polvo en las minas y plantas concentradoras.

En nueve captulos se trata de exponer y resolver los diferentes problemas que se presentan en el control de polvo. E!

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rr primer Captulo se dedica a las generalidades del polvo en minas y plantas concentradoras, poniendo especial nfasis sobre la po~ tencialidad silicgena de este contaminante. El segundo Captulo trata de las fueIffes de contaminacin en las labores subterrneas. Los captulos tercero, cuarto y quinto, comprenden los mtodos de control para las diferentes operaciones de minado. El Captulo sexto trata de las fuentes de polvo en las plantas concentradoras. Los captulos stimo y octavo describen los mtodos de control en plantas concentradoras; y el Captulo noveno, como un complemento del trabajo, se dedica a los respiradores para polvo.

Los autores expresan su reconocimiento al Ing. Csar Macher Becerra, Jefe de la Divisin de Sanidad Ambiental del Instituto de Salud Ocupacional, por sus valiosas sugerencias y por haber tomado a su cargo la revisin de los originales .

.. ...

- 10

CAPITULO 1

EL CONTAMINANTE POLVO EN MINAS Y PLANTAS

CONCENTRADORAS

Generalidades

Los polvos que se presentan en las diferentes operaciones de minado y beneficio de mineraIes, son partculas slidas, finamente divididas, que se generan por accin mecnica en las operaciones de perforacin, voladura, transporte, molienda, clasificacin y otras propias de la industria minera.

.~ Desde pocas muy remotas, el polvo generado en esta industria, ha constituido un serio problema, ya que su inhalacin ha dado lugar a neumoconiosis y otras afecciones de la salud de los trabajadores.

Desde el punto de vista de Higiene Industrial (1), es decir, de los efectos que producen sobre la salud del hombre, estos polvos se clasifican en los siguientes grupos:

.~

a.

b.

c.

d. e.

Polvos que producen fibrosis pulmonar, tales como los de slice libre y asbesto; Polvos que producen pequea o ninguna fibrosis pulmonar, como los de carbn y hierro; Polvos txicos, o sea aquellos que tienen efectos sistmicos sobre el organismo, como los de plomo y manganeso; Polvos irritantes, tales como los de cal; y PoI vos carcingenos, como los radioactivos.

La palabra neumoconiosis significa retencin de polvo en los pulmones, sin especificar el carcter o magnitud del dao en la funcin respiratoria, no indicando por tanto, presencia o ausencia de enfermedad. La neumoconiosis puede clasificarse, en:

a. Benigna, aquella que no produce fibrosis pulmonar ni incapacidad; y

b. Especfica, la que s produce fibrosis pulmonar e incapacidad. ..

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Al primer grupo corresponden principalmente la siderosis, antracosis, estaosis, baritosis y talcosis, que resultan de la inhalacin de polvos de hierro, carbn, estao, baritina y talco, respectivamente.

En el segundo grupo se consideran la silicosis y la as bestosis, producidas por la inhalacin de polvos que contienen slice libre y asbesto, respectivamente.

En el Per la neumoconiosis ms importante, por su alta frecuencia y carcter de enfermedad profesional incapacitante, es la silicosis, razn por la cual, todas las consideraciones sobre polvo de la industria minera estarn circunscritas al de slice libre.

Entre las diferentes definiciones de la silicosis, la ms completa parece ser la dada por la Asociacin Americana de Salud Pblica de Estados Unidos, y es la siguiente: "La Silicosis es una enfermedad debida a la inhalacin de polvo que contiene partculas de slice libre (Si02 ), caracterizada anatmicamente por cambios fibrosos gemeralizados y el desarrollo de ndulos miliares en ambos pulmones; y clnicamente por disnea, disminucin de la expansin torcica, disminucin de la capacidad para el trabajo, ausencia de fiebre, susceptibilidad aumentada a la tuberculosis y por imgenes radiogrficas caractersticas."

Slice Libre

La Slice libre, cuya frmula es Si02, se presenta en la naturaleza bajo tres formas: cristalizada, criptocrista.li.na y amorfa.

Entre las variedades cristalizadas tenemos el cuarzo, la tridimita y la cristobalita; son variedades criptocristalinas: la calcedonia, gata, jaspe, pedernal, crisoprasa, nix y chert; y amorfas: palo, hialita, geiserita, trpoli y tierra de diatomeas.

Comnmente se designa como slice libre el cuarzo, debido a que es el mineral ms frecuente y acaso el ms conocido. Un estudio general del carcter qumico y mineralgico de las rocas de la corteza terrestre, seala al cuarzo presente en ella en una proporcin aproximada del 12%, lo cual indica que este mineral es bastante difundido, formando parte esencial en unas rocas, y como accesorio o secundario en otras; tal es as, que su presencia en las rocas gneas sirve de base para su clasificacin en: cidas, intermedias, bsicas y ultrabsicas. Siendo las cidas las que contiellen ms de 10% de cuarzo, las intermedias menos de 10% y las bsicas y ultrabsicas carecen de este mineral como componente esencial.

El cuarzo tiene un peso especfico de 2.66, dureza de 7 en la escala de Mohs, cristaliza en el sistema Rombodrico y sus ndices

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http:criptocrista.li.na

de refraccin son 1.544 y 1.553. A simple vista puede confundirse con la cordierita, nefelina, berilo, topacio, plux y, a veces, con calcita. Las principales variedades de cuarzo, son: cristal de roca, cuarzo amatista, rosado, azul, citrino, ahumado, lechoso y ferruginoso.

Potencialidad Silicgena de un Polvo

El grado de peligrosidad de un polvo, referido a su capacidad de producir silicosis, depende de tres factores importantes, que son:

a. Concentracin en el ambiente; b. Tamao de las partculas; y c. Composicin mineralgica.

Concentracin en el Ambiente

La concentracin de polvo en el amqiente es un factor de suma importancia y su evaluacin es el primer paso a seguir en el estudio del grado de su peligrosidad. La concentracin es la cantidad de partculas de polvo suspendida en un volumen dado de aire; usualmente se expresa en nmeros de partculas por pie cbico de aire; tambin puede expresarse en peso por volumen de aire, tal como miligramos de polvo por metro cbico de aire.

La determinacin de las concentraciones de polvo, requiere de dos operaciones: el muestreo y la cuenta. El muestreo se efecta siguiendo diferentes tcnicas basadas en principios fsicos, siendo los ms importantes: filtracin, estrellamiento o impacto, precipitacin electrosttica y preci>ijacin trmica. La cuenta de partculas se efecta mediante un microscopio provisto de un sistema ptico estandarizado y diferentes tipos de celdas, siendo las ms empleadas la celda Dunn, el hemacitmetro y la celda Hatch.

Tamao de las Partculas

Considerando que un polvo est constitudo por partculas finamente divididas, con tamaos que fluctan desde fracciones de miGra hasta ms o menos 150 micras, es fcil imaginar que no todas pueden ingresar a los pulmones a travs del tracto respiratorio; as, W. Findeisen (2), despus de muchas experiencias, afirma que las partculas menores de 10 micras son retenidas en el tracto respiratorio superior; las de ms o menos cinco micras son parcialmente atrapadas, llegando una cierta proporcin a los alveolos pulmonares, donde las partculas de una micra son las que predominan. Tratndose de partculas comprendidas entre 0.1 y 0.3 micra, solamente el 35% de ellas son retenidas en los

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alveolos, escapndose el resto; lo cual permite deducir que la proporcin de partculas retenidas disminuye cuando sus tamaos disminuyen a partir de una micra; esto corrobora el hecho de que las partculas del orden de 0.1 micra se comportan como gases.

Por otro lado, estudios efectuados en pulmones silicosos (3), han demostrado que el 70% de las partculas encontradas corresponden a un tamao menor de una micra; y el resto, o sea el 30%, nunca excede de 10 micras. De lo expuesto, se deduce que las partculas de slice libre menores de 10 micras, son las peligrosas por ser las nicas capaces de llegar a los alveolos pulmonares y quedar retenidas. Hay autores que afirman que las partculas menores de 5 micras, son las que tienen significado higinico. Por razones de seguridad, en el presente trabajo se consideran peligrosas todas las menores de 10 micras.l

La medicin del tamao de partculas es el segundo paso l seguir en la evaluacin del grado de peligrosidad de un polvo, y su importancia ~~manifiesta por el hecho de indicarnos la proporcin de partculas menores de 10 micras presentes en el polvo. Esta medicin se efecta microscpicamente dispersando la muestra sobre una lmina de vidrio en un medio adecuado, midindose, ya sea por comparacin con una escala insertada en el ocular, por proyeccin directa del campo microscpico o por microfotografa.

Composicin Mineralgica

Los polvos que se presentan en la industria minera son generalmente una mezcla de varios minerales, y la cantidad de slice libre que contengan, es naturalmente el factor importante que determina su grado de peligrosidad. La composicin mineralgica de un polvo vara con respecto a la roca o material que lo genera.

