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Calidad del aire en MinasArtículo extraído del sitio Web Compumet E.I.R.L

Empresa de Capacitación Técnica y Consultora Minero-Energético Ambiental de Perú

1. ¿QUÉ ES LA CALIDAD DEL AIRE?

La calidad del aire expresa las condiciones y requisitos fijadas con el propósito de preservar la salud y bienestar de las personas. Se determina mediante la concentración o intensidad de contaminantes, la presencia de microorganismos, o la apariencia física.

2. EL AIREComo elemento indispensable para la vida tenemos el aire, el cual lo clasificaremos en:

2.1. AIRE ATMOSFÉRICO:Es una mezcla de gases, es incoloro, inodoro, insípido e imprescindible para la vida de todo ser vivo. Está compuesto:

2.2. AIRE DE MINA:Durante su paso a través de la mina, el aire atmosférico recoge los contaminantes producto de las operaciones mineras entre ellos algunos gases y vapores, el polvo en suspensión y el calor producido por las maquinas en funcionamiento, asimismo la presencia de seres humanos, maquinas de combustión y materiales que se oxidan hacen que el aire pierde parte de su oxigeno, al cual denominaremos aire viciado.

2.3. FLUJO DE AIREEl aire fresco o atmosférico que ingresa a la mina, sale como aire contaminado con un menor contenido de oxígeno.

2.4. CANTIDAD DE AIRE PARA RESPIRACIÓN DEL PERSONAL

·De 0.00 msnm a 1500 msnm 3.0 m3/min.·De 1501 msnm a 3000 msnm 4.2 m3/min.

·De 3001 msnm a 4000 msnm 5.1 m3/min.·De 4001 msnm a + msnm 6.0 m3/min.

2.6. INTERPRETACIÓN CUANTITATIVA:Este cuadro nos expresa la cantidad de polvo por metro cúbico, mas no se refiere al diámetro o tamaño de las partículas; esto significa que, polvo en cantidades mayores de 3 y 10 mg/m3 presentes en el ambiente, son dañinos a la salud al momento de inhalar o respirarlos.

2.7. INTERPRETACIÓN CUALITATIVA:Por la “Teoría Paradógica” del tamaño de partículas, entiéndase como valores mayores a los numéricamente mas bajos, lo que significa que los agentes químicos más finos o de menores valores, son los que exceden el grado de toxicidad.

Esto quiere decir que partículas menores a 3 micras, son respirables y por tanto dañinas para la salud al no poder ser expelidos en el proceso respiratorio. Las sustancias y partículas mayores de 3 a 10 micras son inhalables, lo que significa que se quedan en las vellosidades y/o las glándulas nasales.Inhalar: es aspirar algunas sustancias respiratorias.Respirar: es absorber una sustancia, tomando parte de sus componentes y expelerlo modificado, aquí intervienen la laringe, bronquitis y traquea.

2.8. RECOMENDACIÓN GENERALCuando una persona se ha gaseado primeramente debe de retirársele hacia una zona ventilada.Cualquiera que sea el gas que nos envenene su tratamiento deberá hacerse suministrando oxigeno, abrigando con frazadas y mantener en reposo a la persona gaseada. Se debe transportar en camilla al accidentado hasta la superficie y evacuar a un centro medico más cercano.

2.9. CONTROL DE LA CALIDAD DEL AIRE EN MINASCuando la producción de gases, ofrezcan peligros a otras labores de la mina, deberán:

– Contar con equipos de ventilación capaz de diluir los gases a concentraciones por debajo de LMP.– Si las labores están gaseados o abandonados serán clausurados por medio de puertas, tapones herméticos que impiden el escape de los gases.

3. EL OXÍGENO

Es un gas que en su estado normal es la fuente de la combustión y mantiene la vida. Es incoloro, inodoro e insípido. Es el elemento del aire que el hombre respira para subsistir.

