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Fundamentos de VentilaciónCurso: Ventilación de Minas y Drenaje– Semestre 1/2016
INACAP Renca
Profesor: Rodrigo Valenzuela
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1.1 Objetivos esperados
• Comprender e Identificar las distintas labores mineras subterráneas
• Identifica y distingue las operaciones mineras del ciclo de explotación y las operaciones anexas.
• Identifica la importancia de la ventilación de minas, su importancia y los factores básicos operacionales a considerar.
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Definiciones
• Proceso: Es el conjunto de operaciones, actividades o eventos coordinados
y organizados, que se desarrollan o suceden (alternativa o
simultáneamente), con un objetivo específico.
• Operaciones: Similar a un proceso, agrupa actividades conducentes a un
fin específico, pero en un contexto de menor jerarquía.
• Operaciones Unitarias: Se entienden como los componentes básicos que
forman un proceso.
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Definiciones
• Actividades: Similar a una operación, pero entendida como una
subdivisión de ésta (menor jerarquía).
• Ciclo Operativo (o de Actividades): Es un conjunto de Operaciones (o
de Actividades), que se repite secuencialmente.
De esta manera, un Ciclo Operativo puede definirse como un caso
particular de un Proceso o de una Operación.
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Definición de Operaciones
• Operaciones unitarias: son las actividades básicas que se usan para extraer mineral desde un depósito.
• Operaciones de producción: actividades que van directamente a la extracción del mineral y que forman parte del ciclo productivo.
• Operaciones auxiliares: son las operaciones que apoyan el desarrollo del ciclo productivo.
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Explotación de Minas
• Se define como el conjunto de actividades, operaciones o trabajos que es necesario realizar para extraer los minerales desde su ambiente natural y transportarlos hasta las instalaciones de procesamiento.
• Entonces la explotación de Minas consiste en la ejecución secuencial de dos operaciones básicas o elementales:
1. Arranque
2. Movimiento o Manejo de Minerales
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Explotación de Minas
• ArranqueSe denomina arranque al proceso de separar o arrancar físicamente el mineral de la corteza terrestre
Se identifican dos sub-operaciones: Perforación y Tronadura
• Movimiento o Manejo de MaterialesEl movimiento o manejo de minerales implica a su vez la ejecución combinada, en diversas instancias, de las dos sub-operaciones: Carguío y Transporte.
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Desarrollo en Mina Subterránea
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Operaciones Unitarias
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Infraestructura Básica
• Túneles de acceso del personal y/o transporte de minerales• Piques de acceso del personal y/o extracción de minerales• Rampas de acceso del personal y/o transporte de minerales• Túneles y/o piques principales de ventilación• Cámaras o estaciones de chancado subterráneo• Piques principales de traspaso de mineral• Cámaras o estaciones de aire comprimido• Cámaras o talleres de mantención mecánica• Estaciones de bombeo (drenaje)• Polvorines, oficinas, comedores, posta de primeros auxilios u otros
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Labores de Desarrollo
• Galería y rampas de accesos a los cuerpos mineralizados
• Galerías o subniveles de perforación
• Embudos y zanjas recolectoras de mineral
• Piques de traspaso de minerales
• Galerías y chimeneas de ventilación
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Infraestructura de Apoyo
• Puntos de extracción
• Parrillas de control de tamaño
• Cámaras de reducción de tamaño
• Buzones de carguío
• Subestaciones eléctricas
• Vías férreas
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• El control de la atmósfera en una mina es uno de los aspectos más vitales de la operación ya que influye en la salud de las personas y la productividad por condiciones atmosféricas mas confortables para el trabajo humano y de los equipos.
• La ventilación de minas es la herramienta más versátil de control atmosférico.
• La disciplina de ventilación de minas se basa en la aplicación de los principios de la mecánica de fluidos para determinar el flujo de aire en excavaciones subterráneas.
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Composición del Aire
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Respiración humana
2
2
exhalado
consumido
COCR
O
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Gases tóxicos
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Corrección de LPP
• A mayor altura menos oxigeno disponible y por lo tanto se respira con más profundidad
• Por Altura (Sólo si H > 1000 m.s.n.m) :
LPP’ = LPP x P (H) (mm de Hg) / 760
• Por mayor Exposición (Sólo si Js > 48 hrs/semana):
LPP’’ = LPP x (48/Hs) x (168-Hs)/120
Hs = Jornada Hrs / Semana
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Acondicionamiento total del aire minería
• Control de calidad de Aire (Concentración)• Gases
• Polvo
• Cantidad de O2
• Control de cantidad del Aire (Caudal)• Ventilación
• Ventilación a la frente o auxiliar
• Control de humedad y temperatura• Enfriar/ calentar aire
• Humidificación/deshumidificación
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Operaciones Mineras que requieren ventilación
• Perforación y Tronadura
• Carguío y Transporte
• Reducción primaria y Chancado
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Principio básico
La regla fundamental de Ventilación:
“EVITAR A TODA COSTA QUE EL
CONTAMINANTE LLEGUE A ESTAR
SUSPENDIDO EN EL AIRE"
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5 Principios de Control de la Ventilación Mina
PREVENCIÓN
ELIMINAR
DILUCIÓNCONTENCIÓN
SUPRIMIR
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Control de la Ventilación Mina
Contener o aislar
• Tronadura aislada
• Encerramiento de operaciones generadoras de polvo
• Sistema de aireamiento local
Diluir o reducir
• Usando ventilación auxiliar
• Usando corriente de ventilación principal
Suprimir o absorber (con agua)
• Infusión con agua o vapor previo al arranque (polvo)
• Apaciguamiento con rociado de agua o espuma
• Tratamiento de polvo asentado con productos químicos
Prevención: • Reducir la formación
de gases y polvo• Mejorar las
operaciones y prácticas operacionales
Remover o eliminar• Limpiar labores• Depuración de aire
con colectores de polvo
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Prevención y Eliminación
• Prevención• Considerar la necesidad de no contaminar desde el proyecto.
Ejemplo: Evitar la deficiente combustión interna de motores.• Verificar que las modificaciones de la mina no introduzcan
nuevos procesos o elementos contaminantes
• Eliminación• Modificar operaciones o mejorar prácticas para reducir la
formación de polvo o producción de gases indeseables (Ej: mantención de equipos)
• Limpiar labores para eliminar polvo asentado
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Supresión de efectos• Supresión
• Infusión con agua o vapor en focos contaminantes
• Humidificar y congelar en tramo capturador de contaminantes en estado sólido.
• Tratamiento de polvo asentado con productos químicos delicuescentes (que absorben humedad del aire).
• Depuración con colectores de polvo o catalizadores.
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Aislamiento y Dilución
• Aislamiento• Tronadura restringida o con personal afuera, para no
exponer
• Encerramiento de operaciones generadoras de polvo para aplicar algún sistema de tratamiento local (Filtros catalíticos, rociadores, aspiradoras, y colectores de polvo entre otros)
• Dilución: Ultimo recurso• Dilución por corriente de la ventilación principal;
• Dilución local por ventilación auxiliar
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Falta de O2
• Aire: Gas inodoro, sin color, sin sabor, no tóxico, fundamental para la vida.
• 19% concentración mínima de O2 en el ambiente.
• Norma en edificios (min): 0,56 m3/hombre
• Norma minera (min): 3 m3/min por hombre
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Material Particulado
• Partículas peligrosas de polvo respirable, están entre 1 y 10 micrones. Menores no se depositan y mayores se capturan en filtros naturales del cuerpo.
• Partículas se depositan en pulmones produciendo “neumoconiosis”, si el material es sílice se denomina “silicosis”.
• La neumoconiosis produce déficit de capacidad pulmonar y en grado severo puede causar la muerte.
• LPP para la sílice es de 0,08 mgr/m3
• LPA = 0,4 mgr/m3
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Emisión de gases
• Gases de Estratos: se produce por migraciones de gases debido a la minería. (CH4, dióxido de carbono, nitrógeno, SO2, H2S):
• El metano es el mas “popular” en minería del carbón. Este se moviliza entre los estratos por cambios en la presión existente por la minería. Rango explosivo 5-15%
• Los gases de estratos no solo se relacionan a sedimentos también a roca ígnea
• Gases de Tronadura (CO, CO2, NO, H2S)
• Maquinas de combustión interna: pueden emanar hasta 0,28 m3/HP de contaminantes
• Fuegos y explosiones (CO, CO2,CH4)
• Respiración humana (CO2) aprox 0,1 cfm/hombre
• Baterías (genera H)
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Temperatura y Humedad
• La temperatura mínima en minas debe ser mayor que 2ºC para evitar congelamiento de agua en cañerías o piso de galerías.
• La temperatura debe ser tal que produzca una sensación térmica confortable, lo cual depende también de la humedad y velocidad del aire.
• Dependiendo de la condición geográfica y/o estacional se puede requerir calentar o enfriar el aire de ventilación.
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Gradiente Geotérmica
Se define como la diferencia de temperatura por unidad de profundidad (en la zona geotérmica)
• Varía entre 1 y 5 ºC por cada 100m.• Menos de 300m de profundidad: 2ºC/100m
• Menos de 1000 m de profundidad: 3ºC/100m
• 1000 a 2500m de profundidad: 4,5ºC/100m
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Velocidad del aire
• El rendimiento 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 practica
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Circuitos de ventilación
• Un circuito de ventilación consta de múltiples arreglos de galerías, ventiladores, reguladores, puertas.
• Estos elementos están interconectados para cumplir con los requerimientos de calidad y cantidad de aire requeridos.
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Circuitos de ventilación
Circuitos Simples Circuitos Complejos
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Circuitos de ventilación
• Nodos: punto de intersección entre dos o mas segmentos
• Ramas: una línea que conecta dos nodos
• Grafo conectado: un set de nodos con algunos nodos conectados por ramas
• Circuito: un grafo con un tipo de flujo asociado
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Circuitos de ventilación
• Grado de un nodo: el numero de ramas que tiene el nodo
• Malla: un grafo conectado en el que cada nodo tiene un grado 2
• Árbol: un grafo conectado que tiene ramas que conectan todos los nodos pero que no crean mallas
• Cuerda: una rama en el circuito pero no en árbol
• Malla básica: malla con solo una cuerda cuyo camino esta dado por la dirección del flujo que tiene la cuerda. Existen Nm=Nb-Nn+1 mallas básicas en circuito
• Malla base: conjunto que contiene todas la mallas básicas para un árbol
• Grado de un circuito: numero de cuerdas
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Legislación
• DECRETO SUPREMO Nº 132 – Reglamento de Seguridad Minera
• DECRETO SUPREMO Nº 745 – Reglamento sobre condiciones sanitarias y ambientales en los lugares de trabajo