Estudiar la composicin mineralgica de un polvo, es de suma importancia por ser la que indica la cantidad del componente peligroso, y constituye, juntamente con la concentracin y tamao de partculas, la base para sealar el grado de peligrosidad de un polvo.

Existen varios mtodos para la determinacin cuantitativa de slice libre (4), estando la mayora de ellos dedicados al cuarzo por ser la forma ms abundante de slice libre. Estos mtodos se pueden dividir en dos: qumicos y fsicos. Los mtodos qumicos se basan en la descomposicin o disolucin, mediante reactivos especiales, de todos los componentes de la muestra con excepcin de la slice libre; luego sta puede ser separada, pesada y

-- 14

determinada por diferencia. Los mtodos fsicos comprenden principalmente el petrogrfico, difraccin de rayos X y el de fusin.

Concentraciones Mximas Permisibles

El Comit encargado de las concentraciones mximas permisibles de la Conferencia Americana de Higienistas Industriales (EE.UU.), realizada en 1961, considerando las experiencias efectuadas y combinando los datos encontrados en Africa del Sur, Australia, Inglaterra, EE.UU. y otros pases, seala los siguientes valores como concentraciones mximas permisibles a las que un trabajador, normalmente sano, puede estar expuesto durante ocho horas diarias sin sufrir dao alguno en su salud:

Polvos que contienen ms de 50% de slice libre: 5 mpppca(*) Polvos que contienen de 5 a 50% de slice libre: 20 Polvos que contienen menos de 5% de slice libre: 50

Como se puede observar, el tamao de las partculas, no figura en los datos indicados por el citado Comit, debido a que se refiere a partculas de polvo de tamao respirable, es decir, todas ellas menores de 10 micras.

Este mismo Comit en su reunin anual N9 24 correspondiente al ao 1962, ha adoptado la siguiente ecuacin para determinar la Concentracin Mxima Permisible de polvos que contienen slice libre cristalizada:

250 CMP

5 lO"

En el caso de slice libre al estado amorfo, se ha establecido 20 mpppca.

Con fines prcticos, el Departamento del Trabajo de los EE.UU., ha establecido un patrn de comparacin, basado en el contenido de slice libre y la concentracin de polvo. Este patrn se obtiene multiplicando el porcentaje de slice libre por la concentracin de partculas, si el resultado est por debajo de 5 millones, la condicin se considera permisible, pero, si est por encima de 5 millones, la condicin es peligrosa. Por ejemplo, para un polvo con una concentracin de 30 mpppca. y un contenido de slice libre de 10%, se tiene:

30 x 0.1 3 millones.

(*) mpppca millones de partculas por pie cbico de aire.

15

Vale decir, que la condicin es permisible. Para otro polvo, cuya concentracin es de 50 mpppca y su contenido de slice libre de 30%, el resultado ser:

50 x 0.3 15 millones.

Que corresponde a una condicin peligrosa. El patrn de comparacin de los 5 millones, slo se aplica a polvos con un contenido de slice libre mayor que 5%.

El Estado de Nueva York de los EE.UU., en su Cdigo Industrial N9 33, clasifica todas las formaciones rocosas en dos grupos, de acuerdo a su contenido de slice libre:

I - Formaciones rocosas con un contenido de slice libre menor que 10% en peso; y

II Formaciones rocosas que contienen 10% o ms de slice libre, y las que presenten proporciones variables e imprell'it;ibles de slice libre.

Para estos dos grupos, se asigna las siguientes concentraciones mximas permisibles: 100 mpppca para el primero y 10 mpppca para el segundo. Es de advertir que estos dos valores han sido establecidos para las operaciones de perforacin neumtica.

16

CAPITULO II

FUENTES DE POLVO EN LAS LABORES SUBTERRANEAS

Las principales fuentes de polvo en las labores subterrneas, en orden de importancia, son:

1 . Perforacin neumtica en seco (los taladros verticales que operan hacia arriba, generan las ms altas concentraciones de polvo, disminuyendo stas a medida que vara, hacia abajo, la direccin del barreno).

2. Voladuras (cuando no se toman las debidas precauciones, generan altas concentraciones de polvo fino que contamina grandes extensiones por tiempos variables de acuerdo a las condiciones de ventilacin).

3. Remocin del material derribado por los disparos (cuando el material minado es seco y la ventilacin del lugar es deficiente).

4. Carguio y descarga de carros metaleros Jcuando el material est seco).

5. Desatado del mineral o de rocas (cuando previamente no se ha humedecido la superficie de la zona a desatar).

6. Enmaderado (en particular de piques y chimeneas durante el empatillado, cuando la ventilacin es deficiente).

Entre estas fuentes, la perforacin neumtica en seco produce la mayor cantidad de polvo, ya que acta como un mecanismo triturador que reduce la roca a polvo en el lugar donde se hace el impacto. Las partculas generadas varan en tamao desde Y-4 de pulgada hasta dimetros su bmicroscpicos.

La cantidad de polvo producida por la perforacin neumtica en seco es bastante grande, una "jackhammer" por ejemplo (5), perforando 100 pies diarios, tritura ms de 200 libras de roca durante las 8 horas de trabajo; de esto por lo menos el 5% es

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reducido a partculas menores de 10 micras; lo cual quiere decir que por cada pie perforado se genera aproximadamente 50 gramos de polvo de tamao respirable. Se ha encontrado que esta mquina produce ms o menos mil millones de estas partculas por minuto de operacin.

Usualmente se cree que las voladuras producen la mayor cantidad de polvo; esto puede no ser cierto en todos los casos, puesto que la explosin dispersa una gran cantidad de polvo depositado en la superficie de las rocas, y que fue originado por operaciones anteriores.

La cantidad de polvo generado por la limpieza del material removido y por otras operaciones, vara grandemente con la naturaleza del trabajo. En cielo abierto es probablemente de poca importancia, pero en espacios confinados, como en las labores subterrneas, la concentracin de polvo puede alcanzar niveles peligrosos.

Un examen de"las fuentes de polvo en las labores de subsuelo, indica de nmediato que los mtodos de control se circunscriben al humedecimiento del mineral o de la roca derribada y a una adecuada ventilacin; esto es, a la aplicacin de mtodos hmedos de supresin de polvo o al control del mismo mediante la ventilacin natural o mecnica. La experiencia ha demostrado que la accin combinada de los dos mtodos, brinda los resultados ms satisfactorios.

Para ilustrar lo expuesto anteriormente, se seala a continuacin algunas de las conclusiones formuladas al respecto por la Escuela de Minas del Estado de Colorado, EE.UU. (3).

a) Es posible controlar el polvo generado en las diferentes operaciones de minado, mediante la ventilacin, siempre que se proporcione el aire necesario a los lugares de trabajo; sto implica ventilacin mecnica para cada operacin.

b) La aplicacin de la ventilacin exhaustiva local en la perforacin neumtica en seco, reduce las concentraciones de polvo hasta niveles por debajo de las consideradas higinicamente permisibles, siempre que el contenido de slice libre del material, sea bajo o medio. Cuando el contenido de slice libre es alto, o sea por encima de 50%. la ventilacin por s sola no es suficiente para reducir las concentraciones de polvo a un nivel seguro.

c) La perforacin en hmedo sin una adecuada ventilacin, es un mtodo de control efectivo slo cuando el contenido de slice libre del material es bajo (menor de 5%).

- 18

d) La perforacin en hmedo suplementada por una buena ventilacin, ya sea natural o mecnica, ofrece los mejores resultados en el control de polvo, incluso para materiales con alto contenido de slice libre.

e) Los chisguetes de agua a presin (atomizadores o pulveri zadores), correctamente empleados, pueden eliminar hasta ms del 99% del polvo generado por los disparos, dentro de 10 a 15 minutos de producidos stos. El tiempo requerido para la supresin del polvo es siempre menor cuando se emplean estos dispositivos. que cuando se utiliza slo ventilacin.

.."

-19 ~

CAPITULO III

PRINCIPIOS GENERALES PARA EL CONTROL DE POLVO EN LAS OPERACIONES DE PERFORACION

Mtodo Hmedo

Como se mencion en el captulo anterior, el mejor mtodo de control de polvo en las operaciones de perforacin, es el hmedo complemet1tdo por una buena ventilacin. El mtodo hmedo en perforacin significa la aplicacin continua de agua limpia a travs del orificio central del barreno, durante todo el tiempo que la mquina est en operacin.

