estudio de ventilacion mina el pimiento docx

26/08/2013

2013Estudio de Ventilación Mina

“El Pimiento”

Profesor: Omar Gallardo.

Ayudantes:Juan Antonio Barrera

Alberto FernándezJuan Pablo Vergara

Alumno: Claudia Andrade

Víctor CárcamoByron Delgado

Iván Herrera

26 de agosto de 2013

Universidad de Santiago de Chile - Departamento de Ingeniería Civil en Minas

2013

Resumen Ejecutivo

Profesor: Omar Gallardo.

Ayudantes:Juan Antonio Barrera

Alberto FernándezJuan Pablo Vergara

Alumno: Claudia Andrade

Víctor CárcamoByron Delgado

Iván Herrera



2013

ContenidoResumen Ejecutivo...............................................................................................................2

1. Introducción.................................................................................................................. 4

2. Objetivos....................................................................................................................... 5

2.1. Objetivos generales:..............................................................................................5

2.2. Objetivos Específicos:.............................................................................................5

3. Marco teórico................................................................................................................6

3.1. Teoría:.................................................................................................................... 6

3.2. Instrumentos........................................................................................................15

4. Desarrollo experimental.............................................................................................16

4.1. Procedimiento Experimental...............................................................................16

5. Cálculos........................................................................................................................17

Comentarios....................................................................................................................... 30

Conclusiones y Recomendaciones......................................................................................31

Anexo

1.Introducción



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En la minería, la ventilación es un aspecto fundamental para el trabajo, ya que brinda aire fresco tanto como para el trabajador, evitando así posibles enfermedades como la silicosis y otorgándole condiciones de trabajo adecuadas, como también para la maquinaria utilizada, ya que si el equipo es diésel necesita de oxígeno suficiente para lograr una combustión adecuada y evitar el deterioro de este.

El presente informe se basará en la mina de oro “El Pimiento”, ubicada en el sector de Chancón, región del libertador General Bernardo O’Higgins, Chile. En esta mina se realizaron mediciones de flujo de aire (caudal), área de la sección transversal por donde pasa el flujo, temperaturas seca y húmeda y presión a lo largo de toda la mina, para lograr calcular el nivel ventilación que posee esta mina y concluir si es necesario algún ajuste de este.

La mina “El Pimiento” es una mina de oro que pertenece a la pequeña minería del país. Esta mina posee un método de explotación bastante simple, conocido como “sigue la veta”, ya que se realizan explotaciones siguiendo el camino por el cual avanza el mineral, por lo que se puede decir que es una explotación por tanteo. Posee sólo cuatro personas trabajando al interior de la mina, los cuales son: un perforista, un ayudante de perforista, un maquinista y un jefe de turno. Esta mina posee una ley de mineral de oro de 7 g/ton aproximadamente. Las máquinas que posee esta mina son: cinco perforadoras IT27, dos Scoop hechos en la mina, los cuales poseen una capacidad de 2 yd y 1,5 yd respectivamente, dos compresores Kaeser M57. Los explosivos utilizados son ANFO (1/2 kg por tiro), Emultex y un detonador a fuego, utilizando mecha lenta. En la mina se realiza 1 tronadura diaria.

Esta salida a terreno fue programada por el profesor para poner en práctica todos los conocimientos adquiridos en el área de ventilación de minas. Para esto se realizaron las mediciones nombradas anteriormente y también sobre la cantidad de gente, maquinarias y cantidad y tipo de explosivo utilizado al interior de la mina. Todo esto para determinar si la mina cumple o no con las leyes establecidas por la República de Chile (DS 132/04 y DS 594/00).

2.Objetivos



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2.1. Objetivos generales

Realizar aforo mina “El Pimiento”, ubicada en sector de Chancón, región del Libertador General Bernardo O’Higgins

2.2. Objetivos Específicos

Determinar la presión atmosférica, fuera y al interior de la mina (diferentes secciones), utilizando aneroides.

Determinar la temperatura seca y húmeda, fuera y dentro de la mina (diferentes secciones), utilizando psicrómetro.

Determinar la altura, con respecto al nivel del mar. Determinar el flujo de aire de distintas secciones de la mina, utilizando

anemómetro de rueda alada. Determinar el coeficiente de McElroy Graficar en Excel altitud vs. presión, utilizando los datos de presiones obtenidos

anteriormente. Con el uso de este gráfico determinar la diferencia de presión que existe entre la

presión real y la presión instrumental (aneroides). Determinar presión de saturación del agua a temperatura seca y temperatura

húmeda de todas las temperaturas obtenidas. Determinar la humedad relativa de cada punto del aforo. Determinar la densidad del aire para cada punto del aforo. Determinar las pérdidas de carga, tanto de fricción como de choque. Determinar los rendimientos del compresor que se encontraba en la mina. Determinar el caudal que posee la mina. Determinar si el caudal determinado anteriormente es el requerido por la mina. Evaluar las condiciones de ventilación que posee la mina, y determinar si cumplen

o no con las normas y leyes puestas por la República de Chile (DS 132/04 y DS 594/00).

3.Marco teórico



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Para un óptimo entendimiento de este informe a continuación se definirán términos y presentarán fórmulas que se utilizarán en el desarrollo y cálculo de este.

También se nombrarán los instrumentos y su funcionalidad para comprender como se obtuvieron los datos medidos.

