FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MINAS
LABORATORIO CONTROL DE AMBIENTE MINERO “SOFTWARE VENTSIM”
Antofagasta, Enero de 2017.
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FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MINAS
LABORATORIO CONTROL DE AMBIENTE MINERO “SOFTWARE VENTSIM”
Sebastián Aguirre G. · Diego Araya R. · Valeria Carvajal. · Franco Keim G. · Williams Quiñones Q . Profesor: Sr. Rodrigo Yupanqui A.
Antofagasta, Enero de 2017.
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RESUMEN
En este Proyecto de Ventilación de Minas, se hará un estudio técnico mediante el software VENTSIM para realizar una labor Minera Subterránea en donde se calculara un caudal, el cual bajo las normas chilenas de ventilación tendrá que satisfacer las necesidades óptimas que se necesiten, en relación al número de personas y equipos que estén operando. Minera “Santa Valeria” es un Proyecto de Explotación Subterránea, el proceso de extracción es mediante Sublevel-Stopping (S.L.S), el cual comprende 2 niveles de extracción, un túnel de acceso principal, una rampa, una chimenea, una estocada y un pique de extracción de aire y se encuentra ubicado ciudad de Calama, Región de Antofagasta, Chile. El caudal necesario que debe ingresar a la Mina “Del Carmen” es de 450 (m3/s), el cual satisface las necesidades para 10 trabajadores como para 10 equipos que en conjunto laboran al interior de la mina. Además, este caudal garantiza la dilución de los gases generados tanto por los equipos y maquinarias de combustión interna (Diesel), como los gases provenientes de la tronadura y los polvos asociados a las distintas operaciones.
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ÍNDICE
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN ......................................................................... 7 1.1
Objetivo general ................................................................................ 8
1.2
Objetivos específicos ........................................................................ 8
CAPÍTULO 2 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ...................................................... 9 2.1
Concepto de aire en minería. ............................................................ 9
2.2
Conceptos generales de minería .................................................... 10
2.3 Ventilación minera. .................................................................................. 11 2.4
Ley – Normas .................................................................................. 13
2.5
Gases en minería ............................................................................ 16
CAPÍTULO 3 METODOLOGÍA........................................................................ 20 3.1 Descripción del Proyecto: ........................................................................ 20 3.2 Cálculos de los caudales requeridos: ..................................................... 22 3.3 Requerimientos de aire: .......................................................................... 22 3.4 Calculo de presión barométrica: ............................................................. 27 3.5 Calculo densidad del aire: ...................................................................... 28 3.6 Corrección del coeficiente aerodinámico (K): .......................................... 28 CAPÍTULO 4 CONCLUSIÓN........................................................................... 31 CAPÍTULO 5 RECOMENDACIONES ............................................................. 32 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 33
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LISTA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1: Sistema aspirante y sistema impelente ....................................... 12 Ilustración 2: Diseña de mina. ........................................................................... 20 Ilustración 3 Mina con sus caudales y sectores. ............................................... 21 Ilustración 4: Nivel de producción de la mina. ................................................... 21
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LISTA DE TABLAS Tabla 1: Composición del aire seco. ................................................................. 16 Tabla 2: Clasificación de los gases. .................................................................. 16 Tabla 3: Caudal requerido por número de personas......................................... 24 Tabla 4: Caudal requerido por temperatura. ..................................................... 24 Tabla 5: Caudal requerido por consumo explosivo. .......................................... 26 Tabla 6: Caudal requerido por equipo Diesel. ................................................... 26 Tabla 7: Caudales requridos. ............................................................................ 27 Tabla 8: Caudal requerido excluyente. ............................................................. 27 Tabla 9: Caudal por cada galería ...................................................................... 30
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CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN
La ventilación al interior de una faena minera subterránea es esencial para la explotación de un yacimiento de estas características, sin ventilación resulta más que complicado realizar la extracción del mineral, más si este se encuentra a demasiada profundidad, donde un trabajo a cielo abierto resulta difícil, tanto técnica, como económicamente. Existen diversas razones por la cual ventilar, tanto para permitir el ingreso de aire fresco y con esto el oxígeno necesario para mantener la vida de los trabajadores, como también para diluir y suprimir gases tóxicos y el polvo, además de permitir un correcto trabajo de la maquinaria con motores de combustión interna al interior de las faenas subterráneas, entre otras razones, todas ellas críticas que justifican el ingresar aire a la mina. El Aire que ingresa a la mina durante su paso recoge contaminantes como gases, polvo en suspensión y calor producidos por las maquinas que laboran en ellas, esto hace que el aire se oxide y pierda parte de su característica primordial que es el oxígeno. En este proyecto de ventilación de Minas, se realizara una labor minera subterránea en donde se calculara un caudal, el cual bajo las normas chilenas de ventilación tendrá que satisfacer las necesidades óptimas que se necesiten, en relación al número de personas y equipos que estén operando.
