Curso de Ventilacion de Mina

“CURSO VENTILACION DE MINAS” PARA EXPERTO SERNAGOEMIN RELATOR : MANUEL MARTINEZ V.

EL AIRE DE MINAS Y SUS CONTAMINANTES AIRE •EL AIRE COMPOSICION COMPOSICION DEL AIRE SECO

% en volumen

% en peso

 Nitrógeno  Nitrógeno N2

78,09

75,53

Oxígeno O2

20,95

23,14

Anh. Carb. CO2

0 ,0 3

0,046

Argón y otros gases

0 ,9 3

1,284

EL AIRE DE MINAS Y SUS CONTAMINANTES AIRE •EL AIRE COMPOSICION COMPOSICION DEL AIRE SECO

% en volumen

% en peso

 Nitrógeno  Nitrógeno N2

78,09

75,53

Oxígeno O2

20,95

23,14

Anh. Carb. CO2

0 ,0 3

0,046

Argón y otros gases

0 ,9 3

1,284

• LA RESPIRACIÓN HUMANA

 N2 : 79% O2 : 16% CO2 : 5% • CUOCIENTE

RESPIRATORIO RESPIRATORIO

CO2 expelido CR = O2 consumido

INHALACION DE OXIGENO Y AIRE EN LA RESPIRACIÓN HUMANA

REPO REPOS SO

MODE MOD ERADA RADA

Ritmo resp respira iratorio torio por p or minuto minuto

12 - 1

30

MUY MUY VIGOROSA 40

Aire inhalado inhalado por p or respirac resp iración ión m3/seg.x 10-3

5-3

46 - 59

98

Oxígeno consumido en m3/seg. x 10-6

4,70

33,04

47,20

0,75

0,90

1,00

ACTIVIDAD ACTIVIDAD

Cuociente respiratorio “CR”

•CANTIDAD DE AIRE REQUERIDO Contenido de oxígeno en el aire de entrada 0,21 Q

(menos)

Oxígeno gastado en respiración (m3/s)

(igual)

Contenido de oxígeno en el aire de salida

-

47,20 x 10-6

=

0,195 Q

Q = (47,20 x 10 -6)/(0,21 - 0,195) = 0,003(m 3/s)

EL BALANCE DEL CO2 Cantidad de CO2 en el aire de entrada 0,0003 x Q

(mas)

Cantidad de CO2 expelido en la respiración

(igual)

Cantidad de CO2 en el aire de salida

+

47,20 x 10-6

=

0,005 x Q

Q=

47,20 X 10-6 0,005 - 0,0003

= 0,01

m3

(s)

•CARACTERISTICA DEL OXÍGENO EFECTOS DE LA DEFICIENCIA DE OXÍGENO CONTENIDO DE OXÍGENO

EFECTO

17%

Respiración rápida y profunda equiv. A 2.500 m.s.n.m.

15%

Vértigo, vahído, zumbido en oídos, acel. latidos

13%

Pérdida de conocimiento en exposición prolongada.

9%

Desmayos, inconsciencia.

7%

Peligro de muerte (equiv. A 8.800 m.s.n.m.)

6%

Movimientos convulsivos, muerte.

GASES DE MINAS •ORIGEN DE LOS GASES. PARA DINAMITAS PERMIS IBLES

CLASES DE EXPLOSIVOS

CANTIDAD DE GASES m3 por Kgr. De explosivos

A

Menos de 0,078

B

0,08  0,156

C

0,16  0,232 PARA DINAMITAS NO PERMIS IBLES

1

GASES PONZOÑOSOS LIBERADOS m3 / cartucho m3 / Kgr. Expl. Menos de 0,0045 menos de 0,02

2

0,0045  0,0090 0,02  0,04

3

0,0090  0,0190 0,04  0,08

HUMOS CLASE

•TIPOS DE GASES • Nitrógeno N2. •Anhídrido carbónico CO 2. •Monóxido de Carbono CO. •Acido Sulfhídrico H 2S. •Anhídrido sulfuroso SO 2. •Oxidos de nitrógeno. •Gas grisú.

•CLASIFICACION DE LOS GASES SEGÚN

SUS EFECTOS BIOLÓGICOS. Los gases a presión y temperatura normal, como también los vapores provenientes de líquidos, se clasifican como sigue: •Gases asfixiantes. •Gases irritantes. •Gases anestésicos.