3.1. DEFICIENCIA DE OXÍGENOEl hombre respira más fácilmente y trabaja mejor cuando el contenido del oxígeno se mantiene aproximadamente en 21%. Cuando baja a 15%, los efectos en él serán respiración agitada, aceleración de los latidos del corazón, zumbido de los oídos y desvanecimiento.

La pérdida del conocimiento vendrá cuando el contenido de oxigeno baja del 12%.

3.2. DETECCIÓN DEL OXÍGENO La llama de una vela o un fósforo se apaga cuando el contenido de oxígeno baja del 16%. El encendido del un fósforo dentro de las labores mineras es un buen método para detectar la deficiencia del oxígeno (este método no está permitido en minas de carbón).

4. GASESEn las minas metálicas como no metálicas, pueden encontrarse diversos gases que están normalmente presentes, produciéndose en:

– Uso de explosivos.– Descomposición de las sustancias orgánicas.– Combustiones espontáneas.– Incendios.– Reacciones químicas de los minerales.– Uso de los equipos mecanizados de motores de combustión.

A consecuencia de la falta de ventilación o ventilación insuficiente en las faenas subterráneas. Estos gases, pueden alcanzar concentraciones capaces de afectar la salud o vida del trabajador.

4.1. ORIGEN DE LOS GASES DE MINA:En la voladura con el uso de explosivos, origina mayor gases tóxicos. Por ejemplo el uso de ANFO, genera diversos óxidos de nitrógeno los mismos que aun en bajas concentraciones pueden resultar mortales.

4.2. OTROS GASES:Gases de estratos que existen dentro de las estructuras rocosas del yacimiento. Gases producidos por las personas al exhalar anhídrido carbónico (CO2) cuando realiza su trabajo y por los deshechos orgánicos que existen en interior de la mina (madera, materiales, sustancias etc.)

4.3. GASES PRODUCIDOS POR EQUIPO DIESEL: Maquinas de combustión interna, que liberan gran cantidad de contaminantes, hasta 0.3 m3/min. Por HP.Estos gases son CO, NO2, aldehídos, humos, metano y SO2

4.4. CLASIFICACIÓN DE LOS GASES DE MINA

4.5. MONÓXIDO DE CARBONO (CO)

Gas extremadamente venenoso, es incoloro, inodoro e insípido, muy ligero, poco soluble en agua, inflamable y posee una gran capacidad de dispersión.Se genera:– Por la combustión incompleta de madera (incendios en la mina).– Por funcionamiento de motores de combustión interna, cuando no se controla el escape de estos equipos.– Por el uso de explosivos.– En toda combustión que haya deficiencia de oxígeno.Es uno de los gases mas peligrosos que existen y es la causa del 90% de los accidentes fatales en minas por intoxicación por gases.

GASES NITROSOS (NO, NO2)Los gases nitrosos en concentraciones bajas no tienen color, olor y sabor. En concentraciones altas se pueden detectar por su olor a pólvora quemada, familiar de las voladuras y por sus humos de color rojizo.

Son gases tóxicos e irritantes, se producen por:–La combustión.–La detonación de los explosivos.–Por la operación de equipos diesel.

Es un gas más pesado que el aire y se mantiene en las partes bajas de las labores. Se diluye con aire (ventilación).

4.6. ANHÍDRIDO CARBONICO (CO2)Es un gas invisible, no tiene color y olor. Tiene un sabor ligeramente ácido. Se produce por la respiración del hombre, incendios, por la descomposición de materias orgánicas, por aguas termales y en las voladuras. Es un gas más pesado que el aire, por lo tanto siempre se le encuentra en las partes más bajas y en zonas abandonadas.

Sus síntomas son: Respiración rápida y agitación y aún en reposo. Donde hay presencia de CO2 siempre habrá falta de oxígeno y viceversa. El límite máximo permisible para este gas es 0.5%

4.7. NITRÓGENO (N2)Gas inerte, incoloro, inodoro e insípido. No es venenoso y no sostiene la vida ni la combustión. Cuando se encuentra mezclado con un poco de oxígeno, sólo produce sofocamiento en el organismo humano; pero cuando se mezcla con el oxígeno en una proporción mayor aprox., de 78 % a 21 %, este gas causa la muerte por sofocamiento cuando el porcentaje de nitrógeno pasa de 88%.

