VENTILACION MINERIA SUBTERRANEA

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  • 7/29/2019 VENTILACION MINERIA SUBTERRANEA

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    UNIVERSIDAD DE CHILEFACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICASDEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE MINAS

    RECIRCULACION CONTROLADAEN MINERIA SUBTERRANEA

    MEMORIA PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERO CIVIL DE MINAS

    CLAUDIO ALEJANDRO GUTIRREZ ARAVENA

    PROFESOR GUA:ERNESTO ARANCIBIA VILLEGAS

    MIEMBROS DE LA COMISIN:RAUL CASTRO RUIZ

    CAMILO SALINAS TORRES

    SANTIAGO DE CHILEABRIL 2010

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    Resumen

    Motivado por los nuevos proyectos de block caving a realizarse en Chile, y ante lasdemandas crecientes de ventilacin, sumado al aumento del costo de la energa, se ha decidido

    revisar la tecnologa de recirculacin controlada de aire. La cual consiste en usar parte del aireviciado, sacando parte del principal contaminante, el polvo, y reintroducirlo a la alimentacin delcircuito de ventilacin, mezclando con aire fresco, proveniente del exterior de la mina de manerade movilizar menos aire desde el exterior de la mina, aumentando localmente el caudal en loslugares donde se necesita, manteniendo los niveles de las concentraciones de los distintoscontaminantes en la inyeccin a las frentes de trabajo, como una fraccin de los lmitesestablecidos en la normativa, y alrededor del lmite ponderado permisible en la salida.

    Debido a que en los trabajos revisados sobre recirculacin controlada, no se planteexplcitamente como principal objetivo el reducir el caudal en la entrada, fue necesario establecerun modelo de concentraciones y caudales, que permitiera identificar las variables relevantes. Seidentificaron tres variables sobre las cuales el planificador tiene que decidir: Caudal de entrada,Fraccin Recirculada y Eficiencia de filtrado.

    Planteando un caso de estudio sinttico, en el cual se revisaran los caudales, consumosenergticos, costos e inversiones para la ventilacin de un bloque de un nivel de produccin deuna mina de block caving. Se encontr que el caudal de entrada no puede ser disminuido mas allde cierto punto, debido a las restricciones de concentraciones impuestas para el monxido decarbono, el segundo contaminante en importancia que adems no puede ser filtrado, sino quesolamente puede ser controlado mediante dilucin con el caudal de entrada. Esta reduccin deaproximadamente un 20% en el caudal de entrada, para todos los casos revisados, supone unahorro en el costo energtico de un 51,2% por concepto de menor movimiento de aire desde lafrente.

    La diferencia entre una alternativa de filtrado y otro, hace que, a partir de cierto puntollamado eficiencia crtica, a mayor eficiencia de filtrado, menor es la fraccin recirculadanecesaria para alcanzar la misma reduccin de caudal de entrada. Esta eficiencia de filtrado, serelaciona de una manera no explcita con los costos de inversin, operacin y mantencin dedicha alternativa, por lo cual el problema de que sistema de filtrado escoger, no puede serresuelto de manera analtica como un problema de optimizacin, por lo que se debe investigarcada alternativa por separado.

    Paralelamente, se investigaron caractersticas propias del funcionamiento de los distintossistemas de filtrado, para lograr obtener algunos indicadores claves. Se puso especial cuidado enla investigacin de las cmaras decantadoras, debido a su casi nulo costo de operacin, y en elestudio de los precipitadores electrostticos, para lograr aislar los distintos consumos energticosinvolucrados.

    Los resultados muestran que a partir de cierto punto en cuando a distancia de la entrada dela mina, o costo energtico de llevar el aire desde la entrada de la mina, hasta el nivel deventilacin, el ahorro energtico debido al menor movimiento de aire desde la frente, lasalternativas de recirculacin controlada, comienzan una a una a ser ms atractivas desde el puntode vista econmico que la ventilacin tradicional.

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    Abstract

    Motivated by the new draft block caving to be held in Chile, and with the growingdemands of ventilation, coupled with rising cost of energy has decided to review the technologyof controlled air recirculation. Which is to use part of the stale air, removing part of the mainpollution, dust, and reintroduce it to the circuit power ventilation, mixing with fresh air fromoutside the mine so as to mobilize less air from outside the mine, increasing the flow locally inplaces where it is needed, maintaining levels of concentrations of various pollutants in theinjection to work fronts as a fraction of the limits under the law, and about weighted permissiblelimit in the output.

    Because in the papers reviewed on recirculation control, is not explicitly raised as mainobjective to reduce the flow at the entrance, was necessary to establish a pattern of concentrationsand flow rates, which would identify relevant variables.

    We identified three variables on which the planner has to decide: Flow input fraction

    recirculated and filtering efficiency.Pose a synthetic case study, in which he reviewed the flows, energy consumption, and

    investment costs for the ventilation of a block of an output of a block caving mine. It was foundthat the inlet flow cannot be diminished beyond a certain point, due to restrictions imposed on theconcentration of carbon monoxide, the second largest pollutant also cannot be filtered, but canonly be controlled by dilution with the inflow. This reduction of approximately 20% in the inletflow for all cases reviewed, a saving in energy cost of 51,2% government slightest movement ofair from the front.

    The difference between an alternative to filtering and other causes, beyond a certain pointcalled the critical efficiency, the higher the filtration efficiency, the lower the recirculated fraction

    necessary to achieve the same reduction of inflow. This filtering efficiency is related to non-explicit costs of investment, operation and maintenance of such an alternative, so the problem ofchoosing filtering system cannot be solved analytically as an optimization problem, so eachalternative should be investigated separately.

    In parallel, the study investigated the performance characteristics of different filtersystems in order to gain some key indicators. Special care was taken in the investigation ofdecanting chambers, due to its almost zero operating cost, and the study of electrostaticprecipitators, to achieve energy consumption isolate individual involved.

    The results show that beyond a certain point when away from the entrance of the mine, or

    energy cost of carrying air from the mine entrance, to the level of ventilation, energy savings dueto lower air movement from forehead, alternatives controlled recirculation, start one by one to bemore attractive from an economic point of view that the traditional ventilation.

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    ndice de Contenidos

    CAPTULO 1................................................................................................................................................................1

    INTRODUCCIN........................................................................................................................................................1

    1.1 DEFINICIN Y CONTEXTO DE LA PROBLEMTICA ...........................................................................................11.2 MOTIVACIN .................................................................................................................................................11.3 OBJETIVOS.....................................................................................................................................................3

    1.3.1 Objetivos Principales ...............................................................................................................................31.3.2 Objetivos Especficos................................................................................................................................3

    1.4 ALCANCES .....................................................................................................................................................3

    CAPTULO 2................................................................................................................................................................4

    ANTECEDENTES .......................................................................................................................................................4

    2.1 LA RECIRCULACIN CONTROLADA DE AIRE EN EL MUNDO.............................................................................42.1.1 Los inicios en el Reino Unido...................................................................................................................4

    2.1.2 El caso sudafricano:.................................................................................................................................92.1.3 La recirculacin en Canad...................................................................................................................102.1.4 El caso australiano.................................................................................................................................122.1.5 El caso norteamericano..........................................................................................................................142.1.6 Factibilidad en Rumania ........................................................................................................................152.1.7 El caso chileno .......................................................................................................................................15

    2.2 MARCO LEGAL EXISTENTE EN CHILE...........................................................................................................162.2.1 Recirculacin de aire en la legislacin ..................................................................................................162.2.2 Legislacin vigente para la ventilacin..................................................................................................16

    CAPTULO 3..............................................................................................................................................................19

    CARACTERSTICAS PRINCIPALES CONTAMINANTES...............................................................................19

    3.1 MATERIAL PARTICULADO ............................................................................................................................193.1.1 Polvo.......................................................................................................................................................19

    3.2 GASES DE ESCAPE EQUIPOS DIESEL ..............................................................................................................203.2.1 Monxido de carbono.............................................................................................................................203.2.2 xidos de nitrgeno................................................................................................................................203.2.3 Aldehdo frmico ....................................................................................................................................20

    CAPTULO 4..............................................................................................................................................................21

    METODOLOGA ......................................................................................................................................................21

    4.1 FASES DE UNA PLANIFICACIN DE LARGO PLAZO EN VENTILACIN TRADICIONAL .......................................214.2 METODOLOGA PROPUESTA PARA UN ESTUDIO DE RECIRCULACIN CONTROLADA ......................................224.3 ASPECTOS CRTICOS A COMPARAR...............................................................................................................234.4 DEFINICIN CASO BASE ..............................................................................................................................264.5 CIRCUITO CON RECIRCULACIN...................................................................................................................324.6 MODELO DE FILTRADO ................................................................................................................................334.7 MODELO DE CONCENTRACIONES .................................................................................................................364.8 METODOLOGA PARA LA ESTIMACIN DE LAS VARIABLES DE DECISIN......................................................44

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    CAPTULO 5..............................................................................................................................................................51

    RESULTADOS...........................................................................................................................................................51

    5.1 ESTIMACIN DE CAUDALES .........................................................................................................................515.2 CONSUMO ENERGTICO ASOCIADO ..............................................................................................................52

    5.2.1 Escenario 1.............................................................................................................................................525.2.2 Escenario 2.............................................................................................................................................52

    5.2.3 Escenario 3.............................................................................................................................................535.3 COSTOS DE OPERACIN................................................................................................................................54

    5.3.1 Escenario 1.............................................................................................................................................545.3.2 Escenario 2.............................................................................................................................................555.3.3 Escenario 3.............................................................................................................................................56

