control del contaminante polvo en minas y plantas concentradoras - minsa

7/30/2019 Control Del Contaminante Polvo en Minas y Plantas Concentradoras - Minsa

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MINISTERIO DE SALUD PUBLICA Y ASISTENCIA SOCIALINSTITUTO DE SALUD OCUPACIONALDIRECTOR: Dr. Ramn Vallenas

COMISION DE PUBLICACIONESIng. Rmulo Ochoa L., Presidente Ing. Anbal Gastaaga C.Dr. Jos G. Cosio Z. Dr. Leonardo Rodrguez B.Para cualquier informacin relativa a esta publicacin, dirigirse a la siguientedireccin:

INSTITUTO DE SALUD OCUPACIONAL, Las Amapolas 350, UrbanizacinSan Eugenio, Lince Telfono 22011 - LIMA - PERU


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CONTROL DEL CONTAMINANTE POLVO EN MINAS Y PLANTAS

C O N C E N T R A D O R ~ , S

Por:Anbal Gastaaga ColIIngeniero Jefe del Departamentode Seguridad y Riesgos FsicosAmado Yataco MedinaIngeniero Asistente del Departamentode Seguridad y Riesgos Fsicos 1>'-

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P R E S EN TAC I ON

El Instituto de Salud Ocupacional, dependencia del Ministe-rio de Salud Pblica y Asistencia Social, tiene como uno de susobjetivos principales, la prevencin de las enfermedades ocupa-cionales, especialmente la silicosis en los trabajadores de la industria minera y conexas.

"'-- Para este propsito es de trascendental importancia la publicacin de este trabajo "CONTROL DEL CONTAMINANTEPOLVO EN MINAS Y PLANTAS CONCENTRADORAS", quegracias a la capacidad y esfuerzo de los Ings. Anbal GastaagaColl y Amado Yataco Medina, ha sido posible editar.En relacin a la neumoconiosis, es necesario recordar algu-nos hechos:La neumoconiosis en general es una enfermedad de los pulmones producida por la inhalacin de partculas de polvo. Si esaspartculas contienen slice libre ( S i O ~ ) pueden producir la sili-cosis, que es una enfermedad progresiva e i'flCapacitante. Por serla silicosis adquirida en el trabajo, se considera como enfermedadocupacional o profesional; y por consiguiente indemnizable.La silicosis no es una enfermedad reversible, es decir queuna vez adquirida no se cura, el tejido lesionado no se restituye,por el contrario, hay casos en que la silicosis, no obstante se hayaabandonado el trabajo en ambientes polvorientos, sigue progresando.Junto a estos hechos, existe el principio fundamental de quela silicosis es evitable, mediante la adopcin de mtodos y tcni-cas especiales para el control del polvo generado en las diferentesoperaciones y procesos industriales.Por este motivo, el Instituto ha credo conveniente preparareste trabajo, para ser utilizado por los profesionales encargadosdel cuidado de la salud de los trabajadores, ya sean mineros, de.plantas de beneficio de minerales o actividades conexas.

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De otro lado, considerando que en nuestro medio no es fcilencontrar tratados adecuados en Castellano, creemos haber cu-bierto una necesidad de primer orden.Este volumen explica claramente en sus nueve captulos, lasprincipales caractersticas del polvo en minas y plantas concen-tradoras, la potencialidad silicgena de las partculas de polvo,

las fuentes de polvo en minas y plantas concentradoras, y luegoseala para cada una de las variadas operaciones los mtodos decontrol ms convenientes, formulando las recomendaciones nece-sarias para su eficiente aplicacin. Finalmente se ocupa de losrespiradores para polvo, poniendo especial nfasis en su selec-cin y mantenimiento adecuados.Estamos seguros que esta publicacin ser de gran utilidadpara los Ingenieros de Minas, Seguridad, Higiene Industrial, yotras personas interesadas en velar por la salud y el bienestarde los trabajadores.

Dr. Ramn ValIenasDirector del Instituto de Salud

OcupacionalLima, Noviembre de 1963.

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CONTENIDO I N T RODUCC ION ........ .. ' '7, CAPITULO 1 EL CONTAMINANTE POLVO EN MINAS

Y PLANTAS CONCENTRADORAS . . . 11Generalidades.- Slice Libre.- Potencialidad Silicgena de un Polvo.- Concentracinen el Ambiente.- Tamao de las Partculas .- Composicin Mineralgica.- Concentraciones Mximas Permisibles.

CAPITULO II - FUENTES DE POLVO EN LAS LABORESSUBTERRANEAS . . . . . ' . . . . . . . . . 17Perforacin Neumtica en Seco.- Voladuras . - Remocin del Material Derribado porlos Disparos.- Carguo y Descarga de Carros Metaleros.- Desatado del Mineral ode Rocas.- Enmaderado.

CAPITULO III PRINCIPIOS GENERALES PAR A ELCONTROL DE POLVO EN LAS OPERA-CIONES DE PERFORACION , . . . .. 20Mtodo Hmedo.- Ventilacin.- PrincipiosGenerales de Ventilacin de Minas.- Control del Polvo de Perforacin Mediante laVentilacin Exhaustiva Local.- Limitaciones en el Empleo de la.'lentilacin 'Exhaustiva Local. ;,

CAPITULO IV - CONTROL DE POLVO EN LAS OPERA-CIONES DE PERFORACION .. , , .. 37Perforacin en Frentes. Perforacin enBlocks de Explotacin (Stopes o Tajeos).Perforacin en Piques y Chimeneas.

CAPITULO V CONTROL DE POLVO EN OTRAS OPE-RACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43En Voladuras.'- En la Remocin del Material Derribado por los Disparos.- En elCarguo y Descarga de Carros Metaleros.En el Desatado de Mineral o de Rocas.En el Enmaderado.- Calidad del Aire deVentilacin para Labores Subterrneas.

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CAPITULO VI FUENTES DE POLVO EN LAS PLANTASCONCENTRADORAS . . . . ..... 57Factores que InfluyenPolvo.

en la Exposicin aCAPITULO VII CONTROL DE POLVO

CONCENTRADORAS . . . EN PLANTAS. ..... 64S e g r e g a c i n . ~ ~ Encerramiento. Atomizadores de Agua.- Empleo de Atomizadoresen las Operaciones de Quebrantamiento.Empleo de Atomizadores en Cribas Vibradoras y Puntos de Transferencia de Minera l . - Recomendaciones Generales. Consumo de Agua y Riesgo de Sobrehumedecimiento.

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

CAPITULO IX - RESPIRADORES PARA POLVO . . . 89Resistencia a travs de Respiradores.- Escapes.- Vlvulas.- Eficiencia del F i l t r o . - ~Respiradores con Lnea de Aire.- Conservacin de los Respiradores.- Seleccin deRespiradores.- Nombres y Direcciones delas Compaas a las Cuales se ha ConcedidoAprobacin.BIBLIOGRAFIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . 94

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CONTROL DEL CONTAMINANTE POLVO EN MINAS Y PLANTAS CONCENTRADORAS

INTRODUCCIONLos objetivos de la Higiene Industrial son: el reconOClm1ento, la evaluacin y el control de todos aquellos agentes ambientales que pudieran afectar la salud, el bienestar o la integridadfsica de los trabajadores. El reconocimiento permite establecerlos agentes en el lugar de trabajo; la evaluacin determina elgrado de exposicin de los trabajadores; y el control, significa

la eliminacin del agente o su reduccin a un nivel que no constituya un riesgo para la salud.Uno de los agentes ambientales de gran importancia en nuestro medio, sobre todo en la industria minera, es el contaminantepolvo, por ser causa de una de las enfermedades ocupacionalesms seras, como es la silicosis, cuyas implicaciones econmicaspesan directamente sobre las compaas miJ.1s:ras.El nmero de trabajadores mineros en el Per, de acuerdocon los clculos efectuados por el Departamento de Estadsticadel Instituto de Salud Ocupacional, pasa de los 70,000; lo cualsignifica que esta poblacin econmicamente activa est expuesta potencialmente al riesgo de contraer silicosis.

/. Por otro lado, estudios mdicos efectuados en 30,533 traba-jadores, correspondientes a 77 centros mineros, entre los aos1949 y 1962, arrojaron una tasa de prevalencia de silicosis de4.8%. Considerando esta tasa y el nmero de trabajadores, sepuede apreciar que en la actualidad existen 3,360 silicosos endiversos grados de evolucin, todos ellos con derecho a la indemnizacin que la ley les seala.

En conformidad con el Decreto-Ley N9 14212 del 2 de octubre de 1962, la indemnizacin por enfermedad ocupaGional comprende a obreros y empleados cuyo salario anual no exceda de7-


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

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

Para el 1er grado: 12,600 x 0.50 = 6,300.00Para el 2do. g f a ~ o : 12,600 x 0.75 = 9,450.00De acuerdo con el .estudio mdico mencionado, el 55.3% delos silicosos corresponden al primer grado, el 24.8% al segundo,el 7.3% al tercero y el 12.6% a slico-tuberculosis. De aqu podemos deducir que la renta vitalicia anual que debe pagar la industria minera a los 3,360 silicosos es de Sj. 28'006,650.00, comose indica en el siguiente cuadro:

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Renta Vitalicia Monto TotalSlicosos t)f! Nmero Anual/Caso AnualSI. SI.