3.1. Teoría:

Temperatura: Es una magnitud escalar física, relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica

Temperatura seca: Es la temperatura del aire prescindiendo de la radiación calórica de los objetos que rodean este ambiente, y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire. Se obtiene con el termómetro de mercurio

Temperatura húmeda: Es la temperatura bajo sombra, con el bulbo de este envuelto en una mecha de algodón húmedo bajo una corriente de aire.

Presión: Es una magnitud física que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, es decir la fuerza que actúa sobre una superficie.

Presión atmosférica: Es la presión que ejerce el aire sobre la Tierra. La presión atmosférica varía en función de la altura en donde se está, ya que a mayor altura hay menos presión, por lo tanto mientras más cercano al nivel del mar se está mayor es la presión.

Presión de saturación: Es la presión bajo una temperatura determinada en que la fase líquida y vapor se encuentran en equilibrio.

Aire: Fluido incoloro, inodoro e insípido que sustenta las combustiones y la vida. Este posee propiedades que se clasifican en físicas y psicrométricas. Estas últimas se relacionan con el comportamiento termodinámico de las mezclas de aire y vapor de agua, siendo de importancia en el control de temperatura y humedad.

Aire comprimido: El aire comprimido es un medio para transferir y convertir energía. Este se utiliza mucho en minería, debido a su limpieza y bajo peligro al utilizarlo.



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Densidad del aire: Es la masa de aire que existe dentro de un volumen determinado, esta se calcula utilizando la fórmula de densidad del aire:

w=1.325td

(P0−0.378 P' s)

Donde:

td = temperatura del aire seco en °R

P0 = presión del lugar en in Hg

P’s = presión de saturación del aire a temperatura húmeda en in Hg.

Humedad relativa del aire: Es el porcentaje de humedad que posee el aire, esta se calcula mediante la siguiente fórmula:

Hr=P ' sPs

∗100

Donde: Ps = presión de saturación del aire a temperatura seca.

Compresor: Un compresor es una máquina de fluidos que tiene como función aumentar la presión y desplazar ciertos fluidos llamados compresibles, tales como los gases y los vapores.

Existen varios tipos de compresores, pero los dividiremos en 2 grandes grupos, los de desplazamiento y los dinámicos.

En esta experiencia se utilizará un compresor de desplazamiento.

Motor: Un motor es una parte sistemática de una máquina que permite transformar algún tipo de energía (eléctrica, diésel, etc.) en energía mecánica. Este es el que permite que el compresor funcione.

Acumulador: El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido, estas son; el entregar el aire con un pulso continuo, condensar el agua que puede existir debido a la humedad del aire, dejar los aceites que pueden quedar en el aire tras su compresión.

Rendimiento volumétrico (Rv): es la razón entre la capacidad o aire entregado (C) y el desplazamiento o aire movido (D).



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Rv=CD

Capacidad=T i

T 2∗(P f−Pi

Pi)∗V i

T 2=T 1∗( Pf

Pi)n−1n

Rendimiento de compresión (Rc): Es la razón entre el trabajo isotérmico o ideal y el trabajo efectivamente realizado, este rendimiento nos indica fallas en el enfriador intermedio, por falta de refrigerante, roto, tapado, mala refrigeración del aire, etc.

Rc=τ isométricoτefectivo

=

Pi∗V i∗ln (P f

Pi)

Pmed∗D

Pmed=2nn−1

Pi∗{[ P f

Pi ]n−1n −1}

V i=R v∗D

Rendimiento mecánico (Rm): Es la razón entre el trabajo efectivamente realizado y el trabajo entregado en el eje del compresor, este rendimiento nos indica fallas en el sistema de unión motor compresor.

Rm=τ efectivo

τ inyectado=

Pinyectado

Pefectiva

Pinyectado=V∗I∗cosφ∗√3∗η

τ inyectado=Pinyectado∗4500

736



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Rendimiento total (Rt): Es el producto entre el rendimiento de compresión y el rendimiento mecánico.

Rt=Rc∗Rm

Contaminación: Es la presencia en el ambiente de sustancias, elementos, energía o combinación de ellos, dentro de un ambiente al que no pertenecen, o bien en concentraciones más elevadas de lo que corresponden (en minería es con respecto a las leyes y decretos establecidos).

Tipos de contaminantes: 1. Gaseosos2. Sólidos:

a) Polvosb) Humos c) Nieblasd) Orgánicos

Control de calidad: Es el mantenimiento del aire dentro de límites deseados de pureza. Este cumple con dos propósitos: suministrar aire a un espacio designado y mantener la pureza del aire en ese espacio, dentro de límites requeridos.

LPP: Límite permisible ponderado, es cual está referido a una exposición de 8 horas diarias, con un total de 48 horas semanales.

Ventilación: Es el acto de mover o dirigir el movimiento del aire para un determinado propósito, como para asegurar una atmósfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos.

Caudal: Es un volumen de fluido que avanza en una unidad de tiempo. Este también puede ser denominado como flujo volumétrico.

Existen dentro de las leyes y decretos de la república de Chile requerimientos de caudales para una mina, que serán detallados a continuación.

Por hombre: Qhombre=100∗n[cf m]

Donde n es la cantidad de hombres

Por equipo: Qdiesel=100∗BHP∗1+100∗BHP∗0,75+100∗BHP∗0,5+n∗100∗BHP∗0,5 [cfm]



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Donde n es la cantidad de equipos restantes del mismo BHP que los tres primeros.