    5.4 INVERSIONES ASOCIADAS ............................................................................................................................565.4.1 Escenario 1.............................................................................................................................................575.4.2 Escenario 2.............................................................................................................................................575.4.3 Escenario 3.............................................................................................................................................58

    5.5 R ESUMEN FLUJO DE CAJA.............................................................................................................................595.5.1 Escenario 1.............................................................................................................................................595.5.2 Escenario 2.............................................................................................................................................595.5.3 Escenario 3.............................................................................................................................................60

    CAPTULO 6..............................................................................................................................................................61

    ANLISIS DE RESULTADOS.................................................................................................................................61

    6.1 ANLISIS CRTICO A LA BIBLIOGRAFA REVISADA........................................................................................616.2 ANLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS EN SIMULACIONES...........................................................................62

    CAPTULO 7..............................................................................................................................................................64

    CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................................................................64

    CAPTULO 8..............................................................................................................................................................66

    BIBLIOGRAFA........................................................................................................................................................66

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    Listados de figuras

    Figura 2-1: Aumento local de la velocidad del aire en galera de retorno de aire viciado (Despusde Allan, 1983) ................................................................................................................................ 4

    Figura 2-2: Distrito simple de recirculacin (Longson et. al., 1987) .............................................. 6Figura 2-3: Esquema Recirculacin Controlada en Wearmouth (Robinson & Harrison, 1987). .... 7Figura 2-4: Concentracin transiente para la emisin de un pulso de metano (Longson et. al.,1987)................................................................................................................................................ 8Figura 2-5: Concentracin de metano, desde el encendido de un ventilador (Longson et. al., 1987)......................................................................................................................................................... 8Figura 2-6: Recirculacin en la mina de oro de Lorraine (Burton, 1984) ....................................... 9Figura 2-7: Eficiencia de recoleccin de polvo para la cmara de nebulizacin de agua deLorraine (Burton, 1984)................................................................................................................. 10Figura 2-8: Esquema Recirculacin en Mount Isa (Wu, H. W., 2001) ......................................... 13

    Figura 2-9: Esquema de circuito usado para clculo de concentraciones en Mount Isa (Wu, H. W.,2001).............................................................................................................................................. 14Figura 4-1: Anlisis de sistemas de ventilacin subterrnea (McPherson, 1993)......................... 21Figura 4-2: Metodologa propuesta para estudio de recirculacin controlada .............................. 22Figura 4-3: Perfil cruzado de inyeccin, chimeneas de inyeccin y corte a calles de produccin. 27Figura 4-4: Planta nivel de produccin caso base ......................................................................... 28Figura 4-5: Concentracin de polvo total y fino en funcin de la velocidad del aire (McPherson,1993).............................................................................................................................................. 29Figura 4-6: Curva granulomtrica de polvo generado que entra en suspensin............................ 30

    Figura 4-7: Chimeneas de traspaso de material y extraccin de aire ............................................ 31Figura 4-8: Vista isomtrica circuito caso base............................................................................. 32Figura 4-9: Vista isomtrica circuito con recirculacin controlada. ............................................. 33Figura 4-10: Eficiencia de filtrado por tamao de partcula para un cicln.................................. 34Figura 4-11: Diagrama de flujos y concentraciones para polvo.................................................... 37Figura 4-12: Diagrama de flujos y concentraciones para monxido de carbono.......................... 38Figura 4-13: Circuito recirculacin controlada para el polvo........................................................ 39Figura 4-14: Circuito recirculacin controlada para monxido de carbono.................................. 41Figura 4-15: Familia de distribuciones de flujos que satisface condicin de borde para PM5, .... 46Figura 4-16: Familia de distribuciones de flujos que satisface condicin de borde para PM5, .... 47

    Figura 4-17: Familia de distribuciones de flujos que satisface condicin de borde para monxidode carbono...................................................................................................................................... 48Figura 4-18: Familia de distribuciones de flujos que satisface condicin de borde para oxgeno 49Figura 4-19: Punto de mnima fraccin recirculada posible para un caudal de entrada mnimo. 50

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    Listado de tablas

    Tabla 2-1: Lmite ponderado permisible para gases de escape de equipos diesel......................... 16Tabla 2-2: Lmite ponderado permisible para polvo ..................................................................... 18Tabla 4-1: Concentraciones de entrada de aspectos ambientales ms relevantes ......................... 26

    Tabla 4-2: Dimensiones chimenea de inyeccin ........................................................................... 26Tabla 4-3: Dimensiones galera de inyeccin principal ................................................................ 27Tabla 4-4: Dimensiones chimeneas de inyeccin de aire al nivel de produccin......................... 27Tabla 4-5: Dimensiones calles de produccin............................................................................... 28Tabla 4-6: Estimacin Factores de Emisin para polvo total y respirable.................................... 29Tabla 4-7: Generacin de monxido de carbono y consumo de aire del equipo........................... 30Tabla 4-8: Dimensiones chimeneas de extraccin de aire desde el nivel de produccin.............. 31Tabla 4-9: Dimensiones galera de extraccin principal ............................................................... 31Tabla 4-10: Dimensiones chimenea de extraccin........................................................................ 31

    Tabla 4-11: Dimensiones cruzado de recirculacin ...................................................................... 32Tabla 5-1: Parmetros tcnicos de operacin para sistemas de..................................................... 51Tabla 5-2: Parmetros tcnicos de operacin para sistemas de..................................................... 51Tabla 5-3: Comparacin entre energa consumida por caso base y sistemas de........................... 52Tabla 5-4: Comparacin entre energa consumida por caso base y sistemas de........................... 52Tabla 5-5: Comparacin entre energa consumida por caso base y sistemas de........................... 53Tabla 5-6: Comparacin entre energa consumida por caso base y sistemas de........................... 53Tabla 5-7 Comparacin entre energa consumida por caso base y sistemas de ............................ 53Tabla 5-8: Comparacin entre energa consumida por caso base y sistemas de........................... 53Tabla 5-9: Comparacin de costo operacin anual entre caso base y sistemas de........................ 54

    Tabla 5-10: Comparacin de costo operacin anual entre caso base y sistemas de...................... 55Tabla 5-11: Comparacin de costo operacin anual entre caso base y sistemas de...................... 55Tabla 5-12: Comparacin de costo operacin anual entre caso base y sistemas de...................... 55Tabla 5-13: Comparacin de costo operacin anual entre caso base y sistemas de...................... 56Tabla 5-14: Comparacin de costo operacin anual entre caso base y sistemas de...................... 56Tabla 5-15: Inversiones para caso base y para sistemas alternativos de ....................................... 57Tabla 5-16: Inversiones para caso base y para sistemas alternativos de ....................................... 57Tabla 5-17: Inversiones para caso base y para sistemas alternativos de ....................................... 57Tabla 5-18: Inversiones para caso base y para sistemas alternativos de ....................................... 58Tabla 5-19: Inversiones para caso base y para sistemas alternativos de ....................................... 58Tabla 5-20: Inversiones para caso base y para sistemas alternativos de ....................................... 58Tabla 5-21: Valor Actual Neto del flujo de caja de costos de cada alternativa y su diferencia conel caso base para sistemas de recirculacin con ciclones como pre-filtrado para el escenario 1 .. 59Tabla 5-22: Valor Actual Neto del flujo de caja de costos de cada alternativa y su diferencia conel caso base para sistemas de recirculacin con cmara decantadora como pre-filtrado para elescenario 1 ..................................................................................................................................... 59

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    Tabla 5-23: Valor Actual Neto del flujo de caja de costos de cada alternativa y su diferencia conel caso base para sistemas de recirculacin con ciclones como pre-filtrado para el escenario 2 .. 59Tabla 5-24: Valor Actual Neto del flujo de caja de costos de cada alternativa y su diferencia conel caso base para sistemas de recirculacin con cmara decantadora como pre-filtrado para elescenario 2 ..................................................................................................................................... 60Tabla 5-25: Valor Actual Neto del flujo de caja de costos de cada alternativa y su diferencia conel caso base para sistemas de recirculacin con ciclones como pre-filtrado para el escenario 3 .. 60Tabla 5-26: Valor Actual Neto del flujo de caja de costos de cada alternativa y su diferencia conel caso base para sistemas de recirculacin con cmara decantadora como pre-filtrado para elescenario 3 ..................................................................................................................................... 60

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    Listado de ecuaciones

    Ecuacin 2-1: Factor de correccin por jornada laboral................................................................ 17Ecuacin 2-2: Factor de correccin por altura............................................................................... 18

    Ecuacin 2-3: Correccin al lmite de polvo, por contenido de slice........................................... 18Ecuacin 4-1: Calculo eficiencia efectiva elemento filtrante........................................................ 34Ecuacin 4-2: Clculo eficiencia efectiva para dos elementos filtrantes en serie......................... 35Ecuacin 4-3: Concentracin de polvo a la salida......................................................................... 38Ecuacin 4-4: Concentracin de monxido de carbono en la extraccin de aire.......................... 39Ecuacin 4-5: Concentracin de oxgeno en la extraccin de aire................................................ 39Ecuacin 4-6: Concentracin de polvo en el caudal mezclado inyectado a la frente.................... 40Ecuacin 4-7: Concentracin de polvo despus de la fuente generadora...................................... 40Ecuacin 4-8: Concentracin de monxido de carbono en el caudal mezclado inyectado a lafrente.............................................................................................................................................. 42