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1.1 Objetivo general
Aprender a utilizar el software Ventsim con el propósito de poder solucionar problemas de ventilación
que se presenten en una mina
subterránea.
1.2 Objetivos específicos
Determinar el aire necesario para la vida del personal en el trabajo, con el fin de que puedan estar en un ambiente apto para lograr buen desempeño.
Realizar un estudio técnico de los parámetros de ventilación mediante el software Ventsim.
Definir el tipo de método de explotación a utilizar.
Definir la cantidad y tamaño de los túneles (galerías) a ser explotados.
Selección de Equipos y Máquinas que se requieren en la Mina.
Conocer y aplicar las normas chilenas de ventilación minera.
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CAPÍTULO 2
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1 Concepto de aire en minería.
El aire atmosférico se define como una mezcla de gases, incolora, inodora, insípida e imprescindible para la vida. Estos gases constituyen la atmosfera terrestre y permanecen alrededor del planeta tierra por acción de la fuerza de gravedad. El aire está compuesto principalmente por nitrógeno (78%), oxigeno (21%) y otras sustancias (1%). 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 la maquinaria en funcionamiento, así mismo la presencia de seres humanos, maquinaria de combustión interna en funcionamiento y materiales que se oxidan al interior de una faena minera subterránea hacen que el aire pierda parte de su oxígeno, al cual se le denomina aire viciado, este aire sale del interior de la mina a través de galerías y/o chimeneas de ventilación en forma natural o por la influencia de ventiladores.
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2.2 Conceptos generales de minería
2.2.1. Galería Labor minera construida al interior de una mina subterránea que se inicia a partir de un socavón principal. Es una excavación hecha en la roca normalmente horizontal o con pendiente suave, según sus usos toma diversas denominaciones, por ejemplo: conexión, cruzado, drift, estocada, socavón, etc.
2.2.2. Estocada Labor subterránea horizontal o sub horizontal que se inicia hacia un costado de una labor mayor interior mina, que es normalmente ciega, de corto desarrollo y que cumple funciones de servicio. Generalmente se construye para guardar equipos/maquinarias; como bodega de materiales; para refugio de incendios; polvorín diario; cuando se ha producido una discontinuidad en la mineralización y se continúa en otro frente. 2.2.3. Chimenea Es un conducto vertical o ligeramente inclinado excavado de abajo hacia arriba en la roca para propósitos de ventilación, de circulación del personal o de transporte de mineral. En este último caso, se denomina "coladero” o "chimenea para mineral" (ore pass) y puede estar construido con madera y equipado con una compuerta a través de la cual el mineral puede ser descargado en los carros de mina o vagonetas. 2.2.4. Pique Labor totalmente vertical de acceso principal al yacimiento que une el nivel de transporte con los niveles superiores, es complementada con jaula de gran capacidad, para transportar personal, materiales y equipos.
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2.2.5. Galería ciega Galería que no presenta un flujo de aire, ya que esta no presenta una conexión con otro tramo. Es necesario instalar un sistema de ventilación auxiliar para ventilarla (sistema impelente). 2.3 Ventilación minera. La Ventilación de Minas, tiene por misión principalísima el suministro de aire fresco con el objeto de lograr condiciones ambientales y termo-ambientales adecuadas para todo el personal que labore en faenas mineras subterráneas, como también para atender la operación de diversos equipos e instalaciones subterráneas. Dentro de los tipos de ventilación se tiene: 2.3.1 Ventilación natural Flujo natural de aire fresco sin necesidad de equipos auxiliares. Depende del clima, y es la energía más económica y abundante en la ventilación minera. 2.3.2 Ventilación auxiliar o secundaria Aquellos sistemas que, haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las minas subterráneas, empleando para ello circuitos de alimentación de aire fresco y de evacuación del aire viciado que les proporciona el sistema de ventilación general. Por extensión, esta definición la aplicamos al laboreo de túneles desde la superficie, aun cuando en estos casos no exista un sistema de ventilación general. Los sistemas de ventilación auxiliar que pueden emplearse en el desarrollo de galerías horizontales, utilizando ductos y ventiladores auxiliares son:
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Sistema impelente: El aire es impulsado dentro del ducto y sale por la galería en desarrollo ya viciado. Para galerías horizontales de poca longitud y sección (menores a 400 metros y de 3.0 x 3.0 metros de sección), 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.
