Gases en Mina Subterranea

GASES DE MINAS

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INTRODUCCIÓN

El presente trabajo de investigación se realizó analizando la realidad nacional actual referente los gases de mina, ayudándonos de la normativa vigente, las estadísticas del ministerio de energía y minas, Cálculos de generación de gases por explosivos de Exsa, así como información de importancia del ISE! "a presentación del trabajo se realiza de la siguiente manera# primero se da a conocer Datos Generales, donde encontramos definiciones importantes y normativa vigente $ue sustente el trabajo! Segundo, Gases de Mina, donde propiamente se analiza y discute sobre los gases de mina, su generación clasificación y tipo de los mismos!

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EL AIRE DE MINAS Y SUS CONTAMINANTES

EL AIRE Siendo el aire un fluido básico de la vida% el cual, al pasar por una mina se altera, su composición cambia% se define como una mezcla mecánica de gases $ue, en su estado puro y seco tiene la siguiente composición#

COMPOSICION DEL AIRE SECO GAS &itrógeno ' &( /xígeno ' /(  2n3! Carbónico ' C/(  2rgón y otros

% en volumen )*,+ (+,+,+. +,.

% en eso )-,-. (.,01 +,+14 0,(*1

5ebe tenerse presente $ue el aire seco no existe en atmósferas normales! El aire normal es aire 36medo, con contenidos de vapor de agua $ue varían de +,0 a .7 en volumen! 8en las minas generalmente excede el 079! El aire es incoloro, inodoro, sin sabor y sustenta las combustiones y la vida!

!"! Aire de minas" Como se dijo, el aire sufre cambios en el interior de una mina# la cantidad de oxígeno disminuye, el an3ídrido carbónico aumenta, como tambi:n la cantidad de nitrógeno y vapor de agua! 2demás se agregan al aire diversos gases y polvos! Se considera $ue el aire de mina se compone de# aire atmosf:rico, gases activos 8gases explosivos o nocivos $ue se forman en el interior de la mina9 y aire muerto 8mezcla de an3ídrido carbónico - al 0-7 y nitrógeno - a *-79 $ue puede estar presente en el aire de las minas en una d:cimas 3asta algunas unidades de por ciento, llamado ;soroc3e;!

!"# La resira$in &umana" "a razón primordial para proveer aire limpio y con adecuado contenido de oxigeno es la sustentación de la vida 3umana! Como sabemos el sistema VENTILACIÓN MINERA

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respiratorio permite proporcionar oxígeno a la sangre y eliminar an3ídrido carbónico! Este constituye una impureza $ue debe ser controlada y $ue, si bien es cierto $ue no es tóxica, como vamos a ver más adelante, sobre cierta concentraciones produce graves trastornos en la vida 3umana! El ritmo y el volumen de la respiración y por consiguiente el consumo de oxígeno se incrementa con la actividad física del sujeto, como lo indica la tabla $ue más adelante se presenta! &ótese $ue la capacidad respiratoria de un individuo 8el volumen de aire in3alado9 es varias veces superior al oxígeno consumido!  2ntes &( /( C/(

veamos

la

composición

general

del

aire

ex3alado#

# )7 # 047 # -7

!"' Co$iente resiratorio (CR)" Es la razón entre C/( expelido con el oxígeno consumido, en vol6menes#

C< =

C/( expelido /( consumido

Este ;Cociente uede vivir y trabajar donde 3aya menos oxígeno! En la siguiente tabla se 3a colocado los efectos $ue la disminución del oxígeno en el ambiente produce en los individuos, debemos considerar $ue todos estos antecedentes relacionan los porcentajes del oxígeno con la altura desde el nivel del mar, tomando en cuenta situaciones normales!