POLVO DE MINAS •SUSPENSIÓN DE LA PARTICULA DE POLVO

EN EL AIRE. DIAMETRO DE LA PARTICULA

TIEMPO DE CAIDA

[micrón, m] 100

2,6 seg.

10

4,4 min.

1

6,0 hrs.

•COMPORTAMIENTO BÁSICO DEL POLVO •El polvo como un aerosol. AEROSOLES SOLIDOS

Polvos (Disgregación)

Inorgánicos



 Neumoconiógenos Siliceos y no siliceos

Orgánicos



 Naturales, vegetales Animal Sintéticos Plásticos Resinas Pesticidas Drogas, etc.



Humos (Condensación)

AEROSOLES LIQUIDOS

Rocío (Disgregación)  Nieblas (Condensación)

         

Plomo (Oxidos) Fierro (Oxidos) Zinc (Oxidos) Manganeso (Oxidos) Sustancias Puras Soluciones Suspensión Sustancias Puras Soluciones Suspensiones

•POLVOS

NEUMOCONIÓGENO. •SILICOSIS. •Concentración de polvo en el ambiente OPERACIONES Tronadura Circado, min. Cont. Tiraje de chimenea Perforación Paleo, carguío Soplado de barreros Volcados de carros Arrastre por scrapers Descarga chutes de corr. Acarreo Enmaderación Acuñadura

FUENTE PRIMARIA SECUNDARIA + + + + + 0 + 0 + + + 0 0 0 0

CONCEPTO DE TOXICOLOGÍA •DEFINICIONES •Toxicidad •Sustancias Tóxicas •Riesgo •FORMAS DE TOXICIDAD •ALGUNOS PARAMETROS DE TOXICIDAD

•NIVELES MÁXIMOS PERMISIBLES.

En Chile se conoce : •LPP: Límite permisible ponderado, el cual está referido a una exposición de 8 horas, con un total de 48 horas semanales. •LPA: Límite permisible absoluto, el cual señala que no podrán

extenderse en ningún momento. Aquellas sustancias donde no se indica estos LPA éste se calcula multiplicando por 5 el LPP.

Legislación D.S.Nº745 “Reglamento sobre Condiciones Sanitarias y Ambientales Básicas en los Lugares de Trabajo” Ministerio de Salud. Diario Oficial del 8 de Junio de 1993. •D.S.Nº72 “Reglamento

de Seguridad Minera”. Ministerio de Minería, Diario Oficial de 27 de Enero de 1986. Considerando modificaciones.

LIMITES PERMISIBLES PONDERADOS DE CONTAMINANTES DE MINAS •LPP DE GASES GAS

 Nitrógeno (Soroche)

COMO SE GENERA

EFECTO EN EL ORGANISMO

LPP

LPA

-

-

En la atmósfera y emanaciones de rocas

Sofocamiento por  falta de O2

Monóxido de carbono

Detonación, combustión incompleta, incendios.

Extremadamente venenoso a 0,2%

40 (46)

458

Anhídrido Carbónico

Detonaciones, combustión, respiración

Sofocante, peligroso sobre 6%

4000 7200)

54000

Anhídrido Sulfuroso

Acción del agua sobre minerales sulfurosos

Venenoso a 0,04%

1,6 (4)

13

Detonación, combustión

Tóxico, ataca tejidos pulmonares

20 (25)

-

Producto natural de yacimientos de carbón

Sofocante, explosivo

1%

1%

Oxido de  Nitrógeno Metano

CLIMA SUBTERRANEO • LA

TEMPERATURA DEL AIRE DENTRO DE LAS MINAS DEPENDE DE MUCHOS FACTORES: • Temperatura del aire exterior; • Calentamiento

del aire por la compresión durante el descenso a la mina; • Temperatura de la roca; • Procesos exotérmicos; • Intensidad de la ventilación.

MEDICION DE CONTAMINANTES

PROPIEDADES FISICAS DEL AIRE •PARAMETROS •Densidad.

BASICOS:

•Peso específico. •Volumen específico. •Presión 0

500

1000

1500

2000

INDICACIÓN DEL BAROMETRO, mm. Hg.

760

716

674

635

598

PRESIÓN m. DE AGUA

10,33

9,7

9,0

8,6

8,1

ALTURA, m

La presión de una labor minera es: P = P0 + x h/13,6 ; mm. de mercurio donde: P0 = presión en la superficie ; mm. de mercurio 13,6 = peso específico del mercurio kg./lt h = profundidad de la labor, m.

Temperatura. La temperatura del aire expresa en las minas, en grados Celcius. A veces se utiliza también la temperatura absoluta. La relación entre ambas es: T = t + 273ºK (grados Kelvin) donde: t = temperatura en ºC. T = temperatura en ºK 

Calor específico. Es la cantidad de calor, en calorías, que se necesitan para calentar 1 Kg... de gas de 0 a 1ºC. Para calentar GKg. De gas de la temperatura t 1 a t2 se necesitan W calorías. W = G C (t2 - t1)

LEYES BASICAS •LEYES GENERALES • Ley de Boyle y Mariotte A temperatura constante T = cte.

P1 V2 1 P2 = V1 = 2 • Ley de Gay - Lussac A presión constante P = cte.

V1 T1 2 = = V2 T2 1

A volumen constante: V = cte.

P1 T1 1 = = P2 T2 2 Con el aumento o la disminución de 1ºC desde 0ºC, el volumen del gas aumenta o disminuye •Ley de Dalton. La presión de una mezcla de gases y vapor de

agua es igual a la suma de las presiones parciales que tendría cada gas por separado estando solo: n

P = Pi 1

HUMEDAD DEL AIRE El aire siempre tiene cierta cantidad de agua formando una mezcla, según la ley de Dalton la presión de la mezcla será:

Pt = Pa +Pv ; donde Pa =  presión parcial del aire seco; Pv = presión parcial del vapor de agua. •HUMEDAD ABSOLUTA •HUMEDAD RELATIVA

MOVIMIENTO LAMINAR Y TURBULENTO Re  2000 es flujo Laminar  2000 < Re < 4000 es flujo Intermedio Re  4000 es flujo Turbulento Siendo: DxV Re = d

DETERMINACIONES DE ALGUNOS PARAMETROS •PESO ESPECÍFICO. El peso específico del aire puede ser calculado de la siguiente forma: 0,465 p = Kg../m3 273 + t donde:  p = presión barométrica, mm de Hg; t = temperatura del aire, grados ºC.

más exactamente =

0,465p = 0,176 x Ps. Kg./m3 T T

donde:  = humedad relativa del aire, %; Ps = presión de vapor saturado, mm. de Hg.

TEOREMA DE BERNOULLI ht = h s + h + h z Pt = Ps1 + Pc1 + Pe1 V21 Ps2 + + Z1 = 2xg   Ps1

V22 + 2xg

+ Z2

donde: Ps1 y Ps2 = presiones estáticas en punto 1 y 2; V1 y V2 = velocidad del fluido en punto 1 y 2 ;  = densidad del aire ; g = aceleración de gravedad ; Z1 y Z2 = altura geodésica o elevación a un nivel  base, de los puntos 1 y 2

VENTILACION DE MINAS SUBTERRANEAS

RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE •Ley de Bernoulli

Aplicación real:

1

2

Hs1+Hc1+Hz1 = Hs2+Hc2+Hz2 +H* Donde H* representa la pérdida de carga por roce entre los  puntos 1 y 2

H* =Hs1-Hs2 Siempre un fluído se va a mover de un punto donde hay más  presión a otro donde hay menos presión

CAÍDA DE PRESIÓN H* = Hf + Hx Hf:  pérdida de carga o caída de presión por roce con las paredes de las galerías.

Hx:  pérdida de carga por choque producto de cambios de sección de las galerías, obstrucciones bifurcaciones, otros .

Hf= &x L x P x V 2 A Donde:

& Coeficiente de resistencia aerodinámico (Kg. x seg 2) / m4,

f  (coef. roce,peso específico, acel. de gravedad) depende del número de Reynolds (Re) . En una mina activa el flujo es turbulento lo que implica un alto número de Reynolds y se considera como constante.

