hartaman-capitulo-1

7/25/2019 HARTAMAN-CAPITULO-1

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CAPITULO 1Control Ambiental de la MinaAtmsfera

1.1 propsito y la importancia

En el vaco del espacio exterior, los astronautas humanos se basan en laatmsfera articial mbito de una nave espacial para su sistema desoporte vital. Si bien dieren en la conguracin regional y la misin, losmineros humanos no son menos dependientes de una atmsferaarticial para sostenerlos en minas subterrneas donde el aire puedeestar estancada y contaminado.Es evidente que tanto los mineros y los astronautas se enfrentan a unentorno hostil ment, y que ambos grupos tienen que depender de unaire acondicionado de ventilacinSistema para ellos un suministro de aire para respirar. En circunstanciasnormales, incluso, excavacin en la exploracin similar a la ierra cinen el espacio!puede estar lleno de una variedad de problemasambientales y peligros. Si bien el apoyo de tierra es una necesidad obviay convincente, la mayor parte aspecto vital del ambiente de la mina esde controlar el ambiente de la lugar de traba"o.#ara el ingeniero de minas, la ventilacin es la con! atmosf$rica msverstil herramienta de control. %ue el proceso se bas en lograr unmayor control del medio ambiente subterrneo. ventilacin de laminaes esencialmente la aplicacin de los principios

de dinmica de &uidos para el &u"o de aire en las aberturas de lasminas. 'omo el principal mediode control de la cantidad, la ventilacin es responsable de la circulacinde aire, entanto en cantidad y direccin, a lo largo de la mina. Es uno de losconstituyenteprocesos de aire de la mina acondicionado total,el control simultneodentrolmites prescritos de la calidad, cantidad y temperatura!humedad de laminaaire ()non., *++-.

'ada ve ms, en la minera subterrnea, los ob"etivos ambientalesrequierenque la condicin del aire para cumplir con los estndares de calidad y latemperatura!humedadas como los criterios de cantidad. En los /ltimos a0os, se han planteadoestas normassustancialmente. ) pesar de que los umbrales se basan en la seguridadhumana y la tolerancia


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)nce, aumentando la preocupacin se expresa para los estndares deconfort humanotambi$n. 1a provisin de un entorno de traba"o cmodo es tanto elcoste!efectividadtiva y humanitaria. #roductividad de los traba"adores y la satisfaccin en

el traba"o correlatoen estrecha colaboracin con la calidad del medio ambiente. )dems,las tasas de accidentes y excesivaslas tasas de compensacin de traba"adores son una consecuencia deinsatisfactorio, as como condiciones ambientales inseguras. 2ingunaempresa minera hoy en da puede darse el lu"o deser negligentes en sus prcticas ambientales y de control de aire.

Perspectivas histricas y las limitaciones natrales1a importancia de la mina de ventilacin y aire acondicionado no tieneapenas recientementesido reconocido. 3esde el inicio de la minera subterrnea en el#aleoltico,quis tan pronto como 45.555 a'()2ES 3E '67S8-(9regory, *+:5, p. ;5-, los mineros con!1a deciencia de visualiable de oxgeno, gases txicos, polvos nocivos,y el calor debilitante.'omo los mineros llegaron a ser ms hbil, por el primer milenio antes

de 'risto, se enteraron#or supuesto que el aire a trav$s de m/ltiples aberturas o circuitos paraproporcionar aire frescoa la cara de traba"o (1acy y 1acy, *++


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es de gran longitud y ning/n rbol llega a $l, entonces el aire no reponers mismo. En tal caso, pesa mucho en los mineros, haciendo que serespiracon dicultad, ya veces incluso se asxiaron y lmparas encendidasambi$n se extinguen. @ay, por lo tanto, una necesidad para mquinas

que las9riegos llaman irvevcmAoa y los latinos, spiritales!aunque no dansucesivamente cualquier sonido que permiten a los mineros a respirarcon facilidad y continuar sutraba"o.B

Ciguras l.la!c, tomada del libro de )gricola, retratan algunos de estosprincipiosDmquinas de ventilacinD. na historia contempornea de ventilacinde la mina es pre!

sentada por =c#herson (*++, pp. *!F-.1a tecnologa ha me"orado enormemente ventilacin de la mina, aunquemedioambientalretos subterrnea todava abundan. #rofundidad, el ms grave con!naturalesrestric!, establece el lmite /ltimo, especcamente a trav$s de lapresin del terreno y de la rocatemperatura. 2o slo las presiones de roca suben inexorablemente conla profundidad pero turaperaturas hacen tambi$n, con la subsiguiente deterioro de laatmsfera. )cuerdo!

ing de Spalding (*+4+, p


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acondicionamiento.) pesar de que el calor generado por la profundidad impone el lmite/ltimo, la minay su atmsfera tiene otras condiciones per"udiciales para resistir. Estasconsistir normalmente de contaminantes del aire tales como gases y

polvos. como minasexpandirse en tama0o, comple"idad, mano de obra, y la mecaniacin,las demandas de lasistema de ventilacin de aire acondicionado para mantener losestndares ms estrictos dela calidad ambiental del mismo modo aumentando. )fortunadamente,los avances en la ciencia de mineray la tecnologa tienden a seguir el ritmo de empeoramiento de lospeligros ba"o tierra. loslucha, sin embargo, es un continuo re&e"ado tanto en la seguridadhumana y

costos de operacion.