Para conseguir los mejores resultados en la aplicacin del mtodo hmedo, es necesario tener en cuenta ciertos factores que afectan su eficiencia; entre los ms importantes tenemos: el volumen y presin del agua empleada, as como los mtodos de trabajo seguidos. Las experiencias realizadas por diferentes instituciones han demostrado que el gasto mnimo por mquina es de un galn de agua por minuto, y la presin ptima flucta alrededor de 30 libras por pulgada cuadrada (6 Y 7). A este respecto, es interesante anotar el empleo generali!ado en nuestro medio de los tanques porttiles de agua, cuyo volumen es de 25 galones en la mayora de los casos. Prescindiendo de la presin de trabajo del agua, se observa que un tanque de esta naturaleza permitira el trabajo continuo de solamente 25 minutos, ya que el gasto mnimo, como hemos visto, es de un galn por minuto; sto supone que, para un control satisfactorio, se debe llenar el tanque cada 25 minutos. En la prctica esto no sucede y los tanques suministran agua hasta por dos horas de perforacin continua, lo cual nos indica que el suministro de agua es de 0.4 galones por minuto (25/60 = 0.4), valor que est muy por debajo del mn~mo requerido; en otras palabras, la supresin de polvo es deficiente. Aparte de estas limitaciones tcnicas, se debe considerar que los perforistas generalmente trabajan "a destajo", lo que da lugar a que, una vez agotada la dotacin de agua del tanq}le, stos por ganar tiempo, prosiguen la perforacin en seco.

20

De lo expuesto se puede afirmar que el volumen y presin del agua a emplearse en la perforacin, slo puede conseguirse a travs de un sistema de tuberas que alcance a todos los lugares de trabajo.

En cuanto a los mtodos de trabajo, la educacin de los trabajadores sobre la importancia de los mtodos de control de polvo, es de vital importancia; sin la colaboracin de ellos es muy difcil llevar adelante un programa efectivo de control de polvo. La labor de supervisin de los capataces, caporales, jefes de cuadrilla, capitanes de mina y personal profesional, juega un rol importante en la adopcin de los adecuados mtodos de trabajo; partiendo por el principio de que una buena supervisin no slo supone una mayor produccin, sino que la proteccin de la salud e integridad de los trabajadores incide directamente en los costos de explotacin.

Aparte de los factores mencionados, tambin deben considerarse los siguientes: a) tipo de mquina perforadora, b) dureza del material, c) tiempo efectivo de perforacin, d) inclinacin del barreno y e) grado de control requerido.

El tipo de mquina perforadora es un factor de importancia y de acuerdo a este criterio se tiene, en trminos generales, dos tipos de mquinas, las manuales como "jackhammer" y las montadas como "Leyner" y "jackleg". Las manuales siempre son de poca potencia debido a su bajo requerimiento de aire comprimido y, por lo tanto, baja velocidad de perforacin que se traduce en una menor produccin de polvo; las del tipo montado son mquinas de gran potencia con requerimientos de mayor volumen de aire comprimido, dando lugar a una ma:i,o.r velocidad de perforacin y por tanto mayor generacin de polvo. Por estas razones el control de polvo en la perforacin con mquinas montadas, requiere una mayor atencin.

La velocidad de perforacin, si bien es diferente para cada tipo de mquina, tambin depende de la dureza o resistencia a la perforacin del material, por lo tanto, los materiales duros generan durante esta operacin, bajas concentraciones de polvo pero con una mayor proporcin de partculas de tamao respirable; esto muchas veces conduce a la equivocada apreciacin de que estos materiales son menos peligrosos debido a que la prsencia de polvo en el lugar de trabajo es muy notoria; en cambio los materiales blandos o friables, por la facilidad que ofrecen a la perforacin, generan mayores concentraciones .de polvo pero con una proporcin menor de partculas de tamao respirable.

Como se mencion anteriormente, la perforacin neumtica en seco es la primera fuente de polvo en las operaciones de

- 21 ".

(Cj0029 /MIIIS"'" DE ~Il" - ell_ J _._.._--

~nado, y de aqu se puede decir que la exposicin del trabaja, dar depende del tipo de labor (frente, chimenea o tajea), as

como del mtodo de explotacin empleado y de la dureza del material. De ello se puede concluir que el grado de control de polvo depende tambin del tiempo efectivo de perforacin.

El efecto de la inclinacin del barreno, en la generacin de polvo durante la perforacin, ya fue sealado en el acpite correspondiente a fuentes de polvo.

En cuanto al grado de contrl requerido, ste es funcin del contenido de slice libre del material, es decir, del agente etiolgico de la silicosis; un material con alto contenido de slice libre (por encima de 50%) lgicamente requiere un control ms estricto que uno de bajo contenido de slice libre (menos de 5%).

Ventilacin

La ventilacin se define como el suministro de aire, por medios naturales o me~nicos, ajo de un espacio dado. El objeto principal de la ventilacin minera es la distribucin racional de las corrientes de aire puro, sea aprovechando de su movimiento natural o de medios mecnicos, a fin de: 1) suministrar a los trabajadores aire limpio y fresco en cantidad suficiente para su respiracin normal, 2) reducir por dilucin las concentraciones de los contaminantes del ambiente, a niveles tolerables, y 3) regular las condiciones termo-ambientales mantenindolas en un grado confortable. \

Los Reglamentos del Cdigo de Minera sealan que se debe suministrar 106 pies;{jmin.jpersona (3mts.3jmin.) en las labores de subsuelo cuando stas se encuentran prximas al nivel del mar. Para alturas mayores este flujo es aumentado en la siguiente escala:

de 1500 a 3000 mts. . ........ . 40%

de 3000 a 4000 mts. . ......... . 70%

ms de 4000 mts............. . 100%

Por otra parte, existen autores que, en base a trabajos experimentales, determinan otras cantidades de aire; as, Edward C.J. Urban en su artculo: Control of Health Hazards Encountered in Underground Metal Mines, publicado en el A.I.H.A. Quart. 11 :201 (Dec. 1950), seala como mnimo 500 pies3jmin.jpersona. R. Peel en su Mining Engineers' Handbook, establece entre 100 y 150 pies3jmin.jpersona, lo cual est de acuerdo con lo establecido por los Reglamentos del Cdigo de Minera para labores prximas al nivel del mar. En todos los casos, los valores exceden considerablemente el volumen de aire requerido para la funcin res

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piratoria, que en promedio es de 10 pies::jmin.jpersona, considerndose el excedente como un margen de seguridad para diluir los gases productos de la respiracin de hombres y animales, de los liberados por el yacimiento en s, por el agua subterrnea y por los gases y polvos resultantes de las operaciones mineras.

De acuerdo con la literatura especializada y con los Reglamentos del Cdigo de Minera, los 106 pies3jmin.jpersona son suficiente para minas subterrneas que comprenden largos intervalos entre los turnos de trabajo, donde las voladuras se efectan slo al final de cada turno, y se aplican los mtodos hmedos de control de polvo en todas las operaciones. Cuando los minas son "gaseosas" o cuando, por razones del mtodo de explotacin, se tenga que efectuar voladuras en forma interminente y cuando los intervalos entre los turnos sean cortos, el volumen de aire requerido deber oscilar entre 200 y 300 pies3jmin.jpersona; pudiendo llegar hasta 500 pies:!/min.jpersona de acuerdo con las caractersticas propias de la mina y de los mtodos de trabajo seguidos.

El volumen de aire necesario para un lugar de trabajo puede calcularse teniendo en cuenta los requerimientos por persona y la altura sobre el nivel del mar; as p.e., para ventilar un frente de 6' x 7' donde normalmente trabajan 6 personas, estando la mina situada a ms de 4000 mts. s.n.m .. se necesitar:

Q = nq(1 +

1270

V= 30 pies/minuto

42

Velocidades del flujo de aire comprendidas entre 20 y 30 pies lineales por min., son capaces de remover polvos y gases como una nube compacta; velocidades mayores que 30 pies lineales por min., rompen esta nube compacta y ocasionan una rpida dilucin de los contaminantes. Las minas "gaseosas" y las de carbn con alto contenido de voltiles, requieren velocidades de aire por encima de 100 pies lineales por minuto, para favorecer la dilucin de los contaminantes y prevenir en esta forma, la acumulacin de gases o polvo que pueden dar lugar a explosiones. Respecto a las velocidades de las corrientes de aire en las galeras de trnsito, los Reglamentos del Cdigo de Minera establecen que stas no deben ser menores que 50 pies lineales por min., (15 mts/min.), ni mayores que 830 pies lineales por mino (250 mts/min.), lo cual como se ha visto, es ms que suficiente para romper las nubes cargadas de polvo y gases, y producir una satisfactoria dilucill..

En cuanto a los requerimientos de ventilacin para regular las condiciones termo-ambientales, especficamente para la correccin de altas temperaturas, los Reglamentos del Cdigo de Minera establecen: "en ningn caso la temperatura del aire ambiente, en las zonas de trabajo, deber ser mayor de 409C en las galeras y pasajes de trnsito"; asimismo seala: "la humedad prevaleciente en la zona de trabajo debe ser proporcionada a la temperatura reinante y mantenida dentro de lmites adecuados para evitar la excesiva fatiga de los operarios".