    Ecuacin 4-9: Concentracin de monxido de carbono despus de la fuente generadora............ 42Ecuacin 4-10: Concentracin de monxido de carbono en el caudal mezclado inyectado a lafrente.............................................................................................................................................. 43Ecuacin 4-11: Concentracin de monxido de carbono despus de la fuente generadora.......... 43Ecuacin 4-12: Concentracin de oxgeno en el caudal mezclado inyectado a la frente.............. 43Ecuacin 4-13: Concentracin de oxgeno despus de que es consumido en la frente................. 43Ecuacin 4-14: Planteamiento frmula para determinar variables de decisin............................. 44Ecuacin 4-15: Caudal mnimo de entrada para satisfacer............................................................ 45Ecuacin 4-16: Caudal mnimo de entrada para satisfacer............................................................ 46

    Ecuacin 4-17: Caudal mnimo de entrada para satisfacer............................................................ 46Ecuacin 6-1: Potencia de un ventilador en funcin de cada de presin, caudal y eficiencia ..... 62

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    Nomenclatura y Smbolos

    CO Monxido de carbonoCO2 Dixido de carbono

    NO Monxido de nitrgenoNO2 Dixido de carbonoNOx xido de nitrgenom Metrom2 Metro cuadradomg/t Miligramo por toneladamg/m3 Miligramo por metro cbicom MicrnPa PascalC CoulombV VoltUS$ Dlar VAN Valor Actual Neto% Porcentajecfm Pie cbico por minutom3/s Metro cbico por segundoppm Partes por millnppmv Partes por milln en volumenF Fraccin recirculada

    E Eficiencia de filtradoQ1 Caudal de entradaQ2 Caudal en cruzado de recirculacinQ4 Caudal en la frenteP4 Penetracin de polvo en Q4N NewtonEPA Environmental Protection AgencyLPP Lmite pondera permisiblePES Precipitador electrosttico

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    Agradecimientos

    A los profesores de la comisin: Ernesto Arancibia, Ral Castro y Camilo Salinas, pordarme la oportunidad de desarrollar este tema, por su colaboracin, su gua y su paciencia.

    Agradecimientos tambin a quienes aportaron directamente a esta memoria: EnriqueAcua, Pablo lvarez, Carlos Castillo, Julio Daz, Natalia Martnez, Nicols Montecino,Constanza Paredes, profesor Gabriel Riveros, Winston Rocher y el profesor Aldo Tamburrino.

    A mis amigos y compaeros del Departamento de Ingeniera de Minas quienes marcaronmi estada en la universidad, en especial a quienes fueron mis compaeros en sistemas

    particulados, que fue cuando comenzamos este viaje.

    A la Juanita, Carlitos, y el resto de los funcionarios del departamento por su paciencia ytremenda colaboracin.

    A mi familia, mis amigos y a Jessy, mi amor.

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    CAPTULO 1

    Introduccin

    1.1 Definicin y contexto de la problemtica

    El agotamiento de los yacimientos existentes lleva a la minera actual y futura a buscardepsitos de mineral cada vez a mayor profundidad y en condiciones ms difciles. Realidad quetiene fuertes repercusiones sobre la ventilacin de minas, elevando el costo llevar el aire desde elexterior hasta la frente de trabajo y aumentando fuertemente las inversiones asociadas a este tem.

    La situacin anteriormente descrita ya se ha presentado en la minera en lugares comoSudfrica en donde las grandes profundidades y las altas temperaturas provocan que, llevar undeterminado volumen de aire, desde la superficie hasta la frente de trabajo, a una temperatura talque los trabajadores puedan desempear sus labores sin tener consecuencias en su salud, tenga unelevado costo (Stachulak, 1991). Similar situacin ocurri en los mantos de carbn en el Reino

    Unido, ubicados bajo el mar del norte, aproximadamente a unos 11 km del borde costero. Laslargas distancias dificultan cualquier intento por aumentar la produccin, debido a las inversionesrequeridas (Robinson & Harrison, 1988).

    Dichas dificultades llevaron a plantear la situacin de recircular aire intencionalmente,con el fin de aprovechar el aire refrigerado en el caso de los sudafricanos, y aumentar localmenteel flujo y velocidad del aire en el caso de los britnicos, con el fin de producir flujo turbulentopara evitar la formacin de capas de alta concentracin de metano en el aire, sin elevarostensiblemente el costo.

    La recirculacin tiene sentido en la medida que se puede encargar de los principales

    aspectos ambientales del aire subterrneo, mientras que los contaminantes menores del airerecirculado son mezclados y diluidos con el aire fresco del exterior de la mina, manteniendo lasconcentraciones de los contaminantes en niveles permitidos.

    1.2 Motivacin

    La ventilacin es una de las actividades que ms requiere energa al interior de las minas,pudiendo ir de un 35% (Stachulak, 1991) a un 50% del total del consumo energtico de una faena(Belle, 2008) sumado al aumento en general del costo de la energa a nivel mundial a partir del2005 (Arellano, 2009) se hace necesario revisar cualquier mejora que se pueda obtener en materia

    de eficiencia energtica.La recirculacin controlada de aire ofrece una oportunidad para reducir el caudal a

    inyectar a la mina en el caso que se pueda filtrar el contaminante principal. Con la recirculacin,el nuevo caudal a inyectar depende del segundo criterio ms exigente, que al poner como lmiteun flujo menor, se tiene una disminucin en el caudal de aire ingresado desde el exterior mina.Toda vez que este segundo criterio corresponda a algn contaminante no removible. Si elsegundo criterio, tambin corresponde a un contaminante removible, entonces pasa a ser

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    relevante el tercer criterio ms exigente, y as sucesivamente hasta llegar a un criterio quedependa de un contaminante no removible.

    Mientras mayor sea diferencia de caudal a pasar por un mismo punto al interior de lamina, dictada por los dos criterios ms exigentes que cumplan las condiciones antes descritas,mayor ser la reduccin que se har del caudal que pasa por las vas principales de ingreso y

    extraccin de aire a una mina. Debido a que el costo energtico de traer aire hasta la frentedepende del caudal al cubo (McPherson, 1993) cualquier reduccin que se pueda hacer del caudalde aire a inyectar, incide fuertemente en los costos finales de ventilacin.

    Si bien en Chile, en materia de ventilacin no se tienen desafos tan extremos como loshay en otras latitudes, si se cuenta con minas con una alta produccin, como los block caving:Andina (40.000 TPD), El Salvador (33.000 TPD) y El Teniente (131.000 TPD) (Baez, 2005) porlo que una pequea oportunidad que se tenga para reducir el caudal de entrada, este factor deescala, conjugado con lo enunciado en el prrafo anterior acentan la oportunidad.

    Dado que fue necesario adoptar una mayor cantidad de equipos para sostener estas tasasde extraccin y esta mayor flota de equipos LHD diesel emite mayores gases de combustin.Adems se tienen mayores emisiones de polvo producto de martillos picadores, chancadores,levantamiento de polvo producto de la extraccin y a traspasos de mineral en general, comn enel manejo de materiales de este tipo de faena con lo que se tienen requerimientos de aire muchomayores que los casos estudiados de recirculacin controlada de aire a nivel mundial.

    En los casos chilenos, especficamente para El Salvador (Morales, 2003) y Andina (Areaminera, 2009) los requerimientos de aire para el nivel de produccin son determinados de manerade mantener la concentracin de polvo respirable bajo la normativa.

    Ms an, si bien es una proposicin audaz, existe la posibilidad de disminuir la inversinen infraestructura principal de ventilacin y el tiempo de puesta en marcha.

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    1.3 Objetivos

    1.3.1 Objetivos Principales

    El objetivo principal de este trabajo es:

    Construir un modelo de ventilacin de aire en minera subterrnea que permita evaluar

    tcnica y econmicamente un sistema de recirculacin controlado.

    1.3.2 Objetivos Especficos

    Realizar una revisin crtica del estado del arte en materia de recirculacin controlada deaire.

    Elaborar y/o modificar un modelo de concentraciones de componentes del aire en un circuitorecirculado, con el fin de conocer las variables ms relevantes y cuantificar su impacto.

    Realizar un estudio de distintos elementos de filtrado, con el fin de comprender mecanismos

    fsicos de funcionamiento, parmetros relevantes y aplicabilidad a la situacin a estudiar y ala realidad minera.

    Para un caso de estudio, comparar consumo energtico, costo, inversiones y flujo de cajaentre la ventilacin tradicional versus la recirculacin controlada de aire aplicada a dichocaso, utilizando distintas combinaciones de elementos filtrantes, para distintos escenarios decosto energtico especfico de llevar un volumen de aire desde el exterior de la mina, hasta elpunto de mezcla entre aire fresco y aire recirculado.

    1.4 Alcances

    El caso a estudiar, corresponde a un nivel de produccin de una mina de block cavinghipottica, desde la perspectiva de un proyecto.

    En el modelo de concentraciones a utilizar, las emisiones sern consideradas como unfenmeno continuo.

    Sern excludas consideraciones de tipo termodinmico como metodologas de estimacin decaudales.

    El sistema de manejo de materiales en el nivel de produccin, consistir en cargadores de

    bajo perfil, que llevaran el material quebrado desde el punto de extraccin hasta la chimeneaque conecta con el siguiente nivel.

    De entre los gases de escape generados por los equipos diesel, solo se consider el monxidode carbono.