Silicosis 1er. Grado 55.3 1,858 6,300.00 11'705,400.00Silicosis 2do. Grado 24.8 833 9,450.00 7'871,850.00Silicosis 3er. Grado 7.3 245 12,600.00 3'087,000.00Slico-Tuberculosis . 12.6 424 12,600.00 5'342,400.00TOTALES . . . . . 100.0 3,360 28'006,650.00

Los empresarios pueden redimir esta renta vitalicia, pagan-do el capital correspondiente a dos aos del salario de la vctima,para quedar libres de la obligacin. El salario de los dos aosest sujeta a las mismas reducciones anteriormente indicadas deacuerdo con el grado de incapacidad. En este caso el desembolsode las empresas mineras sera de Sj. 56'013,300.00, conforme alsiguiente cuadro:-8
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\Silicosos Nmero

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

Salario dedos aosSj.12,600.0018,900.0025,200.0025,200.00

Monto Total Sj. 23'410,800.0015'743,700.006'174,000.0010'684,800.00

TOTALES . . . . . 3,360 56'013,300.00Estas elevadas sumas de dinero, constituyen nicamente elcosto directo que tiene que pagar la industria minera, ya que

aparte de esto es necesario considerar los costos indirectos uocultos, que en muchos casos pueden igualar a los directos. Entrelos costos ocultos merecen especial mencin:Baja de la produccin debido a la prdida de personal calificado.Prdida de tiempo de los supervisores y jefes en la seleccin, preparacin y enseanza del nuevo personal que reem-plazar al indemnizado.Descenso de la productividad por la desmoralizacin que produce la incidencia de casos de s i l i c o s i s ~Costo de los trmites legales.Todo lo expuesto se refiere al impacto j!conmico que sufrela industria minera, pero, tambin es necesario considerar las

prdidas econmicas y el sufrimiento de los trabajadores quehan adquirido esta enfermedad ocupacional, que los incapacitapara todo trabajo fsico, y que, invariablemente y a muy cortoplazo, tiene desenlaces fatales, dejando en el desamparo econmico a sus respectivas familias. Este aspecto humano de la silicosis, tiene hondas repercusiones, ya que los problemas socioeconmicos que conlleva inciden directamente en la marcha delpas.El presente trabajo, preparado como un medio de divulgacin dirigido especialmente a la industria minera, tiene comoobjetivo, mostrar la aplicacin de los diferentes mtodos de laIngeniera de Higiene Industrial, para el control del contaminante polvo en las minas y plantas concentradoras.En nueve captulos se trata de exponer y resolver los diferentes problemas que se presentan en el control de polvo. E!

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rprimer Captulo se dedica a las generalidades del polvo en minasy plantas concentradoras, poniendo especial nfasis sobre la p o ~tencialidad silicgena de este contaminante. El segundo Captulotrata de las fueIffes de contaminacin en las labores subterr-neas. Los captulos tercero, cuarto y quinto, comprenden los m-todos de control para las diferentes operaciones de minado. ElCaptulo sexto trata de las fuentes de polvo en las plantas concentradoras. Los captulos stimo y octavo describen los mtodos de control en plantas concentradoras; y el Captulo noveno,como un complemento del trabajo, se dedica a los respiradorespara polvo.

Los autores expresan su reconocimiento al Ing. Csar MacherBecerra, Jefe de la Divisin de Sanidad Ambiental del Institutode Salud Ocupacional, por sus valiosas sugerencias y por habertomado a su cargo la revisin de los originales

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CAPITULO 1EL CONTAMINANTE POLVO EN MINAS Y PLANTAS

CONCENTRADORAS Generalidades

Los polvos que se presentan en las diferentes operacionesde minado y beneficio de mineraIes, son partculas slidas, fina-mente divididas, que se generan por accin mecnica en las ope-raciones de perforacin, voladura, transporte, molienda, clasifi-cacin y otras propias de la industria minera.. Desde pocas muy remotas, el polvo generado en esta indus-tria, ha constituido un serio problema, ya que su inhalacin hadado lugar a neumoconiosis y otras afecciones de la salud delos trabajadores.

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

a.b.c.d.e.

Polvos que producen fibrosis pulmonar, tales como los deslice libre y asbesto;Polvos que producen pequea o ninguna fibrosis pulmonar,como los de carbn y hierro;Polvos txicos, o sea aquellos que tienen efectos sistmicossobre el organismo, como los de plomo y manganeso;Polvos irritantes, tales como los de cal; yPoI vos carcingenos, como los radioactivos.La palabra neumoconiosis significa retencin de polvo en lospulmones, sin especificar el carcter o magnitud del dao en lafuncin respiratoria, no indicando por tanto, presencia o ausen-cia de enfermedad. La neumoconiosis puede clasificarse, en:

a. Benigna, aquella que no produce fibrosis pulmonar ni inca-pacidad; yb. Especfica, la que s produce fibrosis pulmonar e incapa-cidad. ..-11


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Al primer grupo corresponden principalmente la siderosis,antracosis, estaosis, baritosis y talcosis, que resultan de la inha-lacin de polvos de hierro, carbn, estao, baritina y talco, res-pectivamente.En el segundo grupo se consideran la silicosis y la as bestosis,producidas por la inhalacin de polvos que contienen slice librey asbesto, respectivamente.En el Per la neumoconiosis ms importante, por su alta fre-cuencia y carcter de enfermedad profesional incapacitante, es lasilicosis, razn por la cual, todas las consideraciones sobre polvode la industria minera estarn circunscritas al de slice libre.Entre las diferentes definiciones de la silicosis, la ms com-pleta parece ser la dada por la Asociacin Americana de SaludPblica de Estados Unidos, y es la siguiente: "La Silicosis es unaenfermedad debida a la inhalacin de polvo que contiene par-tculas de slice libre (Si02 ) , caracterizada anatmicamente porcambios fibrosos gemeralizados y el desarrollo de ndulos miliaresen ambos pulmones; y clnicamente por disnea, disminucin dela expansin torcica, disminucin de la capacidad para el tra-

bajo, ausencia de fiebre, susceptibilidad aumentada a la tubercu-losis y por imgenes radiogrficas caractersticas."Slice Libre

La Slice libre, cuya frmula es Si02, se presenta en la na-turaleza bajo tres formas: cristalizada, criptocrista.li.na y amorfa.Entre las variedades cristalizadas tenemos el cuarzo, la tri-

dimita y la cristobalita; son variedades criptocristalinas: la cal-cedonia, gata, jaspe, pedernal, crisoprasa, nix y chert; y amor-fas: palo, hialita, geiserita, trpoli y tierra de diatomeas.Comnmente se designa como slice libre el cuarzo, debidoa que es el mineral ms frecuente y acaso el ms conocido. Unestudio general del carcter qumico y mineralgico de las rocasde la corteza terrestre, seala al cuarzo presente en ella en unaproporcin aproximada del 12%, lo cual indica que este mineral

es bastante difundido, formando parte esencial en unas rocas, ycomo accesorio o secundario en otras; tal es as, que su presenciaen las rocas gneas sirve de base para su clasificacin en: cidas,intermedias, bsicas y ultrabsicas. Siendo las cidas las quecontiellen ms de 10% de cuarzo, las intermedias menos de 10%y las bsicas y ultrabsicas carecen de este mineral como com-ponente esencial.El cuarzo tiene un peso especfico de 2.66, dureza de 7 en la

escala de Mohs, cristaliza en el sistema Rombodrico y sus ndices- 1 2 -
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de refraccin son 1.544 y 1.553. A simple vista puede confundirsecon la cordierita, nefelina, berilo, topacio, plux y, a veces, concalcita. Las principales variedades de cuarzo, son: cristal de ro-ca, cuarzo amatista, rosado, azul, citrino, ahumado, lechoso yferruginoso.Potencialidad Silicgena de un Polvo

El grado de peligrosidad de un polvo, referido a su capacidadde producir silicosis, depende de tres factores importantes, queson:a. Concentracin en el ambiente;b. Tamao de las partculas; yc. Composicin mineralgica.Concentracin en el Ambiente

La concentracin de polvo en el amqiente es un factor desuma importancia y su evaluacin es el primer paso a seguir enel estudio del grado de su peligrosidad. La concentracin es lacantidad de partculas de polvo suspendida en un volumen dadode aire; usualmente se expresa en nmeros de partculas por piecbico de aire; tambin puede expresarse en peso por volumende aire, tal como miligramos de polvo por metro cbico de aire.

La determinacin de las concentraciones de polvo, requierede dos operaciones: el muestreo y la cuenta. El muestreo seefecta siguiendo diferentes tcnicas basadas en principios fsi-cos, siendo los ms importantes: filtracin, estrellamiento o im-pacto, precipitacin electrosttica y preci>ijacin trmica. Lacuenta de partculas se efecta mediante un microscopio provistode un sistema ptico estandarizado y diferentes tipos de celdas,siendo las ms empleadas la celda Dunn, el hemacitmetro y lacelda Hatch.Tamao de las Partculas

Considerando que un polvo est constitudo por partculasfinamente divididas, con tamaos que fluctan desde fraccionesde miGra hasta ms o menos 150 micras, es fcil imaginar queno todas pueden ingresar a los pulmones a travs del tracto res-piratorio; as, W. Findeisen (2), despus de muchas experiencias,afirma que las partculas menores de 10 micras son retenidas enel tracto respiratorio superior; las de ms o menos cinco micrasson parcialmente atrapadas, llegando una cierta proporcin a losalveolos pulmonares, donde las partculas de una micra son lasque predominan. Tratndose de partculas comprendidas entre0.1 y 0.3 micra, solamente el 35% de ellas son retenidas en los

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alveolos, escapndose el resto; lo cual permite deducir que la pro-porcin de partculas retenidas disminuye cuando sus tamaosdisminuyen a partir de una micra; esto corrobora el hecho deque las partculas del orden de 0.1 micra se comportan comogases.