Las condiciones termo-ambientales, en los lugares de trabajo del subsuelo, dependen de la temperatura, la humedad relativa y el movimiento del aire; la combinacin de estos factores da como resultado la "temperatura efectiva", la cual expresa el grado de confort del ambiente y, en un solo valor, seala los efectos de la temperatura, humedad y movimiento del aire en la sensacin de calor o fro del cuerpo humano.

Las altas temperaturas y humedades relativas del aire, influyen sobre la salud y bienestar de los trabajadores, disminuyen su rendimiento y los predispone a los accidentes. La temperatura del cuerpo humano se mantiene dentro de los lmites normales gracias a la evaporacin del sudor segregado por las glndulas sudorparas; el poder de evaporacin de una corriente de aire (en definitiva, el poder refrigerante) depende de su temperatura, humedad relativa y velocidad.

A 309C, con 100% de humedad relativa, y con el aire en reposo, no puede haber evaporacin del sudor y la temperatura

~ 24

del cuerpo aumenta; cuando la humedad relativa disminuye y el aire se pone en movimiento, comienza la evaporacin y se evita que la temperatura del cuerpo exceda sensiblemente de lo normal. Con temperaturas altas, aire seco y corrientes de gran velocidad, la evaporacin se hace tan rpida que el viento produce sensacin y efectos de quemadura. El aire, an por encima de la temperatura normal del cuerpo humano de 37?C, si no est saturado, puede. absorber humedad y ejercer accin refrescante sobre el cuerpo.

Se ha comprobado que la temperatura efectiva ptima vara con las estaciones del ao y que es ms baja en Invierno que en Verano; la zona de "confort" para cada una de estas estaciones, indica las condiciones bajo las cuales el 50% o ms, de la gente, se siente cmoda. As, la zona de "confort" para el Verano se encuentra entre 19 y 249C de temperatura efectiva, registrndose un mximo de 98% de personas expuestas, cmodas a una temperatura efectiva de 229C. La zona de "confort" para el Invierno queda comprendida entre 17 y 229C con el 97% de personas expuestas que se sienten cmodas a una temperatura efectiva de 19

Como puede observarse en la Tabla N\) 1, es necesario aumentar la velocidad del aire cuando aumenta su temperatura para una humedad establecida; as, para una temperatura del aire de 209C y 50% de humedad relativa, es necesario un movimiento de aire menor que 20 pies lineales por minuto para obtener una temperatura efectiva de 189C; cuando la temperatura del aire es de 299C, con la misma humedad relativa de 50%, la velocidad del aire deber ser de 800 pies lineales por minuto, para ofrecer una temperatura efectiva de 189C. Del mismo modo se puede observar que la velocidad del aire aumenta con el incremento de la humedad relativa, as p.e., para un ambiente con 209C de temperatura del aire y humedad relativa de 50%, la velocidad del aire debe ser menor que 20 pies lineales por minuto; cuando la humedad relativa aumenta a 90%, mantenindose la misma temperatura del aire, ser necesario 45 pies lineales por minuto para obtener una temperatura efectiva de 189C. En esta forma se demuestra la interrelacin entre los tres factores que deter minan las condiciones termo-ambientales de trabajo en subsuelo.

-.Cuando las temperaturas reinantes fluctan alrededor de

259C, puede ser satisfactoria la temperatura efectiva de 189C.: pudiendo entonces aplicarse las velocidades del aire indicadas en la Tabla N9 1. En el caso de ambientes con temperaturas que fluctan alrededor de 309C, se puede emplear la temperatura efectiva de 249C, o sea el lmite superior de la zona de "confort", con cuyo objeto se presenta la Tabla N 2.

TABLA N9 2

VELOCIDAD DEL AIRE (en pies lineales por minuto) NECE

SARIA PARA OBTENER UNA TEMPERATURA EFECTIVA

DE 249C

Es necesario sealar que las temperaturas efectivas se calculan utilizando el grfico desarrollado por Houghten, Yaglou y Drinker, publicado por la Sociedad Americana de Ingenieros de Ventilacin y Aire Acondicionado (8).

2G -

Principios Generales de la Ventilacin de Minas.

La circulacin del aire en las minas, tiene su origen en las diferencias de presin que pueden ser producidas por fuerzas naturales, por fuerzas mecnicas o por ambas. La mayora de las minas del Per, dependen para su abastecimiento principal de aire, de la ventilacin natural, a menudo completada con inyecciones de aire comprimido, o algunas veces, con corrientes de aire producidas por pequeos ventiladores auxiliares. La cantidad de aire suministrada por la ventilacin natural puede resultar adecuada para abastecer de aire puro a los mineros y para diluir gases y polvos, pero si ocurre un incendio en la mina, los trabajadores y los hombres de las cuadrillas de salvamento estarn en peligro por los cambios de direccin y la falta de control de la corriente de aire.

La circulacin de aire por ventilacin natural se debe principalmente a la diferencia de peso entre el aire que entra y el aire que sale de la mina; esta diferencia de peso se debe, a su vez, en gran parte, a las diferencias de temperatura; es decir, en donde la temperatura sea menor, el peso del aire ser mayor y viceversa.

En minas poco profundas (que alcanzan una profundidad menor de 300 a 600 mts.), la ventilacin natural puede ser seriamente afectada por los vientos reinantes en el exterior o por el desplazamiento de jaulas, carros o locomotoras, o por accin del agua que gotea en los pasajes del aire; tambin influyen la temperatur11 del aire exterior y la del aire interior.

En minas profundas (ms de 300 a 600 mts. de profundidad vertical), la direccin de la corriente de aire principal permanece relativamente constante sin que le afecte la temperatura del exterior, aunque sta s puede afectar la cantidad de aire en circulacin. Cuando la temperatura del exterior es materialmente ms elevada que la de la roca, el aire de la mina tiende a circular en una direccin; en caso contrario, esa direccin se invierte. Cuando la temperatura de la roca es aproximadamente la misma que la del aire exterior, 10 ms probable es que haya muy poca o ninguna corriente de aire.

La ventilacin natural de las minas, est sujeta a considerables regulaciones por medio de cambios en las aberturas, labores de ventilacin y abriendo o cerrando comunicaciones del interior. A veces se acepta una ventpacin deficiente como si se tratara de algo muy natural, cuando con unos pocos cambios muy sencillos en las condiciones de las labores de ventilacin o en el agrupamiento de las mismas, podra lograrse una gran mejora. Sin embargo. la ventilacin natural es generalmente variable,

:ti

siendo frecuente el caso en que la circulacion del aire en las labores principales (galeras, socavones y piques) es buena, pero no as en los lugares de trabajo, precisamente donde ms se le necesita; es decir, algunos lugares reciben una cantidad de aire mayor que la necesaria, y en otros lugares, sucede 10 contrario. Para que la distribucin del aire sea efectiva, debe controlarse el flujo y la direccin de la corriente. La direccin del flujo, puede determinarse por los puntos del sistema en donde se generan las presiones; y la cantidad de aire, por las intensidades de dichas presiones. '

La direccin y el flujo, pueden controlarse no slo regulando la posicin e intensidad de las presiones generadas, sino tambin modificando las resistencias naturales de la mina o, si es necesario, construyendo conductos para el aire de ventilacin. La resistencia al paso del aire en una labor de ventilacin, se incrementa por labores estrechas que algunas veces pueden llegar a detener el flujo, se incrementa tambin con labores "holgdas". Las resistencias al ,paso del aire, pueden disminuirse por todos los distintos mtoaos que cambien las condiciones fsicas particulares de cada labor de ventilacin; por otro lado, tambin puede obtenerse un resultado equivalente, empleando ventiladores secundarios.

Donde no haya, a la vez, labores de admisin y de retorno del aire, como en las labores de desarrollo, la simple galera de ventilacin, puede dividirse en dos conductos empleando una pared; tambin puede adaptarse una ventilacin auxiliar, es decir, empleando ventiladores con duetos metlicos o de lona de longitud variable.

Donde las labores de ventilacin no estn perfectamente controladas o hermticamente cerradas, los escapes no slo incrementan la potencia requerida para producir la circulacin del aire, sino que incrementa tambin el peligro en los incendios, debido a la falta de control. Si una parte del aire contaminado no llega a superficie, sino que vuelve a circular, el peligro de incendios y la prdida de potencia se incrementan grandemente.

En la mayora de las minas grandes y profundas, la ventilacin mecnica se convierte en necesidad para mantener un ritmo eficiente de operaciones, y en casi toda labor del interior hay que utilizar ventiladores o cualquier otro dispositivo para arrastrar los polvos, gases y vapores; para evitar demoras en la accin de la ventilacin natural existente. Los principales tipos de ventiladores son los centrfugos y los axiales.

Los ventiladores, de acuerdo a su empleo (9) pueden dividirse en:

- 28 -

a) Principales, para el serViCIO general de una mina o de la mayor parte de ella;

b) Secundarias (booster), para aumentar el volumen de aire circulante en una zona determinada; y

c) Auxiliares, para ventilar frontones, piques, chimeneas u otros espacios confinados; generalmente operan provistos de duetos construidos de diferentes materiales y de dimensiones variables; pudiendo trabajar por aspiracin, inyeccin o en forma combinada.