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    CAPTULO 2

    Antecedentes

    2.1 La recirculacin controlada de aire en el mundo

    2.1.1 Los inicios en el Reino UnidoEl primer uso deliberado de la recirculacin controlada de aire en las minas de carbn

    inglesas, fue reportado por Lawton en 1933. Fue aplicado con la idea de incrementar la velocidaddel flujo y enfriar las frentes de trabajo. Sin embargo, de acuerdo a la revisin hecha por Allan en1983, no se obtuvo ningn efecto significativo en cuanto a refrigeracin ni tampoco se realiz unregistro de dicha prueba, Allan adems expres su escepticismo a la declaracin de que laconcentracin de metano no aument considerablemente en el aire de recirculacin. De entre lainformacin que existe respecto a esta prueba, se tiene la observacin de uno de loscolaboradores de Lawton quien sugiri controlar el polvo usando filtros, idea que permaneci

    dormida por 40 aos.Los incendios producidos por ignicin de metano en minas de carbn a finales de la

    dcada de los 50, llevaron a realizar investigaciones sobre la concentracin de capas de metanoen el aire. Un mtodo sugerido para controlar esta acumulacin, fue aumentar localmente lavelocidad del aire, con la idea de mejorar el mezclamiento y dispersin de la capa con el resto delaire, retomando el esquema original de Lawton aplicado a los mantos de carbn, explotados porel mtodo de longwall mining.

    Figura 2-1: Aumento local de la velocidad del aire en galera de retorno de aire viciado (Despus de Allan,1983)

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    Los trabajos tericos hechos por Bakke y sus colaboradores entre 1962 y 1964, y lainvestigacin realizada por Leach en 1966 extendieron las aplicaciones de la recirculacin de airea un plano ms general. Si bien las investigaciones no incluyeron pruebas en terreno, si resultaronen la importante conclusin de que la concentracin mxima de metano solo depende de lageneracin de metano y de la cantidad de aire fresco que entra a la frente, independiente de lacantidad de aire que se este recirculando.

    A partir de 1968, las pruebas fueron autorizadas bajo condiciones controladas. En 1972,Robinson mostr los resultados de la primera prueba. En 1974 se obtuvieron los primerosresultados positivos de las pruebas, que junto a la nueva regulacin de polvo respirable, indicaronque la recirculacin controlada de aire, podra proveer mejoras a la ventilacin, en cuanto apolvo. Estos resultados condujeron a una mayor implementacin (63 de los 1560 sistemas deventilacin auxiliar en el Reino Unido en 1982) mayormente orientada al control de polvo, y a lacombinacin de polvo y calor.

    Por encargo de la Comunidad Europea del Carbn y del Acero y de la Junta Nacional del

    Carbn en 1979 (E.C.S.E. y N.C.B. por sus siglas en ingls) el departamento de ingeniera deminas de la Universidad de Nottingham comenz estudios de factibilidad respecto a larecirculacin controlada para un distrito completo. Estos estudios entregaron las bases de losmodelos de estado estacionario, distribucin de polvo y metano y evaluacin de la termodinmicaasociada a la recirculacin. Adems de confirmar que no existe acumulacin y aumento demetano y polvo a travs de los circuitos de ventilacin.

    Las conclusiones de este estudio arrojaron que, cuando una mina profunda con una altaproduccin comienza a experimentar problemas de baja velocidad de aire en las frentes, laaplicacin de de recirculacin controlada podra:

    Mejorar las condiciones ambientales de una manera econmica.

    Entregar una dilucin ms efectiva de metano en la fuente, mediante el incremento develocidad en el aire. Adems de reducir el riesgo de ignicin de gases inflamables.

    Mantener o disminuir la concentracin de la fraccin respirable del polvo, siempre que elaire sea suficientemente filtrado.

    Aumentar la capacidad refrigerante del aire, y mejorar las condiciones laborales.

    La malla bsica y terminologa asociada al modelo de recirculacin, es indicada en lafigura 2-2.

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    Q2

    Q1

    Q3

    Q5

    Q4

    Frente

    Inyeccin

    Recirculado

    Inyeccin

    Distrito

    Extraccin

    Recirculad

    o

    Extraccin

    Distrito

    Suministro de Aire Fresco = Q1Fraccin Recirculada, F = Q4/Q2Q2 = Q3 = Q1/(1-F)

    Q4

    = F*Q1

    /(1-F)

    A

    B BCruzado

    Recirculacin

    Posibles Lugarespara el ventilador

    A - Cruzado

    B . En lnea

    Figura 2-2: Distrito simple de recirculacin (Longson et. al., 1987)

    En vista de los resultados, Anon sugiri en 1983 la implementacin de la recirculacincontrolada para un distrito completo de una mina. Ese mismo ao, se realiz la primera prueba en.la mina de carbn de Wearmouth. Debido al alejamiento de la mina de la costa, con laposibilidad abierta de trabajar a 20 km mar adentro, no exista alternativa que fuese tcnica yeconmicamente factible para proveer de una adecuada ventilacin. Para enfrentar dichoproblema surgieron las ideas de crear una isla artificial, y desde ah, construir una chimenea, ousar recirculacin controlada para toda la mina. El trabajo de Robinson y Pickering en 1974demostr que la segunda idea era ms segura, barata y posible de ser implementada con latecnologa probada existente.

    Estas conclusiones motivaron una prueba masiva en 1986, en el cual se implementrecirculacin para un distrito completo de la mina, usando una fraccin recirculada de un 30%.Los resultados fueron satisfactorios, logrando proveer un mayor caudal a la frente. Sin estaimplementacin, hubiese sido necesario usar 2,34 veces ms energa para lograr los mismosresultados con ventilacin tradicional (Harrison et. al., 1987). Validando los estudios tericos deBakke y Leach en la dcada de los sesenta.

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    Figura 2-3: Esquema Recirculacin Controlada en Wearmouth (Robinson & Harrison, 1987)

    En ese mismo periodo, se estudi el efecto de fenmenos transientes en la recirculacin,tales como la variacin en emisin de metano o el apagado o encendido de ventiladores (Longsonet. al., 1987). Dichos estudios entregaron los siguientes resultados:

    La perturbacin que se produce ya sea por la emisin de un contaminante en formarepentina, o por una variacin de la presin en algn punto del circuito, es transmitida atravs de todo el sistema hasta que el sistema alcanza un nuevo estado estacionario.

    El tiempo en que la perturbacin vuelve a pasar por el mismo punto, depende de lamagnitud del flujo y del volumen del circuito.

    Las variaciones en la concentracin de metano, dependen tanto de las variaciones del flujode aire recirculado como del flujo de aire fresco.

    La magnitud de la perturbacin, depende tanto de la fraccin recirculada como de lacantidad de aire fresco.

    Los resultados de las simulaciones realizadas, se pueden observar en las figuras 2-4 y 2-5.

    Longson sugiere que la recirculacin controlada no es la solucin para el ambientesubterrneo de todas las minas, en especial recomienda no usar recirculacin controlada en minascon riesgo de combustin espontnea, o con emisiones de metano errticas.

    Los incendios al interior de la mina, son el problema ms importante en un esquema derecirculacin controlada (Stachulak, 1992; Robinson, 1987), debido a que se produce unaacumulacin de humo producto del incendio en el sector ventilado con la mezcla de airerecirculado y fresco. Para manejar dicha situacin, se han usado puertas automticas hermticas,

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    las cuales cierran el cruzado de recirculacin cuando se registra una concentracin de gasesmayor que algn valor predeterminado en la extraccin de aire, antes de llegar al cruzado.Adems se apaga el o los ventiladores encargados de producir la recirculacin, manteniendo elventilador principal encendido. La concentracin es medida por uno o ms instrumentos, quesean capaces de medir todos los distintos gases nocivos, producto del incendio. Adems estesistema de sensores, debe estar duplicado y/o mantenido peridicamente, para asegurar sufuncionamiento en una emergencia.

    Figura 2-4: Concentracin transiente para la emisin de un pulso de metano (Longson et. al., 1987)

    Figura 2-5: Concentracin de metano, desde el encendido de un ventilador (Longson et. al., 1987)

    De acuerdo con Robinson (1989), desde que fue desarrollada y probada desde 1964, larecirculacin de aire haba demostrado ser una adicin viable, segura y eficiente a la ventilacintradicional, tanto tericamente como durante los aos de implementacin. Para esa fecha,Wearmouth se encontraba usando recirculacin controlada en todas las frentes de trabajo,ahorrando cerca de 0,5 millones de libras de la poca, por concepto de energa, sin incurrir en uncosto de capital significativo.

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    2.1.2 El caso sudafricano:

    Los aspectos que histricamente ms han preocupado a la ventilacin de minas enSudfrica son la fraccin respirable del polvo con contenido de slice (Low, 1994), la eliminacinde gases producto de la tronadura en minas metalferas, y la climatizacin de las minas cuyatemperatura en las rocas recin expuestas puede llegar a 50 C (Stachulak, 1992). Las distancias

    desde el exterior mina a la frente que tiene que recorrer el aire en las minas sudafricanas no sontan largas como en las minas de carbn en el Reino Unido, sin embargo para 1960 ya haban 9minas en el rango de los 2.500 a 3.700 metros bajo la superficie (8.000 a 12.000 pies) (Low,1994), sumado al costo de refrigerar el aire, la recirculacin controlada surgi como una buenaalternativa.

    Un hito en la recirculacin controlada de aire en Sudfrica fue la prueba a gran escala enla mina de oro de Lorraine, realizada en 1982 (Burton, 1984) la cual tuvo por objetivo eldemostrar que la recirculacin controlada puede ser una manera prctica, segura y viable derefrigerar y ventilar minas de oro, mostrando que los efectos de la recirculacin controlada

    podan ser predichos con modelos matemticos.

    Figura 2-6: Recirculacin en la mina de oro de Lorraine (Burton, 1984)

    Los objetivos de la prueba fueron alcanzados exitosamente, sirviendo como importantefuente para trabajos posteriores alrededor del mundo. Destaca de esta prueba, el uso de unacmara de nebulizacin de agua, la cual sirvi con el doble propsito de retirar polvo respirabledel aire y ayudar en la refrigeracin.

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    Figura 2-7: Eficiencia de recoleccin de polvo para la cmara de nebulizacin de agua de Lorraine (Burton,1984)

    Desde la prueba en Lorraine, todas las aplicaciones de recirculacin controlada enSudfrica han apuntado a mejorar el enfriamiento del aire y a reducir el caudal de aire inyectadodesde la superficie. Para 1992, segn Stachulak, siete circuitos de recirculacin estabanfuncionando en cinco minas de oro, y nueve esquemas ms eran planeados.

    2.1.3 La recirculacin en Canad

    La mayora de las minas canadienses se ubican en lugares donde se alcanzan temperaturasbajo cero, llegando incluso a registrarse temperaturas del orden de los -50 C en la superficie. Porlo tanto la mayora de las minas canadienses deben calentar su aire para poder ser usado en loslugares de trabajo al interior de la mina. Los costos anuales por calentar un metro cbico de airepor segundo que entra a la mina pueden ser tan altos como US$ 2.000 (Hall et. al., 1989)llegando a representar desde el 30% al 95% del costo unitario total de ventilacin (Stachulak,1992). Es debido al alto costo unitario que tiene ingresar aire en invierno a las minas, que larecirculacin controlada de aire se muestra como una atractiva alternativa.

    Las minas canadienses en las que se ha probado la recirculacin controlada, se dedican

    principalmente a la extraccin del zinc y cobre. En dichas faenas se utiliza principalmentemtodos de explotacin por caserones abiertos y variantes con relleno (open stoping withhydraulic backfill), como en el caso de las minas Ruttan (Hall et. al, 1987), Creighton, Levack yCopper Cliff South (Stachulak, 1992), por lo tanto el uso de explosivos es una variable aconsiderar en la ventilacin. Adems del uso masivo de equipos LHD, hace que la emisin degases producto de la combustin del diesel que ocupan estos equipos, sea otro factor relevante enla ventilacin de las minas canadienses.

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    En la mina de Ruttan, el estudio estuvo enfocado en probar instrumentos de medicincontinuos, as como en establecer una relacin entre concentraciones de distintos contaminantesgaseosos, para simplificar el sistema de monitoreo y control, midiendo solo un contaminante ycalculando el resto a partir de ese trazador. Adems se probaron controles automticos quepermitieran cambiar condiciones de operacin de ventiladores, en el caso de registrar cambios enlas concentraciones.

    Debido a que no se uso un elemento filtrante, se obtuvo un aumento en lasconcentraciones de polvo, lo mismo se observo con las concentraciones de monxido de carbonoen la inyeccin de la mezcla, destacando que siempre se mantuvo dentro de los lmites legales,exceptuando las situaciones post-tronadura. Se not que despus de una tronadura, para elmonxido de carbono toma menos tiempo volver a las concentraciones normales que para elpolvo, es por ello que dicho trabajo recomend evaluar econmicamente la implementacin dealgn sistema de filtrado o de decantacin de polvo, como por ejemplo aspersores de agua.

    Se observ adems que la concentracin entre los distintos gases seguan patrones

    independientes entre s, por lo que se descart el uso de algn gas en particular como indicadorde las concentraciones de los otros gases, destacando el comportamiento de los xidos denitrgeno, los cuales bajaban sus concentraciones muy rpidamente al avanzar por la mina,posiblemente debido a que reaccionaran qumicamente.

    En cuanto al control, se observ que el sistema era capaz de manejar las fluctuaciones delsistema, excepto despus de las tronaduras, debido a los altos valores registrados para lasconcentraciones de polvo, por lo que se recomend abstenerse de utilizar recirculacin de aire enlos periodos durante y post-tronadura. En cuanto a la evaluacin final, el sistema es tcnicamenteviable y capaz de reducir costos de calentamiento de aire mediante la reduccin del caudal

    inyectado a la mina.

    En el estudio hecho por Stachulak (1991) en Creighton, Levack y Copper Cliff South, setuvo cuatro objetivos:

    Similar a la prueba de Ruttan, se busc una correlacin entre el CO 2 y los contaminantesgaseosos producto de la combustin del diesel.

    Determinar el decantamiento de polvo en las chimeneas de extraccin de aire.

    Evaluar eficiencia de filtrado de placas deflectoras como elemento filtrante en el cruzado

    de recirculacin.

    Determinar el efecto de la recirculacin en la dispersin de los contaminantes y su efectoen lo relativo al calor.

    Como resultado, se obtuvo igual conclusin que en Ruttan, es decir, que no existe unacorrelacin entre los distintos contaminantes, aunque se recomend seguir investigando el tema.

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    En relacin al segundo punto, se registr una decantacin de polvo, tanto en trminostotales, como en la fraccin respirable de ste, como resultado de dicho estudio, se public uninteresante trabajo con posibles aplicaciones a la recirculacin, referido al fenmeno de ladeposicin de polvo en las chimeneas de extraccin de aire viciado. Aunque no se logr entendercompletamente este hecho, segn Stachulak, guarda mayor relacin con el cambio de contenidode humedad del aire, debido a la expansin adiabtica que sufre el aire al ascender.

    Las placas deflectoras, usadas con la intencin de decantar las partculas ms gruesas alreducir su velocidad, producto del impacto entre las partculas de polvo y las placas, resultaronser poco eficientes como mtodo para reducir la concentracin de contaminantes.

    Con la informacin obtenida, se pudo estimar la eficiencia de filtrado de algunoscontaminantes, como los xidos de nitrgeno, los cuales tal como se vio en Ruttan, reducen suconcentracin posiblemente al reaccionar qumicamente al ir avanzando a travs de la mina (Hallet. al., 1987). Con esta informacin, se logro determinar la mezcla de aire a inyectar a la frente.Se dejo el mismo caudal para alimentar las frentes, pero se redujo la inyeccin a la entrada de la

    mina, llegando a una fraccin recirculada de un 40%, determinada a un factor de seguridad de un60% en relacin a un ndice de calidad del aire (AQI: air quality index).

    Tambin se realiz un estudio en la Central Canada Potash Division de Norada. Seeligi esta mina de Potasio, debido al bajo uso de explosivos y de equipos diesel (Hall et. al.1989), lo que a priori, supone un mayor potencial para la aplicacin de recirculacin controlada,pues a la fecha, todava no existe una forma prctica de filtrar los contaminantes gaseosos queproducen.

    Al igual que en Ruttan, como no se coloc ningn elemento filtrante para polvo, se

    detect un aumento en la concentracin de polvo en la extraccin de aire viciado. Los autores dedicho trabajo concluyeron que la recirculacin era aplicable en la mina y que hubiese permitidoreducir los costos de calentar aire.

    2.1.4 El caso australiano

    En Australia, existe un cierto nmero de minas que se encuentran trabajando bajo los1000 metros de profundidad desde la superficie, sumado al clima tropical y sub-tropical de laszonas donde se encuentran estas aisladas faenas, hace necesario usar refrigeracin artificial, aniveles ms cercanos a la superficie en relacin con Sudfrica. Otra comparacin relevante, esque la minera de oro en Sudfrica es ms intensiva en mano de obra, siguiendo angostas vetas,

    mientras que la minera australiana tiene ms parecido al caso canadiense, en cuanto al uso demtodos de explotacin como caserones abiertos (open stoping), con pilares (room-and-pillarmining) y algunas variantes de corte y relleno (cut & fill) los cuales tienen en comn el dejargrandes espacios abiertos y el uso intensivo de equipo diesel. Esto hace que sea muy costosoenfriar estas cavidades con aire refrigerado tanto en trminos absolutos como en costo porhombre (Wu, H.W. et. al., 2001)

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    Debido a la profundizacin de la mina de Mount Isa, y a los costos que ya se tenan porrefrigeracin del aire, surgi la idea de emplear recirculacin controlada para enfrentar la nuevasituacin. Se realiz una prueba en terreno entre septiembre y noviembre de 1993 para evaluar supotencial. Inspirado por la metodologa desarrollada en el Reino Unido por Booth-Jones, Wu et.al. (2001) estimaron la eficiencia de filtrado crtica necesaria para que el sistema fuera seguro,independiente de la fraccin recirculada de aire. La prueba utiliz una cmara nebulizadora conuna eficiencia de filtrado de un 52,5%, cercano al valor de la eficiencia crtica calculada, que a lavez, ayud a enfriar el aire.

    Figura 2-8: Esquema Recirculacin en Mount Isa (Wu, H. W., 2001)

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    Figura 2-9: Esquema de circuito usado para clculo de concentraciones en Mount Isa (Wu, H. W., 2001)

    En esta prueba, tambin fue usada la investigacin sobre la deposicin de polvo realizadapor Stachulak y colaboradores, con el objeto de cuantificar la cantidad de polvo fue sacada delaire en las chimeneas. Como resultado se tuvo una decantacin de aproximadamente el 45% delpolvo respirable, siendo un filtro natural de polvo total.

    La concentracin de los contaminantes en todo momento se mantuvo dentro de lanormativa, excepto en los momentos inmediatamente posteriores a la tronadura. El sistema deseguridad respondi exitosamente al activarse automticamente al detectar una concentracin deCO mayor que lo permitido, despus de una tronadura (Wu, H.W. et. al., 2001). Adems, el

    sistema, al ser comparado con otras alternativas para cumplir con los requerimientos de airenecesarios para explotar el nuevo nivel ms profundo, result ser la alternativa de menor costo(Wu, H. W. et. al., 1995).