Sistema aspirante: El aire fresco ingresa a la frente por la galería y el contaminado es extraído por los ductos. Para ventilar desarrollos de túneles desde la superficie, es el sistema aspirante el preferido para su ventilación, aun cuando se requieren elementos auxiliares para remover el aire de la zona muerta, comprendida entre la frente y el extremo del ducto de aspiración.
Ilustración 1: Sistema aspirante y sistema impelente
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2.4 Ley – Normas
La siguiente normativa, comprende los requerimientos básicos al interior de una faena minera subterránea, en este caso destacamos los siguientes artículos del DECRETO SUPREMO Nº132, REGLAMENTO DE SEGURIDAD MINERA, DEL MINISTERIO DE MINERÍA, específicamente de su CAPÍTULO 4, referido a la ventilación.
Artículo 137 En toda mina subterránea se deberá disponer de circuitos de ventilación, ya sea natural o forzado a objeto de mantener un suministro permanente de aire fresco y retorno del aire viciado.
Artículo 138 En todos los lugares de la mina, donde acceda personal, el ambiente deberá ventilarse por medio de una corriente de aire fresco, de no menos de tres metro cúbicos por minuto (3 m^3/min) por persona, en cualquier sitio de la mina. Dicho caudal será regulado tomando en consideración el número de trabajadores, la extensión de las labores, el tipo de maquinaria de combustión interna, las emanaciones naturales de la mina y las secciones de las galerías. Las velocidades, como promedio, no podrán ser mayores de ciento cincuenta metro por minuto (150 m/min.), ni inferiores a quince metros por minuto (15 m/min.).
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Artículo 139 Se deberá hacer, a lo menos trimestralmente, un aforo de ventilación de las entradas y salidas principales de la mina y, semestralmente, un control general de toda la mina, no tolerándose pérdidas superiores al quince por ciento (15%). Los resultados obtenidos de estos aforos deberán registrarse y mantenerse disponibles para el servicio.
Artículo 142 La ventilación se hará por medios que aseguren en todo momento la cantidad y calidad necesaria para el personal.
Artículo 144 No se permitirá la ejecución de trabajos en el interior de las minas subterráneas cuya concentración de oxígeno en el aire, en cuanto a peso, sea inferior a diecinueve coma cinco por ciento (19,5%) y concentraciones de gases nocivos superiores a los valores máximos permisibles determinados por la legislación. Si las concentraciones ambientales fueren superiores, será obligatorio retirar al trabajador del área contaminada hasta que las condiciones ambientales retornen a la normalidad, situación que deberá certificar personal calificado y autorizado.
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También se destacan los siguientes artículos del DECRETO SUPREMO Nº
594,
REGLAMENTO
SOBRE
CONDICIONES
SANITARIAS
Y
AMBIENTALES BÁSICAS EN LOS LUGARES DE TRABAJO, específicamente en su TÍTULO III, de las condiciones ambientales, PÁRRAFO I, de la ventilación.
Artículo 32 Todo lugar de trabajo deberá mantener, por medios naturales o artificiales, una ventilación que contribuya a proporcionar condiciones ambientales confortables y que no causen molestias o perjudiquen la salud de trabajador.
Artículo 34 Los locales de trabajo se diseñaran de forma que por cada trabajador se provea un volumen de 10 metros cúbicos, como mínimo, salvo que se justifique una renovación adecuada del aire por medios mecánicos. En este caso deberá recibir aire fresco y limpio a razón de 20 metros cúbicos por hora y por persona o una cantidad tal que provea 6 cambios por hora, como mínimo, pudiéndose alcanzar hasta los 60 cambios por hora, según sean las condiciones ambientales existentes, o en razón de la magnitud de la concentración de los contaminantes.