La utilizacin de inyectores de aire comprimido u otros aparatos similares para producir flujos de aire, tienen cierta aplicacin en la ventilacin auxiliar de minas metlicas. Su instala~ cin es sencilla y su construccin barata; pero, debido al alto costo de la energa neumtica, comparado con el de la energa elctrica, su uso resulta antieconmico (lO). Estos inyectores pueden ser de formas muy variadas, desde toberas diseadas para enroscarlas a una tubera o manguera de aire comprimido, hasta los tipos venturi. En general, la eficiencia de los inyectores de aire comprimido es baja y su costo de operacin elevado.

SeLeccin de VentUadores.

Para seleccionar el ventilador necesario, ya sea principal o secundario, hay que calcular la cada total de presin, originada tanto por la friccin como por los choques debidos a curvatura::;, cambios de seccin, obstrucciones, etc. Esto quiere decir que cada mina es un problema distinto y la solucin depende de las caractersticas del terreno, forma y dimensiones de las labores, y de la cantidad de aire que se desee suministrar. A partir de la cada total de presin y de la cantidad de ajr.e necesaria, puede calcularse la potencia requerida para vencer la resistencia de la mina o de la zona a ventilar. Las frmulas necesarias para los clculos, son las siguientes:

Cada de Presin por Friccin:

13.3 k O L w Q~ En la que: p f AS

P cada de presin por friccin, en Ibs/pie2 (si se quief re expresar en pulgadas de agua, dividir la frmula

entre 5.2), k constante experimental (Peel 14-26), O permetro de la labor, en pies cuadrados, L longitud de la labor, en pies lineales, w peso especfico del aire del ambiente, en Ibs.jpie3,.

29

Q : cantidad de aire requerida, pies cbicos/min.; y A : seccin de la labor, pies cuadrados.

Cada de Presin por Choque:

43,210 w X Q:! p En la que:

p cada de presin por choque, en lbs';pie:.! (si se quies re expresar en pulgadas de agua, dividir la frmula

entre 5.2). X factor emprico (Peel 14-27); y w, Q y A, con las mismas especificaciones anteriores.

Muchas veces es mejor expresar esta cada de presin en trminos de "longitud equivalente", L' :

3,240 A X L' En pies lineales.

1010- "O k

La potencia requerida, en HP, est expresada por la frmula:

HP 33,000 Eff.

En la que p es la cada total de presin, es decir la suma de todas las cadas t de presin por friccin y por choque. Esta p puede calcularse por las frmulas: t

P p t Pf+f f

13.3 k O w _ ....... _-'--- A:~

Ambas con las mismas especificaciones anteriores. La pri mera frmula es la ms racional puesto que en ella se considera el permetro y la seccin como variables, lo cual es cierto ya que no todas las labores de una mina tienen las mismas dimensiones. La segunda frmula s los considera constantes, lo cual puede presentarse slo en un tramo de la mina, mas no en toda ella, razn por la cual podra considerrsele en el clculo de ventiladores secundarios.

En cuanto al problema de los ventiladores auxiliares, el asunto es ms o menos parecido, con la diferencia de que en este caso se emplea ductos, motiva por el cual la cada de pre

-. 30

sin debe calcularse para el paso del aire a travs de dicho dueto. En casos como ste generalmente se prescinde del clculo de la cada de presin por choque, ya que siempr'? se toma un margen de seguridad para compensar sa y otras prdidas de presin.

13.3 k O L W Q2 La frmula general p -~~~---~-~-------, para el

f A" caso de tuberas metlicas, se reduce a;

0.034_1_~w ~~~_ En la que: P f D"

p cada de presin por friccin en la tubera, pulgs. de agua, f

L longitud de la tubera, pies,

w peso especfico del aire del ambiente, lbs./piea; y

Q flujo de aire. en miles de pies cbicos por minuto.

Para seleccionar el ventilador, hay que referir los datos .f:l condiciones comunes, es decir, al nivel del mar y a 70'? F, condiciones en las que se expresarn la cantidad de aire requerida y la cada de presin.

Los ventiladores auxiliares producen generalmente de dos a 10 pulgadas de agua de presin esttica; para evitar tanteos engorrosos en el clculo del dimetro del dueto, se considera como aceptable una cada de presin de seis pulgadas de agua, dejando el resto para cubrir las eventualidades arriba mencionadas. Un ejemplo servir para aclarar conceptos.

Se desea ventilar un frontn que va ; tener 2000 pies de longitud con una seccin de 8' x 10', situado a 10,000 pies s.n.m., a una temperatura de 709F y el mximo nmero de personas, en el lugar, ser 12. Calcular el ventilador necesario.

Por persona se necesita: 106 piesa/min. 70% (por altura); para 12 personas ser:

Q 106 x 1.7 x 12 2,160 pies:!/min.=c.

De otro lado. para diluir cont

Bajo las condiciones dadas, el peso especfico del aire es 0.0505 lbs./pie;{; entonces el flujo a condiciones comunes ser:

Qo = (0.0505 /0.0750)Y2 2500 (0.673H~: Qo = 2,050 pies3/min.

La cada de presin a condiciones comunes ser:

0.0341 x 2000 x 0.0505 x (2.5F p =

f

De donde, asumiendo un valor de tanteo de seis pulgadas de agua para p y despejando D, se tiene:

f

D = 1.3 pies o aprox. 16 pulgs.

Siendo 16" el dimetro comerciaL se calcula la verdadera cada de presin por friccin, siempre a condiciones comunes:

~

polvo es capturado apenas sale del taladro y es conducido hacia el separador. Para que la captura sea efectiva, la velocidad de entrada debe ser suficiente para controlar todas las partculas; por otro lado, la velocidad de transporte dentro del sistema debe ser tal que evite el asentamiento que pudiera ocasionar obstrucciones.

Las partculas de polvo son transportadas por una corriente de aire a travs de una manguera hacia un separador, en donde el polvo y el aire son separados, descargndose este ltimo como aire limpio.

El flujo de aire requerido a travs de la campana de succin depende del tipo de perforadora, de la posicin de perforacin y del diseo de la campana.

Se entiende que el aparato debe ser capaz de reducir las concentraciones de polvo a niveles higinicamente seguros.

Las partes esenciales del sistema son: campana de succin, manguera de succin, separador de polvo y fuente de succin. El equipo puede disearse tanto para una perforadora como para varias. La manguera que une la campana al colector debe ser de longitud suficiente para poder llegar a cualquier punto del lugar de trabajo, la capacidad de la fuente de succin del sistema debe ser determinada para la mxima longitud de manguera requerida (un valor prctico es 100 pies); la velocidad del aire en la manguera debe ser suficiente para asegurar el transporte continuo del polvo al colector (se recomienda de 3000 a 4000 pies/min.). .

El separador de polvo debe tener una suficiente capacidad de almacenaje para mantener el material colectado durante un determinado perodo de trabajo (por lo menos cuatro horas), de modo que el funcionamiento del equipo no sea interrumpido en momentos en que la perforadora est trabajando. El volumen requerido puede ser calculado fcilmente si se conoce la longitud de perforacin y el dimetro del taladro. Por supuesto que la eficiencia del colector debe estar por encima del 99.999%.

Como una variedad de estos sistemas de Ventilacin Exhaustiva Local, existe una que merece la pena considerar. Se trata de un tipo de perforadora que es atravesada longitudinalmente por un canal que llega hasta el punto de impacto; por este canal se aspira el polvo de perforacin, que luego es conducido por medio de una manguera a un colector; la fuente de succin est constituda por una trampa de vacio accionada por aire comprimido (11), ver el grfico adjunto.

-33

Limitaciones en el Empleo de la Ventilacin Exhaustiva Local

El Bureau de Minas de EE.UU. aprueba peridicamente una serie de sistemas de Ventilacin Exhaustiva Local para las operaciones de perforacin, considerando como una unidad a la mquina perforadora y al sistema de ventilacin. El requisito importante para la aprobacin consiste en que las concentraciones de polvo al nivel de respiracin del perforista y en la descarga del aire a travs del colector de polvo, presentan valores por debajo de 10 mpppca. Esta norma tal vez considere materiales con contenidos de slice libre comprendidos entre cero y 50%, es decir, bajo y medio, puesto que la concentracin mxima permisible para materiales con alto contenido de slice libre (mayor que 50%) es de 5 mpppca, exactamente la mitad de la concentracin tomada como base para su aprobacin.

Teniendo en cuenta estas consideraciones se puede decir que los sistemas de ventilacin exhaustiva deben ser aplicados cuando se opere en materiales cuyos contenidos de slice flucten entre cero y~5t%; la aplicacin de este sistema de control cuando el contenido de slice libre es alto, no reducira la exposicin al polvo a niveles seguros, quedando por lo tanto el riesgo de contraer Silicosis.

Por otra parte, la educacin del trabajador, el mantenimiento y conservacin del sistema, la disposicin del material colectado, el volumen de los colectores y el tipo de fuente de succin, constituyen verdaderos problemas de cuya solucin depende la eficiencia de estos sistemas.

Como se seal anteriormente, en todo programa de control de polvo, la educacin del trabajador es un factor muy importante puesto que en ltima instancia, depende de su colaboracin el xito en la supresin de polvo; teniendo en cuenta las caractersticas sociales e intelectuales de nuestro trabajador minero, es tal vez uno de los problemas ms difciles de resolver ya que para su solucin se requiere de una supervisin estricta y continua de cada operario, dando como resultado un alto costo de supervisin.

El mantenimiento y conservacin del sistema de control debe ser minucioso; cualquier falla en alguna de las partes del sistema, incide directamente en la eficiencia del control.

La disposicin del material colectado debe efectuarse en superficie fuera de la mina o en un lugar expresamente destinado para este fin, cuyo movimiento de aire sea independiente de los que se emplea para la ventilacin de la mina; si se omite este punto y se procede a la disposicin del material colectado en las

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VENTILACION EXHAUSTIVA LOCAL APLICADA

A LA PERFORACION

1,- INSERTO DE CAR8URO DE TUNGSTENO.

2,- 8ARRENO.

3.- TUlJO CONDUCTOR DEL POLVO A TRAVES DE

LA MAOUINA.

4.- PISTON.

S ,- L LAVE DE AIRE.

6.- UNION DIE LA MANGUERA CON RESORTE

AL TUllO @. 7. - CONEXION CON LA MANGUERA QUE LLEGA

AL COLECTOR.

..- RESORTE.

9.- PIEZA DE MANGUERA CON RESORTE. 10.- MECANISMO AUTOMATICO DE ROTACION.

11.- SISTEMA AUTOMA.TICO DE LU8RICACION.

12.- SOSTEN FIJAOOR DEL 8ARRENO. 13,- SUPERFICIE OE LA ROCA.

1.- MAOUINA PERFORADORA.

Z.- MANGUERA DE TRANSPORTE DIE POLVO (51.",.

lI.- COLECTOR DE POLVO.

4.- MANIUERA AL EDUCTOR (I/Z'.

5.- DEPOSITO DE ACEITE LUBRICANTE.

6.- MANGUERA DE AIRE. 7.- CONIEXION lEN Y.

8.- AVANCE.

- 35

inmediaciones del lugar de trabajo, se estara contaminando el aire a respirar por los mismos operarios, por los de las labores vecinas o por los que se encuentran en los cursos de las corrientes de aire, ya que, durante la disposicin, la dispersin del polvo contamina el ambiente y se mantiene en suspensin por tiempos considerables de acuerdo al tamao de las partculas; as por ejemplo, las partculas de dos micras tienen una velocidad de asentamiento de 29 pulgadas/hora, las de una micra 7 pulgadas/hora, las de 0.5 micras 1.8 pulgadas/hora; y las que son menores de 0.1 micras, se comportan como gases; sto muestra que la disposicin del polvo colectado es una labor delicada que demanda mano de obra y supervisin tambin continua.

El volumen de los colectores debe estar de acuerdo con la cantidad de polvo producido, la cual, como sabemos depende del dimetro, longitud y nmero de taladros por tarea. Siendo considerable la cantidad de polvo producido, se hace necesaria la presencia de colectores de repuesto, los que debido a su gran volumen ocasionan apiamientos en los lugares de trabajo.

En cuanto a --la fuente de succin, la mayora de estos sistemas funcionan accionados por motores elctricos, que, como es fcil comprender, requieren de conexiones elctricas en todos los lugares de trabajo, elevando con ellos el costo de control de polvo.

Todas estas razones han hecho que el control de polvo en la perforacin, mediante la Ventilacin Exhaustiva Local, no haya tenido la aceptacin que tiene la perforacin en hmedo suplementada por ventilacin. De all que su uso sea recomendable solamente en el caso en que la escasez de agua imposibilite la aplicacin de los mtodos humedos de perforacin, o en casos especiales como en la perforacin de chimeneas.

36

CAPITULO IV

CONTROL DE POLVO EN LAS OPERACIONES DE PERFORACION

Perforacin en Frentes.-- En este caso, aparte del mtodo hmedo de control, la ventilacin puede ser natural siempre que el frente no se encuentre a ms de cinco mts. de la chimenea de ventilacin; cuando la distancia es mayor, debe emplearse ventilacin mecnica auxiliar. ya sea por inyeccin, por aspiracin o por los dos mtodos combinados. Tratndose de minas de carbn o de minas metlicas con vetas "manteadas" puede utilizarse tambin el mtodo de la Labor Paralela (lO).

La ventilacin auxiliar por inyeccin consiste en summlStrar aire fresco a travs de un ducto a la zona prxima al frente; saliendo el aire contaminado por la misma galera. El ventilador se instala en una labor donde exista corriente directa de aire y que no est afectada por el aire contaminado procedente del frontn, para evitar la recirculacin. El movimie'1to del aire en el espacio comprendido entre la descarga del ducto y el frente, corresponde al de la descarga libre de fludoo;" la zona de accin del chorrro de aire depende de una serie de factores tales como la presin total del ventilador, el volumen de aire, la velocidad de descarga y la seccin del frente; en general la literatura seala que la distancia efectiva flucta entre 12 y 15 mts. (lO).

ZONA DE MEZCLA =1, ALCANCE DE --:"ZONA INMOVIL

CORRIENTE LIBRE :

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I lONA DE REPUL-J lONA DE REPULSION II SION DE POLVO . I DE POLVO 1 FIG.I-A FIG Ie

- 37

En la figura l-A se muestra la zona efectiva del chorro de aire; yen la l-B, la zona inmvil, que debe evitarse aumentando la longitud del dueto o variando algunos de los factores enunciados.

La ventilacin auxiliar por aspiracin consiste en un dueto metlico por el que se aspira el aire contaminado del frontn. La zona de accin del sistema se circunscribe al orificio aspirante del dueto, y su eficiencia depende del volumen de aire aspirado por unidad de tiempo, requiriendo en muchos casos de ventiladores de gran caudal; as tambin influye considerablemente la distancia entre el orificio y el frente. Los Reglamentos de Seguridad prohiben la ventilacin por aspiracin en las minas "gaseosas" de carbn.

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POR INYECCION

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CHOIIIIO DE AIIIE, LA YELOCIOAD SE IIEOUCE AL.EH AIotBAS ABERTUIIAS

10 % DE LA INICIAL.V. 4000 PS/IoIIII.

POR ASPIRACION

A SOLO UH OlAIoIETIIO OE OlSTANCIA, DE

'LA AOlol151011 OE AIIIE, LA YELOCIOAO

TAIoIBIEII SE IIEOUCE AL 10 'lEo DE .LA

IIIICIAL.

eAIIACTERI.TICAS DEL FLUJO DE AIIIE EN SISTEMAS OE VENTlLACIOII

AUXILIAR POR IIIYECCION y POli ASPIRACIOII.

38

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ZONA DE MEZCLA~

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FIG.2,-8

En la figura 2-A se muestra la zona de accin de la ventilacin auxiliar por aspiracin; y en la 2B se muestra la zona inmvil que debe evitarse. En general, la zona de accin es considerablemente menor comparada con la del mtodo por inyeccin, como puede observarse en la figura N 3, tomada del libro de Frank A. Patty, Volumen 1 (1).

En el caso del sistema de ventilacin auxiliar combinado, es decir, por inyeccin y aspiracin, stas se usan en la ejecucin de largos socavones y consiste en dos ductos, uno con ventilador impelente y otro con el aspirante. La condicin necesaria es que todo el aire contaminado pase a travs del ducto aspirante despus de producir la circulacin del aire en la zona del frente.

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( Al ~ ~ (B)

En la figura N9 4 (a, by c), se muestra tres diferentes disposiciones de los duetos aspirantes e impelentes.

La literatura (10) considera el mtodo por inyeccin como el ms seguro y el que tiene mayor zona de accin; siendo su

- elNIOC J"39 -11_ml. M SALID 0CJ0023

nico inconveniente que el aire contaminado se mueve por la labor.

La ventilacin por aspiraclOn, debido a que la aCClOn del extremo aspirante es pequea, hace que en zonas alejadas el aire contaminado se mantenga estacionario; por otro lado, la descarga del ventilador contiene altas concentraciones de polvo, que es necesario orientar hacia zonas donde no contamine el aire limpio.

El mtodo combinado, requiere de ciertos cuidados, ya que es afectado por la distancia existente entre los extremos de los ductos as como por la distancia neta entre estos extremos y el frente. Los inconvenientes del mtodo por aspiracin, se conservan ntegramente en el mtodo combinado.