1.! CO"T#OL $% P#OC%&O&

#ara evitar la confusin en la mente del lector, es bueno aclarar algunasde los t$rminos relacionados con el control del medio ambiente de laatmsfera de la mina. sado solo, en la "erga de la minera, el aireacondicionadoslo denota la funcin de la temperatura control detemperatura!humedad, en general, de refrigeracin o calefaccin. #arasignicar totales aire acondicionado mina y todas las funciones de

control ambiental que conlleva, se debe utiliar el t$rmino calicativoDtotalD.#ara reiterar, las funciones comprendidas en el aire acondicionadototales son (*- control de calidad,(


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a. Enfriamientob. 'alefaccinc. humidicacind. deshumidicacin

1os procesos de control se pueden aplicar individualmente o de formacon"unta. Si el ob"etivo es aire acondicionado total de la mina, acontinuacin, los tres ob"etivos se deben cumplir, y m/ltiples procesosse pueden aplicar de forma simultnea. Harios procesos pueden servirms de una funcinG por e"emplo, la ventilacin, el ms com/n


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Cigura *.* mquinas de ventilacin de la mina de la $poca de)gricola? (a) losde&ectoresG (b)Iel!mnimosG (c- losacionados. J8b"etos (a) - (c)de )gricola, *;;>. 'on permiso de 3over#ublicaciones, 7nc., copyright *+;5.K

uno en la minera, realia principalmente el control de cantidad, peropueden servir tambi$n para la calidad de control y el control detemperatura y humedad.#ara hacer frente a los peligros ambientales atmosf$ricas en la minera,cierta inge! principios de inge! son fundamentales y aplicables al controlde cualquier contaminacin nante. Estos contaminantes consistenprincipalmente en gases y polvos pero incluyen calor y la humedadtambi$n. En orden de preferencia de su aplicacin, la ingeniera


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principios de controlconsisten en lo siguiente (@artman, *+>:-?

*. 1a prevencin o de evitacin


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toda la industria. #or un lado, control del medio ambiente es esencialpara la preservacin de la vida humana y la nece!nece! para la realiacin de las operaciones subterrneas. #or otra parte,es auxiliares del ob"etivo fundamental de la minera? la produccin demineral, roca, o el carbn de un depsito mineral. 1a parado"a es que el

control del medio ambiente no contribuye en nada a la produccindirecta y sin embargo, hace que la produccin ciclo sea posible.'omo se di"o anteriormente, las dos medidas ms vitales de controlambiental en la minera son (*- de ventilacin y aire acondicionado y (


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sistemas de minera, se encuentran las concesiones a las necesidadesde ventilacin en forma de airee"es, escapePays, m/ltiples aberturas, y diversos dispositivos de controlde &u"o de aire.9ran parte de la evolucin con"unta de los sistemas de extraccin y

ventilacin, sin embargo,ha sido fortuito y no planicado. ) pesar del progreso que se hahecho, el nivel de seguridad en la minera subterrnea sigue siendo unode los ms pobresde todas las industrias de Estados nidos. )hora hay raones para creerque la situacin puedeestar cambiando (@artman, *+:


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cualquiera, se aplican conceptos bsicos de la qumica fsica,termodinmica, mecnica de &uidos, y dise0o mecnico para el controlde la fsica, qumica, t$rmica y propie!laos de aire.1os ingenieros de minas, para hacer frente con el campo msespecialiado de la mina de ventilacin y aire acondicionado, dibu"ar

ms le"os de su conocimiento de la minera metS)8 en el dise0o de sistemas de acondicionamiento subterrneas. Ellosson ms limitadas en su prctica de ingenieros mecnicos en el tratocon aire industrial con! cionado, sin embargoG como se acaba dedescribir, sus principales conductos para el &u"o de aire debe coincidircon las aberturas impulsadas en la roca para la minera. 3eba"o!estatutode la ventilacin de la mina y aire acondicionado por lo tanto requiere unconocimiento de la tecnologa minera, as como la ciencia bsica.El ob"etivo de este libro es instruir a los ingenieros de minas en losprincipios y prcticas de ventilacin y aire acondicionado aplicables almetro atmsfera y las condiciones ambientales /nicas que se

encuentran en las minas. Si ellos emplear la /ltima tecnologadisponible, gran n/mero de desafos de la minera de profundidad, eltama0o, la comple"idad, la mano de obra, y la mecaniacin se puedesatisfacer de manera adecuada hoy.Oa que la ma total de aire acondicionado est convenientementedividido en tres sub reas o funciones, la teora y la prctica de cada unopor separado se presentan en partes de este volumen. #ara losingenieros de minas que necesitan para desarrollar la competencia en eldise0o de sistemas de climatiacin de la mina, la aplicacin de la teorabsica al dise#o prctico es de la maor importancia.#ara este n, ellibro es dedicado.