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Artículo 35 Los sistemas de ventilación empleados deberán proveer aberturas convenientes distribuidas que permitan la entrada de aire fresco en reemplazo del extraído. La circulación del aire estará condicionado de tal modo que en las áreas ocupadas por los trabajadores la velocidad no exceda de un metro por segundo. De su TÍTULO IV, de la contaminación ambiental, PÁRRAFO I,
disposiciones generales.
Artículo 58 Se prohíbe la realización de trabajos, sin la protección personal correspondiente, en ambientes en que la atmósfera contenga menos de 18% de oxígeno.
2.5 Gases en minería 2.5.1Composición del aire seco Gases
% en Volumen
% en Peso
Nitrógeno
78.09
75.53
Oxigeno
20.95
23.14
Anhídrido Carbónico
0.03
0.046
Argón y otros gases
0.93
1.284
Tabla 1: Composición del aire seco. 2.5.2 Clasificación de los Gases. Irritantes Asfixiantes Sofocantes Explosivos inflamables Monóxido de Carbono Nitrógeno Metano Hidrogeno Sulfuroso Anhídrido Carbónico Monóxido de Carbono Dióxido de Nitrógeno Metano Hidrogeno Sulfuroso Anhídrido Sulfuroso Tabla 2: Clasificación de los gases.
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Monóxido de carbono. Características:
Formula: CO Peso específico: 0,967 Límite explosivo: 12,5 a 74,2 % Límite permisible: 40 ppm - 44 mg/m³ Gas incoloro e inodoro.
Como se genera:
Es producto de la combustión incompleta de materias orgánicas o carbonáceas. Se desprende del escape de motores de combustión interna. Por el uso de explosivos.
Hidrogeno Sulfurado. Características:
Formula: H2S Peso específico: 1,19 Límite explosivo: 4,3 a 45 % Límite permisible: 8 ppm - 11,2 mg/m³ Gas incoloro, inflamable, olor a huevos podridos.
Se genera:
Por descomposición de la pirita (Fes). Por descomposición de sustancias orgánicas. Por disparos en minerales que contienen azufre.
Dióxido de nitrógeno (Humos Nitrosos) Características:
Formula: NO2 o N2O4 Peso específico: 1,54 Límite permisible: 2,4 ppm - 4,8 mg/m³ Gas color pardo rojizo a temperaturas sobre 23°C, picante y algo dulce. Ordinariamente no presenta riesgo de incendio, pero puede hacerse inflamable en presencia de oxígeno puro.
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Como se genera:
Se producen al detonar explosivos o dinamitas. Se desprende del escape de equipos que funcionan a gasolina y diesel. Se producen durante las operaciones de soldadura al arco y con gas.
Anhídrido Sulfuroso Características:
Formula: SO2 Peso específico: 2,2 Límite permisible: 1,6 ppm - 4 mg/m³ Gas incoloro, picante, irritante, sabor ácido y acentuado olor a azufre quemado.
Como se genera:
Por la combustión del azufre (piritas). Por la combustión de carbón rico en azufre. Disparos en minerales con alto contenido de azufre de los que puede desprenderse también H2S y CO.
Nitrógeno. Características:
Formula: N Peso específico: 0,971 Gas incoloro, inodoro, físicamente inerte. Forma parte del aire (78,06%)
Como se genera:
Se encuentra también en el aire en forma de amoniaco. Por los disparos (debido a la ausencia del oxígeno del aire). En los lugares en que la ventilación es deficiente y se produce una deficiencia de oxígeno.
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Anhídrido Carbónico. Características:
Formula: CO2 Peso específico: 1,529 Límite permisible: 4000 ppm 7200 mg/m³ Gas incoloro, inodoro, sabor ligeramente acido. Forma parte del aire en la proporción de 0,03 a 0,06%.
Como se genera:
Se produce por la respiración de las personas y animales (fundamentalmente en lugares confinados). Producto de la combustión de sustancias carbonadas en presencia de exceso de aire o de oxígeno.
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CAPÍTULO 3
METODOLOGÍA
3.1 Descripción del Proyecto:
Minera “Santa Valeria” es un proyecto de explotación subterránea, en donde el proceso de extracción es mediante Sublevel-Stopping (S.L.S), el cual comprende 4 niveles, un túnel de acceso principal, una rampa, una chimenea, una estocada y un pique de extracción de aire . Asimismo, prevé una tasa de producción en régimen de 2.000 toneladas de mineral por día (tpd). El proyecto minero se encuentra actualmente en Calama-, región de Antofagasta, situado a una altura de 3200 metros sobre el nivel del mar, con una profundidad de 200 metros aproximados desde la superficie terrestre hasta el techo del cuerpo
Ilustración 2: Diseña de mina.