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

La medicin del tamao de partculas es el segundo paso lseguir en la evaluacin del grado de peligrosidad de un polvo,y su importancia ~ manifiesta por el hecho de indicarnos la pro-porcin de partculas menores de 10 micras presentes en el polvo.Esta medicin se efecta microscpicamente dispersando la mues-tra sobre una lmina de vidrio en un medio adecuado, midin-dose, ya sea por comparacin con una escala insertada en el ocu-lar, por proyeccin directa del campo microscpico o por micro-fotografa.Composicin Mineralgica

Los polvos que se presentan en la industria minera son ge-neralmente una mezcla de varios minerales, y la cantidad deslice libre que contengan, es naturalmente el factor importanteque determina su grado de peligrosidad. La composicin mine-ralgica de un polvo vara con respecto a la roca o material quelo genera.

Estudiar la composicin mineralgica de un polvo, es de su-ma importancia por ser la que indica la cantidad del componentepeligroso, y constituye, juntamente con la concentracin y ta-mao de partculas, la base para sealar el grado de peligrosidadde un polvo.

Existen varios mtodos para la determinacin cuantitativade slice libre (4), estando la mayora de ellos dedicados al cuarzopor ser la forma ms abundante de slice libre. Estos mtodos sepueden dividir en dos: qumicos y fsicos. Los mtodos qumicosse basan en la descomposicin o disolucin, mediante reactivosespeciales, de todos los componentes de la muestra con excep-cin de la slice libre; luego sta puede ser separada, pesada y- - 14-


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determinada por diferencia. Los mtodos fsicos comprendenprincipalmente el petrogrfico, difraccin de rayos X y el defusin.Concentraciones Mximas Permisibles

El Comit encargado de las concentraciones mximas permi-sibles de la Conferencia Americana de Higienistas Industriales(EE.UU.), realizada en 1961, considerando las experiencias efec-tuadas y combinando los datos encontrados en Africa del Sur,Australia, Inglaterra, EE.UU. y otros pases, seala los siguien-tes valores como concentraciones mximas permisibles a las queun trabajador, normalmente sano, puede estar expuesto duranteocho horas diarias sin sufrir dao alguno en su salud:Polvos que contienen ms de 50% de slice libre: 5 mpppca(*)Polvos que contienen de 5 a 50% de slice libre: 20Polvos que contienen menos de 5% de slice libre: 50

Como se puede observar, el tamao de las partculas, no fi-gura en los datos indicados por el citado Comit, debido a quese refiere a partculas de polvo de tamao respirable, es decir,todas ellas menores de 10 micras.Este mismo Comit en su reunin anual N9 24 correspon-diente al ao 1962, ha adoptado la siguiente ecuacin para deter-minar la Concentracin Mxima Permisible de polvos que con-tienen slice libre cristalizada:

250CMP5 lO "

En el caso de slice libre al estado amorfo, se ha establecido20 mpppca.Con fines prcticos, el Departamento del Trabajo de losEE.UU., ha establecido un patrn de comparacin, basado en elcontenido de slice libre y la concentracin de polvo. Este patrnse obtiene multiplicando el porcentaje de slice libre por la con-centracin de partculas, si el resultado est por debajo de 5 mi-llones, la condicin se considera permisible, pero, si est por en-cima de 5 millones, la condicin es peligrosa. Por ejemplo, paraun polvo con una concentracin de 30 mpppca. y un contenidode slice libre de 10%, se tiene:

30 x 0.1 3 millones.(*) mpppca millones de partculas por pie cbico de aire.

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Vale decir, que la condicin es permisible. Para otro polvo,cuya concentracin es de 50 mpppca y su contenido de slice librede 30%, el resultado ser:50 x 0.3 15 millones.

Que corresponde a una condicin peligrosa. El patrn decomparacin de los 5 millones, slo se aplica a polvos con un contenido de slice libre mayor que 5%.El Estado de Nueva York de los EE.UU., en su Cdigo Industrial N9 33, clasifica todas las formaciones rocosas en dos grupos,de acuerdo a su contenido de slice libre:I - Formaciones rocosas con un contenido de slice libremenor que 10% en peso; y

II Formaciones rocosas que contienen 10% o ms de slice libre, y las que presenten proporciones variablese imprell'it;ibles de slice libre.Para estos dos grupos, se asigna las siguientes concentracio

nes mximas permisibles: 100 mpppca para el primero y 10mpppca para el segundo. Es de advertir que estos dos valoreshan sido establecidos para las operaciones de perforacin neumtica.

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CAPITULO IIFUENTES DE POLVO EN LAS LABORES SUBTERRANEAS

Las principales fuentes de polvo en las labores subterrneas,en orden de importancia, son:1 . Perforacin neumtica en seco (los taladros verticales queoperan hacia arriba, generan las ms altas concentracionesde polvo, disminuyendo stas a medida que vara, hacia aba-jo, la direccin del barreno).2. Voladuras (cuando no se toman las debidas precauciones,generan altas concentraciones de polvo fino que contamina

grandes extensiones por tiempos variables de acuerdo a lascondiciones de ventilacin).3. Remocin del material derribado por los disparos (cuandoel material minado es seco y la ventilacin del lugar es deficiente).4. Carguio y descarga de carros metaleros Jcuando el materialest seco).5. Desatado del mineral o de rocas (cuando previamente no seha humedecido la superficie de la zona a desatar).6. Enmaderado (en particular de piques y chimeneas duranteel empatillado, cuando la ventilacin es deficiente).

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

La cantidad de polvo producida por la perforacin neum-tica en seco es bastante grande, una "jackhammer" por ejemplo(5), perforando 100 pies diarios, tritura ms de 200 libras de rocadurante las 8 horas de trabajo; de esto por lo menos el 5% es- 17-


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

Usualmente se cree que las voladuras producen la mayorcantidad de polvo; esto puede no ser cierto en todos los casos,puesto que la explosin dispersa una gran cantidad de polvodepositado en la superficie de las rocas, y que fue originado poroperaciones anteriores.La cantidad de polvo generado por la limpieza del material

removido y por otras operaciones, vara grandemente con la natu-raleza del trabajo. En cielo abierto es probablemente de pocaimportancia, pero en espacios confinados, como en las laboressubterrneas, la concentracin de polvo puede alcanzar nivelespeligrosos.Un examen de"las fuentes de polvo en las labores de subsuelo, indica de nmediato que los mtodos de control se circunscriben al humedecimiento del mineral o de la roca derribada ya una adecuada ventilacin; esto es, a la aplicacin de mtodoshmedos de supresin de polvo o al control del mismo mediantela ventilacin natural o mecnica. La experiencia ha demostradoque la accin combinada de los dos mtodos, brinda los resulta-dos ms satisfactorios.Para ilustrar lo expuesto anteriormente, se seala a continuacin algunas de las conclusiones formuladas al respecto porla Escuela de Minas del Estado de Colorado, EE.UU. (3).

a) Es posible controlar el polvo generado en las diferentesoperaciones de minado, mediante la ventilacin, siempreque se proporcione el aire necesario a los lugares de trabajo;sto implica ventilacin mecnica para cada operacin.b) La aplicacin de la ventilacin exhaustiva local en la per-foracin neumtica en seco, reduce las concentraciones depolvo hasta niveles por debajo de las consideradas higinicamente permisibles, siempre que el contenido de slicelibre del material, sea bajo o medio. Cuando el contenidode slice libre es alto, o sea por encima de 50%. la ventilacin por s sola no es suficiente para reducir las concentraciones de polvo a un nivel seguro.c) La perforacin en hmedo sin una adecuada ventilacin, esun mtodo de control efectivo slo cuando el contenido deslice libre del material es bajo (menor de 5%).

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d) La perforacin en hmedo suplementada por una buenaventilacin, ya sea natural o mecnica, ofrece los mejoresresultados en el control de polvo, incluso para materialescon alto contenido de slice libre.e) Los chisguetes de agua a presin (atomizadores o pulveri-zadores), correctamente empleados, pueden eliminar hastams del 99% del polvo generado por los disparos, dentro de

10 a 15 minutos de producidos stos. El tiempo requeridopara la supresin del polvo es siempre menor cuando seemplean estos dispositivos. que cuando se utiliza sloventilacin.

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CAPITULO IIIPRINCIPIOS GENERALES PARA EL CONTROL DE POLVO

EN LAS OPERACIONES DE PERFORACIONMtodo Hmedo

Como se mencion en el captulo anterior, el mejor mtodode control de polvo en las operaciones de perforacin, es elhmedo complemet1tdo por una buena ventilacin. El mtodohmedo en perforacin significa la aplicacin continua de agualimpia a travs del orificio central del barreno, durante todoel tiempo que la mquina est en operacin.Para conseguir los mejores resultados en la aplicacin delmtodo hmedo, es necesario tener en cuenta ciertos factores queafectan su eficiencia; entre los ms importantes tenemos: elvolumen y presin del agua empleada, as como los mtodosde trabajo seguidos. Las experiencias realizadas por diferentesinstituciones han demostrado que el gasto mnimo por mquina

es de un galn de agua por minuto, y la presin ptima fluctaalrededor de 30 libras por pulgada cuadrada (6 Y 7). A esterespecto, es interesante anotar el empleo generali!ado en nuestromedio de los tanques porttiles de agua, cuyo volumen es de 25galones en la mayora de los casos. Prescindiendo de la presinde trabajo del agua, se observa que un tanque de esta naturalezapermitira el trabajo continuo de solamente 25 minutos, ya queel gasto mnimo, como hemos visto, es de un galn por minuto;sto supone que, para un control satisfactorio, se debe llenar eltanque cada 25 minutos. En la prctica esto no sucede y lostanques suministran agua hasta por dos horas de perforacincontinua, lo cual nos indica que el suministro de agua es de0.4 galones por minuto (25/60 = 0.4), valor que est muy pordebajo del m n ~ m o requerido; en otras palabras, la supresin depolvo es deficiente. Aparte de estas limitaciones tcnicas, sedebe considerar que los perforistas generalmente trabajan "adestajo", lo que da lugar a que, una vez agotada la dotacin deagua del tanq}le, stos por ganar tiempo, prosiguen la perforacinen seco.