Exactitud de los clculos En los clculos de ventilacin y aireacondicionado de la mina, es una regla general a expresar los valoresnum$ricos de tres o preferiblemente cuatro cifras signicativas. Esta sedebe a la precisin de la mayor parte de ventilacin y aire acondicionadomedicin mentos no exceda de ese rango. #or lo tanto no hay necesidadde un alto grado de precisin en la mayor parte de ventilacin de lamina y el traba"o de aire acondicionado. Esta no quiere decir, sinembargo, que las venta"as de velocidad, capacidad y precisin no seutilian de tipos digitales o de otro tipo de ordenadoresG ventilacincomple"a8e redes pueden resolverse /nicamente por los ordenadores

programables. #or rutina, bsico clculos, calculadoras de bolsillo y seemplean generalmente son totalmente ade! cuada. )unque lasrespuestas pueden ser redondeadas con cuatro cifras signicativas, interpasos mediar deben llevarse a la capacidad de la calculadora

Unidades de matemticas


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Es un re&e"o de los tiempos y de las comple"idades de la socio!poltico!nolgicosical cambio que esta tercera edicin conserva la prctica de empleartanto7ngl$s y S7 unidades matemticos adoptadas en la segunda edicin (la

primeraedicin adherido estrictamente a las unidades inglesas-. 1as alternativasconsideradas autorespero al nal eligi para hacer ning/n cambio signicativo. )unqueprcticamente toda laciencias han adoptado el uso de la 7S, algunas tecnologas,especialmente la )mericanindustria minera, permanecen unidos a las unidades inglesas.7ncluso con dos unidades, el uso de 7ngl$s sigue recibiendo ciertapreferencia en estelibro. unidades inglesas generalmente aparecen por primera ve por la

S7 entre par$ntesis. frmulasse indican en las dos unidades en caso necesario, con 7ngl$sprimero. E"emplos y probabilidadpro! tambi$n emplean ambas unidades. Si, por raones de espacio,ilustraciones y tablasunidades de doble falta, factores de conversin aplicables aparecen enlas leyendas o pie de pginanotas.#ara una explicacin ms detallada del uso de la unidad y la prctica deconversin comoas como una tabla de factores de conversin, v$ase el )p$ndice I.

Los s/mbolos matemticosSmbolos emplean generalmente en notacin cientca, as comoaquellas particularesa los campos de aire acondicionado y ventilacin de la mina han sidonormaliadosy adoptado en este libro. Se enumeran en la materia frente de estael libro anterior a la lista de smbolos de mapas.&/mbolos mapase emplean habitualmente smbolos estandariados para los acionadosy los dispositivos de controlen la cartografa de ventilacin de la mina y la topografa. 1as adoptadas

en este libro )#!pera en la materia frente tras la lista de smbolos matemticos.


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CAPITULO 2

Propiedades y comportamiento del aire

2.1 Naturaleza y composicin del AIR

La sustancia fluida de mayor preocupacin en el ambiente de la mina es el

aire.Airees

una mezcla gaseosa, que existe en forma de vapor, que constituye la atmsfera

naturales

esfera en la superficie de la tierra. Termodinmicamente, se puede pensar

como una mezcla mecnica de aire y vapor de agua seca, cuyo comportamiento

es

complicado por los cambios de estado en el vapor de agua. Qumicamente, la

composicincin del llamado aire seco a nivel del mar es como sigue donde !"#$ y$ en

peso son

porcenta%es en volumen y en peso, respectivamente& 'olz y Tuve de ()*+&

-as

vol$

t$

/itrgeno

*0.1)

*2.22

"xgeno31.)2

3+.(+

4ixido de carbono

1.1+

1.12

5rgn, otros gases nobles

1.)+

(.3*

6ara los clculos que implican el control de calidad, se acostumbra a asumir seca

aire y calcular problemas en base a volumen, teniendo la composicinaproximada

madamente como

"xgeno

3($

7l nitrgeno y los gases 8inertes8

*)$


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Los diferentes gases raros se agrupan con nitrgeno, ya que son qumicamente

y fsicamente inerte medida en que el aire acondicionado se refiere. 7n caso de

problemas

la participacin de dixido de carbono, usar 1,1+$ o el contenido volum9trico.

:ay que tener en cuenta, sin embargo, quesecael aire no existe en la normalidad

atmsferas. 7s un t9rmino ;ipot9tico, uno que asuma el control de calidad outilizar para su conveniencia en los clculos psicrom9tricos. Saturadaaire, lo

cual

es el aire que contiene todo el vapor de agua posible en las condiciones actuales

de

la temperatura y la presin, es ms que ocasionalmente se encuentran< e incluso

sobresaturadade aire niebla& no es infrecuente. La situacin ;abitual en

confrontado

aire acondicionado mina es hmedode aire, o normal deaire, que es una mezcla

de seca

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