    2.1.5 El caso norteamericano

    En Estados Unidos se realiz una prueba de recirculacin controlada en una mina detrona, mineral evaportico, fuente primaria de carbonato de sodio en dicho pas. Dicho mineral esexplotado de manera similar al carbn, usando frentes cortas (shortwall mining) y mineroscontinuos. En el caso estudiado (Cecala, A. et. al. 1989) se implement recirculacin controlada

    usando ventilacin auxiliar para dos escenarios distintos de distancia entre la frente de trabajo yel ducto de recirculacin. En el caso con menor distancia a la frente, la recirculacin fuepercibida por los trabajadores negativamente, pues se tuvo un aumento en la concentracin depolvo total, para el caso con mayor distancia, la percepcin cambi, debido a que mejor lavisibilidad. Es posible que esta variacin entre un caso y otra se explique debido a quedecantacin del polvo ms grueso mejora significativamente con la distancia recorrida a travs deun ducto. La concentracin de polvo respirable en la inyeccin de aire aumento ligeramente enlos dos casos.

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    Con respecto a los otros contaminantes (CO y xidos de nitrgeno) para el caso conrecirculacin se registraron para turnos distintos concentraciones mayores y menores que lasregistradas en el caso sin recirculacin. Adems, las variaciones no fueron significativas por loque se concluy que la recirculacin no afectaba significativamente la concentracin demonxidos de carbono y xidos de nitrgeno. Durante la prueba, la concentracin se mantuvodentro de los lmites establecidos.

    2.1.6 Factibilidad en Rumania

    El trabajo realizado por los investigadores de la Universidad Tcnica de Petrosani(Moraru, R. et. al., 1997) explora aspectos tericos relativos a la recirculacin. Los autoresconcluyen que la recirculacin tiene potencial en dicho pas debido a que algunas minas yacuentan con sistemas de monitoreo continuo, por lo recomiendan hacer pruebas de campo.Tambin lo recomiendan para minas de carbn con bajas emisiones de metano, y para minas conlargas distancias a la superficie (4 a 5 km).

    2.1.7 El caso chilenoEl primer trabajo de recirculacin en Chile fue realizado por el IM2 (Gonzlez, 2000) con

    un fuerte nfasis en la revisin de dispositivos de filtrado y decantacin de polvo y en un anlisiseconmico de cmo impactara instalar un sistema de recirculacin controlado en la divisinSalvador de Codelco. En dicha faena, la cantidad de aire a inyectar en las calles de produccinest determinada en primer lugar por el polvo respirable, de ser suprimido el polvo, el segundocriterio para ventilar es la dilucin de gases proveniente de los equipos diesel (Morales, 2003).

    Como resultado del estudio del IM2, se estima que el mejor sistema de filtrado para dichoesquema, es un filtro esttico auto-limpiante, a diferencia de estimado por Booth-Jones (Wu, H.,

    2001) quien sugera usar cmaras con aspersores de agua con gotas de pequeo dimetro.Adems, de acuerdo a la evaluacin econmica, se obtuvieron menores costos en relacin a laventilacin tradicional.

    Dos aos ms tarde, la recirculacin fue implementada en el Salvador, utilizando unabatera de filtros de cartuchos, limpiados por pulsos de aire, con una eficiencia de filtradopromedio de un 97,7%, llegando incluso a medirse concentraciones nulas de polvo, interpretadascomo menores que el lmite de deteccin del equipo. Considerando lo exigente del lmite debidoal alto contenido de slice en el polvo (Morales, 2003) esta prueba valid tcnicamente el sistema,demostrando que puede ser implementado, cumpliendo exitosamente los lmites de concentracin

    establecidos. Es importante sealar que el caudal de salida de filtro fue menor que el esperado(83.700 de 100.000 cfm). Si bien la evaluacin econmica en dicha prueba dio positiva,posteriormente el sistema fue abandonado debido a sus altos costos de reemplazo de filtros(Gonzlez, 2002).

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    2.2 Marco Legal existente en Chile

    2.2.1 Recirculacin de aire en la legislacin

    En la legislacin de todos los pases considerados en este trabajo, en los que se ha hecho

    alguna prueba de recirculacin o estudio sobre la recirculacin, esta prctica como tal, estprohibida. Para realizar las pruebas se ha debido pedir autorizacin especial a la autoridadpertinente.

    En el caso chileno, la legislacin dice textualmente: No se permitir el uso de aireviciado para ventilar frentes en explotacin. Por lo que para usar recirculacin controlada, sedebe pedir una autorizacin al Sernageomin, justificando que las concentraciones del aire a laentrada de la frente tendrn condiciones similares a las que se obtendran utilizando ventilacintradicional.

    2.2.2 Legislacin vigente para la ventilacin

    En los frentes de trabajo donde se utilice maquinaria diesel debe proveerse un incrementode la ventilacin para una ptima operacin del equipo y mantener una buena dilucin de gases.El caudal de aire necesario por mquina debe ser el especificado por el fabricante. Si no existiesetal especificacin, el aire mnimo es de dos coma ochenta y tres metros cbicos por minuto (2,83m3/min.), por caballo de fuerza efectivo al freno, para mquinas en buenas condiciones demantencin.

    El caudal de aire necesario para la ventilacin de las mquinas diesel debe ser confrontadocon el aire requerido para el control de otros contaminantes y decidir su aporte al total del aire de

    inyeccin de la mina. Independiente a este anlisis, siempre al caudal requerido por equiposdiesel, debe ser agregado el caudal de aire calculado segn el nmero de personas trabajando.

    Cuando la concentracin ambiental con relacin a algn contaminante qumico, encualquier lugar donde est trabajando un equipo excede algn valor de la tabla 2-1 el equipo debedetenerse.

    Tabla 2-1: Lmite ponderado permisible para gases de escape de equipos diesel.

    ContaminanteLmite ponderadoPermisible (ppm)

    Monxido de Carbono 40xidos de Nitrgeno 20Aldehdo Frmico 1,6

    El equipo tambin debe parar si la concentracin de gases, medidos en el escape de lamquina, excede las dos mil (2.000) partes por milln de monxido de carbono o de mil (1.000)partes por milln de xido de nitrgeno.

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    En todos los lugares de la mina, donde acceda personal, el ambiente debe ventilarse pormedio de una corriente de aire fresco, de no menos de tres metros cbicos por minuto (3 m 3/min)por persona, en cualquier sitio del interior de la mina.

    Dicho caudal debe ser regulado tomando en consideracin el nmero de trabajadores, laextensin de las labores, el tipo de maquinaria de combustin interna, las emanaciones naturales

    de las minas y las secciones de las galeras.

    No se permite la ejecucin de trabajos en el interior de las minas subterrneas cuyaconcentracin de oxgeno en el aire, en cuanto a peso, sea inferior a diecinueve coma cinco porciento (19,5%) o se tengan concentraciones de gases nocivos superiores a los valores mximospermisibles determinados por la legislacin. Si las concentraciones ambientales fuesensuperiores, es obligatorio retirar al trabajador del rea contaminada hasta que las condicionesambientales retornen a la normalidad, situacin que debe certificar personal calificado yautorizado.

    Las velocidades, como promedio, no pueden ser mayores de ciento cincuenta metros porminuto (150 m/min.), ni inferiores a quince metros por minuto (15 m/min.) en las galeras dondese encuentre personal.

    Toda corriente de aire viciado que pudiera perjudicar la salud o la seguridad de lostrabajadores, ser cuidadosamente desviada de las faenas o de las vas destinadas al trnsitonormal de las personas.

    Para el resto de los contaminantes qumicos, debe considerarse lo establecido en el"Reglamento sobre condiciones Sanitarias Ambientales Bsicas en los lugares de Trabajo", delMinisterio de Salud. De acuerdo a dicho reglamento, el promedio ponderado de las

    concentraciones ambientales de contaminantes qumicos no debe superar los lmites permisiblesponderados (LPP). Se pueden exceder momentneamente estos lmites, pero en ningn casosuperar cinco veces su valor. Con todo, respecto a aquellas sustancias para las cuales se estableceadems un lmite permisible temporal (LPT), tales excesos no podrn superar estos lmites.

    Tanto los excesos de los lmites permisibles ponderados, como la exposicin a lmitespermisibles temporales, no puede repetirse ms de cuatro veces en la jornada diaria, ni ms deuna vez en una hora.

    Cuando la jornada de trabajo habitual sobrepase las 48 horas semanales, el efecto de la

    mayor dosis de txico que recibe el trabajador unida a la reduccin del perodo de recuperacindurante el descanso, se compensar multiplicando los factores permisibles ponderados de la tabla2-2 por el factor de reduccin Fj que resulte de la aplicacin de la ecuacin 2-1, en que h serel nmero de horas trabajadas semanalmente:

    Ecuacin 2-1: Factor de correccin por jornada laboral

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    Cuando los lugares de trabajo se encuentran a una altura superior a 1000 metros sobre elnivel del mar, los lmites permisibles absolutos, ponderados y temporales expresados en mg/m3 yen fibras/cc, establecidos en la tabla 2-2, se debern multiplicar por el factor Fa que resulta dela aplicacin de la ecuacin 2-2, en que P ser la presin atmosfrica local medida enmilmetros de mercurio:

    Ecuacin 2-2: Factor de correccin por altura

    Los lmites permisibles ponderados y temporales para las concentraciones ambientales delas otras sustancias son los siguientes:

    Tabla 2-2: Lmite ponderado permisible para polvo

    Sustancia LPP (mg/m3) ObservacionesPolvos no especificados (total) 8 (3)

    Polvos no especificados (fraccin respirable) 2,4 (4)Slice Cristalizada Cuarzo 0,08 (4)

    (3) = Polvo total exento de asbesto y con menos de 1% de slice cristalizada libre.(4) = Fraccin respirable de dimetro aerodinmico < 5 m (PM5)

    Es importante sealar que el lmite para el cuarzo est dado para un contenido de un 100%de slice, si el contenido fuera de un 50%, el lmite es de 0,16 mg/m3, si el contenido fuera de un25%, el lmite sera 0,32 mg/m3, es decir se calcula como:

    Ecuacin 2-3: Correccin al lmite de polvo, por contenido de slice

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    CAPTULO 3

    Caractersticas principales contaminantes

    3.1 Material particulado

    3.1.1 PolvoEl polvo est compuesto por partculas slidas de distintos tamaos, el cual est presente

    en paredes, techo y piso de las labores mineras. Se produce por el desgaste de material slido demayor tamao por lo que existen polvos de distinta composicin qumica, dependiendo de suprocedencia. Dependiendo de su tamao, el polvo se puede suspender en el aire, siendo por reglageneral que el polvo de menor peso es el que permanece mayor tiempo suspendido en el aire.