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De lo expuesto se puede afirmar que el volumen y presindel agua a emplearse en la perforacin, slo puede conseguirsea travs de un sistema de tuberas que alcance a todos los lugaresde trabajo.En cuanto a los mtodos de trabajo, la educacin de los tra-bajadores sobre la importancia de los mtodos de control depolvo, es de vital importancia; sin la colaboracin de ellos esmuy difcil llevar adelante un programa efectivo de control depolvo. La labor de supervisin de los capataces, caporales, jefesde cuadrilla, capitanes de mina y personal profesional, juega unrol importante en la adopcin de los adecuados mtodos detrabajo; partiendo por el principio de que una buena supervisinno slo supone una mayor produccin, sino que la proteccin de

la salud e integridad de los trabajadores incide directamente enlos costos de explotacin.Aparte de los factores mencionados, tambin deben considerarse los siguientes: a) tipo de mquina perforadora, b) dure-za del material, c) tiempo efectivo de perforacin, d) inclinacindel barreno y e) grado de control requerido.El tipo de mquina perforadora es un factor de importancia

y de acuerdo a este criterio se tiene, en trminos generales, dostipos de mquinas, las manuales como "jackhammer" y las montadas como "Leyner" y "jackleg". Las manuales siempre son depoca potencia debido a su bajo requerimiento de aire comprimido y, por lo tanto, baja velocidad de perforacin que se traduceen una menor produccin de polvo; las del tipo montado son mquinas de gran potencia con requerimientos de mayor volumende aire comprimido, dando lugar a una ma:i,o.r velocidad de per-foracin y por tanto mayor generacin de polvo. Por estas razones el control de polvo en la perforacin con mquinas montadas, requiere una mayor atencin.

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

Como se mencion anteriormente, la perforacin neumtica en seco es la primera fuente de polvo en las operaciones de- 21 ".(Cj0029 /MIIIS"'" DE ~ I l " - ell_ J

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~ n a d o , y de aqu se puede decir que la exposicin del trabajadar depende del tipo de labor (frente, chimenea o tajea), ascomo del mtodo de explotacin empleado y de la dureza delmaterial. De ello se puede concluir que el grado de control depolvo depende tambin del tiempo efectivo de perforacin.

El efecto de la inclinacin del barreno, en la generacin depolvo durante la perforacin, ya fue sealado en el acpite correspondiente a fuentes de polvo.En cuanto al grado de contrl requerido, ste es funcin delcontenido de slice libre del material, es decir, del agente etiolgico de la silicosis; un material con alto contenido de slice li

bre (por encima de 50%) lgicamente requiere un control msestricto que uno de bajo contenido de slice libre (menos de 5%).Ventilacin

La ventilacin se define como el suministro de aire, por medios naturales o m e ~ n i c o s , ajo de un espacio dado. El objetoprincipal de la ventilacin minera es la distribucin racional delas corrientes de aire puro, sea aprovechando de su movimientonatural o de medios mecnicos, a fin de: 1) suministrar a lostrabajadores aire limpio y fresco en cantidad suficiente para surespiracin normal, 2) reducir por dilucin las concentracionesde los contaminantes del ambiente, a niveles tolerables, y 3) regular las condiciones termo-ambientales mantenindolas en ungrado confortable. \

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

de 1500 a 3000 mts. . . . . . . . . . . 40% de 3000 a 4000 mts. . . . . . . . . . . . 70% ms de 4000 mts. . . . . . . . . . . . . . 100% Por otra parte, existen autores que, en base a trabajos experimentales, determinan otras cantidades de aire; as, Edward C.J.Urban en su artculo: Control of Health Hazards Encountered inUnderground Metal Mines, publicado en el A.I.H.A. Quart. 11 :201(Dec. 1950), seala como mnimo 500 pies3jmin.jpersona. R. Peelen su Mining Engineers' Handbook, establece entre 100 y 150pies3jmin.jpersona, lo cual est de acuerdo con lo establecido porlos Reglamentos del Cdigo de Minera para labores prximasal nivel del mar. En todos los casos, los valores exceden considerablemente el volumen de aire requerido para la funcin res

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piratoria, que en promedio es de 10 pies::jmin.jpersona, consi-derndose el excedente como un margen de seguridad para diluirlos gases productos de la respiracin de hombres y animales, delos liberados por el yacimiento en s, por el agua subterrnea ypor los gases y polvos resultantes de las operaciones mineras.De acuerdo con la literatura especializada y con los Regla-mentos del Cdigo de Minera, los 106 pies3jmin.jpersona son su-ficiente para minas subterrneas que comprenden largos inter-valos entre los turnos de trabajo, donde las voladuras se efectanslo al final de cada turno, y se aplican los mtodos hmedos decontrol de polvo en todas las operaciones. Cuando los minas son"gaseosas" o cuando, por razones del mtodo de explotacin, setenga que efectuar voladuras en forma interminente y cuando

los intervalos entre los turnos sean cortos, el volumen de airerequerido deber oscilar entre 200 y 300 pies3jmin.jpersona;pudiendo llegar hasta 500 pies:!/min.jpersona de acuerdo con lascaractersticas propias de la mina y de los mtodos de trabajoseguidos.El volumen de aire necesario para un lugar de trabajo puedecalcularse teniendo en cuenta los requerimientos por persona yla altura sobre el nivel del mar; as p.e., para ventilar un frente

de 6' x 7' donde normalmente trabajan 6 personas, estando lamina situada a ms de 4000 mts. s.n.m . se necesitar:Q = nq(1 +


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1270 V = 30 pies/minuto 42 Velocidades del flujo de aire comprendidas entre 20 y 30pies lineales por min., son capaces de remover polvos y gasescomo una nube compacta; velocidades mayores que 30 pies lineales por min., rompen esta nube compacta y ocasionan una rpidadilucin de los contaminantes. Las minas "gaseosas" y las decarbn con alto contenido de voltiles, requieren velocidades deaire por encima de 100 pies lineales por minuto, para favorecerla dilucin de los contaminantes y prevenir en esta forma, laacumulacin de gases o polvo que pueden dar lugar a explosio

nes. Respecto a las velocidades de las corrientes de aire en lasgaleras de trnsito, los Reglamentos del Cdigo de Minera establecen que stas no deben ser menores que 50 pies lineales pormin., (15 mts/min.), ni mayores que 830 pies lineales por mino(250 mts/min.), lo cual como se ha visto, es ms que suficientepara romper las nubes cargadas de polvo y gases, y producir unasatisfactoria dilucill..En cuanto a los requerimientos de ventilacin para regular

las condiciones termo-ambientales, especficamente para la correccin de altas temperaturas, los Reglamentos del Cdigo deMinera establecen: "en ningn caso la temperatura del aireambiente, en las zonas de trabajo, deber ser mayor de 409C enlas galeras y pasajes de trnsito"; asimismo seala: "la humedadprevaleciente en la zona de trabajo debe ser proporcionada a latemperatura reinante y mantenida dentro de lmites adecuadospara evitar la excesiva fatiga de los operarios".Las condiciones termo-ambientales, en los lugares de traba-jo del subsuelo, dependen de la temperatura, la humedad relativay el movimiento del aire; la combinacin de estos factores dacomo resultado la "temperatura efectiva", la cual expresa el gra-do de confort del ambiente y, en un solo valor, seala los efectosde la temperatura, humedad y movimiento del aire en la sensacin de calor o fro del cuerpo humano.Las altas temperaturas y humedades relativas del aire, influyen sobre la salud y bienestar de los trabajadores, disminuyensu rendimiento y los predispone a los accidentes. La temperaturadel cuerpo humano se mantiene dentro de los lmites normalesgracias a la evaporacin del sudor segregado por las glndulassudorparas; el poder de evaporacin de una corriente de aire(en definitiva, el poder refrigerante) depende de su tempera-tura, humedad relativa y velocidad.A 309C, con 100% de humedad relativa, y con el aire en reposo, no puede haber evaporacin del sudor y la temperatura

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del cuerpo aumenta; cuando la humedad relativa disminuye yel aire se pone en movimiento, comienza la evaporacin y seevita que la temperatura del cuerpo exceda sensiblemente de lonormal. Con temperaturas altas, aire seco y corrientes de granvelocidad, la evaporacin se hace tan rpida que el viento pro-duce sensacin y efectos de quemadura. El aire, an por encima de la temperatura normal del cuerpo humano de 37?C, si noest saturado, puede. absorber humedad y ejercer accin refres-cante sobre el cuerpo.

Se ha comprobado que la temperatura efectiva ptima varacon las estaciones del ao y que es ms baja en Invierno que enVerano; la zona de "confort" para cada una de estas estaciones,indica las condiciones bajo las cuales el 50% o ms, de la gente,se siente cmoda. As, la zona de "confort" para el Verano seencuentra entre 19 y 249C de temperatura efectiva, registrn-dose un mximo de 98% de personas expuestas, cmodas a unatemperatura efectiva de 22 9C. La zona de "confort" para el In-vierno queda comprendida entre 17 y 22 9C con el 97% de per-sonas expuestas que se sienten cmodas a una temperaturaefectiva de 19


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Como puede observarse en la Tabla N\) 1, es necesario aumentar la velocidad del aire cuando aumenta su temperatura parauna humedad establecida; as, para una temperatura del aire de20 9C y 50% de humedad relativa, es necesario un movimiento deaire menor que 20 pies lineales por minuto para obtener unatemperatura efectiva de 189C; cuando la temperatura del aire esde 299C, con la misma humedad relativa de 50%, la velocidaddel aire deber ser de 800 pies lineales por minuto, para ofreceruna temperatura efectiva de 189C. Del mismo modo se puedeobservar que la velocidad del aire aumenta con el incrementode la humedad relativa, as p.e., para un ambiente con 20 9C detemperatura del aire y humedad relativa de 50%, la velocidaddel aire debe ser menor que 20 pies lineales por minuto; cuandola humedad relativa aumenta a 90%, mantenindose la mismatemperatura del aire, ser necesario 45 pies lineales por minutopara obtener una temperatura efectiva de 189C. En esta formase demuestra la interrelacin entre los tres factores que determinan las condiciones termo-ambientales de trabajo en subsuelo.

-.Cuando las temperaturas reinantes fluctan alrededor de25 9C, puede ser satisfactoria la temperatura efectiva de 189C.:pudiendo entonces aplicarse las velocidades del aire indicadasen la Tabla N9 1. En el caso de ambientes con temperaturas quefluctan alrededor de 309C, se puede emplear la temperaturaefectiva de 249C, o sea el lmite superior de la zona de "confort",con cuyo objeto se presenta la Tabla N 2.TABLA N9 2VELOCIDAD DEL AIRE (en pies lineales por minuto) NECESARIA PARA OBTENER UNA TEMPERATURA EFECTIVA DE 249C

Es necesario sealar que las temperaturas efectivas se calcu-lan utilizando el grfico desarrollado por Houghten, Yaglou yDrinker, publicado por la Sociedad Americana de Ingenieros deVentilacin y Aire Acondicionado (8).

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Principios Generales de la Ventilacin de Minas.La circulacin del aire en las minas, tiene su origen en lasdiferencias de presin que pueden ser producidas por fuerzasnaturales, por fuerzas mecnicas o por ambas. La mayora de

las minas del Per, dependen para su abastecimiento principalde aire, de la ventilacin natural, a menudo completada con in-yecciones de aire comprimido, o algunas veces, con corrientes deaire producidas por pequeos ventiladores auxiliares. La can-tidad de aire suministrada por la ventilacin natural puede re-sultar adecuada para abastecer de aire puro a los mineros y paradiluir gases y polvos, pero si ocurre un incendio en la mina, lostrabajadores y los hombres de las cuadrillas de salvamento es-tarn en peligro por los cambios de direccin y la falta de controlde la corriente de aire.

La circulacin de aire por ventilacin natural se debe prin-cipalmente a la diferencia de peso entre el aire que entra y elaire que sale de la mina; esta diferencia de peso se debe, a suvez, en gran parte, a las diferencias de temperatura; es decir, endonde la temperatura sea menor, el peso del aire ser mayor yviceversa.En minas poco profundas (que alcanzan una profundidadmenor de 300 a 600 mts.), la ventilacin natural puede ser se-riamente afectada por los vientos reinantes en el exterior o porel desplazamiento de jaulas, carros o locomotoras, o por accindel agua que gotea en los pasajes del aire; tambin influyen latemperatur11 del aire exterior y la del aire interior.En minas profundas (ms de 300 a 600 mts. de profundidadvertical), la direccin de la corriente de aire principal permane-ce relativamente constante sin que le afecte la temperatura delexterior, aunque sta s puede afectar la cantidad de aire encirculacin. Cuando la temperatura del exterior es material-mente ms elevada que la de la roca, el aire de la mina tiendea circular en una direccin; en caso contrario, esa direccin seinvierte. Cuando la temperatura de la roca es aproximadamentela misma que la del aire exterior, 10 ms probable es que hayamuy poca o ninguna corriente de aire.La ventilacin natural de las minas, est sujeta a considera-bles regulaciones por medio de cambios en las aberturas, laboresde ventilacin y abriendo o cerrando comunicaciones del inte-rior. A veces se acepta una ventpacin deficiente como si se tra-tara de algo muy natural, cuando con unos pocos cambios muysencillos en las condiciones de las labores de ventilacin o en elagrupamiento de las mismas, podra lograrse una gran mejora.Sin embargo. la ventilacin natural es generalmente variable,

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siendo frecuente el caso en que la circulacion del aire en las la-bores principales (galeras, socavones y piques) es buena, perono as en los lugares de trabajo, precisamente donde ms se lenecesita; es decir, algunos lugares reciben una cantidad de airemayor que la necesaria, y en otros lugares, sucede 10 contrario.Para que la distribucin del aire sea efectiva, debe controlarseel flujo y la direccin de la corriente. La direccin del flujo,puede determinarse por los puntos del sistema en donde se ge-neran las presiones; y la cantidad de aire, por las intensidadesde dichas presiones. 'La direccin y el flujo, pueden controlarse no slo regulando

la posicin e intensidad de las presiones generadas, sino tambinmodificando las resistencias naturales de la mina o, si es necesa-rio, construyendo conductos para el aire de ventilacin. La re-sistencia al paso del aire en una labor de ventilacin, se incre-menta por labores estrechas que algunas veces pueden llegar adetener el flujo, se incrementa tambin con labores "holgdas".Las resistencias al ,paso del aire, pueden disminuirse por todoslos distintos mtoaos que cambien las condiciones fsicas particu-lares de cada labor de ventilacin; por otro lado, tambin puedeobtenerse un resultado equivalente, empleando ventiladores se-cundarios.

Donde no haya, a la vez, labores de admisin y de retornodel aire, como en las labores de desarrollo, la simple galera deventilacin, puede dividirse en dos conductos empleando unapared; tambin puede adaptarse una ventilacin auxiliar, es de-cir, empleando ventiladores con duetos metlicos o de lona delongitud variable.Donde las labores de ventilacin no estn perfectamente con-troladas o hermticamente cerradas, los escapes no slo incre-mentan la potencia requerida para producir la circulacin delaire, sino que incrementa tambin el peligro en los incendios,debido a la falta de control. Si una parte del aire contaminadono llega a superficie, sino que vuelve a circular, el peligro deincendios y la prdida de potencia se incrementan grandemente.En la mayora de las minas grandes y profundas, la venti-lacin mecnica se convierte en necesidad para mantener unritmo eficiente de operaciones, y en casi toda labor del interiorhay que utilizar ventiladores o cualquier otro dispositivo paraarrastrar los polvos, gases y vapores; para evitar demoras en laaccin de la ventilacin natural existente. Los principales tiposde ventiladores son los centrfugos y los axiales.Los ventiladores, de acuerdo a su empleo (9) pueden divi-

dirse en:- 28 -


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a) Principales, para el serViCIO general de una mina o de lamayor parte de ella;b) Secundarias (booster), para aumentar el volumen de airecirculante en una zona determinada; yc) Auxiliares, para ventilar frontones, piques, chimeneas u otrosespacios confinados; generalmente operan provistos de duetos construidos de diferentes materiales y de dimensionesvariables; pudiendo trabajar por aspiracin, inyeccin o enforma combinada.La utilizacin de inyectores de aire comprimido u otros aparatos similares para producir flujos de aire, tienen cierta aplicacin en la ventilacin auxiliar de minas metlicas. Su i n s t a l a ~cin es sencilla y su construccin barata; pero, debido al alto cos

to de la energa neumtica, comparado con el de la energa elctrica, su uso resulta antieconmico (lO). Estos inyectores pue-den ser de formas muy variadas, desde toberas diseadas paraenroscarlas a una tubera o manguera de aire comprimido, hastalos tipos venturi. En general, la eficiencia de los inyectores deaire comprimido es baja y su costo de operacin elevado.SeLeccin de VentUadores.

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

Cada de Presin por Friccin:13.3 k O L w Q ~ En la que:p f AS

P cada de presin por friccin, en Ibs/pie2 (si se quief re expresar en pulgadas de agua, dividir la frmulaentre 5.2),k constante experimental (Peel 14-26),O permetro de la labor, en pies cuadrados,L longitud de la labor, en pies lineales,w peso especfico del aire del ambiente, en Ibs.jpie3, .

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Q : cantidad de aire requerida, pies cbicos/min.; yA : seccin de la labor, pies cuadrados.Cada de Presin por Choque:

43,210 w X Q:!p En la que:p cada de presin por choque, en lbs';pie:.! (si se quies re expresar en pulgadas de agua, dividir la frmulaentre 5.2).X factor emprico (Peel 14-27); yw, Q y A, con las mismas especificaciones anteriores.

Muchas veces es mejor expresar esta cada de presin en trminos de "longitud equivalente", L' :3,240 A X

L' En pies lineales.10 10- "O k

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

HP 33,000 Eff.En la que p es la cada total de presin, es decir la suma detodas las cadas t de presin por friccin y por choque. Esta ppuede calcularse por las frmulas: tP pt Pf+ f

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

Ambas con las mismas especificaciones anteriores. La primera frmula es la ms racional puesto que en ella se considerael permetro y la seccin como variables, lo cual es cierto yaque no todas las labores de una mina tienen las mismas dimensiones. La segunda frmula s los considera constantes, lo cualpuede presentarse slo en un tramo de la mina, mas no en todaella, razn por la cual podra considerrsele en el clculo deventiladores secundarios.En cuanto al problema de los ventiladores auxiliares, elasunto es ms o menos parecido, con la diferencia de que eneste caso se emplea ductos, motiva por el cual la cada de pre

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sin debe calcularse para el paso del aire a travs de dicho dueto.En casos como ste generalmente se prescinde del clculo de lacada de presin por choque, ya que siempr'? se toma un margende seguridad para compensar sa y otras prdidas de presin.13.3 k O L W Q2

La frmula general p - ~ ~ ~ - - - ~ - ~ - - - - - - - , para elf A"caso de tuberas metlicas, se reduce a;0 . 0 3 4 _ 1 _ ~ w ~ ~ ~ _ En la que:P f D"

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

L longitud de la tubera, pies,w peso especfico del aire del ambiente, lbs./piea; yQ flujo de aire. en miles de pies cbicos por minuto.

Para seleccionar el ventilador, hay que referir los datos .f:lcondiciones comunes, es decir, al nivel del mar y a 70'? F, con-diciones en las que se expresarn la cantidad de aire requeriday la cada de presin.Los ventiladores auxiliares producen generalmente de dosa 10 pulgadas de agua de presin esttica; para evitar tanteosengorrosos en el clculo del dimetro del dueto, se consideracomo aceptable una cada de presin de seis pulgadas de agua,dejando el resto para cubrir las eventualidades arriba mencio-nadas. Un ejemplo servir para aclarar conceptos.Se desea ventilar un frontn que va ; tener 2000 pies de

longitud con una seccin de 8' x 10', situado a 10,000 pies s.n.m.,a una temperatura de 709F y el mximo nmero de personas, enel lugar, ser 12. Calcular el ventilador necesario.Por persona se necesita: 106 piesa/min. 70% (por altura);para 12 personas ser:

Q 106 x 1.7 x 12 2,160 pies:!/min.c.De otro lado. para diluir cont


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Bajo las condiciones dadas, el peso especfico del aire es0.0505 lbs./pie;{; entonces el flujo a condiciones comunes ser:Qo = (0.0505 /0.0750)Y2 2500 ( 0 . 6 7 3 H ~ :Qo = 2,050 pies3/min.

La cada de presin a condiciones comunes ser:0.0341 x 2000 x 0.0505 x (2.5Fp =f

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

D = 1.3 pies o aprox. 16 pulgs.Siendo 16" el dimetro comerciaL se calcula la verdaderacada de presin por friccin, siempre a condiciones comunes:


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

Las partculas de polvo son transportadas por una corrientede aire a travs de una manguera hacia un separador, en dondeel polvo y el aire son separados, descargndose este ltimo comoaire limpio.El flujo de aire requerido a travs de la campana de succindepende del tipo de perforadora, de la posicin de perforacin

y del diseo de la campana.Se entiende que el aparato debe ser capaz de reducir lasconcentraciones de polvo a niveles higinicamente seguros.Las partes esenciales del sistema son: campana de succin,manguera de succin, separador de polvo y fuente de succin.El equipo puede disearse tanto para una perforadora como paravarias. La manguera que une la campana al colector debe serde longitud suficiente para poder llegar a cualquier punto dellugar de trabajo, la capacidad de la fuente de succin del sistemadebe ser determinada para la mxima longitud de manguerarequerida (un valor prctico es 100 pies); la velocidad del aireen la manguera debe ser suficiente para asegurar el transportecontinuo del polvo al colector (se recomienda de 3000 a 4000pies/min.). .-El separador de polvo debe tener una suficiente capacidadde almacenaje para mantener el material colectado durante undeterminado perodo de trabajo (por lo menos cuatro horas), demodo que el funcionamiento del equipo no sea interrumpido enmomentos en que la perforadora est trabajando. El volumenrequerido puede ser calculado fcilmente si se conoce la longi-tud de perforacin y el dimetro del taladro. Por supuesto quela eficiencia del colector debe estar por encima del 99.999%.Como una variedad de estos sistemas de Ventilacin Exhaus-tiva Local, existe una que merece la pena considerar. Se tratade un tipo de perforadora que es atravesada longitudinalmentepor un canal que llega hasta el punto de impacto; por este canalse aspira el polvo de perforacin, que luego es conducido pormedio de una manguera a un colector; la fuente de succin estconstituda por una trampa de vacio accionada por aire com-primido (11), ver el grfico adjunto.

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Limitaciones en el Empleo de la Ventilacin Exhaustiva LocalEl Bureau de Minas de EE.UU. aprueba peridicamente unaserie de sistemas de Ventilacin Exhaustiva Local para las operaciones de perforacin, considerando como una unidad a lamquina perforadora y al sistema de ventilacin. El requisitoimportante para la aprobacin consiste en que las concentraciones de polvo al nivel de respiracin del perforista y en ladescarga del aire a travs del colector de polvo, presentan valorespor debajo de 10 mpppca. Esta norma tal vez considere mate-riales con contenidos de slice libre comprendidos entre cero y50%, es decir, bajo y medio, puesto que la concentracin mximapermisible para materiales con alto contenido de slice libre(mayor que 50%) es de 5 mpppca, exactamente la mitad de laconcentracin tomada como base para su aprobacin.Teniendo en cuenta estas consideraciones se puede decirque los sistemas de ventilacin exhaustiva deben ser aplicadoscuando se opere en materiales cuyos contenidos de slice flucten entre cero y ~ 5 t % ; la aplicacin de este sistema de controlcuando el contenido de slice libre es alto, no reducira la exposicin al polvo a niveles seguros, quedando por lo tanto el riesgode contraer Silicosis.Por otra parte, la educacin del trabajador, el mantenimien-to y conservacin del sistema, la disposicin del materialcolectado, el volumen de los colectores y el tipo de fuente desuccin, constituyen verdaderos problemas de cuya solucindepende la eficiencia de estos sistemas.Como se seal anteriormente, en todo programa de controlde polvo, la educacin del trabajador es un factor muy importante puesto que en ltima instancia, depende de su colaboracinel xito en la supresin de polvo; teniendo en cuenta las caractersticas sociales e intelectuales de nuestro trabajador minero,es tal vez uno de los problemas ms difciles de resolver ya quepara su solucin se requiere de una supervisin estricta y continua de cada operario, dando como resultado un alto costo desupervisin.El mantenimiento y conservacin del sistema de controldebe ser minucioso; cualquier falla en alguna de las partes delsistema, incide directamente en la eficiencia del control.La disposicin del material colectado debe efectuarse en superficie fuera de la mina o en un lugar expresamente destinadopara este fin, cuyo movimiento de aire sea independiente de losque se emplea para la ventilacin de la mina; si se omite este

punto y se procede a la disposicin del material colectado en las- 34-


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VENTILACION EXHAUSTIVA LOCAL APLICADA A LA PERFORACION

1,- INSERTO DE CAR8URO DE TUNGSTENO.2,- 8ARRENO.3.- TUlJO CONDUCTOR DEL POLVO A TRAVES DELA MAOUINA.

4.- PISTON.S , - L LAVE DE AIRE.6 .- UNION DIE LA MANGUERA CON RESORTEAL TUllO @.

7. - CONEXION CON LA MANGUERA QUE LLEGAAL COLECTOR.

..- RESORTE.9 . - PIEZA DE MANGUERA CON RESORTE.10.- MECANISMO AUTOMATICO DE ROTACION.11.- SISTEMA AUTOMA.TICO DE LU8RICACION.12.- SOSTEN FIJAOOR DEL 8ARRENO.13,- SUPERFICIE OE LA ROCA.

1 .- MAOUINA PERFORADORA. Z .- MANGUERA DE TRANSPORTE DIE POLVO (51.", . l I . - COLECTOR DE POLVO. 4 .- MANIUERA AL EDUCTOR (I/Z'.

5 . - DEPOSITO DE ACEITE LUBRICANTE.6 . - MANGUERA DE AIRE.7 .- CONIEXION lEN Y .8 .- AVANCE.

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inmediaciones del lugar de trabajo, se estara contaminando elaire a respirar por los mismos operarios, por los de las laboresvecinas o por los que se encuentran en los cursos de las corrien-tes de aire, ya que, durante la disposicin, la dispersin delpolvo contamina el ambiente y se mantiene en suspensin portiempos considerables de acuerdo al tamao de las partculas;as por ejemplo, las partculas de dos micras tienen una velocidadde asentamiento de 29 pulgadas/hora, las de una micra 7 pul-gadas/hora, las de 0.5 micras 1.8 pulgadas/hora; y las que sonmenores de 0.1 micras, se comportan como gases; sto muestraque la disposicin del polvo colectado es una labor delicada quedemanda mano de obra y supervisin tambin continua.El volumen de los colectores debe estar de acuerdo con lacantidad de polvo producido, la cual, como sabemos depende deldimetro, longitud y nmero de taladros por tarea. Siendo con-siderable la cantidad de polvo producido, se hace necesaria lapresencia de colectores de repuesto, los que debido a su granvolumen ocasionan apiamientos en los lugares de trabajo.En cuanto a --a fuente de succin, la mayora de estos sis-temas funcionan accionados por motores elctricos, que, como es

fcil comprender, requieren de conexiones elctricas en todoslos lugares de trabajo, elevando con ellos el costo de control depolvo.Todas estas razones han hecho que el control de polvo enla perforacin, mediante la Ventilacin Exhaustiva Local, nohaya tenido la aceptacin que tiene la perforacin en hmedosuplementada por ventilacin. De all que su uso sea recomen-dable solamente en el caso en que la escasez de agua imposibilite

la aplicacin de los mtodos humedos de perforacin, o en casosespeciales como en la perforacin de chimeneas.