La ventilacin de un frente mediante una labor paralela, consiste en correr paralelamente a la galera principal otra a una distancia de 10 a 20 metros. El aire limpio se mueve en direccin al frente ~gn la labor principal, pasa por el ltimo recorte de las umones que se construyen cada 20 o 30 metros y regresa con la corriente saliente de la labor paralela. A medida que avanza la galera, los recortes se cierran con tabiques de madera o de roca. La ventilacin de frentes puede realizarse a cortas distancias entre recortes o chimeneas, mediante tabiques longitudinales y canales de ventilacin y, a grandes distancias, por ventiladores auxiliares.

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FIG.5

Como normas de trabajo, para el control de polvo en la perforacin neumtica de frente, se deben instituir las siguientes:

- 40

1. -Comprobar que el suministro de agua tenga la presin y volumen adecuados, cuidando que el sistema se encuentre en buenas condiciones de funcionamiento.

2.-Humedecer con una manguera toda la superficie del frente, as como el techo y costados de la labor en una distancia de por lo menos ocho mts., y mantenerlos hmedos durante todo el perodo de perforacin.

3.-Iniciar la perforacin abriendo la llave de agua ("empatado" hmedo).

4 . ~En caso de ser necesario el empleo de ventilacin mecnica auxiliar (cuando el frente se encuentra a ms de cinco mts. de la chimenea de ventilacin), comprobar su correcto funcionamiento antes de iniciar todo trabajo.

Perforacin en Blocks de Explotacin (Stopes o TajeoSr).-Se debe considerar todo lo sealado para la perforacin en frente y tener adems en cuenta que en los tajeas, aparte del perforista y su ayudante, estn presentes otros trabajadores como enmaderadares, lamperos, etc., cuya labor genera tambin concentraciones de polvo; debindose por tanto, considerar en cada caso el nmero de trabajadores y la naturaleza del trabajo, asignndose a cada uno de ellos la cantidad de aire mnima establecida por los Reglamentos del Cdigo de Minera.

El volumen de aire es usualmente menos importante que la velocidad, cuando se trata de remover polvos y gases hacia la corriente principal o para proveer de aire fresco a las zonas calientes. El volumen de aire aumenta con la seccin de la labor, mientras que la velocidad decrece con la misma; por lo tanto las labores de ventilacin deben ser de tamao mximo en todas las partes del circuito y de tamao ml!il'o en los lugares de trabajo; precisamente lo contrario sucede en los tajeos, ya que stos son grandes cavidades y las conexiones con las labores de ventilacin son relativamente pequeas. De este modo las velocidades del aire son pequeas; pero puede incrementarse regulando los tamaos de las aberturas y estableciendo las conexiones respectivas con las galeras superior e inferior. En todos los casos, los mtodos de explotacin seguidos influyen considerablemente en la distribucin del aire.

Si la ventilacin natural no es suficiente para cumplir con los requisitos mnimos por persona, se hace imprescindible el empleo de ventiladores auxiliares o tambin de ventiladores secundarios para cubrir las necesidades de ms de un tajea en operacin.

Perforacin en Piques y Chimeneas.- El mtodo hmedo en la perforacin de piques permite un control efectivo del polvo

41

po

debido a que el barreno se orienta perpendicularmente hacia abajo casi en forma permanente, lo cual, como ya se indic, provoca poca cantidad de polvo. Cuando los piques son profundos. siempre es necesario el empleo de ventiladores auxiliares por aspiracin o por el mtodo combinado.

La perforacin de chimeneas, por el hecho de que la mquina avanza casi constantemente en posicin vertical hacia arriba, genera altas concentraciones de polvo no obstante el empleo del mtodo hmedo ocasiona molestias al perforista, razn por In cual a veces no acata las instrucciones al respecto, especialmente durante el 'empatado", por la dificultad que ofrece el barreno al resbalar en la superficie hmeda, hecho que se agrava cuando el material es resistente a la perforacin.

Para el control de polvo en la perforacin de chimeneas, se puede considerar dos procedimientos:

a) Mtodo hmedo suplementado por ventilacin auxiliar por aspiracin o Jo" inyeccin.

b) Empleo de Ventilacin Exhaustiva Local.

Ambos procedimientos requieren de una estricta supervisin.

-~ 42

CAPITULO V

CONTROL DE POLVO EN OTRAS OPERACIONES

En Voladuras.

Como se puntualiz anteriormente, los atomizadores de agua, correctamente empleados, puedt:n eliminar hasta ms del 99% del polvo generado por las voladuras, en un tiempo considerablemente menor que cuando se utiliza slo ventilacin.

En 1936 Hay (12) describi por primera vez un atomizador para la supresin de polvo en minas de carbn despus de las voladuras. Posteriormente, Phillips (13) Y el Bureau of Mines de los EE.UU. (14) llevaron a cabo experiencias con atomizadores; concluyendo el polvo generado en las voladuras poda ser reducido en del 99% con estos dispositivos. Willianson y Shugert (15) confirman estas conclusiones en sus trabajos sobre control de polvo.

El principio de operacin de los atomizadores, se basa en que las finas gotillas de agua producen la _upresin del polvo, por el impacto que producen sobre las partculas, precip'itndolas inmediatamente. Cuando las gotillas son ms finas y ms numerosas, la supresin del polvo en ms efectiva; si a esto se aade ciertas sustancias humectantes (sustancias de superficie activa), la supresin del polvo es an ms eficiente.

Los atomizadores pueden ser Hidrulicos y Neumticos. Los primeros operan por descarga de agua. a alta presin, a travs de un orificio fino; los segundos, por accin del aire comprimido sobre el agua. Experiencias demuestran que los Neumticos son los ms efectivos puesto que: a) producen gotillas ms finas y ms numerosas; b) permiten el control de la relacin aire-agua (mayor volumen de aire, produce gotillas ms finas y ms ilUmerosas; y c) el aire comprimido aumenta la ventilacin y remueve las partculas no afectadas por el agua pulverizada.

Los atomizadores Hidrulicos pueden ser de dos clases: Normal, o sea aquel en el que se descarga agua a alta presin a tra

- 43

vs de un pequeo orificio (p1ain atomizer); y el de Turbulencia swirl atomizer) en el cual se produce una turbulencia debido a que el agua es forzada, a travs de una ranura o un canal helicoidal hacia una pequea cmara "vortex" (dispositivo que tiene por objeto provocar un movimiento circular de alta turbulencia), antes de descargarse en la atmsfera. La efectividad de los atomizadores Hidrulicos depende de: a) la presin aplicada y b) el dimetro del atomizador.

Estudios efectuados en atomizadores de turbulencia por diferentes autores (16), demuestran que el tamao de las gotillas guarda una relacin inversa con la presin aplicada; encontrndose, al incrementar la presin desde 30 lbs/pulg~ hasta 80 lbs/ pulg2, una marcada reduccin en el tamao de las gotillas.

Esta reduccin es considerable hasta una presin de 80 lbs/ pulg2, y luego ya es menor y casi sin importancia. De ello se deduce que las altas presiones originan gotillas ms pequeas, pero que existe un lmite por encima del cual no se justifica un aumento de presi~ como puede observarse en el Grfico Nq 1, derivado de la Tabla que aparece en el trabajo de W. Gibb et al. (16).

La presin aplicada tambin afecta en forma directa el gasto de agua, de acuerdo con la frmula dada por estos autores.

q = 0.15 (100 d)2 c (P)1/:! ; en la que:

q = gasto de agua, en Galones Imperiales/hora,

d = dimetro del orificio, en pulgadas,

P presin aplicada, en lbs/pulg2 ; y

c = coefiCiente de descarga, usualmente 0.42 para estos casos.

Si el gasto de agua se expresa en pies cbicos por minuto la frmula es:

q 5/3 d2(P)1/2

En el grfico N9 2, se muestra esta variacin del gasto de agua en funcin de la presin aplicada en un atomizador Normal.

El tamao de las gotillas vara adems en forma directa con el dimetro del orificio; as, al incrementar el dimetro desde 0.0142 pulgadas hasta 0.0200 pulgadas, se incrementa el tamao promedio de las gotillas desde 44.4 micras hasta 52.5 micras, para una presin de 62 lbs/pulg2 .

Por otra parte, se ha demostrado que la presencia de agentes humectantes influyen tambin directamente sobre el grado de

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EFECTO DE lA PRESION SOBRE El GASTO DE AGUA (PARA UN ORIFICIO DE 0.0200 PULGADAS DE DIAMETROl

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EFECTO DE LA RELACION AGUA:AIRE SOBRE EL TAMAO DE GOTILLAS

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atomizacin; asi a una preSlOn de 62 lbs!pulg~, empleando un agente humectante, se reduce el tamao promedio de las goti~ Has desde 44.4 micras hasta 38.0 micras, en un orificio de 0.0142 pulgs. (16); lo cual nos indica que una reduccin en la tensin superficial del agua, favorece la atomizacin. Esto aparte de la polaridad de estas sustancias, que hace que se dispersen sobre superficies secas, asegura un buen humedecimiento sin mucho gasto de agua.