L P V

Largo de la labor en metros Perímetro de labor en metros Velocidad del aire en m/seg

Se tiene además que

V= Q/A V A Q

Velocidad del aire en m/seg Sección de la galería en m2 Caudal en m3/seg

Reemplazando en fórmula anterior :

Hf = (& x L x P x Q 2)/ A3 (mm de c.a. o Kg./m 2)

COEFICIENTE DE RESISTENCIA AERODINÁMICA

TIPO DE GALERIA

SUPERFICIE SUAVE (Forrada)

ROCASEDIMEN TARIA (carbón)

GALERIA ENMADERADA (marcos a 1,5m)

ROCA IGNEA

IRREGULARIDADES DE LAS SUPERFICIES, AREAS Y ALINEACIÓN.

RECTAS

SINUOSA O CURVADA

Valores básicos

LEVE

MODERADA

EN ALTO GRADO

LIM

PEQ

MOD

LIM

PEQ

MOD

LIM

PEQ

MOD

LIM

PEQ

MOD

MINIMO

19

29

48

38

48

67

48

57

76

67

76

95

Promedio

29

38

57

48

57

76

57

67

86

76

86

105

MÁXIMO

38

48

67

57

67

86

67

76

95

86

85

114

MINIMO

57

67

86

76

86

105

86

95

114

105

114

133

Promedio

105

114

133

124

133

152

133

143

162

152

162

181

MAXIMO

133

143

132

152

162

190

162

181

190

190

190

209

MINIMO

152

162

190

171

190

200

190

190

209

200

209

228

Promedio

181

190

209

200

209

220

209

219

238

220

238

257

MAXIMO

200

209

220

219

220

247

220

238

257

247

257

276

MINIMO

171

181

200

190

200

219

200

209

228

219

228

247

Promedio

276

285

304

295

304

314

304

314

333

323

333

371

MÁXIMO

371

380

399

390

399

418

399

409

428

418

428

447

Resistencias Locales Pérdidas de carga por choque

Hx = (O x V2 x Pe)/ 2g Donde:

O Pe

Coef. Resistencia local Peso específico del aire

Para establecer una relación entre las pérdidas de carga se iguala

Hf = Hx Obteniéndose un largo equivalente para la pérdida de carga por  choque, es decir se simula la pérdida de carga por choque a una  pérdida de carga por largo de galería.

Le = O x Pe x A 2P x & x g

De esta forma

H* = (& x ( Lf + Le) x P x Q 2) / A3 H* = R x Q2 Donde,

R = (& x (Lf + Le) x P) / A3

LARGOS EQUIVALENTES TIPO DE PERDIDAS POR  CHOQUES Angulo obtuso y redondeado Angulo recto y redondeado Angulo agudo y redondeado Angulo obtuso y quebrado Angulo recto y quebrado Angulo agudo y quebrado Contracción gradual Contracción abrupta Expansión gradual Expansión abrupta Derivación en 90o Unión en 90o Entrada de aire Salida de aire Paso sobre nivel excelente Paso sobre nivel bueno Paso sobre nivel malo Puerta contra incendio Carro obstruyendo 20% del área Carro obstruyendo 40% del área

SECCION DE GALERIAS 2x2

2,5x2,5

3x3

3,5x3,5 4,5x4,5

0,2 0,3 0,6 2,5 15. 26. 0,3 1,8 0,3 3,4 5,2 34,5 10,4 5,2 0,3 11,3 0,3 11,3 50. 12,2 17.

0,2 0,3 0,6 3,4 16,2 34,5 0,3 2,5 0,3 4,6 7. 45,7 13,7 7. 0,5 15. 0,3 11,3 66,3 16,2 22,9

0,2 0,3 0,9 4,3 20,1 43. 0,3 3. 0,3 5,8 8,9 57,3 17,1 8,9 0,6 18,6 0,3 15. 83,2 20,1 28,7

0,3 0,6 0,9 5,2 24,4 51,8 0,6 3,7 0,6 7. 10,7 68,6 20,8 10,7 0,9 22,6 0,6 18,6 100. 24,4 34,5

0,3 0,6 1,2 6,4 30,5 64,6 0,6 4,6 0,6 8,5 13,1 86. 26. 13,1 1,2 28. 0,6 26. 125. 30,5 43.

85,6

114,3

143.

171,6

214,9

REPRESENTACION GRAFICA DE H = R x Q2 H R 1 R 2 R 1>R 2 Q

CIRCUITOS DE VENTILACIÓN •CIRCUITO EN SERIE

Q= Q1 = Q2 = Q3 =Q4 =

= Qn

R = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + + R n H = H1 + H2 + H3 + H4 + +Hn a

 b

c

d

e

f 

k 

l h

 j

g

i

CIRCUITO EN PARALELO Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 +

+ Qn

H = H1 = H2 = H3 = H4 =

=Hn

1/√R = 1/√R  1 + 1/√R  2 + 1/√R  3 +....+1/√R  n Unión Paralela Abierta Unión Paralela Cerrada

UNIÓN DIAGONAL Circuito paralelo en que además los ramales se encuentran unidos entre sí Unión en Diagonal Simple

Unión en Diagonal Compleja

ANÁLISIS DE MOVIMIENTO DEL AIRE Si no pasa por BC: Entonces

Q1 = Q5 y Q4 = Q3 H1 = H4 y H5 = H3

Dividiendo estas últimas expresiones

u1 / u 5= u4 / u3 Si el aire va de B a C , entonces

u1 / u 5> u4 / u3 Si el aire va de C a B , entonces

u1 / u 5< u4 / u3 a

 b

c

d

e

f 

i

k   j

l h g

Cálculo para la distribución del aire en una diagonal simple

Q5 = Q1 + Q2 Q4 = Q2 + Q3 Hac = Hab + Hbc R 1 * Q12 = R 4 x (Q2 + Q3)2 + R 2Q22 De igual modo son iguales las depresiones de las corrientes BCD y BD ; o

R 3 x Q3 =R 5 x (Q1 +Q2)2 + R 2 x Q22 Dividiendo ambas ecuaciones por Q2 Si llamamos De acuerdo al diagrama Dividiendo por Q2

X= Q1/Q2 e Y =Q3/Q2 Q= Q1 + Q2 + Q3 Q/Q2 = X + Y +1 Q2 =

Q____ 

MÉTODO DE IGUALACIÓN DE DEPRESIONES Si el caudal que circula es igual a Q y el aire circula por el brazo 5 de C a D:

R 1 x Q12 = R 4 x Q42 + R 5 x Q52 circuito en paralelo R 3 xQ32 = R 5 x Q52 + R 2 x Q22 Q = Q1 +Q4 = Q2 + Q3 Q5 = Q2 – Q1 = Q4 – Q3 El cálculo consiste en dar valores aproximados a caudales de dos ramas separadas.

Las ecuaciones de caídas de presión no se cumplirán; para resolver consideramos los contornos ACDA:

H1 = H4 + H5 ó 2H1’ = H1 + H4 + H5 Si repetimos lo mismo para el contorno CDBC :

2H3’ = H3 +H5 +H2 Podemos obtener nuevos valores para Q1 y Q2

Q1’ = √(H1’/R  1)

id. Para Q3

Con los nuevos valores de Q1’ y Q3’ se vuelve a calcular  hasta que la variación de los caudales sea del orden de la centésima.

MÉTODO DE TRANSFORMACIÓN TRIÁNGULO EN ESTRELLA. B R 1

R 2,1 R 1,3

A

0 R 3

R 2 R 2,3

C

Para el cálculo de R 31 + R 12 , la resistencia R 1 se encuentra en  paralelo con las resistencias R 2 y R 3 las que a su vez se encuentran en serie entre sí. Lo mismo para R 23 + R 12 y para R 31 +R 23. Si designamos .

R T = R 1 + R 2 + R 3 R  1,2 =

1 2

x

R 1 x R T - R 1 R T + 2 x R 1 x (R T - R 1) R 2 x R T - R 2 R T + 2 x R 2 x (R T - R 2)

+

-

R 3 x R T - R 3 R T + 2 x R 3 x (R T - R 3) De idénticamente por simetría obtenemos las ecuaciones de R 23 y R 31

Como se encuentran en paralelo y si llamamos brazo 1 y brazo 2 se tiene . Q1

= QT

/ (1 + √(R  1 / R  2))

CIRCUITOS COMPLEJOS Son aquéllos donde no es factible determinar si están en serie,  paralelo o diagonal. En estos casos se utilizan métodos de cálculo más complejos Métodos

analógicos: consiste en simular la red de ventilación con circuitos eléctricos en los cuales las resistencias de las ampolletas a bajo voltaje representan las resistencias de las galerías. Método

de aproximaciones sucesivas : Algoritmo de Hardy

Cross Se basa en la distribución del aire en una red de ventilación, caracterizado por las ecuaciones :

H = R x Q2 SUM Q = 0 SUM H = 0

Para aplicar este sistema se define:

b =  Número de derivaciones, ramas brazos o galerías que comienzan y terminan en nudos o nodos. n = Nudos o nodos definidos por la unión de tres o más  brazos m = Circuito cerrado de brazos, llamados mallas. Red conjunto de mallas que definen un circuito. El sistema de ecuaciones consta de 2b incógnitas (H y Q  por derivación). Existen b ecuaciones de características aerodinámicas :

H = R Q2 n-1 ecuaciones de nodos , el n depende de los anteriores Las b-(n-1) ecuaciones restantes corresponden a la ley de circulación SUM H =0

El procedimiento consiste en una repartición arbitraria de los caudales definidos con cierto criterio. Esta elección nos llevará a SUM H = r distinto de cero. Se define entonces

dQ = - r/ 2 SUM(RxQ) Este valor se deberá incrementar o disminuir según su signo a los Q iniciales , se deberá iterar hasta que SUM H sea menor que el valor de precisión solicitado. Método de H caminos

Consiste en utilizar reguladores de flujo o en su defecto modificar la construcción de las galerías para igualar las caídas de presión.

VENTILADORES DE MINAS Un ventilador es una máquina que expulsa aire en forma continua. Partes importantes de un ventilador:

Impulsor (hélice) parte rotatoria que imparte movimiento al aire Carcaza parte estacionaria que guía el aire desde y hacia el impulsor  Existen dos tipos de ventiladores : Radiales o centrífugos Axiales

Los ventiladores pueden ser usados como: •Ventilador Principal o de superficie •Ventilador reforzador en el interior de la mina subterránea •Ventilador auxiliar se utiliza para ventilar galerías ciegas

requieren ductos.

y

VENTILADORES AXIALES Y CENTRÍFUGOS VENTILADORES AXIALES

VENTILADOR CENTRÍFUGO

FÓRMULAS FUNDAMENTALES Q = caudal de aire en m3/seg H = depresiones del circuito en mm de c.a. (Kg./m2) (presión estática) P =  potencia del motor en Hp η = eficiencia del ventilador varía entre 70 y 80% AHP potencia necesaria para mover el caudal Q en un circuito con depresión H en Hp BHP potencia al freno del Ventilador en Hp DE eficiencia de la transmisión 90% en correas y poleas a 100% transmisión directa. ME eficiencia del motor, motor, varía entre 85 y 95%

AHP = QxH 75 BHP = QxH 75 x η

P=

QxH 75 x η xDE x ME

LEYES DEL VENTILADOR  Q caudal de aire movido por el ventilador  N velocidad de rotación del ventilador  H  presión capaz de entregar el ventilador  P  potencia necesaria para mover el ventilador 

Q1 / Q2 = N1 / N2 H1 / H2 = N12 / N22 P1 / P2 = N13 / N23

VENTILADORES - CURVAS CARACTERÍSTICAS VENTILADOR CENTRÍFUGO H H = a - bQ choque

choque

Q

VENTILADOR AXIAL H

Q

Un ventilador se puede representar matemáticamente como:

H = aQn + bQn-1 + cQn-2 +.......+ (n+1) Esta fórmula se aproxima a:

H = aQ2 +bQ +c

CURVAS CARACTERÍSTICAS CIRCUITO DE VENTILACION H

V

R 

HR 

QR 

Q

El ventilador “V” al ponerse en funcionamiento en el circuito representado por  “R” entregará un caudal “QR ” con una presión igual a “HR ”

CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE 1.-Por desprendimiento de gases

Q= 0.23 x q (m3/seg) (norma chilena) En que q= volumen de gas que se desprende en la mina durante las 24 horas 2.- Por personal que trabaja

Q = 3xN (m3/min) (norma chilena) 3.-Por temperatura. Temperatura ideal para el cuerpo humano entre 21 Cºy 25 Cº A temperaturas superiores a 38 Cº en termómetro seco y superiores a 32 Cº en termómetro húmedo no es posible trabajar. La ley chilena establece que en una jornada de 8 horas la temperatura no podrá exceder a 30 Cº

HUMEDAD RELATIVA

TEMPERATURA SECA

< o = 85 %

24 a 30 Cº

>

85%

> 30 Cº

VELOCIDAD MÍNIMA 30 m/min 120 m/min

4.- Según el polvo en suspensión Reglamento de seguridad minera establece que la velocidad máxima permitida es de 150 m/min