36 -


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CAPITULO IVCONTROL DE POLVO EN LAS OPERACIONES DEPERFORACIONPerforacin en Frentes.-- En este caso, aparte del mtodohmedo de control, la ventilacin puede ser natural siempre queel frente no se encuentre a ms de cinco mts. de la chimenea deventilacin; cuando la distancia es mayor, debe emplearse ventilacin mecnica auxiliar. ya sea por inyeccin, por aspiracino por los dos mtodos combinados. Tratndose de minas de carbn o de minas metlicas con vetas "manteadas" puede utilizarse tambin el mtodo de la Labor Paralela (lO).La ventilacin auxiliar por inyeccin consiste en summlStrar aire fresco a travs de un ducto a la zona prxima al frente;saliendo el aire contaminado por la misma galera. El ventiladorse instala en una labor donde exista corriente directa de aire yque no est afectada por el aire contaminado procedente delfrontn, para evitar la recirculacin. El movimie'1to del aire enel espacio comprendido entre la descarga del ducto y el frente,corresponde al de la descarga libre de fludoo;" la zona de accindel chorrro de aire depende de una serie de factores tales comola presin total del ventilador, el volumen de aire, la velocidadde descarga y la seccin del frente; en general la literatura seala que la distancia efectiva flucta entre 12 y 15 mts. (lO).

ZONA DE MEZCLA=1ALCANCE DE --:"ZONA INMOVILCORRIENTE LIBRE :: - ,

.. ) )/ ; / .:I lONA DE REPUL-J lONA DE REPULSION II SION DE POLVO . I DE POLVO 1

FIG.I-A FIG I e

- 3 7


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En la figura l-A se muestra la zona efectiva del chorro deaire; yen la l-B, la zona inmvil, que debe evitarse aumentandola longitud del dueto o variando algunos de los factores enunciados.La ventilacin auxiliar por aspiracin consiste en un duetometlico por el que se aspira el aire contaminado del frontn.La zona de accin del sistema se circunscribe al orificio aspirante del dueto, y su eficiencia depende del volumen de aire aspirado por unidad de tiempo, requiriendo en muchos casos de ventiladores de gran caudal; as tambin influye considerablementela distancia entre el orificio y el frente. Los Reglamentos deSeguridad prohiben la ventilacin por aspiracin en las minas

"gaseosas" de carbn.

t-----_-----------.L.----,-.L.. l----- T -

V.400 PS/IoIIH.VEIITILAOOII

.... - - 3 0 ~ ~ - - . ~ ~ ~ - _ - - - ~ ~ . ~ - ~ ~ ~ - - - - ~ - - - - - - ~ - o j JPOR INYECCION

A ,O OIAIoIETIIO$ DE OISTAIICIA, DE LA SALIDA DELVELOCIDAD DEI. AIIIE CHOIIIIO DE AIIIE, LA YELOCIOAD SE IIEOUCE AL.EH AIotBAS ABERTUIIAS10 % DE LA INICIAL.V. 4000 PS/IoIIII.

POR ASPIRACIONA SOLO UH OlAIoIETIIO OE OlSTANCIA, DE

'L A AOlol151011 OE AIIIE, LA YELOCIOAOTAIoIBIEII SE IIEOUCE AL 10 'lEo DE .LAIIIICIAL.

eAIIACTERI.TICAS DEL FLUJO DE AIIIE EN SISTEMAS OE VENTlLACIOIIAUXILIAR PO R IIIYECCION y POli ASPIRACIOII.

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..::;) ::.oo.

ZONA DE M E Z C L A ~

fIG.2,-A

1.- ZONA DE....J ~ ZONAI'NNOV'L~y - . . : - . y ~ ~ " , ~ ~ ' ) . I . \ " ) ; , , \ \ I I I I t \ ....+ .. , I MEZCLA ___ .

~ .,'.. : ~ ...:)'.I , .......,." : "Y ';. . , " . ," ...

FIG.2,-8

En la figura 2-A se muestra la zona de accin de la ventilacin auxiliar por aspiracin; y en la 2B se muestra la zona inmvil que debe evitarse. En general, la zona de accin es considerablemente menor comparada con la del mtodo por inyeccin, como puede observarse en la figura N 3, tomada del librode Frank A. Patty, Volumen 1 (1).En el caso del sistema de ventilacin auxiliar combinado, esdecir, por inyeccin y aspiracin, stas se usan en la ejecucinde largos socavones y consiste en dos ductos, uno con ventiladorimpelente y otro con el aspirante. La condicin necesaria es quetodo el aire contaminado pase a travs del ducto aspirante despus de producir la circulacin del aire en la zona del frente.

))- - ~(Al ~ (B )

En la figura N9 4 (a, by c), se muestra tres diferentes disposiciones de los duetos aspirantes e impelentes.La literatura (10) considera el mtodo por inyeccin comoel ms seguro y el que tiene mayor zona de accin; siendo su

- elNIOC J"9 -11_ml. M SALID 0CJ0023


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nico inconveniente que el aire contaminado se mueve por lalabor.La ventilacin por aspiraclOn, debido a que la aCClOn del

extremo aspirante es pequea, hace que en zonas alejadas el airecontaminado se mantenga estacionario; por otro lado, la descargadel ventilador contiene altas concentraciones de polvo, que esnecesario orientar hacia zonas donde no contamine el aire limpio.El mtodo combinado, requiere de ciertos cuidados, ya quees afectado por la distancia existente entre los extremos de losductos as como por la distancia neta entre estos extremos y elfrente. Los inconvenientes del mtodo por aspiracin, se conservan ntegramente en el mtodo combinado.La ventilacin de un frente mediante una labor paralela,consiste en correr paralelamente a la galera principal otra auna distancia de 10 a 20 metros. El aire limpio se mueve en direccin al frente ~ g n la labor principal, pasa por el ltimorecorte de las umones que se construyen cada 20 o 30 metrosy regresa con la corriente saliente de la labor paralela. A me

dida que avanza la galera, los recortes se cierran con tabiquesde madera o de roca. La ventilacin de frentes puede realizarsea cortas distancias entre recortes o chimeneas, mediante tabi-ques longitudinales y canales de ventilacin y, a grandes distancias, por ventiladores auxiliares., \ ",,'

-------==:Jt

..

FIG.5

Como normas de trabajo, para el control de polvo en la per-foracin neumtica de frente, se deben instituir las siguientes:- 4 0 -


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1. -Comprobar que el suministro de agua tenga la presin y vo-lumen adecuados, cuidando que el sistema se encuentre enbuenas condiciones de funcionamiento.2.-Humedecer con una manguera toda la superficie del frente,as como el techo y costados de la labor en una distancia depor lo menos ocho mts., y mantenerlos hmedos durante to-do el perodo de perforacin.3.-Iniciar la perforacin abriendo la llave de agua ("empatado" hmedo).4 . E n caso de ser necesario el empleo de ventilacin mecnicaauxiliar (cuando el frente se encuentra a ms de cinco mts.de la chimenea de ventilacin), comprobar su correcto fun-cionamiento antes de iniciar todo trabajo.Perforacin en Blocks de Explotacin (Stopes o TajeoSr).-Sedebe considerar todo lo sealado para la perforacin en frentey tener adems en cuenta que en los tajeas, aparte del perforistay su ayudante, estn presentes otros trabajadores como enmaderadares, lamperos, etc., cuya labor genera tambin concentracio-nes de polvo; debindose por tanto, considerar en cada caso elnmero de trabajadores y la naturaleza del trabajo, asignndosea cada uno de ellos la cantidad de aire mnima establecida porlos Reglamentos del Cdigo de Minera.El volumen de aire es usualmente menos importante quela velocidad, cuando se trata de remover polvos y gases hacia lacorriente principal o para proveer de aire fresco a las zonascalientes. El volumen de aire aumenta con la seccin de la la-bor, mientras que la velocidad decrece con la misma; por lo tantolas labores de ventilacin deben ser de tamao mximo en to-das las partes del circuito y de tamao ml!il'o en los lugares

de trabajo; precisamente lo contrario sucede en los tajeos, ya questos son grandes cavidades y las conexiones con las labores deventilacin son relativamente pequeas. De este modo las ve-locidades del aire son pequeas; pero puede incrementarse re-gulando los tamaos de las aberturas y estableciendo las conexio-nes respectivas con las galeras superior e inferior. En todos loscasos, los mtodos de explotacin seguidos influyen considera-blemente en la distribucin del aire.Si la ventilacin natural no es suficiente para cumplir conlos requisitos mnimos por persona, se hace imprescindible elempleo de ventiladores auxiliares o tambin de ventiladores se-cundarios para cubrir las necesidades de ms de un tajea enoperacin.Perforacin en Piques y Chimeneas.- El mtodo hmedoen la perforacin de piques permite un control efectivo del polvo

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debido a que el barreno se orienta perpendicularmente haciaabajo casi en forma permanente, lo cual, como ya se indic, pro-voca poca cantidad de polvo. Cuando los piques son profundos.siempre es necesario el empleo de ventiladores auxiliares poraspiracin o por el mtodo combinado.La perforacin de chimeneas, por el hecho de que la mqui-na avanza casi constantemente en posicin vertical hacia arriba,genera altas concentraciones de polvo no obstante el empleo delmtodo hmedo ocasiona molestias al perforista, razn por Incual a veces no acata las instrucciones al respecto, especialmentedurante el 'empatado", por la dificultad que ofrece el barrenoal resbalar en la superficie hmeda, hecho que se agrava cuandoel material es resistente a la perforacin.Para el control de polvo en la perforacin de chimeneas, sepuede considerar dos procedimientos:

a) Mtodo hmedo suplementado por ventilacin auxiliar poraspiracin o Jo" inyeccin.b) Empleo de Ventilacin Exhaustiva Local.Ambos procedimientos requieren de una estricta supervisin.