    Es importante hacer la distincin entre una partcula de polvo, y un conjunto de materialparticulado.

    Una partcula est caracterizada por las siguientes propiedades:

    Tamao

    Composicin

    Forma

    En cuanto al tamao, en este trabajo se usar para todos los efectos, el dimetroaerodinmico de partcula, el cual se define como el dimetro que tendra una esfera de densidadde 1 g/cm3para caer a la misma velocidad terminal que la partcula.

    La composicin define de que est hecha la partcula, pudiendo tener implicancias en lasreacciones qumicas que podra tener esta, tambin se relaciona con la densidad, caractersticaimportante, pues mientras menor densidad tenga una partcula, para un mismo volumen, mayortiempo estar suspendida en el aire.

    La forma tambin es un concepto relevante, en general, las partculas esfricas tendern acaer ms rpido que las partculas que tengan formas laminares, las cuales ofrecen mayorresistencia en el aire, y permanecen suspendidas ms tiempo.

    En cuanto a los sistemas particulados, estas propiedades son tratadas de manera

    estadstica, el tamao de las partculas es caracterizado por las curvas granulomtricas, la cual esuna curva de distribucin del tamao de partcula.

    Las partculas de menor tamao tienden a permanecer suspendidas mayor tiempo en elaire, especficamente, las partculas cuyo dimetro aerodinmico es menor a cinco micrones,tiende a permanecer mucho tiempo suspendido en el aire. Debido a que este polvo puede serinhalado y a que su contenido de slice al alojarse en los pulmones causa silicosis, graveenfermedad que puede provocar la muerte e invalidez fsica.

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    Es importante determinar la composicin general del polvo, pues la normativa es variabledependiendo de la cantidad de slice presente en l. Adems, en el polvo normalmente seencuentra material particulado producto de la combustin incompleta del diesel, el cual puede sercontrolado antes de ser emitido al ambiente, mediante la colocacin de un filtro en el tubo deescape del vehculo.

    3.2 Gases de escape equipos diesel

    3.2.1 Monxido de carbono

    El monxido de carbono, a temperatura ambiente es un gas inodoro, incoloro, inflamabley txico en altas concentraciones, en la actividad minera se produce principalmente por el uso decombustibles diesel y por la tronadura, se mide por su concentracin en volumen en el aire. Hastaahora no existe una manera efectiva de removerlo del aire. El uso de catalizadores de oxidacindiesel, contribuye a controlar este contaminante antes de que sea emitido, pero suimplementacin aumenta la emisin de sulfatos y sulfuros, adems de transformar el monxidode nitrgeno (NO) en dixido de nitrgeno (NO2) el cual es ms peligroso para la salud. Otros

    mecanismos de control, son el uso de motores con nuevas tecnologas de bajas emisiones, y eluso de biodiesel (Schnakenberg, G. & Bugarsk, A., 2002).

    En la prctica, para que este gas alcance concentraciones nocivas para la salud al interiorde la mina, se inyecta aire, diluyndolo.

    3.2.2 xidos de nitrgeno

    Familia de gases compuestos principalmente por oxgeno y nitrgeno, los ms peligrososson el monxido y el dixido de nitrgeno, gases txicos para el ser humano en concentraciones

    menores que el monxido de carbono. Tambin son producto de la combustin del diesel y de losgases generados en la tronadura. Tienden a reaccionar rpidamente, por lo que de acuerdo a loscasos estudiados de recirculacin, mientras ms tiempo permanece en el aire, ms baja suconcentracin.

    Si bien las tecnologas que han mostrado reducciones en las emisiones de CO, tambinhan registrado reducciones en las emisiones de xidos de nitrgeno, tambin es posible queaumenten sus emisiones, por lo que en la prctica la nica manera segura de controlarlos esdiluyndolos con aire.

    3.2.3 Aldehdo frmico

    Es el compuesto qumico ms simple de la familia de los aldehdos, formado por oxgeno,carbono e hidrgeno. A temperatura ambiente es un gas incoloro, muy inflamable. Aconcentraciones superiores a 6 ppm en volumen provoca malestares como irritacin en los ojos ymucosidades. Sobre los 30 ppm, puede ser letal.

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    CAPTULO 4

    Metodologa

    4.1 Metodologa para el estudio de ventilacin tradicional

    De acuerdo con McPherson, el flujo de la informacin en un estudio de ventilacindebera estar compuesto por las siguientes etapas.

    Figura 4-1: Anlisis de sistemas de ventilacin subterrnea (McPherson, 1993)

    Como parte de este estudio, se defini un caso base el cual es evaluado siguiendo unesquema similar. Dado que el caso base es hipottico, no se tiene datos de terrenos, por lo que seusarn estimados bien fundamentados.

    La malla bsica corresponder a un esquema de las galeras y chimeneas por dondecircular el aire de acuerdo a la geometra del caso base, la cual se detalla en la seccin 4.4.

    Posteriormente se har la estimacin de caudales, la cual como se deduce de la figuraanterior, es funcin de la normativa y de las emisiones, las cuales, conjugadas en un modelo de

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    concentraciones, darn como resultado cuales son los caudales que se deben satisfacer en lasimulacin de cadas de presiones y caudales.

    A diferencia de la metodologa de McPherson, no se verificar ninguna correlacin (yaque no hay mediciones en terreno).

    Una vez que se verifica que se cumplen los requisitos, se realiza una mejora a lascaractersticas de los ventiladores, privilegindose el uso ventiladores auxiliares por sobrereguladores, se procede a una evaluacin econmica hecha de manera independiente a lasherramientas que ofrece el software de simulacin para dicha tarea.

    Una vez terminada la evaluacin econmica, se da por finalizado el estudio de dichaalternativa.

    4.2 Metodologa propuesta para un estudio de recirculacin controlada

    Comparado con la metodologa propuesta por McPherson, la metodologa a emplear es

    relativamente similar, con la diferencia de que se tiene un modelo de filtrado, que alimenta tantoel modelo de concentraciones, la simulacin de flujos y cadas de presiones, y el modelo decostos. Adems de diferencias en la malla bsica y en el modelo de concentraciones.

    No se optimizar en este ejercicio.

    Figura 4-2: Metodologa propuesta para estudio de recirculacin controlada

    Las diferencias de estos modelos, sern cubiertos por las secciones 4.4, 4.5 y 4.6.

    Una vez que se tengan las evaluaciones econmicas, que son el resultado final de cadaejercicio, se proceder a comparar los principales indicadores de cada alternativa.

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    Como a priori no es trivial determinar el costo unitario de ventilacin, se realizarn sietesimulaciones. Una corresponde al caso base y las otras seis corresponden a distintascombinaciones de filtros para un circuito con recirculacin controlada.

    Adems, de acuerdo a los antecedentes, existe la hiptesis de que la recirculacincontrolada es conveniente, cuando el costo de usar aire recirculado y filtrado es ms barato que el

    inyectar aire desde el exterior de la mina. Por lo que los siete casos sern simulados en tresdistintos escenarios de distancia de la frente al exterior de la mina. Con esto se pretende encontrara partir de que distancia a la frente (o consumo energtico del aire a travs de las chimeneas deacceso principal) la recirculacin es una alternativa a tener en cuenta.

    4.3 Aspectos crticos a comparar

    Los principales aspectos a comparar entre la ventilacin tradicional y la recirculacin son

    Caudal de entrada:

    Dependiendo de costo que tenga el llevar una masa de aire, desde la entrada de la mina ala frente de trabajo, ms relevante se vuelve este punto. Si la diferencia en el costo unitario de dosalternativas de ventilacin, medidos en una unidad como U$/cfm es pequea, una gran diferenciade caudal a inyectar entre las dos alternativas, puede inclinar la balanza notoriamente a favor dela alternativa de menor caudal.

    El indicador a comparar ser el caudal en cfm entre el caso base, ventilado de maneratradicional, y el set de alternativas con recirculacin controlada, con distintas combinaciones deelementos filtrantes.

    Caudal recirculado:

    Corresponde al flujo de aire que es desviado desde el flujo de aire extrado, el cual eslimpiado de polvo, reingresado y mezclado con el caudal de entrada para ventilar la frente detrabajo.

    Fraccin recirculada:

    La fraccin recirculada es tal vez el parmetro principal de un circuito con recirculacincontrolada, tal como se define en la figura 2-2, este trmino, acuado por los investigadoresbritnicos es la fraccin de aire es recirculada del total de aire que llega a la frente.

    Cada de presin en elemento filtrante:

    Corresponde a la cada de presin que experimenta el flujo al pasar por el elementofiltrante, para algn valor de caudal dado por el fabricante. Debido a que se usarn distintascombinaciones de elementos filtrantes, la cada de presin equivalente para dos filtros es serie, esla suma de las cadas de presin.

