serviciodeminasventilaciondeminas-130724213906-phpapp01.docx

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria Instituto Universitario de Tecnología del Estado bolívar P.N.F Geociencia Servicios de Minería

Facilitadora: Raquel González

Bachiller: Franklin Malavé C.I 21.264.769

Ciudad Bolívar, julio de 2013.

Índice Introducción ................................................................................................. iv Ventilación de Minas .................................................................................... 5 Objetivos de la Ventilación de una Mina ..................................................... 5 Principios de la Ventilación ......................................................................... 5 Tipos de Ventilación ..................................................................................... 6 Ventilación Natural .................................................................................... 6 El Caudal de Aire ....................................................................................... 7 Sistemas de Ventilación............................................................................ 7 Ventilación Minera y su Importancia en el Rendimiento ........................... 7 Efectos en la Salud ....................................................................................... 8 Gases .......................................................................................................... 9 Origen de los Gases de Mina .................................................................... 9 Otros Gases ............................................................................................... 9 Gases Producidos por Equipo Diesel................................................. 10 Gases en Mina ...................................................................................... 12 Condiciones de Trabajo ............................................................................. 13 Ventilación Secundaria ........................................................................... 14



Sistema Impelente ......................................................................... 15



Sistema Aspirante ......................................................................... 15



Sistema es el Combinado, Aspirante-Impelente ......................... 16

Clasificación de los Ventiladores .............................................................. 17 

Ventiladores Centrífugos ................................................................. 17



Ventiladores Axiales ......................................................................... 17

Circuitos Básicos de Ventilación en Minas .............................................. 18 

Circuito en Serie................................................................................ 18



Circuito de Ventilación en Paralelo ................................................. 18

Ejercicio de circuito de ventilación de una mina………………………...18 Conclusión .................................................................................................. 20 Bibliografía. ................................................................................................. 21

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Introducción

La ventilación de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable para crear las condiciones necesarias para que los trabajadores se encuentren en una atmósfera agradable. Este proceso se realiza mediante un circuito con el objetivo de que en todas las áreas de trabajo se lleve a cabo de igual manera. Para esto es necesario que la mina tenga dos puertas de acceso independiente, dos pozos, un pozo y un socavón y dos socavones. La ventilación secundaria se lleva a cabo en aquellos espacios donde solo hay un acceso para ello se colocan tubos de ventilación cuya longitud debe de abarcar la puerta de entrada hasta la puerta de la salida. La ventilación de una mina subterránea es muy importante para preservar la vida de los trabajadores, hay que asegurar que debajo de la mina exista una porción acceso independiente, dos pozos, un pozo y un socavón y dos socavones. La ventilación secundaria se lleva a cabo en aquellos espacios donde solo hay un acceso para ello se colocan tubos de ventilación cuya longitud debe de abarcar la puerta de entrada hasta la puerta de la salida. La ventilación de una mina subterránea es muy importante para preservar la vida de los trabajadores, hay que asegurar que debajo de la mina exista una porción necesaria de oxígeno para la respiración de los trabajadores. También una causa por la cual se necesita de más ventilación de oxigeno dentro de la mina es que en muchas ocasiones los minerales que se están explotando pueden ser tóxicos al igual que puede resultar alguna emanación peligrosa por parte de las máquinas que se utilizan para explotar el mineral. Además hay que considerar que mientras más profunda es una mina la temperatura tiende a aumentar por lo que es necesaria la climatización adecuada del ambiente. Existen dos tipos de ventiladores, están los ventiladores axiales o de hélices y los ventiladores radiales o centrífugos. Estas máquinas tienen como

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responsabilidad permitir el flujo de aire en el interior, en ambos tipos de ventilación

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Ventilación de Minas Es el proceso mediante el cual se hace circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar una atmósfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos. La ventilación se realiza estableciendo un circuito para la circulación del aire a través de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina tenga dos labores de acceso independientes: dos pozos, dos socavones, un pozo y un socavón, etc. En las labores que sólo tienen un acceso (por ejemplo, una galería en avance) es necesario ventilar con ayuda de una tubería. La tubería se coloca entre la entrada a la labor y el final de la labor. Esta ventilación se conoce como secundaria, en oposición a la que recorre toda la mina que se conoce como principal.

Objetivos de la Ventilación de una Mina Medición del ingreso y salida de aire. 

Diagnóstico Integral de circuitos de ventilación.



Determinar las necesidades de aire



Monitoreo de las condiciones ambientales de la mina: evaluar los contaminantes físicos y químicos



Evaluación de las condiciones termo-ambientales



Proyectos de mejoras.