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CAPITULO VCONTROL DE POLVO EN OTRAS OPERACIONES

En Voladuras.Como se puntualiz anteriormente, los atomizadores de agua,correctamente empleados, puedt:n eliminar hasta ms del 99%del polvo generado por las voladuras, en un tiempo considerablemente menor que cuando se utiliza slo ventilacin.En 1936 Hay (12) describi por primera vez un atomizadorpara la supresin de polvo en minas de carbn despus de lasvoladuras. Posteriormente, Phillips (13) Y el Bureau of Minesde los EE.UU. (14) llevaron a cabo experiencias con atomizadores; concluyendo el polvo generado en las voladuras podaser reducido en del 99% con estos dispositivos. Willianson yShugert (15) confirman estas conclusiones en sus trabajos sobrecontrol de polvo.El principio de operacin de los atomizadores, se basa enque las finas gotillas de agua producen la _upresin del polvo,por el impacto que producen sobre las partculas, precip'itndolasinmediatamente. Cuando las gotillas son ms finas y ms numerosas, la supresin del polvo en ms efectiva; si a esto se aade ciertas sustancias humectantes (sustancias de superficie activa), la supresin del polvo es an ms eficiente.Los atomizadores pueden ser Hidrulicos y Neumticos. Losprimeros operan por descarga de agua. a alta presin, a travsde un orificio fino; los segundos, por accin del aire comprimidosobre el agua. Experiencias demuestran que los Neumticos sonlos ms efectivos puesto que: a) producen gotillas ms finas yms numerosas; b) permiten el control de la relacin aire-agua(mayor volumen de aire, produce gotillas ms finas y ms i lUmerosas; y c) el aire comprimido aumenta la ventilacin y remueve las partculas no afectadas por el agua pulverizada.Los atomizadores Hidrulicos pueden ser de dos clases: Normal, o sea aquel en el que se descarga agua a alta presin a tra

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vs de un pequeo orificio (p1ain atomizer); y el de Turbulenciaswirl atomizer) en el cual se produce una turbulencia debido aque el agua es forzada, a travs de una ranura o un canal he-licoidal hacia una pequea cmara "vortex" (dispositivo quetiene por objeto provocar un movimiento circular de alta tur-bulencia), antes de descargarse en la atmsfera. La efectividadde los atomizadores Hidrulicos depende de: a) la presin apli-cada y b) el dimetro del atomizador.

Estudios efectuados en atomizadores de turbulencia por di-ferentes autores (16), demuestran que el tamao de las gotillasguarda una relacin inversa con la presin aplicada; encontrn-dose, al incrementar la presin desde 30 l b s / p u l g ~ hasta 80 lbs/pulg2, una marcada reduccin en el tamao de las gotillas.

Esta reduccin es considerable hasta una presin de 80 lbs/pulg2, y luego ya es menor y casi sin importancia. De ello sededuce que las altas presiones originan gotillas ms pequeas,pero que existe un lmite por encima del cual no se justifica unaumento de p r e s i ~ como puede observarse en el Grfico Nq 1,derivado de la Tabla que aparece en el trabajo de W. Gibb etal. (16).La presin aplicada tambin afecta en forma directa el gastode agua, de acuerdo con la frmula dada por estos autores.

q = 0.15 (100 d)2 c (P)1/:! ; en la que:q = gasto de agua, en Galones Imperiales/hora, d = dimetro del orificio, en pulgadas, P presin aplicada, en lbs/pulg2 ; y c = coefiCiente de descarga, usualmente 0.42 para estos casos.

Si el gasto de agua se expresa en pies cbicos por minutola frmula es:q 5/3 d2(P)1/2

En el grfico N9 2, se muestra esta variacin del gasto deagua en funcin de la presin aplicada en un atomizador Normal.El tamao de las gotillas vara adems en forma directa conel dimetro del orificio; as, al incrementar el dimetro desde0.0142 pulgadas hasta 0.0200 pulgadas, se incrementa el tamaopromedio de las gotillas desde 44.4 micras hasta 52.5 micras, parauna presin de 62 lbs/pulg2 .Por otra parte, se ha demostrado que la presencia de agentes

humectantes influyen tambin directamente sobre el grado de- - 44-


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80

... 70 !!'::lQ.: ; 60 .1:1

Z 50 o;UJre 40 o. I

30

80

70 N .O': ; 50 ".Q.

:!!! 50 z o; 40 wreQ.

30

20

EFECTO DE lA PRESION SOBRE E l TAMAO DE GOTlllA;;,(PARA UN ORIFICIO DE 0.0134 PULGADAS DE DIAMETRO l

GRAFICO N ~ I ~50 60 70 80 90 100 110 120

TAMAO GOTILLAS (MICRAS l

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

60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 GASTO (ce/min.)

, __ o 45 - .


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

30 - 25 oc !2 :lE 20 OIZ


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atomizacin; asi a una preSlOn de 62 l b s ! p u l g ~ , empleando unagente humectante, se reduce el tamao promedio de las g o t i ~Has desde 44.4 micras hasta 38.0 micras, en un orificio de 0.0142pulgs. (16); lo cual nos indica que una reduccin en la tensinsuperficial del agua, favorece la atomizacin. Esto aparte de lapolaridad de estas sustancias, que hace que se dispersen sobresuperficies secas, asegura un buen humedecimiento sin muchogasto de agua.

En el caso de los atomizadores Neumticos, aparte de losfactores ya anotados, debe considerarse la accin del aire comprimido. En principio, el agua, a cierta presin, descarga a t r a ~vs de un orificio, originndose una atomizacin previa que luegoes completada al entrar en contacto con el aire comprimido yasea dentro del dispositivo del atomizador, o en el ambiente auna distancia p r e ~ d e t e r m i n a d a . tal como puede observarse enlos planos Nos. 321-01 y 320-01.

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

En los atomizadores Neumticos, el tamao de las gatillasvara en forma directa con la relacin volumtrica agua: aire;as, al incrementar la relacin (agua:aire) x 106 , desde 200 hasta400, se incrementa el tamao promedio de las gatillas desde 16micras hasta 20 micras empleando un flujo t!e"'aire de 43.2 litros!mino como puede observarse en el grfico N9 3 reproducido deltrabajo de W. Gibb et al.La distribucin de las gatillas, por tamaos, es directamenteafectada por la relacin aire: agua; as, para la relacin aire: aguade 3160 se obtiene la curva 2 del grfico Nq 4; Y para una rela-cin de 6550, la curva 1 del mismo grfico. En esta ltima seobserva que la atomizacin es ms uniforme y se obtiene unaalta proporcin de gotillas ms finas ya q"ue el 29% presentan

un tamao menor que ocho micras, mientras que para la relacin de 3160 se obtiene un mximo de 11% de gotillas de 22 micras, llegando apenas a un 59 para las gotillas menores de 10micras.Todo lo expuesto demuestra que el grado de atomizacin esmayor cuando mayor es tambin la relacin volumtrica aire:agua.

- 4 7 -


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A continuacin se presenta un clculo de la relacin aire:agua para el atomizador mostrado en el plano N" 320-01.Suponiendo una presin de 80 l b s / p u l g ~ para el aire com

primido que descarga a travs del orificio de 0.75 pulgs. de dimetro; y una presin de 30 Ibs/pulg2 para d agua que descargapor cuatro orificios de 0.04 pulgs. (1 mm.) de dimetro, los gastosde aire yagua sern los siguientes:El gasto de aire puede calcularse segn la frmula que aparece en el Mining Engineers' Handbook de R. Peele:

q = 80 d:! ( P ) 1 i ~ ; en la que:aq gasto de aire en pies:3/min.,ad dimetro del orificio en pulgadas; yp presin aplicada en Lbs/pulg:!... e

Reemplazando valores tenemos:q = 80 x (0.75F X (80)1/:! 403 pies:l/min.a q 11.400 lts.lmin.

t i

Para el gasto de agua aplicamos la frmula de Gibb:q 5/3 d:! (P)l/:!; con las mismas especificaciones yW unidades de la anterior.

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

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

q 0.4 x 4 1.6 lts.jmin.Entonces la relacin aire :agua ser:

11,400 : 1.6 7,125De acuerdo con los trabajos experimentales de Gibb et al.,la relacin ptima est por encima de 5200, lo cual nos permiteasegurar una buena atomizacin.

52 ~


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Tratndose del atomizador Neumtico de la Braden CopperCa., que aparece en el plano N9 321-01, los clculos pueden realizarse de la misma manera, con la nica excepcin de que el aguano descarga directamente al ambiente sino que lo hace dentrodel dispositivo del atomizador donde la presin reinante es menor que la del ambiente debido al vaco creado por la corrientede aire comprimido.

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

Las mallas deben colocarse tanto en la admisin como enla descarga del sistema de captacin de agua de la mina, cambindolas peridicamente as como controlando su buen estadode conservacin.Otro inconveniente bastante frecuente en."as minas que operan a grandes altura::: es el congelamiento del agua en el orificiode descarga. Su prevencin consiste en cubrir la tubera de agua,as como el atomizador, con un aislante trmino adecuado talcomo el Thermo-tape, que es una cinta a base de Tierra de Diatomeas.En cuanto a la instalacin en s del atomizador, est demostrado que la posicin que ocupa, con respecto a la fuente depolvo, es de vital importancia. La experiencia en el terreno esla que muestra claramente la posicin que deben guardar estosdispositivos de acuerdo al tipo de labor o la fuente de polvo acontrolar.

Normas de Trabajo.Como normas de trabajo, para el control de polvos en voladuras se aconsejan las siguientes:

5 ~


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control del contaminante polvo en minas y plantas concentradoras - minsa

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