Esta fórmula se utiliza para equipos iguales o mejor dicho que poseen el mismo BHP. Si se tienen distintos equipos esta fórmula se tendrá que utilizar una vez por la cantidad de equipos diferentes.

Por método de explotación:

Vetas delgadas: Q=0,4t

∗√A∗S∗L[ m3

min ]Donde: A = Explosivo a utilizar [kg]S = Sección transversal de la galería [m2]L = Largo del frente de arranque [m] t = tiempo de reentrada [min]

Vetas anchas o mantos: Q=2,3k∗t∗V st∗log( 500V st

∗A)Donde: A = Explosivo a utilizar [kg]Vst = Volumen de galería o cámara [m3]t = tiempo de reentrada [min]k = coeficiente de turbulencia (obtenido de tabla con ϕ)

φ=a∗lst√S

≥0,38

Donde: a = Factor estructural del flujoS = Sección transversal de la galería [m2]Lst = Largo del caserón [m]

Métodos semi-masivos:

Q=2,3∗V g

t∗log¿



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Donde: Vg = Explosivo a utilizar [kg]t = tiempo de reentrada [min]i = Índice

i=( 0,175 si p≤30,25 si3≤ p≤100,3 si p≥10 )con p=V st

A

A = Kilos de explosivos quedamosLPP = Límite ponderado permisibleba = Volumen de gas emitido por un kilo de explosivob = Volumen de gas nocivo emitido por un kilo de explosivoV = volumen de galerías de entrada y salida del lugar de trabajo llenas con gasesVst = volumen del lugar de trabajo

Métodos masivos:

a) Tradicional: Q= 40,3t

∗√Aar∗V d

b) Forzado: Q=50t

∗√Aar∗V d

Donde: Aar = Carga arbitraria [kg]

Vd = Volumen de galería llena de gases [m3] t = tiempo de reentrada [min]

Método desconocido: Q= A∗a∗100t∗LPP

Donde: A = Explosivo a utilizar [kg]a = Volumen de gas por kg de explosivo LPP = Límite Permisible Permitidot = Tiempo de reentrada [min]

Todos estos métodos se deben verificar a través de la velocidad que poseen, que debe ser mayor o igual a 15 m/min.



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Pérdidas de carga: es la pérdida de energía dinámica del fluido (aire) debido a la fricción de las partículas del fluido entre si y contra las paredes de la tubería que las contiene.

Para obtener estas pérdidas de carga, se recurrirá a la ley de ventilación (o ley de Atkison), la cual viene dada por la siguiente fórmula:

H=R∗Q2

Donde: R = Resistencia de la galeríaQ = Caudal de la galería

Para lograr obtener la resistencia de la galería se utilizará la siguiente fórmula:

R=K c∗P (L+ Le)5,2∗A3

Donde:

Kc = Coeficiente de resistencia aerodinámico o de fricción de la galería corregidoL = Largo de la galeríaLe = Largo equivalenteP = Perímetro de la galeríaA = Sección transversal

Coeficiente de McElroy corregido (Kc):

K c=K∗w0,075

Donde: w = Densidad del aireK = Constante (valor obtenido de tabla)

Largo equivalente (Le):



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Le=5,2∗w∗A∗X10982∗K c∗P

Donde: w = Densidad del aireX = Coeficiente geométricoKc = Coeficiente de McElroy corregidoP = Perímetro de la secciónA= Área de la sección

Coeficiente geométrico (X)

X=H x

H v

Donde: Hx = Pérdidas por efecto de choqueHv = Caudal dinámico

Pérdidas por efecto de choque (Hx)

Suponiendo que Hx ≈ Hf

H x=K c∗P∗L∗V 2

5,2∗A

Donde: P = Perímetro de la sección L = Largo de la galeríaV = Velocidad del flujoKc = Constante de McElroy corregidoA = Área de la sección

Caudal dinámico (Hv)

H v=w∗( v1098 )

2

Donde: v = Velocidad del flujo de airew = Densidad del aire



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Regulador: instrumento que se utiliza para disminuir el área de una galería, aumentando la caída que posee esta en un circuito de ventilación. Todo esto se realiza para el control de la ventilación.

Para lograr saber dónde instalar un regulador se realizan los siguientes pasos:

1. Identificar todos los caminos que pueda recorrer el aire2. Obtener la caída total por cada camino3. Reconocer el tramo único que tenga cada camino, ya que ahí irá

ubicado el regulador

Para determinar su magnitud:1. Reconocer el máximo valor de caída de todos los caminos2. Luego restar a cada una de las caídas de los caminos restantes la

caída máxima, para obtener las pérdidas por choque de cada tramo.3. Luego encontrar los valores de N, para encontrar el área del

regulador.

N=√ zX+2√X+z

Donde: z = Factor de contracción obtenido de tablaX = Coeficiente geométrico

Así se obtiene el área con la siguiente fórmula:

Aregulador=Agalería∗N



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3.2. Instrumentos

Psicrómetro: Un sicrómetro es un dispositivo de medición de la humedad relativa o contenido de vapor de agua en el aire que tiene dos transductores de temperatura (termómetros), un termómetro de bulbo húmedo y un termómetro de bulbo seco. La humedad puede medirse a partir de la diferencia de temperatura entre ambos aparatos. El húmedo medirá una temperatura inferior producida por la evaporación de agua. Es importante para su correcto funcionamiento que el psicrómetro se instale aislado de vientos fuertes y de la luz solar directa.

.