 Principios de la Ventilación Para que exista ventilación debe haber: Dos puntos de diferente presión (>P a Tº a < Tº) Tipos de Ventilación Se pueden clasificar en dos grandes grupos

Ventilación Natural consiste básicamente en el movimiento de masas de aire al interior de las minas producto de diferencias de temperaturas entre las labores y la superficie y de la diferencia de altitud entre las galerías conectadas con superficie, fue ampliamente utilizada en los comienzos ; posterior a ésto, se utilizó las caídas de agua en los piques para inyectar aire fresco al interior de las minas, también se encendían grandes hogueras en los piques para producir tiraje y levantar el aire contaminado desde el interior de las minas, hacia superficie. En la segunda mitad del siglo XIX, se construyó los primeros ventiladores mecánicos, los de tipo centrífugo, siendo tales aparatos accionados primitivamente por molinos de vientos o por rueda hidráulica, los cuales en la actualidad son operados por medio de motores eléctricos. www.vdmconsultores.cl Con el desarrollo de la ciencia aerodinámica, y posterior a la segunda guerra mundial, se desarrolló los primeros ventiladores de flujo axial, es decir, los ventiladores tipo axial, los cuales son los más utilizados, en la actualidad y a nivel global, para mover grandes caudales de aire en faenas subterráneas, operando -dichas unidades- tanto en interior mina, como en superficie. Los ventiladores de tipo centrífugo, actualmente son ampliamente utilizados en Sistemas de Ventilación Industrial dado su capacidad de generar altas caídas de presión con caudales relativamente bajos, teniendo como característica esencial: el hecho de emitir un bajísimo

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nivel de ruido si se les compara con la operación de los ventiladores de tipo axial. El Caudal de Aire Es la cantidad de aire que ingresa a la mina y que sirve para ventilar labores, cuya condición debe ser que el aire fluya de un modo constante y sin interrupciones. El movimiento de aire se produce cuando existe una alteración del equilibrio: diferencia de presiones entre la entrada y salida de un ducto, por causas naturales (gradiente térmica) o inducida por medios mecánicos.

Sistemas de Ventilación En el sistema general, el ventilador principal suele estar instalado a nivel de la superficie en la vía de salida del aire, con redes que garantizan el flujo de aire a través de aberturas interconectadas. La red general de ventilación consta de puntos de conexión en los que se cruzan tres o más vías de aire ramales entre estos puntos de conexión y mallas, que son pasos cerrados en la red.

Ventilación Minera y su Importancia en el Rendimiento La ventilación minera en muy importante en el rendimiento del personal, ya que nos brindará: 

Un ambiente laboral seguro y confortable.



Trabajaran con mayor tranquilidad.



Estarán alertas a cualquier tipo de accidente.



Mayor eficiencia o rendimiento en el trabajo de hombres y maquinarias.



Asegurar la salud de los trabajadores.

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Efectos en la Salud La minería subterránea crea espacios bajo tierra en los cuales trabajan seres humanos. Las condiciones de trabajo incluyen la humedad ambiental, la temperatura del aire, la presencia de radiaciones nocivas o de gases explosivos, la presencia de agua, la formación de polvo y la emisión de ruido que

dependen

tanto

del

mineral

como

de

la

roca

en

Caja,

de la profundidad de la mina y del uso de maquinaria. Por qué es importante el control de

la

calidad

de

aire

Las emanaciones de

“Aire Usado”

en las minas, son el producto normal de las operaciones mineras. Constituidas por la

combinación de

vapor, humo de

explosivos,

polvo,

humo

devehículos diesel, gases propios de emanaciones rocosasnaturales, reaccio nes químico-ambientales de los mineralespresentes;

que

constantemente

circulan por las labores de lámina y luego emanan a la superficie. El “Sistema de Ventilación”, está constituido por la presencia de “Aire Fresco” que ingresa a la mina por factores de presión y temperatura en el aspecto natural; y por influencia directa dela fuerza de ventiladores aspirantes o impelentes que introducen aire fresco al interior de las minas subterráneas a través demandas.

Lo opuesto al “Aire Fresco”, Viene a ser el “Aire Usado” el que sale del interior de las labores mineras, a través de las “Galerías y/o Chimeneas de Ventilación” en forma natural o por la influencia de ventiladores. En el interior de las Minas Subterráneas, se deben considerar las Vías de Retorno de Aire Usado; Galerías de Mayor Circulación Vehicular; Frentes de Trabajo en Desarrollo;

Tajeas de Explotación;

Echaderos y Tolvas de Mineral;

Chimeneas y Tolvas de Desmonte. La nubosidad, los humos de hidrocarburos y explosivos, polvo, presencia de gases y micro partículas contaminantes, son la causa fundamental de los altos grados de morbilidad

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y mortalidad,

como consecuencia

de las enfermedades

neumoconióticas

y

cardiovasculares

Gases En las minas metálicas como no metálicas, pueden encontrarse diversos gases que están normalmente presentes, produciéndose en: 

Uso de explosivos.