En el caso de los atomizadores Neumticos, aparte de los factores ya anotados, debe considerarse la accin del aire comprimido. En principio, el agua, a cierta presin, descarga a tra~ vs de un orificio, originndose una atomizacin previa que luego es completada al entrar en contacto con el aire comprimido ya sea dentro del dispositivo del atomizador, o en el ambiente a una distancia pre~determinada. tal como puede observarse en los planos Nos. 321-01 y 320-01.

El atomizadar que se muestra en el plano N9 321-01 corresponde al desarrollado por el Departamento de Seguridad de la Braden Copper Ca. de Chile, cuyo empleo ha reportado muy buenos resultados en ese Centro Minero. El mostrado en el plano NQ 320-01 es una modificacin del desarrollado por Clifford S. Gibson, Ingeniero de Ventilacin de la Ontario Mining Association de los EE.UU. (17).

En los atomizadores Neumticos, el tamao de las gatillas vara en forma directa con la relacin volumtrica agua: aire; as, al incrementar la relacin (agua:aire) x 106 , desde 200 hasta 400, se incrementa el tamao promedio de las gatillas desde 16 micras hasta 20 micras empleando un flujo t!e"'aire de 43.2 litros! mino como puede observarse en el grfico N9 3 reproducido del trabajo de W. Gibb et al.

La distribucin de las gatillas, por tamaos, es directamente afectada por la relacin aire: agua; as, para la relacin aire: agua de 3160 se obtiene la curva 2 del grfico Nq 4; Y para una relacin de 6550, la curva 1 del mismo grfico. En esta ltima se observa que la atomizacin es ms uniforme y se obtiene una alta proporcin de gotillas ms finas ya q"ue el 29% presentan un tamao menor que ocho micras, mientras que para la relacin de 3160 se obtiene un mximo de 11 % de gotillas de 22 micras, llegando apenas a un 59 para las gotillas menores de 10 micras.

Todo lo expuesto demuestra que el grado de atomizacin es mayor cuando mayor es tambin la relacin volumtrica aire: agua.

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A continuacin se presenta un clculo de la relacin aire: agua para el atomizador mostrado en el plano N" 320-01.

Suponiendo una presin de 80 lbs/pulg~ para el aire comprimido que descarga a travs del orificio de 0.75 pulgs. de dimetro; y una presin de 30 Ibs/pulg2 para d agua que descarga por cuatro orificios de 0.04 pulgs. (1 mm.) de dimetro, los gastos de aire yagua sern los siguientes:

El gasto de aire puede calcularse segn la frmula que aparece en el Mining Engineers' Handbook de R. Peele:

q = 80 d:! (P)1i~; en la que: a

q gasto de aire en pies:3/min., a

d dimetro del orificio en pulgadas; y p presin aplicada en Lbs/pulg:!.

.. e

Reemplazando valores tenemos:

q = 80 x (0.75F X (80)1/:! 403 pies:l/min. a

q 11.400 lts.lmin. ti

Para el gasto de agua aplicamos la frmula de Gibb:

q 5/3 d:! (P)l/:!; con las mismas especificaciones y W unidades de la anterior.

Reemplazando valores tenemos:

q 5/3 x (0.04F x (30)1/:!- 0.014 pies:1/in. W

q 0.4 lts./min.; pero tratndose de cuatro orificios w tenemos:

q 0.4 x 4 1.6 lts.jmin.

Entonces la relacin aire :agua ser:

11,400 : 1.6 7,125

De acuerdo con los trabajos experimentales de Gibb et al., la relacin ptima est por encima de 5200, lo cual nos permite asegurar una buena atomizacin.

52 ~

Tratndose del atomizador Neumtico de la Braden Copper Ca., que aparece en el plano N9 321-01, los clculos pueden realizarse de la misma manera, con la nica excepcin de que el agua no descarga directamente al ambiente sino que lo hace dentro del dispositivo del atomizador donde la presin reinante es menor que la del ambiente debido al vaco creado por la corriente de aire comprimido.

Uno de los problemas ms frecuentes en el empleo de atomizadores, ya sean Hidrulicos o Neumticos, es la obstruccin dl orificio de agua; de all que sea condicin imprescindible, para el buen funcionamiento de estos dispositivos, que el agua se filtre previamente. Las obstrucciones afectan considerablemente la eficiencia de los atomizadores, pudiendo, en ciertos casos, hasta anularlos completamente. El medio filtrante ms adecuado es la malla de alambre, la misma que debe seleccionarse teniendo en cuenta el dimetro del orificio de descarga; as p.e., en el caso del atomizador mostrado en el plano Ng 2, donde los orificios de agua tienen un mm. de dimetro, debe emplearse una malla de alambre de 100 hilos/pulgada (malla N'? 100 de la serie Tyler) que proporciona aberturas de 0.147 mm.; tambin puede emplearse mallas de 65 y 48 hilos/pulgada, que corresponden a aberturas de 0.208 mm. y 0.295 mm. respectivamente. Estas aberturas son considerablemente menores que el dimetro del orificio; con lo cual, se libra de obstrucciones por amplio margen.

Las mallas deben colocarse tanto en la admisin como en la descarga del sistema de captacin de agua de la mina, cambindolas peridicamente as como controlando su buen estado de conservacin.

Otro inconveniente bastante frecuente en."las minas que operan a grandes altura::: es el congelamiento del agua en el orificio de descarga. Su prevencin consiste en cubrir la tubera de agua, as como el atomizador, con un aislante trmino adecuado tal como el Thermo-tape, que es una cinta a base de Tierra de Diatomeas.

En cuanto a la instalacin en s del atomizador, est demostrado que la posicin que ocupa, con respecto a la fuente de polvo, es de vital importancia. La experiencia en el terreno es la que muestra claramente la posicin que deben guardar estos dispositivos de acuerdo al tipo de labor o la fuente de polvo a controlar.

Normas de Trabajo.

Como normas de trabajo, para el control de polvos en vola duras se aconsejan las siguientes:

5~

-

1. -Efectuar el disparo slo al final de la guardia, cuando el personal est fuera de la mina o en un lugar libre de la accin de los gases productos del disparo. Estos lugares deben ser previamente estudiados y peridicamente controlados.

2.-Humedecer profusamente la zona donde va a efectuarse el disparo. Tratndose de frentes debe humedecerse toda su superficie as como techo y costados en una distancia de por lo menos ocho metros. En el caso de los blocks de explotacin, seguir el criterio anterior. tratando de cubrir la mayor superficie posible.

:3. -Instalar el atomizador, o los atomizadores (de acuerdo con la magnitud del disparo), ya sea Hidrulico o Neumtico, dirigiendo la corriente hacia el lugar del disparo.

4.-Los atomizadores deben funcionar antes, durante v 30 minutos despus de los disparos.

5. -En el caso de emplearse atomizadores Hidrulicos en espacios confinados, debe disponerse de inyectores de aire comprimido, los mismos que deben operar el mismo tiempo asignado a los atomizadores.

6.-Impedir el ingtbso del personal a los lugares del disparo hasta que las concentraciones de polvos y gases se hayan disipado a un grado seguro.

En la Remocin del Material Derribado por los Disparos

De acuerdo con los estudios realizados por el Instituto de Salud Ocupacional en ms de 70 centros mineros, la remocin del material derribado por los disparos es una de las operaciones que originan las ms altas concentraciones de polvo, despus de las de perforacin y disparos.

Las altas concentraciones de polvo registradas en aquellos estudios, estaban en relacin directa con la sequedad del material minado y la deficiente ventilacin de los lugares de trabajo. Tambin se ha observado que cuando la remocin se realiza mecnicamente o sea mediante palas mecnicas, las concentraciones de polvo sobrepasan considerablemente a las registradas cuando la operacin es manual (lamperos).

Los mtodos de control de polvo en esta operacin, tambin estn circunscritos al humedecimiento del material y a una adecuada ventilacin, razn por la cual se indica la siguiente norma de trabajo:

La primera tarea que deben cumplir los obreros al llegar al frente o tajea (blocks de explotacin), es humedecer mediante mangueras todo el material derribado, as como toda la superficie de su labor, a fin de prevenir la dispersin del polvo en las operaciones subsiguientes y reducir las concentraciones de

-.. 54 -

ciertos gases, como los xidos de Nitrgeno (gases producto de los disparos, txicos e irritantes del tracto respiratorio) ocludos en el material y que son solubles en agua.

Durante la remOClOn, ya sea manual o mecamca, se debe mantener el material hmedo; y en el caso de que la ventilacin sea deficiente, suministrar ventilacin mecnica auxiliar ya sea por inyeccin. aspiracin o en forma combinada.

En el Carguo y Descarga de Carros Metaleros

Si las operaciones de Disparo y las de Remocin del materiai derribado por las voladuras, se han efectuado empleando los mtodos hmedos de control de polvo, la generacin de este contaminante, en l