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Ilustración 3 Mina con sus caudales y sectores.
Ilustración 4: Nivel de producción de la mina.
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3.2 Cálculos de los caudales requeridos: 3.2.1 Generalidades El objetivo principal de un estudio de ventilación de minas, es determinar la cantidad y calidad del aire que debe circular dentro de ella. Los factores que influyen en la determinación de este caudal, dependen de las condiciones propias de cada operación y del método de explotación utilizado. El caudal necesario, para satisfacer las necesidades tanto del personal como de los equipos que en conjunto laboran al interior de la mina, se establecen de acuerdo a los requerimientos legales, normas de confort y eficiencia del trabajo. Este caudal debe garantizar la dilución de los gases generados tanto por los equipos y maquinarias de combustión interna (Diesel), como los gases provenientes de la tronadura y los polvos asociados a las distintas operaciones.
3.3 Requerimientos de aire: Las necesidades de aire al interior de la mina, deben ser determinadas en base al personal y el número de equipos que trabajan al interior de las labores en los niveles que componen la mina. El cálculo de las necesidades, permitirá ventilar las labores mineras en forma eficiente, mediante un control de flujos tanto de inyección de aire fresco, como de extracción de aire viciado. Para determinar el requerimiento de aire total se utilizan los siguientes parámetros operacionales:
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3.3.1 Caudal requerido por el número de personas: El Art. N° 138 del D.S. N° 72., exige una corriente de aire fresco de no menos de tres metros cúbicos por minuto (3 m³/ min.) por persona, en cualquier sitio del interior de la mina. Q= F x N (m³/ min.) Dónde:
Q = Caudal total para “n” personas que trabajen en interior mina (m³/ min.)
F = Caudal mínimo por persona (3 m³/ min.)
N = Número de personas en el lugar.
A pesar que este método es utilizado con frecuencia, se debe considerar “F” sólo como referencia, pues no toma en cuenta otros factores consumidores de oxígeno, como lo son la putrefacción de la madera, la descomposición de la roca, la combustión de los equipos, etc. 3.2.2 Caudal requerido por desprendimiento de gases Según Norma Chilena: Q= 0.23 x q (m³/ min.) Dónde:
Q = Caudal de aire requerido por desprendimiento de gases durante 24 horas
q = volumen de gas que se desprende en la mina durante las 24 horas
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Número de personas
Cantidad
Caudal (m3/s)
Caudal cfm
Caudal (m3/min)
Galería de extracción
8
0.4
846.901248
24
Galería 1
2
0.1
211.725312
6
0.5
1058.62656
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Tabla 3: Caudal requerido por número de personas. 3.3.2 Caudal requerido por temperatura: La legislación chilena señala que la temperatura húmeda máxima en el interior de la mina no podrá exceder de 30 º C, para jornadas de trabajo de 8 horas. Como norma para el cálculo del aire respecto a la temperatura, se dan los siguientes valores:
Humedad relativa
Tº seca
Velocidad mínima Dimensión Labor 20(m2)(5x4)
< o = 85%
24 a 30°C
30 m/min
600 m3/min
> 85%
> 30°C
120 m/min
2240 m3/min
Temperatura Rampa Galería 1 Galería 2 Galería 3 Galería Extracción Promedio
Grados Dimensiones C° (m2) 24 30 25 20 27 20 29 20 29 26.8
20 22
Caudal (m3/s) 10 10 10 10
Caudal cfm 21172.5312 21172.5312 21172.5312 21172.5312
Caudal (m3/min) 600 600 600 600
10 1.0
21172.5312 21172.5312
600 600
Tabla 4: Caudal requerido por temperatura.
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3.3.3 Caudal requerido por consumo de explosivo
Al tratarse de minas metálicas, este método es el que más se usa. Toma en cuenta la formación de productos tóxicos por la detonación de explosivos, el tiempo que se estima para despejar las galerías de gases y la cantidad máxima permitida, según normas de seguridad, de gases en la atmósfera. Para el cálculo de este caudal, se emplea la siguiente relación empírica:
𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝑨 ∗ 𝒂 𝒎𝟑 𝑸= ( ) 𝒅∗𝒕 𝒎𝒊𝒏
Dónde:
Q = Caudal de aire requerido por consumo de explosivo detonado (m3 /min.)
