Ventilacion de Mina SUBTERRANEA

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    09-Sep-2015

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La ventilacin en una mina subterrnea es el proceso mediante el cual se hace circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar una atmsfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos.La ventilacin se realiza estableciendo un circuito para la circulacin del aire a travs de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina tenga dos labores de acceso independientes: dos pozos, dos socavones, un pozo y un socavn, etc.En las labores que slo tienen un acceso (por ejemplo, una galera en avance) es necesario ventilar con ayuda de una tubera. La tubera se coloca entre la entrada a la labor y el final de la labor. Esta ventilacin se conoce como secundaria, en oposicin a la que recorre toda la mina que se conoce como principal.

Transcript

  • INCENDIO EN EL TENIENTE: El 19 de junio de 1945, se escribi una de las historias negras de la minera chilena. Aquel martes, en el taller de reparacin de carros de la mina Teniente C se produjeron unos chispazos que provocaron un incendio cuyo humo se tom rpidamente los tneles del pique enclavado en Sewell, VI Regin. En el lugar trabajaban 1.600 personas, que comenzaron a huir de las garras de la asfixia. Pero no todos lo consiguieron. Las publicaciones de la poca hablaban, en un primer momento, de 40 muertos. La cifra, no obstante, aumentaba a medida que pasaban las horas. El balance final entregado por las autoridades revel que 354 mineros del campamento murieron y otro nmero indeterminado result con heridas graves y leves.

  • Ventilacin de Minas Subterrneas

  • Una mina tipo cielo abierto, puede tener problemas de ventilacin?

  • Ventilacin de minas

    El control de la atmsfera en una mina es el aspecto ms vital de la operacin ya que influye en la:

    Salud de las personasProductividad por condiciones atmosfricas mas confortables para el trabajo humano

    La ventilacin de minas es la herramienta ms verstil de control atmosfrico

    Se aplican los principios de la mecnica de fluidos al flujo de aire en excavaciones subterrneas

  • El aire en la mina se puede acondicionar (controlar)Control de calidadControl de gasesControl de polvo

    Control de cantidad+ o - VentilacinVentilacin a la frente de trabajo o labores auxiliares

    Control de humedad y temperaturaEnfriar/ calentar aireHumidificacin/de humidificacin

  • El problema en general es:

    Cmo llegar con aire fresco a todas las labores de la mina?

  • Principios de la ingeniera de controlPrevencin: Modificar operaciones o mejorar prcticasReducir formacin de gases o polvo

    Remover o eliminar:Limpiar laboresDepuracin del aire con colectores de polvo

  • Principios de la ingeniera de control

    3. Suprimir o absorber (con agua):Infusin con agua o vapor previo al arranque (polvo)Apaciguamiento con rociado de agua o espumaTratamiento de polvo asentado con productos qumicos delicuescentes

  • Principios de la ingeniera de control4. Contener o aislar (encerrar la fuente):Tronadura aislada o con personal afueraEncerramiento de operaciones generadoras de polvoSistema de aireamiento local

    5. Diluir o reducir:Dilucin local por ventilacin auxiliarDilucin por corriente de la ventilacin principal

  • Todo esfuerzo en controlar las materias particuladas, antes que lleguen a ser suspensiones reas, es mas econmico y simple tanto en superficie como en interior mina.

  • Composicin del aire seco

    GAS% en volumen% en pesoNitrgeno - N278,0975,53Oxgeno - O220,9523,14Anh. Carbnico - CO20,030,046Argn y otros0,931,284

  • Respiracin humana

    INHALACION DE OXIGENO Y AIRE EN LA RESPIRACION HUMANAACTIVIDADREPOSOMODERADAMUY VIGOROSARitmo respiratorio por minuto,12 - 13040Aire inhalado por respiracin m3/seg. x 10-3,5 - 1346 - 5998Oxgeno consumido en m3/seg. x 10-6,4,7033,0447,20Cuociente respiratorio "CR",0,750,901,00

  • Oxigeno, el gas Inodoro Sin color Sin sabor No txico Fundamental para la vida. 19% concentracin mnima en el ambiente. Norma en edificios: 0,56 m3/min/hombre Norma minera : 3 m3/min por hombre

  • Efectos de falta de Oxigeno

    Contenido de OxgenoEfectos17 %Respiracin rpida y profunda. Equivale a 2.500 m.s.n.m.15 %Vrtigo, vahido, zumbido en odos, aceleracin latidos.13 %Prdida de conocimiento en exposicin prolongada.9 %Desmayo e inconsciencia.7 %Peligro de muerte. Equivale a 8.800 m.s.n.m.6 %Movimientos convulsivos, muerte.

  • Concentracin de GasesCada gas txico o explosivo (gris) tiene una Concentracin Ambiental Mxima Permitida (CAMP) a una exposicin de 8 horas.