Aneroide: Instrumento que sirve para medir la presión atmosférica. Su principio de funcionamiento se basa en la contracción o dilatación que sufre una cápsula metálica sellada al vacío más absoluto, producto de las variaciones en la presión atmosférica. La cápsula aneroide es una celda de paredes metálicas muy delgadas fabricada por lo general de fosfato de bronce o de una aleación de cobre y berilio. Fue inventado en 1843 por el científico Lucien Vidie.

Anemómetro: es un aparato que se usa para la medición de la velocidad del viento.



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4.Desarrollo experimental

Para la realización de la experiencia, se utilizaron los siguientes instrumentos:

Para medir presión atmosférica:

- Aneroide

Para medir humedad o contenido de vapor de agua en el aire:

- Sicrómetro

Para medir Velocidad de flujo:

- Anemómetro

4.1. Procedimiento Experimental

El día 8 de mayo del 2013, se realizó una visita a la mina “El Pimiento”, con la finalidad de realizar el aforo que permitirá evaluar el sistema de ventilación utilizado actualmente en la faena.

Al llegar a terreno se dividió el grupo encargado de realizar la labor, en cuatro grupos para abarcar la mayor sección posible dentro del socavón, dividiendo este último en cuatro tramos y en cada uno de estos se designaron puntos específicos en donde dicha labor se unía con una labor lateral que pudiese afectar en la circulación de corrientes de aire.

Los tramos abarcan un recorrido que va desde la entrada, 98 metros al interior para el primer tramo, 68 metros entre el primer y último punto estudiado del segundo tramo, 58 metros para el tercer tramo y 82 metros para el cuarto tramo entre el primer y según do punto de ese sector. Una vez ubicados los grupos en sus respectivos tramos de trabajo se



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procedió a tomar los valores de la temperatura seca y Húmeda de cada uno de los tramos, así como presión y velocidad de flujo en los puntos característicos de la zona trabajada por cada grupo.

La cantidad de puntos característicos tomados en el primer tramo fueron 6, en el segundo tramo fueron tres, el tercer tramo fueron dos y en el cuarto tramo fueron tres; en total suman catorce aforos para flujo de aire, presión y temperatura (seca y húmeda).

Específicamente en el tramo tres los flujos medidos en el punto uno y dos, fueron flujos de entrada a la hora específica en la que se tomaron los datos, a diferencia de otros tramos que se registro un flujo de entrada y uno de salida, esta diferencia se puede deber a cambios en la temperatura fuera de la mina en el transcurso de la toma de datos, pues debido a que el tramo tres tiene dolo dos puntos el tiempo utilizado para realizar la labor es mucho menos que el tiempo de demora que el utilizado por el grupo uno o dos.

Además en cada punto de aforo se midieron las dimensiones de la galería, para tener mayor precisión en el dato de área, debido a la irregularidad de la galería, se tomó fotos de la sección en cada punto y se utilizó el Software AutoCAD para su obtención posterior a la visita a terreno.

Finalmente, después de recopilar los datos de todos los grupos de trabajo se procedió a calcular los datos necesarios para concluir con respecto al sistema de ventilación usado actualmente por la mina “El Pimiento” haciendo uso so el Art. 132 y 138, D.S. N°132, Reglamento de Seguridad Minera, entregado por el Ministerio de Minería de Chile.

5.Cálculos

Para efectos de cálculo, se expondrán los datos obtenidos de dos aforos correspondientes al tercer tramo a modo de ejemplo del trabajo realizado para cada uno de los cuatro tramos abarcados en la experiencia.

5.1. Cambio de unidades en datos obtenidos:

Tabla 1. Datos de presión, temperatura y velocidad de flujo obtenidos de dos aforos en el tramo 3.Unidades inHg inHg ºC ºC m/min

Punto P estática Presión T T seca Velocidad de



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húmeda flujo1 26,8 27,2 13,2 14,6 852 - 27,2 13,2 14 2

Temperatura seca

PUNTO 1 T S=14,6°C→1,8×14,6+32=58,28 ° F=517,95° R

PUNTO 2 T S=14 °C→1,8×14+32=57,2° F=516,87 ° R

Temperatura húmeda

PUNTO1 TW=13,2 °C→1,8×13,2+32=55,76 ° F=515,43° R

PUNTO2TW=13,2 °C→1,8×13,2+32=55,76 ° F=515,43° R

Velocidad de Flujo

PUNTO1 v=85 ∙3,28=278,8( ft /min)

PUNTO2 v=2∙3,28=6,56( ft /min)

Tabla2. Datos de dimensiones de la sección de galería correspondiente a dos aforos del tramo 3.Unidades m m ft² m ft

Punto Alto Ancho Área Distancia Perímetro1 2,45 3,25 85,66376 0 37,3922 2,53 3,43 93,360 58 39,0976

Alto

PUNTO1 h=2,45 ∙3,28=8,026( ft )

PUNTO2 h=2,53 ∙3,28=8,2984( ft )



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Ancho

PUNTO1 a=3,25 ∙3,28=10,66( ft)

PUNTO2 a=3,43 ∙3,28=11,2504 (ft )

Área

PUNTO1 A=8,026 ∙10,66=85,55716( ft2)

PUNTO2 A=8,2984 ∙11,2504=93,360( ft2)

Perímetro

PUNTO1 P= (2 ∙8,026 )+ (2 ∙10,66 )=37,392( ft)

PUNTO2 P= (2 ∙8,2984 )+(2 ∙11,2504 )=39,0976( ft)

Distancia

Punto 1-2 D=58 ∙3,28=190,24 ( ft)

5.2. Determinación de función para presión real atmosférica:

Los datos necesarios para esta labor se resumen de las tablas siguientes:

Tabla N° 1. Datos de altura y presión obtenidos en laboratorio.