E@ECTOS DE LA DE@ICIENCIA DE O+IGENO" Contenido de O789eno E?e$tos ueden liberar gran cantidad de contaminantes, 3asta +,(* m .?min por caballo de potencia% estos gases son C/, &/ ( alde3Ddos, 3umos, metano, y S/ (! "a cantidad de impurezas indeseables varían con el ajuste de la razón de combustible de la má$uina, su condición mecánica, propiedades de combustible y condiciones atmosf:ricas! d9 Juegos y explosiones! "a combustión es generalmente incompleta en el caso de fuegos y explosiones, por lo cual, además de bióxido de carbono, pueden producirse monóxidos de carbono, metano y otros gases! "os fuegos mineros son casi siempre sellados y el muestreo detrás de la tapadura indica cuando el fuego se 3a sofocado y se 3a VENTILACIÓN MINERA

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llegado a un estado de e$uilibrio! Esto puede llegar a durar semanas o meses, pero si los sellos son impermeables al aire, la combustión terminar cuando se 3aya consumado el oxígeno disponible! e9 or tal razón a6n pe$ueKas concentraciones de monóxido de carbono son peligrosas! 2 continuación va una tabla $ue muestra los síntomas $ue se presentan en un 3ombre seg6n los porcentajes del gas!

% CO +,+( +,+1 +,0( +,(+

SINTOMAS >roduce dolor de cabeza despu:s de cuatro 3oras de exposición! >roduce dolor de cabeza y malestar en dos 3oras! En media 3ora produce palpitaciones del corazón tendencia a perder el e$uilibrio en una 3ora y media! >roduce inconsciencia en media 3ora!

Evidentemente, la peligrosidad del monóxido de carbono esta íntimamente ligada con el tiempo de exposición ya $ue a mayor  tiempo y con igual porcentaje del gas en el aire, mayor es la saturación de la sangre, con una saturación de la sangre de )+ a *+7 proviene la muerte! •

A$ido Sul?&8dri$o *#S! Es un gas sin color, de gusto azucarado y olor a 3uevo podrido! Su peso específico es de 0,0,Hg?m ., arde y forma una mezcla explosiva cuando su concentración llega a 47! Es fácilmente soluble en agua! Es más venenoso $ue el monóxido de carbono, pero su característico olor lo 3ace menos peligroso! Irrita las mucosas de los ojos y de los conductos respiratorios y ataca el sistema nervioso! Con un contenido de +,+-7 de M (S produce un envenenamiento peligroso en media 3ora y con +,07 rápidamente viene la muerte! "as concentraciones máximas permisibles de los lugares de trabajo $ue muc3os de los países fijan es de +,++(7 por volumen durante una exposición de oc3o 3oras! Cuando una persona se encuentra envenenada por M (S, la sangre y la piel evolucionan a un color  VENTILACIÓN MINERA

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verdoso! El tratamiento a seguir en estos casos es el transporte inmediato de la víctima al aire fresco, someti:ndolo a respiración artificial e in3alación de oxígeno! "as fuentes de formación del M (S en las minas son# putrefacción de sustancias orgánicas, descomposición de minerales, desprendimiento de las grietas 8minas de sal, de asfaltita, etc!9, disparos de explosivos 8particularmente con combustión incompleta del explosivo, mec3a9! 5ebido a su solubilidad en el agua, un litro de agua a 0- LC admite .,(. litros de M(S, 3ay $ue tener muc3o cuidado cuando se encuentran acumulaciones de agua en partes antiguas de las labores de minas% si se pone en movimiento estas aguas, deja libre en parte el M(S $ue contenga! En general, los accidentes originados por el M(S son raros! •

An&8drido sul?uroso SO(! Es un gas incoloro, sofocante, con fuerte olor sulfuroso% muy pesado, su peso específico (,(4 Hg?m .% se disuelve fácilmente en agua! Es fuertemente irritante de los ojos, nariz y la garganta, incluso en concentraciones bajas, y puede causar graves daKos a los pulmones si se le in3ala en altas concentraciones! En concentraciones superiores a +,++07 ataca a las mucosas y con +,+-7 es peligroso para la vida! "a legislación de algunos países da concentraciones máximas permisibles para este gas de +,+++-7! Es poco com6n en el aire de las minas y cuando se encuentra lo 3ace en cantidades insignificantes! Se forma por combustión de carbones con fuerte contenido en azufre, durante la dinamización de ciertos minerales sulfurosos! En minas de pirita cuprífera, caliente y seca durante los disparos, pueden producirse peligrosas explosiones de polvo pirítico con formación de muc3o S/(!