    En Chile la legislacin establece, para los gases: un Lmite Permisible Ponderado (LPP) y, un Lmite Permisible Absoluto (LPA)

  • Concentracin de GasesLPP: Para exposicin tpica en jornadas de 8 horas continuadas y 48 horas/semana

    LPA: Lmite que no puede excederse en ningn momento

    Si no est indicado por ley,

    LPA = 5 x LPP

  • CAMP Legislacin Chilena (D.S. N72 y D.S. N745)

    GASFUENTEEFECTOLPP ppm (mgr /m3)LPA ppm (mgr /m3)Monxido de Carbono (CO) Incoloro, inspido y sin olorTronadura, Combustin incompleta, Escape motoresVenenoso Desplaza hemoglobina40 (46)458Anhdrido Carbnico (CO2)Incoloro, sabor cido y sin olorDescomposicin orgnica, Tronadura, cualquier combustionSofocamientoAceleracin respiratoria4.000 (7.200)54.000Anhdrido Sulfuroso (SO2) Incoloro, Irritante, olor sulfuroso fuerteTronaduraAtaca (H2SO4) mucosas de ojos, nariz y garganta. 1,6 (4)13

  • CAMP Legislacin Chilena (D.S. N72 y D.S. N745)

    GASFUENTEEFECTOLPP ppm (mgr /m3)LPA ppm (mgr /m3)cido Sulfhdrico (H2S) Incoloro, Dulce, olor a huevos podridosTronadura, descomposicin orgnica y de mineralesMuy Venenoso Irrita mucosas y ataca el sistema nervioso20 (25)21xidos de Nitrgeno (NxOy) (NO2) Rojizo, inspido y sin olorTronadura ANFO y Combustin DieselAtaca (HNO3) tejidos pulmonares, puede tener efecto retardado25-Metano ( CH4)) Incoloro, inspido y sin olorNatural de yacimientos de CarbnSofocante, Explosivo10.000 (1%)10.000 (1%)

  • Fuentes de emisin de gasesGases de Estratos: se produce por migraciones de gases debido a la minera. (CH4, dixido de carbono, nitrgeno, SO2, H2S):

    El metano es el mas popular en minera del carbn. Se moviliza entre los estratos por cambios en la presin existente por la minera. Rango explosivo 5-15%Los gases de estratos no solo se relacionan a sedimentos tambin a roca gnea

  • Fuentes de emisin de gasesGases de Tronadura(CO, CO2, NO, H2S)

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

    Fuegos y explosiones (CO, CO2,CH4)

    Respiracin humana (CO2), aprox 0,1 cfm/hombre

    Bateras (H)

  • Correccin de LPPA mayor altura menos oxigeno disponible y por lo tanto se respira con ms profundidad Por Altura (Slo si H > 1000 m.s.n.m) :LPP = LPP x P (H) (mm de Hg) / 760

    Por mayor Exposicin (Slo si Js > 48 hrs/semana):LPP = LPP x (48/Hs) x (168-Hs)/120Hs = Jornada Hrs / Semana

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

    Partculas se depositan en pulmones produciendo neumoconiosis, si el material es slice se denomina silicosis.

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

    LPP para la slice es de 0,08 mgr/m3LPA = 0,4 mgr/m3

  • Temperatura y HumedadLa temperatura mnima en minas debe ser mayor que 2C para evitar congelamiento de agua en caeras o piso de galeras.

    La temperatura debe ser tal que produzca una sensacin trmica confortable, lo cual depende tambin de la humedad y velocidad del aire o brisa.

    Dependiendo de la condicin geogrfica y/o estacional se puede requerir calentar o enfriar el aire de ventilacin.

  • Temperatura interior minaDepende de varios factores:

    Temperatura del aire exteriorCalentamiento por compresin del aire durante descenso a la minaTemperatura de la rocaProcesos endotrmicosProcesos exotrmicosIntensidad de la ventilacin

  • Aumento de temperatura por compresinLa temperatura de los gases aumenta si aumenta la presin (PV = nRT)

    En el caso del aire se tiene que la presin atmosfrica es inversamente proporcional a la altura sobre el nivel del mar.

    A medida que profundizamos en una mina la presin atmosfrica aumenta, por lo tanto tambin lo hace la temperatura.

    Por este efecto, la temperatura aumenta a razn de 1C por cada 100m de profundidad o 10C cada 1 Km.

  • Temperatura de la RocaLa temperatura de la roca en la capa superficial (20 a 40m bajo la superficie) se correlaciona con la temperatura del aire en el exterior.

    Bajo la capa superficial est la zona geotrmica, en que la temperatura de la roca no tiene correlacin con la temperatura exterior.