5.- Según la producción

Q = u x T ( m3/min) u : norma de aire por tonelada de producción diaria (m3/min) T : producción diaria en toneladas Variaciones de u Minas carbón de 1 a 1.7 (m3/min) Minas metálicas (poco consuma de madera) de 0.6 a 1 (m3/min) Minas metálicas (alto consumo de madera) hasta 1.25 (m 3/min)

6.-Según consumo de explosivo

Q = 16.67 E (m3/min) Donde E cantidad de explosivos a detonar en Kgs. 7.- Según equipo Diesel Reglamento de seguridad minera (m3/min)

Q = 2.83 x Hp

VENTILACION NATURAL La ventilación natural es de gran importancia en minas profundas PROFUNDIDAD DE LA MINA

PRESION NATURAL

400 a 500 m

25 a 30 mm de c.a.

700 a 800 m

50 a 60 mm de c.a.

1000 a 1200 m

100 a 120 mm de c.a.

Cálculo de ventilación natural

Hn = L(D1- D2) = p1 – p2 L profundidad del pozo D1 y D2  pesos específicos medios en los pozos de aire entrante y saliente kg/m3

p1 y p2  presiones de las corrientes de aire entrante y saliente a la

 profundidad L en mm de c.a.

Peso específico del aire

D = 0.465 p/T kg/m 3 Donde

p T

 presión en mm de Hg temperatura absoluta en ºK 

Las presiones se determinan por las fórmulas siguientes:

Log p1 = Log p0 + 0.015 L/T1 Log p2 = Log p0 + 0.015 L/T2 Donde T1 y T2 son las temperaturas medias absolutas del aire entrante y saliente También se utiliza la fórmula

Hn = 13.6 x P0 x L ( 1/T1 – 1/T2) R  R constante de gases , igual 29.27 en el aire Cuando L> 100 se debe corregir Hn multiplicando por el factor ( 1 +L/10.000)

MEDICIONES DE LA DEPRESIÓN NATURAL Hn = p1 – p2 +(R 1 +R 2 )xQ2 (+/-) Lx (D1 +D2 ) / 2 mm.c.a. Di Peso específico

VENTILACION AUXILIAR  Sistemas que utilizan ventiladores y ductos para ingresar aire a áreas restringidas de una mina subterránea

Aplicaciones: •Sistema impelente: galerías horizontales de poca longitud

( 400 mts. y 4x3 mts de área). •Sistema

aspirante galerías de mayor sección y mayor  longitud, desarrollos desde la superficie. •Sistema aspirante

combinado con impelente se utiliza en la construcción de piques verticales. Ductos más utilizados y sus ventajas comparativas.

ITEM

METALICOS

FLEXIBLE REFORZADO

FLEXIBLE LISO

APLICACIÓN

Aspirante

Aspirante

Solo impelente

Impelente

Impelente

Alto costo

Mediano Costo

Bajo costo

(Voluminoso)

(Paquetes)

(Plegados)

INSTALACIÓN

Difícil, lenta y riesgosa

Regular rápida

Fácil y rápida

MANTENCIÓN

Reducida

Regular y permanente

TIPO DE UNIÓN

Collarín, flange apernado

ACCESORIOS

Cáncamos y alambres

Collarín de unión tipo rápida Cáncamo, cable guía y gancho suspención

FUGAS

Bajísima

RESISTENCIA

Baja

Alta

Baja



0,0002

0,00055

0,0003

MAXIMA “H”

1.200 mm.c.a.

250 mm.c.a

650 mm.c.a.

TRANSPORTE

RECOMENDADO

Requiere buena mantención Collarín por tensión entre tiras Cáncamo, cable guía y gancho suspención

Regular a alta en uniones y por rotura

El diámetro del ducto utilizado incide en forma considerable en la pérdida de carga y por consiguiente en la potencia del ventilador a utilizar  Cálculo de un sistema

H = R x Q2 R= (& x L x P)/A3

= (6.48 x & x L) / ф5

Ф = diámetro del ducto

H = (Q2 x x r x L) / ф5 = 6.48 x & r = R/L reistencia por metro de ducto en Kmurgue

VALORES DE PARA DISTINTOS DUCTOS TIPOS DE DUCTOS Rígidas de plástico Metálicas lisas De contratapas Metálicas óxidada y deformes

DUCTOS Rígidos, en material plástico Metálicos nuevos Manga de contratapa Metálico oxidado y deformado De tela bien tensa De tela plástica no tensa

300 743 845 905 1.070 865 1.070



x 105 180 205 220 260

 x 105

28 32 34 40

DIAMETRO () MM. 400 500 600 175 57.5 23.3 200 65.5 26.5 215 70.5 28.5 254 83 33.5 205 67 27 254 83 33.5

800 5.5 6.3 6.7 7.9 6.4 7.9

REGULACION DE CIRCUITOS Para disminuir la resistencia de una galería , es decir reducir la  pérdida de carga (H) se puede Concretar

la galería en su totalidad o parte de ella, dependiente de la cantidad de pérdida que se quiera reducir. Aumentar la sección de la galería o de una parte de ella Construir una galería de ventilación en paralelo

Para regular los caudales se utilizan reguladores.

CALCULO DE UN REGULADOR  Los reguladores aumentan las pérdidas de carga ya que se trata de construcciones tipo compuerta . Los orificios provocan una contracción y expansión abrupta del aire lo que provoca una pérdida  por choque.

= ( 1/Cc- N)2 / N2 = Coeficiente de pérdida por choque N = Cuociente entre el área del orificio Ar  y el área de la galería Cc = coeficiente de contracción Hx = es la cantidad de regulación a ser disipada a través del regulador  Hx =

x Hv

HV = (d x V2) / 2g

 N

Cc



0.1

0.63

217.97

0.2

0.64

46.38

0.3

0.65

17.03

0.4

0.67

7.61

0.5

0.69

3.67

0.6

0.71

1.78

0.7

0.75

0.81

0.8

0.81

0.30

0.9

.88

0.07

1.0

1.0

0.00

CONSIDERACIONES DE COSTOS DE VENTILACIÓN •Tipos de galerías

•Dimensiones •Tipo de superficie

CARACTERISTICAS DE GALERIAS

Revestimiento suave Roca sedimentaria Enmaderada Roca ígenea, desnuda

AREA RELATIVA 1.00 1.55 1.90 2.24

TIPOS DE GALERÍAS •

• • •

Forma radio hidráulico Longitud Pérdida por choque Caída dinámica

DISEÑO ECONÓMICO DE GALERÍAS •

Velocidades económicas

GALERIA

RANGO DE VELOCIDAD ECONOMICA (m/min)

 No revestida

180 – 305

Enmaderada

305 – 457

Revestida suave

610 - 762

VALORES TÍPICOS •Eficiencia ventilador 



•Costo Energía

Ce Cd Q

•Costo desarrollo •Caudal aire

60% US$ 100/ Hp año US$ 10 / m3 47,2 m3/seg

TIPO DE GALERIA

x 105

2

AREA (m )

VEL. AIRE (m/seg)

COSTO RELATIVO

6,8 6,6

1,00 1,04

5,2 5,1

1,30 1,35

14,6 14,6

2,25 2,25

ROCA SEDIMENTARIA

Circular no revestida Rectang. No revestida

113 113

6,9 7,2 ROCA IGNEA

Circular no revestida Rectang. No revestida

283 283

9,0 9,3 CONCRETADA

Circular  Rectangular 

38 38

3,2 3,2 ENMADERADA

Tres rectang. paralelas

170

5,8

8,2

2,67

170

7,0 (x3)

6,7

2,8

CÁLCULO DE UNA GALERÍA ECONÓMICA CT = CC +CO CC = Lf  x A x cd x c Lf  A cd c

Largo físico de la galería en metros área de la galería m2 costo de desarrollo US$/m3 servicio del capital

c= i x ( i+1 ) n ( i+1)n -1 i n cm

+ cm

interés anual en % número de años de servicio de la deuda costo de mantención

COSTO DE OPERACIÓN Co = Pot. X ce

Pot

potencia en watt

Co = ( &x L x P x Q) / (A 3 x ) Para obtener el diámetro económico se asume una galería circular y reemplazando perímetro y área en función del diámetro. Derivando la expresión de costo total con respecto al diámetro e igualando a cero obtenemos una expresión del diámetro económico. Ф =

21,22 x & x Q 3 x Ce Cd x C x

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