A = Cantidad de explosivo detonado, equivalente a dinamita 60% (Kg.)
a = Volumen de gases generados por cada Kg. de explosivo. a = 0.04 (m³/Kg. de explosivo); valor tomado como norma general.
d = % de dilución de los gases en la atmósfera, deben ser diluidos a no menos de 0.008 % y se aproxima a 0.01 %
t = tiempo de dilución de los gases (minutos); generalmente, este tiempo no es mayor de 30 minutos, cuando se trata de detonaciones corrientes.
Reemplazando en la fórmula tendremos: Q = (0,04 x A x100)/(30 x 0,008) m3 /min.
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Entonces, tendríamos finalmente: Q = 16,67 x A (m3 /min)
Explosivos
cantidad (kg)
Caudal (m3/s)
Caudal cfm
Caudal (m3/min)
semexsa 80% 1 1/4x(
80
22.2
47059.5
1333.6
examon "p" (bls. X 25kg.)
80
22.2
47059.5
1333.6
44.5 94119.0 Tabla 5: Caudal requerido por consumo explosivo.
2667.2
3.3.4 Caudal requerido por equipo Diesel El art. N° 132 del “R.S.M.” (D.S. N° 72) recomienda un mínimo de 2.83 (m3/min) por HP al freno del equipo para máquinas en buenas condiciones. Se debe calcular el requerimiento de aire de cada equipo diesel, multiplicando 2,83 por la potencia y por el número de equipos que trabajan en el momento de máxima producción, eliminando aquéllos que están fuera de la mina, en reserva o en mantención.
Equipos
Jumbo Acuñador Shotcrete Camión Explosivos Camión Insumos Bulldozer
Cantidad
HP
Caudal (m3/s)
1
232
17.5
1
138
7.0
14718.1
417.1
BOMBA CIFA Mercedes Vario
1
96
2.4
5119.3
145.1
1
175
4.4
Mercedes
1
250
6.3
Caterpillar D-8
1
165
4.2
8798.8
249.3
41.8
88415.1
2505.6
Modelo
Atlas Copco XE3C CAT 320
Caudal cfm
37115.1
9332.1 13331.6
Tabla 6: Caudal requerido por equipo Diesel.
Caudal (m3/min)
1051.8
264.5 377.8
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De acuerdo a los cálculos de caudal obtenidos anteriormente se pueden obtener los caudales requeridos con respecto a su relación de excluyentes e incluyentes, los resultados obtenidos son los siguientes: Caudal Requerido Incluyente Número de Personas Equipos Diesel Temperatura
caudal (m3/s) 0.5 41.8 10 52.3
Tabla 7: Caudales requridos.
Caudal Requerido Excluyente Explosivos
caudal(m3/s) 44.5
Tabla 8: Caudal requerido excluyente. Estos resultados nos entregan el caudal mínimo que debe entrar a la labor minera con el propósito de poder satisfacer los requerimientos que se solicitan en las normas de seguridad minera. Como el caudal mayor es el resultado de la suma de los caudales incluyentes, el cual es 52.3 (m3/s).
3.4 Calculo de presión barométrica:
𝑷𝒃 = 𝑷𝒐 ∗ (𝟏 −
𝑯𝒄 )𝟓.𝟐𝟓𝟔𝟏 𝟔 𝟔. 𝟖𝟕𝟓𝟑𝟓 ∗ 𝟏𝟎
Dónde:
Pb = presión del aire en altitud Hc en una dada presión a nivel del mar. (pulg hg o mm Hg) Hc = Altura (pies) = 3200 (m) = 10496 (pies) Po = Presión sobre nivel del mar (19.92 pulg Hg o 760 mmHg) Pb = 20.18 in Hg o 512.7 mmHg
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3.5 Calculo densidad del aire:
𝒘=
𝟎. 𝟒𝟓𝟓 ∗ 𝒑𝒃 𝟐𝟕𝟑 + °𝑪
Dónde: 𝑘𝑔
𝑙𝑏
w = Densidad del aire (𝑚3 𝑜 𝑓𝑡 3 )
w = 0.778 (𝑚3 ) o 0.0486 (𝑓𝑡 3 )
𝑘𝑔
𝑙𝑏
3.6 Corrección del coeficiente aerodinámico (K):
𝒌𝒈 𝒌 𝑲𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒐 ( 𝟑 ) = 𝒘( ) 𝒎 𝟏. 𝟐𝟎𝟏
Luego por cálculos de corrección de K se obtuvo: 0.027
𝐾 𝑟𝑎𝑚𝑝𝑎 = 0.778 (1.201) = 0.01749
𝐾 𝑔𝑎𝑙𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 = 0.778 (1.201) = 0.01296
𝐾 𝑒𝑥𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 0.778 (1.201) = 0.01943
0.02
0.03
Al obtener todos los valores necesarios para utilizar el software ventsim, se procede a calcular el caudal por cada galería, los resultados obtenidos con el software son los siguientes:
No.
Nombre Acceso
Largo (m) 167
Caudal (m3/s) 450.0
Veloc. (m/s) 15.0
1 6
Rampa
50
450.0
9
Rampa
50
10
Nivel 3
11
PG
K (K*s2/m3) 0.01749
Altura (m) 5.0
Ancho (m) 6.0
X1
Y1
Z1
X2
Y2
Z2
275.6
Resistencia (K*s2/m4) 0.00238
-120
0
701
100
0
666
15.0
82.5
0.0004074
0.01749
5.0
6.0
100
0
666
100
50
666
449.6
15.0
82.3
0.0004074
0.01749
5.0
6.0
100
50
666
100
100
666
50
0.449
0.0
0
0.00155
0.01296
5.0
4.0
100
50
666
150
50
666
Galería 3
50
0.449
Q 0.0
0
0.001125
0.01296
5.0
4.0
150
50
666
200
50
666
12
Rampa
100
449.6
15.0
164.7
0.0008148
0.01749
5.0
6.0
0
0
646
100
0
646
13
Rampa
50
449.6
15.0
82.3
0.0004074
0.01749
5.0
6.0
100
0
646
100
50
646
15
Rampa
100
449.6
15.0
164.7
0.0008148
0.01749
5.0
6.0
0
100
646
0
0
646
16
Rampa
50
212
7.1
18.3
0.0004074
0.01749
5.0
6.0
100
50
646
100
99
646
17
Nivel 2
50
237.6
11.9
67.3
0.0011924
0.01296
5.0
4.0
100
50
646
150
50
646
18
Galería 2
50
237.6
11.9
63.5
0.001125
0.01296
5.0
4.0
150
50
646
200
50
646
19
Rampa
100
212
7.1
33.6
0.0008148
0.01749
5.0
6.0
0
0
618
100
0
618
20
Rampa
50
212
7.1
18.3
0.0004074
0.01749
5.0
6.0
100
0
618
100
50
618
22
Rampa
100
212
7.1
36.6
0.0008148
0.01749
5.0
6.0
0
101
618
0
0
618
23
Rampa
50
211.5
7.1
18.2
0.0004074
0.01749
5.0
6.0
100
50
618
100
101
618
24
Nivel 1
50
0.449
0.0
0
0.0011924
0.01296
5.0
4.0
100
50
618
151
50
618
25
Galería 1
50
0.449
Q 0.0
0
0.001125
0.01296
5.0
4.0
151
50
618
200
50
618
26
Rampa
100
211.5
7.1
36.5
0.0008148
0.01749
5.0
6.0
0
0
590
100
0
590
27
Rampa
50
211.5
7.1
18.2
0.0004074
0.01749
5.0
6.0
100
0
590
100
50
590
29
Rampa
100
211.5
7.1
36.5
0.0008148
0.01749
5.0
6.0
0
101
590
0
0
590
30
Rampa
75
137.2
4.6
11.5
0.0006111
0.01749
5.0
6.0
100
50
590
100
125
590
42
Galería de E
65
55.01
2.8
4.4
0.00284
0.01943
5.0
4.0
100
125
590
150
125
590
63
Rampa
101
449.6
15.0
166.3
0.0008229
0.01749
5.0
6.0
100
100
666
0
100
646
64
Rampa
103
212
7.1
37.7
0.0008392
0.01749
5.0
6.0
100
99
646
0
101
618
65
Rampa
103
211.5
7.1
37.6
0.0008392
0.01749
5.0
6.0
100
101
618
0
101
590
30
90
Rampa
50
0.449
0.0
0
0.0004318
0.01749
5.0
6.0
200
50
666
250
50
666
92
Rampa
50
237.6
7.9
23
0.0004074
0.01749
5.0
6.0
200
50
646
250
50
646
93
Rampa
50
0.449
0.0
0
0.0004074
0.01749
5.0
6.0
200
50
618
250
50
618
94
Rampa
50
74.31
3.7
6.6
0.0011924
0.01749
5.0
4.0
100
50
590
250
50
590
96
Galería de E
75
74.21
3.7
9.3
0.0016875
0.01943
5.0
4.0
250
50
590
250
125
590
97
Pique de Ex
36
0.1
Q 0.0
0
0.00170
0.01943
5.0
4.0
250
50
590
250
50
618
98
Pique de Ex
20
0.549
0.0
0
0.00101
0.01943
5.0
4.0
250
50
618
250
50
646
99
Pique de EX
20
238.1
18.9
71.8
0.00087
0.01943
5.0
4.0
250
50
646
250
50
666
101
Pique de Ex
120
238.6
19.0
432.5
0.00525
0.01943
5.0
4.0
250
50
666
250
50
700
102
-pique de Ex
26
82.21
6.5
12.4
0.00127
0.01943
5.0
4.0
100
125
590