Altura (ft) Presión (inHg)-1000 01850 27,2



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Tabla N°2. Tabulación de altura y presión, Hartman, John (1988). Mine Ventilation.

Graficando los datos de la tabla N°2, obtenemos la recta de presión real (LR), que está en color azul; y de igual forma graficamos la recta de lectura instrumental de presión (LI), en color rojo, correspondiente a la tabla N°1. Esto se representa en el grafico siguiente:

Grafico N°1. Grafico altitud vs. Presión.

Altitud (ft) Presión (inHg) 7000-1000 31.02 7500-500 30.47 8000

0 29.92 8500



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-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 30000

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = 0.00954385964912281 x + 9.54385964912281

f(x) = − 0.00105976190476191 x + 29.9335714285714

Gráfico Altitud vs. Presión

LRLinear (LR)LILinear (LI)

Altitud (ft)

Pres

ión

(inHg

)

Realizando la rectificación de LR y LI, se obtendrán sus respectivas ecuaciones:

LR: y = -0,0011x + 29,934

LI: y = 0,0095x + 9,5439

Calculamos la diferencia de presiones ±∆P:

LR=LI ±∆P

-0,0011x + 29,934 = 0,0095x + 9,5439 ±∆P

20,3901 = 0,0106x ±∆P

Reemplazando x=1850 ft: 20,3901 = 0,0106∙1850 ±∆P

±∆P = 0,7801

Corroboración de datos, para 1850 ft:

LR=LI ±∆P

LR= 0,0095∙1850 + 9,5439 ±0,7801

LR=27,899



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Ahora, debido a que no se pudo medir con barómetro de mercurio la presión en la sala, se uso un aneroide, con respecto a esa medición (27,2 inHg), se calculara el error relativo en la toma de datos:

E% = ¿*100 = 2,5%

Finalmente, el error relativo en la medición de presión usando aneroide con respecto a la curva real obtenida de la bibliografía es muy alto.

5.3. Presión de saturación de vapor de agua a temperatura seca:

PUNTO1

T S=14,6° C→1,8×14,6+32=58,28 ° F=517,95° R

PS=0,4856 inHg

Según dato obtenido de tabla

PUNTO2

T S=14 °C→1,8×14+32=57,2° F=516,87 ° R

PS=0,4684 inHg

Según dato obtenido de tabla

5.4. Presión de saturación de vapor de agua a temperatura húmeda:

PUNTO1

TW=13,2 °C→1,8×13,2+32=55,76 ° F=515,43° R

P 'S=0,4518 inHg

Según dato obtenido en tabla

PUNTO2

TW=13,2 °C→1,8×13,2+32=55,76 ° F=515,43° R

P 'S=0,4518 inHg



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Según dato obtenido en tabla

5.5. Densidad del aire:

w=1.325td

(P0−0.378 P' s)

PUNTO1

w= 1.325517,95

(27,2−0.378×0,4518 )=0,0691 lb / ft3

PUNTO2

w= 1.325516,87

(27,2−0.378×0,4518 )=0,0692lb / ft3

5.6. Humedad relativa:

Hr=P ' sPs

∗100

PUNTO1

Hr=0,4518 inHg0,4856 inHg

∗100=93.04%

PUNTO2

Hr=0,4518 inHg0,4684 inHg

∗100=96,46%

5.7. Velocidad de Flujo

La velocidad de flujo obtenida para este segmento de la galería dio un resultado de:



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PUNTO1

v=85(m/min)

v=85 ∙3,28=278,8( ft /min)

PUNTO2

v=2(m /min)

v=2∙3,28=6,56( ft /min)

5.8. Caudal:

Q=v× A

PUNTO1

v=85m /min

A=7,963m2

Q=85m /min×7,963m2=676,855m3/min=23903,13 cfm

PUNTO2

v=2m /min

A=8,678m2

Q=2m /min×8,678m2=17,356m3/min=612,93 cfm

5.9. Estimación del coeficiente de McElroy:

Para estimar el coeficiente de Mcelroy se determinaron las siguientes características la roca para ambos puntos de la sección de galería del tercer tramo:

Punto Tipo de Curvado o Obstrucció Irregularida



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roca recto n d1 Ígnea ligeramente ligerament

emoderada

2 Ígnea ligeramente ligeramente

moderada

Luego, se ubica en la tabla …. Las características determinadas para la roca de caja y se designa un valor de k:

De esta forma se tiene que:

Punto Tipo de roca

Curvado o recto

Obstrucción Irregularidad

K(*10^-10)

K corregido(*10^-8)

1 Ignea ligeramente ligeramente moderada 1,60E-08 1,47E-082 Ignea ligeramente ligeramente moderada 1,60E-08 1,48E-08

Además, el valor de k obtenido de tabla se puede corregir usando la siguiente ecuación en cada uno de los puntos de aforo:

K c=K ∙( w0,075 )



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Donde:

w=densidad del aireen( lb / ft3)

k=Coeficiente de Mcelroy sin corregir

De esta forma en el punto 1 queda:

K c=(1,60E-08 ) ∙( 0,06910,075 )=1,47E-08Y para el punto 2

K c=(1,60E-08 ) ∙( 0,06920,075 )=1,48E-08

5.10. Cálculo de caída de presión dinámica:

HV=w ∙( v1098 )

2

Donde:

HV=Caidade presióndinámica (¿H2O)

w=densidad del aire (lb / ft3 )

v=velocidad de flujo ( ft /min )

Entonces tenemos para el punto 1:

HV=0,0691 ∙( 278,81098 )2

=0,00455115(¿H 2O)

Y para el punto 2:

HV=0,0692∙( 6,561098 )2

=2,47007E-06(¿H2O)

5.11. Cálculo de pérdidas por fricción:



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H f=K c ∙ P∙ D ∙Q2

5,2∙ A2

Donde:

H f=Pérdidadecarga por fricción(¿H2O)

K c=Coeficiente deMcelroy compensado( lb ∙min2ft4 )P=Perímetro ( ft )

D=Distancia (ft )

Q=Caudal (cfm)

A=Área ( ft2)

Luego para el punto 1:

H f=1,47E-08∙37,392∙190,24 ∙23883,056292

5,2 ∙85,663762

H f=5806869,897(¿H 2O)

Punto 2:

H f=1,48E-08∙39,0976 ∙190,24 ∙612,4436952

5,2∙93,3602

H f=739,449(¿H 2O)

5.12. Cálculo de pérdidas por choque:

H x=K c ∙D ∙Q2

( (4 ∙ A )P )

5

Donde:

H x=Pérdidade carga por choque (¿H 2O)

K c=Coeficiente deMcelroy compensado( lb ∙min2ft4 )



2013

P=Perímetro ( ft )D=Distancia (ft )Q=Caudal (cfm)A=Área ( ft2)

PUNTO 1

H x=1,47E-08 ∙190,24 ∙23883,056292

( 4 ∙85,6637637,392 )H x=0,02475291(¿H 2O)

PUNTO2

H x=1,48E-08 ∙190,24 ∙612,4436952

( 4 ∙93,36039,0976 )H x=1,32507E-05(¿H 2O)

5.13. Obtención del coeficiente geométrico X:

X=H x

H v

Donde:

H x=Perdidade carga por choque (¿H 2O)

H v=¿Caida de presión dinámica (¿H 2O)

X=Coeficiente geométrico(adimensional)

Punto 1:

X= 0,24752910,004455115

=5,556

Punto 2:



2013

X=1,32507E-052,47007E-06

=5,364

5.14. Cálculo del largo equivalente:

Le=5,2∙w ∙ X ∙ A10982 ∙ K c ∙ P

Donde:

X=Coeficiente geométrico(adimensional)

A=Área ( ft2)

P=Perímetro ( ft )

Le=Largo equivalente(ft )

K c=Coeficiente deMcelroy compensado( lb ∙min2ft4 )w=densidad del aire (lb / ft3 )

Punto 1:

Le=5,2∙0,0691 ∙5,556 ∙85,66310982 ∙1,47E-08∙37,392

Le=2,57E+02(ft )

Punto 2:

Le=5,2∙0,0692 ∙5,364 ∙93,36010982 ∙1,48E-08∙39,0976

Le=2,59E+02(ft )

5.15. Calculo de caída total:

H L=H f+H x

Donde:



2013

H L=Caida total (¿H2O )H f=Perdidadecarga por fricción(¿H2O)H x=Perdidade carga por choque (¿H 2O)

PUNTO1

H L=5806869,897+0,02475291

H L=5806869,921(¿H2O)

PUNTO 2

H L=739,449+1,32507E-05

H L=739,4487497 (¿H2O)

5.16. Resistencia de la galería:

Resistencia de la galeria=Kc ∙P ∙(Le+D)5,2 ∙ A2

Donde:

A=Área ( ft2)

P=Perímetro ( ft )

Le=Largo equivalente(ft )

K c=Coeficiente deMcelroy compensado( lb ∙min2ft4 )D=Distancia (ft )

PUNTO 1

Resistencia de la galeria=1,47E-08 ∙37,392 ∙(2,57E+02+190,24)5,2 ∙85,663762

Resistencia de la ga leria=6,46546E-09atk

PUNTO 2



2013

Resistencia de la galeria=1,48E-08 ∙39,0976 ∙(2,59E+02+190,24)5,2 ∙93,3602

Resistencia de la galeria=3,29813E-09atk

5.17. Caudal requerido para sistema de ventilación, según equipo y personas:

Según personas:

Qhombre=100∗n[cfm]

Qhombre=100∗4 [cfm ]=400 cfm

Según equipos:

Qdiesel=100∗BHP∗1+100∗BHP∗0,75+100∗BHP∗0,5+n∗100∗BHP∗0,5 [cfm]

Qdiesel=100∗100∗1+100∗80∗0,75=16000cfm

Total requerido:

Qrequerido=Qhombre+Qdiesel[cfm ]

Qrequerido=400+16000=16400 cfm

6.Comentarios

La obtención de las mediciones en la mina “El Pimiento” no presento en general problemas que dificultaran el objetivo central, el cual era la obtención de los datos necesarios para la realización de un aforo en esta. Sin embargo es necesario mencionar y destacar elementos que pueden optimizar tanto en tiempo como en calidad la realización de este trabajo, y así hacer de esta una labor completamente bien trabajada, satisfaciendo tanto a los mandantes del aforo, como a los que realizaran este:

La iluminación con la que contó cada grupo fue insuficiente; primero porque el acceso a los lugares en los cuales se requiere obtener los datos es dificultoso, por lo irregular del piso, las cajas, y la cantidad de agua presente en las labores, y sin la luz adecuada es muy probable accidentarse al trasladarse en la zona, lo cual provoca que el avance sea más lento, a modo de precaución para evitar lesiones. Además la falta de luz perjudica una correcta lectura de los instrumentos que se deben utilizar, aumentando el error de lectura en el lugar. Sin duda contar con una buena iluminación es importante para este tipo de labor.