•

7idos de nitr9eno! Estos óxidos se forman en las minas por  combustión, por combustión retardada y, en determinadas circunstancias, por detonación de explosivos 8especialmente cuando se usa 2&'J/9! Nambi:n son componente de los gases de escapes de los motores diesel y de gasolina y se forman por reacción del oxígeno y el nitrógeno del aire en contacto con los arcos y c3ispas el:ctricas! "os óxidos de nitrógeno se forman tambi:n por  combustión o descomposición de nitrato y materias nitratadas! El nitrógeno forma varios óxidos 8& (+, &/, &/(, &(/1, &(/. y &(/-9, todos ellos son tóxicos, menos el óxido nitroso 8& (/9! "os óxidos tóxicos de nitrógeno más corrientes son el óxido nítrico 8&/9 y an3ídrido nitroso, $ue se presenta en dos formas 8&/ ( y &(/19, seg6n sea la temperatura reinante! VENTILACIÓN MINERA

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Cuando se analiza el aire en busca de óxido de nitrógeno, los resultados se suelen darse en t:rminos del an3ídrido nitroso! Este gas es más pesado $ue el aire, de un color rojo pardusco, este color no lo 3ace visible en lugares mal alumbrados como es el caso de la mina, tampoco es visible en concentraciones bajas! Su acción tóxica la ejerce en las vías respiratorias especialmente en los pulmones al disolverse en agua formando ácido nítrico y nitroso $ue corroen los tejidos! or ser el metano casi dos veces más liviano $uel aire, su peso especifico es de +,--1 Fgr?m., se concentra en las partes altas de las labores mineras de atmósfera tran$uila! El metano, como el gris6, se mezcla fácilmente con el aire! >ara sanear la atmósfera de las labores, y en particular los avances ascendentes, por una corriente de aire limpio, es necesario $ue la corriente lame de cerca y con cierta velocidad los frentes, sobre todo el tec3o, para provocar la mezcla conveniente del gas $ue 3a podido acumularse y eliminarlo diluido por la corriente $ue sale! "as explosiones de metano por c3ispazo o aumento de la temperatura, dan mezcla de gas entre - y 047, esta explosión se genera de acuerdo a la siguiente reacción#

CM1  (+(  *&(''''''''''''OOC/( *&( ( M(/

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"a explosión de mayor fuerza se produce con la mezcla entre  y ,-7 de metano en el aire! "a combustión tran$uila del metano se produce con mezclas de metano en el aire por arriba del 047!

#"'"

Clasi?i$a$in de los 9ases se9n sus e?e$tos iol9i$os"

"os gases a presión y temperatura normal, como tambi:n los vapores provenientes de lí$uidos, se clasifican como sigue#  Gases asfixiantes Simples 83idrocarburo, gases nobles, C/ (, M(, &(9% Auímicos 8C/, MC&9! 



Gases irritantes >rimarios 8MCl, &M., S/(, Cl(, /., &/(9% Secundarios 8M (S9! Gases anest:sicos >rimarios 8parafinas, olefinas, esteres acetilínicos, alde3idos, cetonas9 5e efecto sobre las visceras 8M!C!clorados9 5e efecto sobre el sistema 3ematopoyetico 8M!C!arom ticos9 5e efecto sobre el sistema nervioso 8alco3oles, esteres, CS(9 5e efecto en la sangre y sistema circulatorio 8nitro y amino comp! orgánicos9!

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CONCLUCIONES 

"a minería peruana cuenta con norma vigente referente a la identificación, monitoreo y control de gases de mina, Nanto de superficie como de subterráneo!



El gas más peligroso para la minería peruana metálica es el onóxido de carbono C/! En cambio para la minería &orteam:rica y espaKola es el Gas G