4.8. GASES EN MINAEstos cuatro tipos de gases son los que se detectan con más continuidad en las operaciones mineras. Existen otros gases como el anhídrido Sulfuroso (SO2), gas Sulfhídrico (H2S), etc, que se presentan en proporciones muy bajas y de rápido control.

4.9. Anhídrido Sulfuroso (SO2):No existen pruebas definitivas que el SO2 provoque enfermedades respiratorias pero se ha encontrado una correlación específica de la incidencia de óxidos de azufre en la atmósfera y el índice de muertes de personas que sufren de enfermedades crónicas cardiovasculares y respiratorias.

5. VENTILACIÓN MINERALas actividades mineras dotarán de aire limpio a las labores de trabajo de acuerdo a las necesidades del personal, las maquinarias y para evacuar los gases, humos y polvo suspendido que pudieran afectar la salud del trabajador. La ventilación es la técnica más utilizada para controlar los contaminantes de aire en una mina.

• CUATRO RAZONES PRINCIPALES       - Oxígeno para la respiración.       - Diluye y remueve el polvo.       - Diluye y remueve gases nocivos.       - Reduce temperaturas.

• LA FALTA DE VENTILACIÓN       - Ocasiona la fatiga.       - Reduce el estado de alerta de los trabajadores,          haciéndolos más propensos a los accidentes.

• LA VENTILACIÓN PROVEE       - Un ambiente laboral seguro y confortable.

5.1. CONDICIONES PARA INSTALAR UN VENTILADOR

– Ser instalados en casetas incombustibles y protegidos contra derrumbes, golpes, explotación y agentes extraños.– Tener por lo menos dos (2) fuentes independientes de energía eléctrica que, en lo posible, deberán llegar por vías diferentes.– Estar provistos de dispositivos automáticos de alarma para el caso de disminución de velocidad o paradas.– Contar con otras precauciones aconsejables según las condiciones locales para protegerlas.

5.2. OBJETIVOS DE LA VENTILACIÓN

• Medición del ingreso y salida de aire.• Diagnóstico Integral de circuitos de ventilación.• Determinar las necesidades de aire.• Monitoreo de las condiciones ambientales de la mina: evaluar los contaminantes físicos y químicos.• Evaluación de las condiciones termo-ambientales• Proyectos de mejoras.

5.3. TIPOS DE VENTILACIÓN

5.3.1. VENTILACIÓN NATURALPara que funcione la ventilación tiene que existir una diferencia de alturas entre la bocamina principal de entrada y labocamina de salida. El ingreso y la salida de aire de toda la mina, es por galerías, chimeneas, piques, etc. Siendo la velocidad aire no menor de 20 mt./min. La entrada y salida de aire deberán ser en forma independiente.

5.3.2. VENTILACIÓN ARTIFICIAL

• Se hace por medio de ventiladores que introducen aire fresco a través de mangas.• Es obligatorio el empleo de ventiladores auxiliares en labores que sólo tengan una vía de acceso teniendo un avance no superior a 60 mt.

6. SISTEMAS DE VENTILACIÓN

En el sistema general, el ventilador principal suele estar instalado a nivel de la superficie en la vía de salida del aire, con redes que garantizan el flujo de aire a través de aberturas interconectadas.

La red general de ventilación consta de puntos de conexión en los que se cruzan tres o más vías de aire ramales entre estos puntos de conexión y mallas, que son pasos cerrados en la red.

6.1. VENTILACIÓN GENERAL, RAZONES

• Facilidad de instalación, ya que la entrada de aire suele ser un pozo de extracción y la salida de aire una vía independiente.• La minimización de la carga de calor al estar los ventiladores separados de las vías de aire de entrada.

6.2. VENTILACIÓN IMPELENTEPara galerías horizontales de poca longitud y sección (< 400 Mts. y de 3.0 Mts.), lo conveniente es usar un sistema impelente de mediana o baja capacidad, dependiendo del equipo a utilizar en el desarrollo y de la localización de la alimentación y evacuación de aire del circuito general de ventilación de la zona.

La ventilación por sistema impelente o soplante, puede ser utilizada para ventilar el paraje cuando está contaminado con polvos, gases y humos; así lograr introducir o impulsar aire fresco de superficie hacia el fondo de la mina.

Para ello, se sugiere utilizar una manga de ventilación hecha de nylon, material que encuentras fácilmente en el mercado.Estas mangas funcionan como conductores de aire natural, tienen un diámetro de 40 cm. Y deben estar colgadas en el extremo superior del techo del paraje sostenidas con hilos de nylon. Para un mayor rendimiento se utiliza anillos de latas de alcohol para mantener la rigidez de la manga.

6.3. VENTILACIÓN TIPO ASPIRANTE

Para galerías de > mayor sección de 12Mts., y con > longitud de 400 Mts., el uso de un sistema aspirante o combinado es lo más recomendable para mantener las galerías limpias y con buena visibilidad para el tráfico de vehículos, sobre todo si éste es diesel. Este método consiste en sacar aire contaminado del interior de la mina a la superficie.Para ello, se utiliza ventiladores manuales o caseros que se puedan fabricar. Utilizando el sistema de pedaleo de una bicicleta, en la parte de la rueda trasera se colocan 16 paletas de lata, las cuales son accionadas con el pedaleo de la transmisión de la cadena de la bicicleta.

A este mecanismo se coloca la manga de ventilación de nylon construidas con anillos de lata de alcohol. Antes de usar este sistema se deberá esperar el tiempo necesario después del disparo. Para un nuevo disparo se tendrá que retirar el ventilador.Para ventilar desarrollos de túneles desde la superficie, es el sistema aspirante el preferido para su ventilación, aún cuando se requieren elementos auxiliares para remover el aire de la zona muerta, comprendida entre la frente y el extremo de la ductería de aspiración.

6.4. VENTILACIÓN COMBINADASi el ambiente del paraje es demasiado caluroso y se dispara dos veces en el día, porque se trabaja en dos turnos, para limpiarlo los gases producidos por la voladura, utiliza los dos sistemas de ventilación impelente y aspirante. El impelente a base de mangas de nylon sirve para introducir aire natural y remover los polvos. El aspirante también hecho en base a mangas de nylon permite extraer el aire contaminado.

El impelente puede colocarlo en un extremo superior del paraje y el aspirante en el otro superior. La idea es que estén uno al lado del otro. Para un mayor rendimiento estos dos sistemas tienen que funcionar juntos al mismo tiempo

6.6. VENTILACIÓN A BASE DE AIRE COMPRIMIDOEn lugares donde no se pueda utilizar el sistema de ventilación soplante o aspirante (por ejemplo en un tope

cerrado) y es difícil ventilar con aire natural, se puede hacer, utilizando ventilación a base de aire comprimido.

Ese aire es generado por una comprensora portátil eléctrica, acopiada con tubos plásticos de polifil. El aire comprimido deberá llegar a los parajes donde se está trabajando (ver figura).

6.7. VENTILACIÓN EN SERIEPara introducir aire natural al paraje a una distancia de 20mts, se debe instalar 2 ventiladores manuales (de pedaleo) con mangas de ventilación de nylon.

El primer ventilador estará instalado al inicio de la ventilación y el segundo a 10mts. De esta forma se tienen dos ventiladores en series que funcionan adecuados con un codo en forma de Y. El mismo mecanismo se

6.5. REGULADORES CON EL USO DE PUERTAS DE VENTILACIÓNCuando en una galería circula aire natural con mucha fuerza, ese viento frío, se puede controlar con el uso de una puerta con ventana.

La puerta está cubierta con lata pintada de color amarillo. La ventana abierta reduce el flujo del aire. El sistema consiste en distribuir aire natural en lugares donde más necesitan los parajes del interior de la mina.

utiliza para sacar el aire contaminado, además de aumentar la cantidad de aire natural.

6.8. REQUERIMIENTO DE AIRE NATURAL EN EL INTERIOR DE LA MINAPara ventilar un paraje se debe considerar el siguiente parámetro de medida en cantidad o flujo de aire natural:

Por cada trabajador, 250 pies cúbicos por minuto (cfm) de aire natural. Entonces la totalidad del aire requerido en la ventilación natural se calcula de la siguiente forma: El numero de trabajadores multiplicado por la cantidad de aire requerido por trabajador.

Por Ejemplo:Si a la mina ingresan 200 trabajadores. (El numero de trabajadores multiplicado por la cantidad de aire requerido por trabajador)

200 x 250 = 50.000 cfm. de aire naturalSe requiere de 50 000 cfm. de aire natural

Si un paraje no tiene el aire natural requerido se corre el riesgo de que los trabajadores mueran por asfixia.

7. CONTRATIEMPOS EN LA VENTILACIÓN

7.1. DEBIDO AL USO DE EXPLOSIVO ANFOLa utilización del ANFO, en cantidades mayores y exagerando el uso de Diesel, genera en la voladura del explosivo una gran cantidad de gases nitrosos.

7.2. FALTA DE UNA RED DE VENTILACIÓNCuando una mina no tiene un circuito de ventilación natural, por todos los paraje presenta, el riesgo de asfixia más peligroso.

El aire natural se utiliza como energía de aire en movimiento, vital para la vivencia de los trabajadores que trabajan en el interior de la mina.

Este aire circula en algunos lugares como aire limpio y en otros como contaminado. Por esta razón, para evitar accidentes que pueden llegar a ser fatales es importante y necesario instalar una red de ventilación.

7.3. POR LA OBSTRUCCIÓN DE GALERIAS PRINCIPALES YSECUNDARIASLos derrumbes imprevistos producen el acumulamiento y taponamiento de las galerías principales y secundarias, por donde circula el aire natural. Estas galerías constituyen ductos de ventilación para los parajes. Al estar obstruidas por las cargas rocosas de los derrumbes, impiden el paso del aire y por lo tanto, se dificulta la ventilación.Estas cargas deben ser evacuadas al interior de la mina a la brevedad posible, sin pérdida de tiempo, dejando limpias las vías de acceso.

7.4. POR FALTA DE CHIMENEAS DE VENTILACIÓNEn minas subterráneas que trabajan entre dos o tres niveles continuos, para evitar el acumulamiento de aire contaminado y contratiempos en la ventilación, se debe construir chimeneas de comunicación de nivel a nivel hasta llegar al exterior de la mina, a su vez estas chimeneas servirán como piques caminos para subir y bajar a los niveles. Lo recomendable ubicar estas chimeneas de ventilación en las zonas mineralizadas para ahorrar costos de producción.

8. VENTILACIÓN MINERA Y SU IMPORTANCIA EN EL RENDIMIENTOLa ventilación minera en muy importante en el rendimiento del personal,  ya que nos brindará:

– Un ambiente laboral seguro y confortable.– Trabajaran con mayor tranquilidad.– Estarán alertas a cualquier tipo de accidente.– Mayor eficiencia o rendimiento en el trabajo de hombres y maquinarias.– Asegurar la salud de los trabajadores.

2.5. CALIDAD DEL AIRE EN LAS MINASDurante la realización de sus actividades, las empresas mineras, cuentan con estándares ambientales que deben cumplir para garantizar una adecuada protección del ambiente y la salud de las personas. Estos estándares ambientales son los límites máximos permisibles (LMP).