    En la zona geotrmica, la temperatura de las rocas asciende a medida que nos acercamos al centro de la tierra.

  • Gradiente GeotrmicaDiferencia de temperatura por unidad de profundidad (en la zona geotrmica)

    Vara entre 1 y 5 C por cada 100 m.Menos de 300m de profundidad: 2C/100 mMenos de 1000 m de profundidad: 3C/100 m1000 a 2500 m de profundidad: 4,5C/100 m

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

    A mas de 5 m/s no hay mayor influencia prctica

  • Legislacin ChilenaSensacin Trmica

  • Legislacin ChilenaTemperatura mxima:

    32 si jornada < 6 hrs 30 si jornada < 8 hrs.Velocidad mxima del aire: 150 m/min = 2,5 m/s

  • Principio bsicoLa regla fundamental de Ventilacin:

    EVITAR A TODA COSTA QUE EL CONTAMINANTE LLEGUE A ESTAR SUSPENDIDO EN EL AIRE"

  • Prevencin y EliminacinPrevencinConsiderar la necesidad de no contaminar desde el proyecto. Ej CI de motores requiere 20:1 para completa combustion.Verificar que las modificaciones de la mina no introduzcan nuevos procesos o elementos contaminantes

    EliminacinModificar operaciones o mejorar prcticas para reducir la formacin de polvo o produccin de gases indeseables (Ej: mantencin de equipos)Limpiar labores para eliminar polvo asentado

  • Supresin de efectosSupresinInfusin con agua o vapor en focos contaminantesHumidificar y congelar en tramo capturador de contaminantes en estado slido. Tratamiento de polvo asentado con productos qumicos delicuescentesDepuracin con colectores de polvo o catalizadores.

  • Aislamiento y DilucinAislamientoTronadura restringida o con personal afuera, para no exponerEncerramiento de operaciones generadoras de polvo para aplicar algn sistema de tratamiento local (Filtros catalticos, rociadores, aspiradoras, colectores de polvo )

    Dilucin ltimo recursoDilucin por corriente de la ventilacin principal;Dilucin local por ventilacin auxiliar

  • Demanda de Ventilacin

  • Tipos de DemandaPara DiluirGases naturales / Motores / Tronadura / BaterasPara AcondicionarEnfriar / CalentarPara consumir:Respiracin de personas / Combustin de motoresPara MoverArrastrarHacer brisaRenovar

  • Cantidad de Aire para DiluirCaudal para diluir un contaminante (Qd)

    Qd > Qk(1-LPP)/(LPP-Ck)

    Qd = Caudal m3/seg Qk = Influjo de contaminantes en m3/seg Ck = Concentracin del contaminante en la entrada de aire a la mina

  • EjemploDatos: Gas Metano Qk = 0,12 m3/s; Ck = 0,1%; LPP Metano = 1%

    Caudal necesario para diluir el metano:Qd > Qk(1-LPP)/(LPP-Ck)

    Qd >0,12(1-0,01)/(0,01-0,001)

    Qd > 0,12 x 0,99/0,009 = 13,2 m3/s

  • Cantidad de Aire para Consumir (QC)Respiracin humana: Qc > N x 3 (m3/min) = N x 0,05 (m3/s)N = Cantidad de personas en la mina

    Combustin Motores: Qc > HP x 2.83 (m3/min) = HP x 0,05 (m3/s)HP = Cantidad de HP del motor diesel

  • Caudal de Aire para Mover (QM)

    Velocidad Mnima: QM > Vmin x AVmin = Velocidad Mnima para brisa = 0,5 (m/s) A = Area (m2)

    Velocidad Mxima: QM > Vmax x AVmax = Velocidad Mxima con personas = 2,5 (m/s) A = Area (m2)

  • Caudal de Aire para Mover (QM)

    Caudal de Renovacin: (recintos cerrados)QM > Nr x R / 3600 (m3/s)Nr = Cantidad de renovaciones de aire por hora (1/hra)R = Volumen del recinto (m3)

    Arrastre polvo: usar V = 1 m/s

  • Explosivos en minas metlicasG = formacin de gases en m3/ kg de explosivoG = 0,04 m3/kgE: cantidad de explosivo a detonar, kgT: tiempo ventilacin (30 min)f = % dilucin de gases en la atmosfera a no menos de 0,008%

  • Equipos DieselSe mide a partir de pruebas en los equipos para diferentes estados de funcionamiento. Se multiplica el valor de Q x 2 (factor de seguridad)

  • Equipos DieselLegislacin minera Chile

  • Distribucin del aire interior minaConsiderar operaciones interior mina

    Determinar aire requerido

    Aumentar requerimientos por perdidas (20-30%)

  • Una mina subterrnea, con sus principales operaciones productivas robotizadas,

    necesita ventilacin?

    en que medida?

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