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    Este indicador, medido en pascales, es una de las componentes en el consumo energticode los filtros. Los precipitadores electrostticos tienen adems un consumo energtico asociadopor hacer funcionar el equipo. El uso de sistemas de transporte neumtico para la limpieza de losfiltros aade otra componente de consumo energtico.

    Eficiencia de filtrado de polvo total

    Este parmetro, se define como el coeficiente entre la masa de polvo total que es retenidapor el elemento filtrante y la masa del total del polvo.

    Eficiencia de filtrado de fraccin respirable del polvo

    Este valor, es el coeficiente de la masa de la fraccin del polvo que es respirable (dimetromenor a cinco micrones) que es capturado por el filtro, dividido por la masa total del MP5 quepasa a travs del filtro.

    El modelo de concentraciones entregar cual de las dos condiciones de borde respecto al

    polvo ser la que permanecer activa. Cualquiera sea el caso relevante, alguna de las doseficiencias de filtrado influir en cuanto caudal menos puede ser ingresado desde el exterior de lamina.

    Requerimientos Energticos:

    Debido a la creciente escasez de energa a nivel mundial, un sistema que consume menosenerga que otro no solo es atractivo por el menor costo que se tiene, sobre todo ante el aumentodel precio de la energa, sino que adems tiene ventajas estratgicas desde el punto de vista delabastecimiento. Adems de alinearse con las polticas de sustentabilidad propias de cualquier

    empresa moderna.Se estima que este punto tiene distinta sensibilidades para distintos tipos de evaluadores,

    es por ello que se cree conveniente entregar esta informacin de manera separada al costo.

    El indicador a comparar ser el consumo energtico en kilowatts-hora al ao entre laventilacin tradicional, y el set de alternativas de recirculacin controlada propuestas.

    Costo de operacin

    El costo de operacin de un sistema de ventilacin y de cualquier sistema en general, es

    un aspecto fundamental en todo tipo de anlisis comparativos, la informacin para cada caso seentregar en US$/ao, desagregada en:

    o Costo anual por energa.

    Depender fundamentalmente del costo unitario la energa en US$/kWh y de la potenciainstalada en la mina.

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    o Costo anual por sistema de filtrado. (Solo aplicable a alternativas conrecirculacin)

    En particular para los casos con precipitador electrosttico, el costo de operacin debidoal consumo de electricidad necesario para producir el campo elctrico con el que opera, sercargado al costo anual por energa.

    Debido a que la informacin con la que se cuenta para la mayora de los sistemas defiltrado es a nivel de ndices de costos dependientes del caudal (US$/cfm), en los cuales seconsideran todos los costos del sistema de filtrado, incluyendo el costo de energa necesario paragenerar una cada de presin capaz de hacer pasar un volumen de aire a travs del filtro,venciendo su resistencia, es que a los costos de operacin y mantencin de sistemas de filtradosque estn calculados en base a este tipo de ndices, se le debe restar el costo por energa si es quese quiere entregar esta informacin de manera independiente.

    o Costo anual mantencin de ventiladores.

    En general, este costo se encuentra en funcin de la potencia instalada de los motores delos ventiladores.

    o Costo anual sistema de seguridad

    La recirculacin controlada de aire no sera tal, si no se incluyera un adecuado sistema demonitoreo de concentraciones y control en que caso de que se excedan los valores establecidospor la normativa. El costo estimado para este sistema, est basado en lo estimado por Wu et. al.(1995).

    Inversin

    Este indicador, da cuenta de cunto debe ser el desembolso inicial asociado a laventilacin. Se desglosa en:

    o Medio filtrante

    Se refiere al costo que tiene el elemento filtrante, junto con su instalacin y obras civilesinvolucradas.

    o Ventiladores

    Costo de adquisicin de los ventiladores, accesorios y motores. Depender tambin de lapotencia a instalar

    o Infraestructura minera

    Se refiere al costo de construir el cruzado de recirculacin.

    o Sistema de seguridad

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    Es necesario incluir la inversin del sistema de seguridad. Pues no se recomiendaimplementar este sistema sin un adecuado sistema de control

    Flujo de Caja

    Se asumir que todos los casos tienen igual ingreso, por lo que es el flujo de caja de costos

    lo relevante. Se calcular el indicador VAN de costos para cada alternativa. Se calcular ladiferencia entre el VAN de costos del caso base y el VAN de cada caso de recirculacin. Si ladiferencia del VAN da positiva, quiere decir que esa alternativa de recirculado en particular esms conveniente que la ventilacin tradicional. Si hubiese ms de un caso en que la diferenciafuese positiva, conviene escoger la alternativa en donde la diferencia es mayor.

    4.4 Definicin Caso Base

    El caso base, corresponde a la ventilacin de una mina hipottica, en el contexto de unproyecto, esta mina ser explotada por block caving y como parte de este trabajo se revisarespecficamente la ventilacin del nivel de produccin de un bloque.

    De acuerdo con los pasos propuestos a seguir para un estudio de recirculacin (figura 4-2)se observa que la lnea base ambiental, el diseo y el modelo de emisin son propios de la faenaen particular. Dichos temas sern tratados a continuacin.

    Como lnea base, la mina se ubicar a nivel del mar, mantendr una jornada laboral de 48horas semanales, y las concentraciones de los aspectos ambientales ms relevantes al exterior dela mina sern del 10% del lmite ponderado permisible. El polvo est compuesto por un 1% deslice.

    Tabla 4-1: Concentraciones de entrada de aspectos ambientales ms relevantes

    Concentracin entrada PM5 0,24 mg/m3

    Concentracin entrada polvo total 0,80 mg/m3

    Concentracin entrada de slice 1 % del polvo

    Concentracin entrada CO 4,00 ppmv

    Concentracin entrada NOx 2,00 ppmv

    Concentracin entrada Aldehdo formico 0,16 ppmv

    Concentracin entrada O 21 % en volumen

    El aire ser ingresado por una chimenea principal, con las siguientes caractersticas.

    Tabla 4-2: Dimensiones chimenea de inyeccin

    Dimetro 3,50 mrea 9,62 m2

    Permetro 11,00 m

    Posteriormente el flujo es conducido a travs de una galera de inyeccin principal. Desdeah, el flujo es inyectado mediante chimeneas hacia el nivel de produccin que se encuentra 26 msobre el nivel de ventilacin.

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    Tabla 4-3: Dimensiones galera de inyeccin principal

    Seccin 3,3x3,3

    rea 9,80 m2

    Permetro 11,88 m

    Largo galera inyeccin 220 m

    Tabla 4-4: Dimensiones chimeneas de inyeccin de aire al nivel de produccin

    Dimetro 1,50 m

    rea 1,77 m2

    Permetro 4,71 m

    Largo 26 m

    Tal como se observa en la figura 4-3, son cinco chimeneas bloque, una por cada calle deproduccin.

    Figura 4-3: Perfil cruzado de inyeccin, chimeneas de inyeccin y corte a calles de produccin.

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    120 m

    Puestas slidas

    Cortinas

    Simbologa

    Material quebrado

    Figura 4-4: Planta nivel de produccin caso base

    El nivel de produccin corresponde a una malla Teniente (figura 4-4). La distancia metros entrepuntos de extraccin contiguos en una misma calle es de 15 m, la distancia entre calles es de 30metros. Se asume que no habr filtraciones de aire a travs del material quebrado, ni entre laspuertas y cortinas.

    Las dimensiones de las calles de produccin, son las siguientes:

    Tabla 4-5: Dimensiones calles de produccin

    Seccin 3,6x4rea 12,96 m2

    Permetro 13,68 mLargo Calle de produccin 120 m

    En cada calle estar trabajando un equipo LHD de 7 yd3 con una potencia de 231 HP yuna produccin diaria de 2.000 toneladas mtricas de material por da.

    La generacin de polvo en la calle de produccin, fue estimada utilizando el criterio defactores de emisin (EPA, 1982) el cual sugiere que la cantidad de polvo emitida es funcin

    directa de la cantidad de material que est pasando a travs de algn proceso. En este caso,carguo y transporte de un LHD.

    El valor para el factor de emisin para el PM5 fue estimado a partir del criterio deventilacin para la mina el Salvador (Morales, 2003). Dicho criterio asume que existe unavelocidad ptima para ventilar debido al polvo. Si la velocidad es muy alta, se generar mayorcantidad de polvo grueso, dificultando la visibilidad, generando condiciones de riesgo y

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    afectando la durabilidad y el funcionamiento de la maquinaria. Si la velocidad es muy baja, elcaudal tambin es menor, lo que conlleva que la concentracin de polvo respirable aumenta.

    Figura 4-5: Concentracin de polvo total y fino en funcin de la velocidad del aire (McPherson, 1993)

    De acuerdo al criterio del Salvador, la velocidad ptima se encuentra entre los 300 a 400pies por minuto. Si bien no se encontraron mayores referencias al respecto, salvo lo sugerido porMcPherson, se asume que las concentraciones de polvo se cumplen, pues de lo contrario la faenano podra operar.

    A partir de dicho caudal y para la produccin estimada en este ejercicio, en que adems sepropone usar equipos LHD de 231 HP al igual que en el caso del Salvador (Morales, 2003). Seestimo cual debera ser el factor de emisin para el polvo respirable. A partir de dicho valor y de

    la curva granulomtrica, se estimo el factor de emisin para el polvo total.

    Tabla 4-6: Estimacin Factores de Emisin para polvo total y respirable

    EPM5 1400 mg/t

    Etotal 3684 mg/t

    La curva granulomtrica del polvo fue basada desde los 10 micrones hacia abajo (75%acumulado bajo tamao), en la curva medida por Stachulak y sus colaboradores en 1991 en sutrabajo sobre la decantacin de polvo en las