100
151
590
103
Pique de Ex
50
82.21
6.5
22.7
0.00232
0.01943
5.0
4.0
100
151
590
150
151
590
104
Galería de E
0
74.21
3.7
0.1
0.0000099
0.01943
5.0
4.0
250
125
590
150
125
590
105
Galería de E
26
129.2
10.3
30.7
0.00127
0.01943
5.0
4.0
150
125
590
150
151
590
106
Chimenea
109
211.4
16.8
317
0.0049
0.01943
5.0
4.0
150
151
590
150
151
699
Tabla 9: Caudal por cada galería
CAPÍTULO 4
CONCLUSIÓN
Para concluir, con los datos calculados en el VENTSIM podemos decir que si satisface los requerimientos de la Mina, ya que, el caudal necesario que debe ingresar a la Mina “Santa Valeria” es de 450 (m 3/s), el cual satisface las necesidades para 10 trabajadores como para 10 equipos que en conjunto laboran al interior de la mina. Además, este caudal garantiza la dilución de los gases generados tanto por los equipos y maquinarias de combustión interna (Diesel), como los gases provenientes de la tronadura y los polvos asociados a las distintas operaciones. El principal motivo de este trabajo fue aprender los conceptos de ventilación y las normas Chilena por los cuales se rigen, además de instruirnos en el uso de las herramientas básicas del software VENTSIM para poder generar modelos y simulaciones, lo cual fue muy gratificante para nosotros, ya que, podremos aplicar todo lo aprendido en otros proyectos futuros.
32
CAPÍTULO 5
RECOMENDACIONES
En todos los lugares de la mina donde accede personal, el ambiente deberá ventilarse por medio de una corriente de aire fresco, de no menos de 3 metros cúbicos por minutos y por persona, en cualquier sitio de la mina, y la velocidad promedio no podrá ser mayor de 150 [m/min], ni inferior a 15 metros por minutos.
En toda mina subterránea se deberá disponer de circuitos de ventilación natural o forzado a objeto de mantener un suministro permanente de aire fresco y retorno del aire viciado.
En las minas se deberá realizar semestralmente un aforo de ventilación en las entradas y salidas principales de la mina, y anualmente un control general de toda la mina. Los resultados obtenidos a estos aforos deberán registrarse y mantenerse disponible para el Servicio.
33
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Yañes Garín Exequiel. Ventilación de Minas, 1994. [2] Ministerio de Minería. Reglamento de seguridad minera. Decreto supremo Nº132, 2004. Título III, Capítulo Cuarto, Ventilación. [3] Ministerio de Salud. Reglamento sobre condiciones sanitarias y ambientales básicas en los lugares de trabajo. Decreto supremo Nº594,1999. Título III, Párrafo I, De la ventilación. Título IV, De la contaminación ambiental, Párrafo I, Disposiciones Generales. [4] Sernageomin. Seguridad minera. Guía ventilación minas http://www.sernageomin.cl/pdf/mineria/seguridad/200812GuiaVentilacionMin as.pdf
