Necesidad de contar con sistemas de ventilacin auxiliar en una mina

Se emplean para la ventilacin de frentes de trabajo que tienen: Una sola conexin a superficie, o Una sola conexin a superficie, o Una sola conexin a un ramal de la

red principal de ventilacin de la mina. A estos frentes de trabajo se les denomina

frentes ciegos.

VENTILACION AUXILIAR

Objetivos de la ventilacin auxiliar

Dilucin de las concentraciones de gases txicos/inflamables y de polvo a niveles aceptables yaceptables y

Dotar al personal que trabaja en el frente de condiciones termo-ambientales aceptables.

En estos sistemas de ventilacin, el aire fresco se conduce al frente de trabajo:

A travs de un ducto, en cuyo caso la galera sirve de conducto de retorno del aire contaminado, ocontaminado, o

A travs de la galera que conduce al frente, en cuyo caso el aire contaminado es extrado del frente de trabajo a travs de un ducto.

En el primer caso, se tratara de un sistema de ventilacin auxiliar impelente, mientras que en el segundo, de un sistema de ventilacin aspirante.En ambos casos se requiere contar con: Uno o ms ventiladores auxiliares para Uno o ms ventiladores auxiliares para

impulsar el aire al frente de trabajo o extraerlo de ste, y

Uno o ms ductos de ventilacin para conducir el aire fresco o contaminado

Diseo del sistema de ventilacin auxiliar

Clculo del caudal de aire requerido en el frente de trabajo,

Seleccin del ducto de ventilacin, Seleccin del ducto de ventilacin, Clculo de las prdidas de presin y de las

fugas de aire en el sistema, Seleccin del mtodo de ventilacin a

aplicarse (aspirante, impelente o combinado)

Clculo del caudal de aire necesario

Depende de los siguientes factores: Cantidad y calidad de gases txicos generados

por explosivos nitrogenados, fuentes naturales (metano) y humos generados por equipos de (metano) y humos generados por equipos de combustin interna,

Cantidad y calidad del polvo generado por disparos, carguo y transporte de la roca fragmentada.

Clculo del caudal de aire necesario

Para la dilucin de gases generados por explosivos:

Los disparos generan una nube de aprox. 50 m de extensin con un contenido de monxido de de extensin con un contenido de monxido de carbono igual a: %CO = 0.6 P, donde P es el peso de explosivo (en kg) empleado para remover un m3 de roca (1.6 @ 1.7 kg/m3).

El tiempo de reingreso al frente de trabajo es generalmente de 30 minutos.

Clculo del caudal de aire necesario Para la dilucin de humos generados por equipo diesel: Deber dotarse de 3m3/min por cada HP que

desarrolla el equipo diesel utilizado. Para dotar de aire fresco al personal empleado en el

frente de trabajo:frente de trabajo: No menos de 3m3/min por persona a nivel del mar y

hasta 6 m3/min para frentes que se ubican por encima de los 3,000 msnm.

En general, se recomienda mantener la velocidad del aire en la galera entre 30 y 60 m/min.

Seleccin del ducto de ventilacinEl ducto de ventilacin puede ser flexible (de lona vulcanizada o materiales sintticos) o rgido (de fibra de vidrio, PVC o metlico). Ductos flexibles:

Soportan presiones internas de hasta 8 9 kPa. Se producen en tramos de 5 a 15 m y en dimetros de 300 a

1400 mm. 1400 mm. No soportan presiones negativas, salvo que lleven refuerzo interno

en espiral, por lo que slo se pueden emplear en sistemas de ventilacin impelente.

Ductos rgidos: Se producen en tramos de 2 a 3 m y en dimetros de 300 a

1400 mm. En el caso de ductos metlicos, se pueden fabricar en obra. Son durables y soportan presiones negativas, lo que permite su

uso en sistemas de ventilacin aspirante.

Cada de presin y fugas de airePara el clculo de la cada de presin a lo largo de una lnea de ventilacin auxiliar se emplea la frmula de Atkinson:

Valores del factor de friccin (K) para: Ductos metlicos: 0.003 0.005 Ns2/m8,

23 QA

CLKp =

Ductos metlicos: 0.003 0.005 Ns2/m8, Ductos flexibles : 0.002 0.004 Ns2/m8. Estimacin de las fugas de aire a lo largo de la lnea de ventilacin:

Depende de la calidad de la instalacin y del nmero de juntas Vara entre 8 y 10% por cada 100 m para instalaciones de

buena calidad y puede llegar hasta 15% por cada 100 m para instalaciones defectuosas.

Sistemas de Ventilacin AuxiliarUn sistema de ventilacin auxiliar puede ser: Impelente - el ventilador auxiliar se ubica fuera de la labor a

ventilarse y antes del ingreso a sta. El aire limpio se toma de superficie o de la labor principal de la red y se impulsa al frente de trabajo a travs del ducto y barre el frente a una velocidad relativamente alta. El aire contaminado regresa a travs de la galera.galera.

Aspirante - el ventilador auxiliar se ubica fuera de la labor a ventilarse y despus del ingreso a sta. El aire contaminado es extrado del frente de trabajo a travs del ducto y el aire limpio que proviene de superficie o de la red principal ingresa al frente a travs de la galera.

Combinado o mixto una combinacin de los anteriores

Ventilacin Auxiliar Impelente

Variacin de la velocidad del aire en una instalacin de Ventilacin Auxiliar Impelente

60

70

80

90

100

V

e

l

o

c

i

d

a

d

d

e

l

a

i

r

e

(

%

)

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35Distancia del ducto al frente (en funcin de su dimetro d)

V

e

l

o

c

i

d

a

d

d

e

l

a

i

r

e

(

%

)

5d 10d 15d 20d 25d 30d 35d

Ventilacin Auxiliar Aspirante

Variacin de la velocidad del aire en una instalacin de Ventilacin Auxiliar Aspirante

60

70

80

90

100

V

e

l

o

c

i

d

a

d

d

e

l

a

i

r

e

(

%

)

0

10

20

30

40

50

0 0 1 1 1Distancia del ducto al frente (en funcin de su dimetro d)

V

e

l

o

c

i

d

a

d

d

e

l

a

i

r

e

(

%

)

0.25d 0.5d 0.75d d

Ventilacin Auxiliar Combinada

2 D (6 a 8 m)Tabique

0.7 Q

Q

D

( ASPIRANTE / IMPELENTE )

10-12 m

VENTILACIN AUXILIAR COMBINADA

Criterios para hacer mediciones de caudales y de presiones en la mina

Consideraciones Generales Tomar mediciones en todas las labores accesibles que

tengan un caudal de aire importante (ms del 5% del caudal total que circula por la mina)Registrar los caudales en todos los ventiladores principales Registrar los caudales en todos los ventiladores principales del circuito.

Hacer las mediciones cuando la actividad en la mina sea mnima para evitar distorsiones en las lecturas.

Verificar la mayor cantidad de lecturas durante el levantamiento.

Mediciones de Caudales y Presiones en la Mina

Medicin de caudales Establecer estaciones de medicin permanentes. Medir la seccin transversal de cada estacin con la mayor

precisin posible. Con anemmetro tomar por lo menos dos lecturas Con anemmetro tomar por lo menos dos lecturas

completas en cada seccin, hasta lograr un error

Recorrido del anemmetro

260

Ejemplo de diseo de un sistema de ventilacin auxiliar

Se requiere ventilar el frente de un tnel de 500 m de longitud que se ubica al nivel del mar, para el cual la demanda de aire es de 16.5 m3/s.Se ha decidido utilizar un ducto flexible de 900 mm de Se ha decidido utilizar un ducto flexible de 900 mm de dimetro, cuya resistencia aerodinmica (R) es de 4.18 Pa por cada 100 m de lnea.

La curva caracterstica del sistema ser por tanto la que se muestra a continuacin.

Curva caracterstica de un ducto flexible de 900 mm de dimetro de dimetro

Se dispone de dos ventiladores axiales de labes fijos y de 900 mm de dimetro, cuya curva caracterstica es la que aqu se muestrala que aqu se muestra

Si se superpone la curva caracterstica de esteventilador a la curva caracterstica del ducto de 900 mm de dimetro, se obtiene lo siguiente para diferentes longitudes de la lnea de ventilacin.

Se puede observar en este grfico que cuando la lnea de ventilacin alcance su longitud mxima, uno de estos ventiladores no ser capaz de impulsar los 16.5 m3/s que se requieren en el frente.

El comportamiento de este ventilador cuando se leconecte a 100 m de este ducto, ser el siguiente:

Si se superpone la curva caracterstica de dos de estos ventiladores conectados en serie, a la curva caracterstica del ducto de 900 mm de dimetro, se obtendr lo siguiente para diferentes longitudes de la lnea de ventilacin, pudiendo ventilacin, pudiendo observarse que dos de estos ventiladores conectados en serie, s podrn satisfacer la demanda de aire fresco del frente de trabajo.

Si se conectara uno de estos ventiladores al inicio de la lnea, cuando sta alcance una longitud de 250 m, ocurrir lo siguiente

Si en ese momento se conectara el segundo ventilador al inicio de Si en ese momento se conectara el segundo ventilador al inicio de la lnea y en serie con el primero, se obtendra lo siguiente:

Si en lugar de conectar los dos ventiladores al inicio de la lnea se conectara uno al inicio y otro al final, ocurrir lo siguiente

Se puede observar aqu que a partir de los 125 m, la lnea estara sometida a presin negativa, lo cual es inaceptable para

un ducto flexible. La solucin para evitar este problema ser desplazar el segundo ventilador hacia atrs, hasta que toda la lnea de ventilacin se encuentre sometida a presin positiva.

Si en cambio se conectara el segundo ventilador al centro de la lnea (es decir a 125 m del primero), se obtendra lo siguiente:

Es decir, ninguna seccin de la lnea estar sometida a presin negativa, pero cualquier pequea fluctuacin en el caudal hara

que tramo que se ubica inmediatamente antes del segundo ventilador podra estar sometido temporalmente a una presin negativa, por lo cual esta instalacin tampoco sera aceptable.

Si en cambio se instalara el segundo ventilador a 80 m del primero, las condiciones que se obtendran seran las que se

muestran a continuacin:

En este caso se habra reducido al mnimo las posibilidades de que el tramo que se ubica inmediatamente detrs del segundo ventilador se vea sometido a presiones negativas, por lo que

sta s constituye una solucin aceptable.

Cuando se extienda la lnea de ventilacin hasta su longitud mxima de 500 m, la situacin que se presentara sera la que muestra a

continuacin:

Es decir, se habr logrado el objetivo de impulsar los 16.5 m3/s de aire fresco que se requieren en el frente de trabajo, sin que exista el riesgo de que alguna seccin de la lnea de ventilacin pudiera estar sometida

a una presin negativa.

Programas de simulacinExisten en el mercado varios programas comerciales que permiten simular el comportamiento del circuito de ventilacin de una mina.Los ms populares son:

VNetPC (www.mvsengineering.com), yVentsim (www.ventsim.com).

VentsimVentsim