2013

Medir las dimensiones de las secciones de las galerías, alto y ancho, con una huincha provoca que el resultado obtenido de las secciones transversales de estas sea muy aproximado, claro que lo irregular de las galerías en el lugar, hace que sea prácticamente imposible no cometer errores en las medidas. De hecho, el área de las secciones no permanece constante.

Como parte de la obtención de datos, era necesario realizar algunas preguntas al encargado de las faenas en la mina, para obtener más antecedentes necesarios para el aforo realizado respecto del personal, sistema de explotación, entre otros. El resto de los datos que se obtuvieron de los compresores y los scoops utilizados fueron obtenidos en base a los modelos por catálogos en internet.

7.Conclusiones y Recomendaciones

Una vez realizado el trabajo y respecto a los objetivos primarios y secundarios planteados en este informe podemos concluir que:

El aforo realizado en la mina “El Pimiento”, ubicada en sector de Chancón, región del Libertador General Bernardo O’Higgins muestra que los caudales de ventilación en 12 de las 14 secciones que posee la mina, concuerdan con las exigencias que denotan los Artículos 132 y 138, D.S. Nº132, del Reglamento de Seguridad Minera, Ministerio de Minería, CHILE; y la ley Nº 594, del Reglamento sobre Condiciones Sanitarias Ambientales Básicas en Lugares de Trabajo, Ministerio de Salud, CHILE. Estos requerimientos indican que para los 4 hombres que trabajan en la mina (1 Perforista, 1 Ayudante, 1 Maquinista, 1 Jefe de turno), son necesarios 12 m3/min en cada sección, mas 271,68 m3/min por los dos scoops que rondan la labor, caudal mínimo necesario calculado conforme a lo exigido por la ley para maquinas diesel por caballo de fuerza (HP) efectivo perteneciente a cada una de estas

Las dos secciones restantes correspondientes a los 2 últimos tramos en medición de este aforo, son zonas que presentan caudales inferiores a los 18 m3/min una, y 0,2 m3/min la otra, haciendo de la primera una ventilación suficiente para la cantidad de hombres que trabajan en la mina, pero no para los requerimientos de los equipos diesel que son utilizados; y de la segunda un lugar completamente fuera de norma. Se recomienda la evaluación de un proyecto que proporcione ventilación auxiliar a ambas zonas afectadas, de manera que permanezcan en la norma, o la realización de un estudio para conectar esas zonas a otras partes de la



2013

mina con mejor ventilación, incluso la construcción de un pique auxiliar, para mantener la ventilación natural que es la empleada por esta faena.

El aforo cumplió satisfactoriamente con la información requerida y los puntos planteados, arrojando toda la información que era necesaria para gestionar los cálculos y obtener los resultados vistos en este informe. El caudal promedio de las secciones es de 412,06 m3/min, y dado que 85,7% de la mina si cuenta con los requisitos mínimos, es necesario recalcar en la elaboración de las mejoras convenientes para los puntos que no están conforme a la ley ni a lo que requieren los empleados de esta mina para su bienestar humano en el trabajo.

Anexo

1. Tablas

Primer Tramo

Primer inH20 inHg C° C° m/min Ft/mintramo Presión

Estática

Presión T húmed

a

T seca

Velocidadde flujo

Velocidadde flujo

Punto 1 -0,26 27,3 11,6 12,6 69,0 226,32Punto 2 - 27,3 11,6 12,3 68,3 224,02Punto 3 - 27,3 11,6 12,3 67,4 221,15Punto 4 - 27,3 11,6 12,2 66,6 218,28Punto 5 - 27,3 11,6 12,2 65,7 215,41Punto 6 - 27,3 11,9 12,5 65,5 214,84

Primer m m ft ft mts^2 ft^2 tramo Ancho

GaleríaAlto

galeríaAncho galería

Alto Galería Área Área

Punto 1 2,7 2,66 8,856 8,7248 7,182 77,267Punto 2 2,97 2,6 9,7416 8,528 7,722 83,076Punto 3 2,22 2,6 7,2816 8,528 5,772 62,097Punto 4 2,21 2,65 7,2488 8,692 5,857 63,007



2013

Punto 5 3,25 2,38 10,66 7,8064 7,735 83,216Punto 6 2,82 2,78 9,2496 9,1184 7,840 84,342

Primer Tramo ft

m ft mts^3/min Ft^3/min

PerímetroDistancias Distancia

sCaudal Caudal

Punto 1 35,1616 **** **** 495,558 17487,0287Punto 2 36,5392 10 32,8 527,4126 18611,0995Punto 3 31,6192 13,6 44,608 389,1771 13733,1072Punto 4 31,8816 23 75,44 389,750075 13753,326Punto 5 36,9328 23 75,44 507,996125 17925,9397Punto 6 36,736 23,8 78,064 513,4938 18119,9392