Descomposición de las sustancias orgánicas.



Combustiones espontáneas.



Incendios.



Reacciones químicas de los minerales.



Uso de los equipos mecanizados de motores de combustión. A consecuencia de la falta de ventilación o ventilación insuficiente en

las faenas subterráneas. Estos gases, pueden alcanzar concentraciones capaces de afectar la salud o vida del trabajador.

Origen de los Gases de Mina En la voladura con el uso de explosivos, origina mayor gases tóxicos. Por ejemplo el uso de ANFO, genera diversos óxidos de nitrógeno los mismos que aun en bajas concentraciones pueden resultar mortales.

Otros Gases Gases de estratos que existen dentro de las estructuras rocosas del yacimiento. Gases producidos por las personas al exhalar anhídrido carbónico

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(CO2) cuando realiza su trabajo y por los desechos orgánicos que existen en interior de la mina (madera, materiales, sustancias etc.)

Gases Producidos por Equipo Diesel Máquinas de combustión interna, que liberan gran cantidad de contaminantes, hasta 0.3 m3/min. Por HP. Estos gases son CO, NO2, aldehídos, humos, metano y SO2

Monóxido de Carbono (CO) Gas extremadamente venenoso, es incoloro, inodoro e insípido, muy ligero, poco soluble en agua, inflamable y posee una gran capacidad de dispersión.

Se genera: 

Por la combustión incompleta de madera (incendios en la mina).



Por funcionamiento de motores de combustión interna, cuando no se controla el escape de estos equipos.



Por el uso de explosivos.



En toda combustión que haya deficiencia de oxígeno.



Es uno de los gases más peligrosos que existen y es la causa del 90% de los accidentes fatales en minas por intoxicación por gases.

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Gases Nitrosos (NO, NO2)

Los gases nitrosos en concentraciones bajas no tienen color, olor y sabor. En concentraciones altas se pueden detectar por su olor a pólvora quemada, familiar de las voladuras y por sus humos de color rojizo. Los gases tóxicos e irritantes, se producen por: 

La combustión.



La detonación de los explosivos.



Por la operación de equipos diesel

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Nitrógeno (n2)

Gas inerte, incoloro, inodoro e insípido. No es venenoso y no sostiene la vida ni la combustión. Cuando se encuentra mezclado con un poco de oxígeno, sólo produce sofocamiento en el organismo humano; pero cuando se mezcla con el oxígeno en una proporción mayor aprox., de 78 % a 21 %, este gas causa la muerte por sofocamiento cuando el porcentaje de nitrógeno pasa de 88%.

Gases en Mina Estos cuatro tipos de gases son los que se detectan con más continuidad en las operaciones mineras. Existen otros gases como el anhídrido Sulfuroso (SO2), gas Sulfhídrico (H2S), etc., que se presentan en proporciones muy bajas y de rápido control.

Anhídrido Sulfuroso (SO2) No existen pruebas definitivas que el SO2 provoque enfermedades respiratorias pero se ha encontrado una correlación específica de la incidencia

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de óxidos de azufre en la atmósfera y el índice de muertes de personas que sufren de enfermedades crónicas cardiovasculares y respiratorias.

Condiciones de Trabajo Las condiciones del trabajo minero en este sector tienen un gran impacto en la salud de las personas involucradas en esta actividad. Por ejemplo, la prospección es por detección visual y la explotación es por minado selectivo, con un 60% de perforación manual, 15% de perforación eléctrica y sólo un 25% de perforación convencional. Estas condiciones de explotación tienen un gran impacto en la salud del minero, dado que éste emplea principalmente la fuerza física. Además, el empleo del perforador eléctrico no permite el uso de agua y por lo tanto incrementa la concentración de polvo de mineral en el socavón.

El mineral extraído es molido y amalgamado en quimbaletes y luego rehogado para eliminar el mercurio302. En Puno, en los yacimientos primarios, la explotación suele ser eminentemente manual, con perforación a pulso. El transporte de mineral se realiza en carretillas; y el beneficio, en quimbaletes, con baja recuperación y uso indiscriminado de mercurio303. En los yacimientos secundarios (depósitos fluvio-glaciales del cuaternario), se derriba el material aurífero por medios manuales y por medios mecánicos a través de monitores, y el tratamiento se realiza en canaletas enrifladas304. En Madre de Dios, en la zona de selva baja, se encuentran gravas auríferas en cursos antiguos de ríos. