UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y METALURGIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
CONSUMO DE AIRE POR LAS PERSONAS Y EQUIPO DIESEL
PRESENTADO EN LA ASIGNATURA DE VENTILACIÓN DE MINAS DOCENTE: MSc. ING. JACINTO CORNELIO ISIDRO I SIDRO GIRALDO
INTEGRANTES
HUARAZ, Novienbre del 2013
VENTILACION DE MINAS - FIMGM
SUMARIO
INTRODUCCION 1. CALCULO DE LA DEMANDA DE AIRE FRESCO EN INTERIOR MINA 1.1. PARA MINAS METALICAS Y NO METALICAS, EXCEPTO CARBON 1.1.1
PARA EL PERSONAL
1.1.2
PARA LOS EQUIPOS DIESEL
1.1.3
PARA DILUCION DE CONTAMINANTES
EJEMPLOS PRACTICOS 1.2. PARA MINAS DE CARBON 1.2.1 PARA EL PERSONAL 1.2.2 PARA LOS EQUIPOS DIESEL AUTORIZADOS 1.2.3 PARA DILUCION DE CONTAMINANTES 1.3. PARA MINAS DE CARBON CON ALTO CONTENIDO DE GAS GRISU 1.3.1. SEGÚN EL CONSUM O DE E XPL OSI VO 1.3.2. SEGÚN LA PRODU CCION DE CA RBON 1.3.3. SEGÚN EL DE SPRENDI M I EN TO DE GAS GRISU
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VENTILACION DE MINAS - FIMGM
INTRODUCCION
Para hacer frente a la mayor demanda de materias primas y el aumento continuo del costo de producción, en las últimas décadas, la industria minera soportó una reconstrucción total, en base a su completa mecanización y eficiencia de sus actividades. Con el aumento de la producción y masificación de sus operaciones, crecieron las dificultades en la ventilación subterránea, haciendo discutible las condiciones de trabajo que la minería subterránea ofertaba. Los trabajos de ventilación en las minas subterráneas tienen por objetivo suministrar permanentemente a las labores, suficiente aire fresco en función a las necesidades, de modo que la atmósfera o ámbito en dichas zonas mantenga sus condiciones termo-ambientales acordes a la seguridad, la salud y rendimiento del trabajador. Considerando que en la última década la segunda causa más frecuente de los accidentes de trabajo en la minería subterránea a sido la intoxicación (desprendimiento de rocas fue la primera causa), obliga la indiscutible necesidad de llegar al capacidad reflexiva de los futuros profesionales mineros así como de los profesionales en ejercicio, asumir el reto de erradicar las fuentes y causas que originan los accidentes de trabajo y las enfermedades ocupacionales +por intoxicación.
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VENTILACION DE MINAS - FIMGM
CALCULO DE LA DEMANDA DE AIRE FRESCO EN INTERIOR MINA Todo sistema de ventilación, parte del conocimiento y definición de los requerimientos de aire fresco o caudal de aire, a fin de satisfacer necesidades operativas propias de los diferentes trabajos encomendados, equipos accesorios, etc.
1.4. PARA MINAS METALICAS Y NO METALICAS, EXCEPTO CARBON En toda unidad minara subterránea en operación, debe calcularse los requerimientos de aire fresco para el personal que labora en interior mina, si contaran con equipos diesel autorizados (scooptram, teletram, volquetes, camionetas, etc.) y en minas operativas convencionales donde las condiciones ambientales no son las adecuadas, se calcularan los requerimientos de aire fresco para la dilución de los contaminantes. Para el caso de la demanda de aire será calculable de la siguiente manera.
1.1.4
PARA EL PERSONAL Se utiliza la siguiente relación:
⁄
Donde:
n: Numero de trabajadores en interior mina. Se considera el numero mayor presente en determinado momento del dia y esta dado por la suma de trabajadores de todos los departamentos o secciones, incluyendo a la supervisión,
visitante,
trabajos
eventuales
(mecánicos,
muestreros,
electricistas, etc.)
q1: Cantidad mínima de aire necesario para cada trabajador, en base al 3
/mi n Art.204º del RSeHM, m
q1= 3.0 para minas que se encuentran hasta 1500 msnm. q1= 4.2 para minas que encuentren entre 1500 y 3000 msnm. q1= 5.1 para minas que se encuentren entre 3000 y 4000 msnm.
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VENTILACION DE MINAS - FIMGM
q1= 6.0 para minas que se encuentren sobre los 4000 msnm De acuerdo al CIAS (Manual de Fundamentos de Higiene Industrial), se inhala 4.3 a 8.0 litros de aire por minuto (en reposo y en ejercicios violentos de corta duración respectivamente). En las minas del Perú se considera que el trabajador inhala un máximo de 50 lts/min 3
(0.050 m /min) de aire, trabajando moderadamente. Considerando que la mayor parte de los trabajos en interior mina son de condiciones ambientales diferentes a los trabajos en superficies y asumiendo por exceso que el trabajador, cualquiera sea la cota de trabajo, consume 100 lts/min (0.1 3
m /min)
de aire fresco en base a estudios del CIAS y otros autores, se tiene lo
siguiente:
COTA DE TRABAJO
(msnm)
CAUDAL CAUDAL CAUDAL REQUERIDO CONSUMIDO CONSUMIDO POR POR POR TRABAJADOR TRABAJADOR TRABAJADOR 3 /mi n ) (m
PORCENTAJE AIRE FRESCO NO CONSUMIDO POR TRABAJADOR (%)
3 /mi n ) (m
3 /mi n ) (m
3.00
0.10
2.90
96.67
4.20
0.10
4.10
97.61
5.10
0.10
5.00
98.04
6.00
0.10
5.90
98.33
Hasta 1500
1500
a
3000
3000
a
4000
4000
a
mas
Cuadro que muestra que el trabajador solo consumirá el 3% del volumen de aire fresco que realmente se le abastece. 5
VENTILACION DE MINAS - FIMGM
Realizando un análisis de abastecimiento/consumo (oferta/demanda) de aire fresco para una mina que se encuentra entre 0 y 1500 msnm se tiene: El abastecimiento normado es de 3
3
m /min (3000 lts/min)
por trabajador.
En este caudal, el contenido de oxigeno, elemento vital para el organismo, es aproximadamente la quinta parte, es decir 0.6 m3 (600 lts/min). El aire que ingresa al organismo contiene un 20.95 % de oxigeno en volumen y el exhalado 16.00% de oxigeno, es decir se consume realmente: 20.95- 16 = 4.95
→
20.95 → 100% 4.95
→ X%
X = 23.63%
Luego: 600 lts/seg → 100% X
→ 23.63%
Luego el consumo de oxigeno por trabajador será:
X =141.78 lts/seg
ABASTECIMIENTO AIRE FRESCO
0-15000
1500-3000
3000-4000
4000-A MAS
msnm
msnm
msnm
msnm
3000
4200
5100
6000
600
840
1020
1200
141.78
198.49
241.03
283.56
(lt/min) CONTENIDO DE OXIGENO
(lt/min) CONSUMO DE OXIGENO POR TRABAJADOR
(lt/min) 6
VENTILACION DE MINAS - FIMGM
1.1.5
PARA LOS EQUIPOS DIESEL En caso de emplearse equipos diesel autorizados por el Ministerio de Energía y Minas, se utiliza la siguiente fórmula:
⁄
)) Donde:
3: Cantidad de aire circulante por cada HP que desarrollen los equipos (Art. 204º del Reglamento de Seguridad e Higiene Minera, m3/min).
P: Potencia o HP de placa desarrollados por el total de vehículos diesel autorizados que trabajan en interior mina.
%: porcentaje de corrección de la potencia por altura de trabajo. Los fabricantes de equipos diesel determinan que la potencia de sus motores son referidos a nivel del mar y que la potencia de un motor de cuatro tiempos (que son los que mayormente trabajan en interior mina), disminuye un 1% por cada 100 metros de altura de trabajo.
1.1.6
PARA DILUCION DE CONTAMINANTES Requerimientos adicionales de aire fresco a tenerse en cuenta en minas en que los agentes contaminantes presentes en el ambiente de trabajo puedan causar molestias o daños a la salud. Teniendo en cuenta el alto costo de ventilación existentes en determinadas minas, en algunos casos es opcional, la relación utilizada al respecto comprende:
⁄
Donde:
A: Sección media de los conductos (galerías, chimeneas, rampas, ductos, etc.) por donde realmente circula el aire con fines de ventilación, m2.
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VENTILACION DE MINAS - FIMGM
a = Ancho medio del conducto, m
h = Altura media del conducto, m
feg = Factor de corrección geométrica en atención a la cantidad de mineral que se deja in situ a fin de dar forma de arco al techo, los valores oscilan entre 0.8 (cuando se deja mucho mas mineral de lo programado in situ en el techo y cajas dejando una sección muy irregular y fuera por estándares por defecto), 0.9 (cuando se deja la cantidad de mineral conveniente en techo), 1.1 a 1.2 (cuando se rompe mas mineral de lo programado en cajas y techo, dejando una sección muy irregular y fuera de estándares por exceso).
V: Velocidad del flujo de aire en los conductos (Art. 204º del RSeHM) 20 a 250 m/min, cuando se utiliza dinamita. 25 a 250 m/min, cuando se utiliza ANFO.
N: Numero de niveles en operación o por donde circula continuamente el personal.
EJEMPLOS PRACTICOS En la mina madrigal, en la guardia del dia y en el horario de mayor concentración de personal y equipo diesel, se cuenta con los siguientes números de trabajadores y equipos, en los tres niveles de operación: 106 trabajadores Mina 18 trabajadores Geología 15 trabajadores Ingeniería 05 trabajadores Seguridad
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VENTILACION DE MINAS - FIMGM
14 trabajadores Maestranza 16 trabajadores Electricidad 8 trabajadores Garaje 15 trabajadores Otros 197 trabajadores. ∑
NÙMERO DE EQUIPOS
POTENCIA (HP)
2 LHD
125
2 LHD
110
2 volquetes de bajo perfil
125
∑
720
Cota : 4360 msnm
Sección de las labores
Galerías
2.10*2.30*0.90 = 4.35 m2
Tajos
3.00*2.50*0.90 = 6.75 m2
Chimeneas
1.50*1.50*0.90 = 2.03 m2
Rampas
3.50*4.00*0.90 = 12.6 m2
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VENTILACION DE MINAS - FIMGM
25.73 / 4 = 6.43 m2
Promedio
Explosivo utilizado : dinamita
Hallar los requerimientos de aire
SOLUCION 3
Q1 = 6*197 trabajadores =1.182 m /min 3
Q 2 = 3*(720-(720*0.436)) =1.218 m /min
Q3 = 6.43 m2 * 15 m/min * 3 niveles = 289 m3 /min 3
TOTAL = 2 689 m /min
1.5. PARA MINAS DE CARBON La denominación minas de carbón comprende las de carbón propiamente dicho y las de todo combustible mineral solido. Para el caso se realiza el requerimiento de aire teniendo en cuenta las siguientes relaciones.
1.2.1 PARA EL PERSONAL Se utiliza la siguente relación: ⁄
Donde:
n = Número de trabajadores en interior mina. De acuerdo al Art. 205º del RSeHM se dividirá la mina en secciones (circuitos independientes) de tal manera que en ninguna de ellas se encuentren simultáneamente más de 100 trabajadores.
q1 = Cantidad mínima de aire necesaria por hombre (Art. 205º del RSeHM):
q1 = 4.50 m3/min, cuando las minas se encuentran hasta 1500 msnm q1 = 6.30 m3/min, cuando las minas se encuentran de 1500 a 3000 msnm 10
VENTILACION DE MINAS - FIMGM
q1 = 7.65 m3/min, cuando las minas se encuentran de 3000 a 4000 msnm q1 = 9.00 m3/min, cuando las minas se encuentran sobre los 4000 msnm
En zonas “gaseosas”
(cuando la concentración del gas metano es superior a 5000
partes por millón de acuerdo al Art.206º del RHeHM la cantidad de aire por persona será el doble de la señalada en el Art. 204º )
1.2.2 PARA LOS EQUIPOS DIESEL AUTORIZADOS Se sigue el mismo procedimiento que el ítem 1.1.2
1.2.3 PARA DILUCION DE CONTAMINANTES Se sigue el mismo procedimiento que el ítem 1.1.3 La sumatoria de estas demandas, será el caudal total requerido.
1.6. PARA MINAS DE CARBON CON ALTO CONTENIDO DE GAS GRISU Se aplican las siguientes relaciones de i mportancia.
1.3.1. SEGÚN EL CONSUM O DE E XPL OSI VO
Se tiene la siguiente relación a aplicarse.
⁄
Donde:
A = Cantidad de explosivo por disparo, (Kg).
B = Volumen convencional de CO generado por 1 Kg de explosivo, 40 lt.
t = Tiempo de ventilación; 30 minutos en voladuras convencionales y 480 a 1200 min en voladuras masivas.
1.3.2. SEGÚN LA PRODU CCION DE CA RBON 11
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Para el caso se aplica la siguiente relación: ⁄
Donde:
q = Caudal de aire fresco requerido por la mina en
3
m /min por
cada m3 de
mineral extraído de acuerdo a la siguiente categoría de la mina.
DESPRENDIMIENTO CATEGORÍA DE LA MINA
CAUDAL
DE
AIRE
GRISÚ EN M3 DE GAS REQUERIDO POR M3 DE MINERAL
3 /mi n ) (m
EXTRAÍDO I
Hasta 7 m3
1.4
II
7 a 14 m3
1.75
III
14 a 21 m3
2.10
IV
Más de 21 m3
Debe
ser
tal
que
el
contenido de CH4 en la corriente de salida no exceda de 7500ppm y el caudal de aire requerido debe ser mayor que 2.10
T = Producción por día de carbón b = Coeficiente de irregularidad de la producción. Oscila de 1.05 a 1.15.
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1.3.3. SEGÚN EL DE SPRENDI M I EN TO DE GAS GRISU
Se tiene la siguiente relación a utilizar. ) ⁄
Donde:
V= Volumen por día de gas desprendido por el carbón, m 3.
C= Limite permisible del gas grisú, 0.50 % dato particular del Peru.
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