Unidades

(lb * min² )/ ft⁴

(lb * min² )/ ft⁴

Tramo1 Tipo de Roca

Curvado o recto

Obstrucción

Irregularidad

K K corregido

Punto 1 Ígnea Recto Levemente Media 1,50E-08 1,4977E-08Punto 2 Ígnea Curva leve Levemente Media 1,60E-08 1,5994E-08Punto 3 Ígnea Curva leve Levemente Media 1,60E-08 1,5994E-08Punto 4 Ígnea Curva leve Levemente Media 1,60E-08 1,6E-08Punto 5 Ígnea Curva

ModeradaLevemente Moderada 2,15E-08

2,15E-08Punto 6 Ígnea Curva

ModeradaLevemente Media 1,65E-08

1,6481E-08

inH20 inH20 inH20 Adimensional

ft Hf + Hx atk

Hv Hf Hx X Le Ht Resistencia de La galería

Punto 1

0,00318 ***** ***** ****** ***** ***** *****



2013

Punto 2

0,00312 0,0022 0,0029 0,9358 43,0188 0,0051 1,2346E-09

Punto 3

0,00304 0,0034 0,0045 1,4788 58,7181 0,0079 2,6059E-09

Punto 4

0,00296 0,0056 0,0074 2,4952 99,6997 0,0130 4,3278E-09

Punto 5

0,00289 0,0064 0,0088 3,0361 102,9291

0,0152 3,9332E-09

Punto 6

0,00287 0,0050 0,0065 2,2548 101,4936

0,0114 2,9389E-09

Primer Tramo

inHg inHg % R° inHg lb/ft³

Ps' Ps Humedad Relativa

Temperatura Seca R°

Presion Real

Densidad del Aire W

Punto 1 0,4031 0,4294 93,8802 514,68 29,2501

0,0749

Punto 2 0,4031 0,4215 95,6360 514,14 29,2501

0,0750

Punto 3 0,4031 0,4215 95,6360 514,14 29,2501

0,0750

Punto 4 0,4031 0,4189 96,2360 513,96 29,2501

0,0750

Punto 5 0,4031 0,4189 96,2360 513,96 29,2501

0,0750

Punto 6 0,4110 0,4268 96,3055 514,5 29,2501

0,0749

Segundo Tramo

Punto

Tw (°F)

Td (°F)

Humedad

relativa

Presión real (inHg)

w (lb/ft3

)

Perímetro (ft)

A (ft2) V (fpm) Q (cfm)



2013

1 53,6 55,4 93,64% 27,8995

0,0713

31,168 61,8451

242,7822

15014,8894

2 53,96

56,48

91,24% 27,8915

0,0711

39,8294 88,8755

239,5013

21285,7978

3 54,14

56,84

90,64% 27,8915

0,0711

38,4843 97,6427

185,3675

18099,7832

Tramo

L (ft) K Hv Hf (inH20)

X Hx (inH20)

Leq (ft) HL (inH20)

R (ATK)

1--2 166,6667

1,65E-08

3,43E-03

1,38E-02

0,0123 4,23E-05

5,12E-01

0,0138 4,19E-11

2--3 56,4304 1,65E-08

2,66E-03

3,22E-03

5,64E-02

1,50E-04

2,6336 3,37E-03

8,58E-12

Tercer Tramo

Unidades

inH20 inH20 inH20 Adimensional

ft Hf + Hx atk

Punto Hv Hf Hx X Le Ht Resistencia De La galería

1 0,000414106

0,100363332

0,000238374

0,575635705 2,14E-13

0,100601706

4,60525E-09

2 2,30E-07 6,00006E-05

1,2293E-07 0,545716408 2,19E-13

6,01259E-05

4,3972E-09

Unidades m m m² m mPunto Alto Ancho Area Distancia Perímetro RH

1 2,45 3,25 7,4109 0 11,4 0,6500789

2 2,53 3,43 7,6424 58 11,92 0,6411409



2013

Cuarto Tramo

Puntos Presión Aneroide

Ancho Alto Tº seca Tº Húmeda

Velocidad de flujo

medidos (inHg) (m) (m) (ºC) (ºC) (m/min)1 28,622047

25,4 2,6 15,2 11,6 0,7

2 28,6220472

3 2,73 14,8 13,8 0

3 28,6220472

2,2 3 15,6 14,4 0,3389

Tramo w(lb/ft^3) K*10^-10 K corregido*10^-

101 -2 0,0725049

51,65E-08 1,5951E-08

2 -3 0,07259405

1,65E-08 1,5971E-08

Tramo Velocidad (ft/min)

w (lb/ft^3) Hv

1 -2 68,8976378 0,07259405

0,00028583

2 - 3 33,3562992 0,07250495

6,6914E-05

Tramo

Caudal Prom

K corregid

o

Aréa prom

Perímetro prom

Largo (ft) Resistencia

Hf

1 -2 1848,35963

1,65E-08

67,3766973

31,0925197

159,133858

5,133E-11 0,00017536

2 - 3 10812,6447

1,65E-08

118,139299

41,7224409

277,559055

2,2286E-11

0,00260547



2013

Tramo Z Nc Cc' parcial Cc' final X Hv Hx1 - 2 - 0,7580702

5- - 0,1018496

80,0002858

32,9112E-

052 - 3 2,5 0,5703157 0,4969907

20,7049756

90,4184886

36,6914E-05 2,8003E-

05

estudio de ventilacion mina el pimiento docx

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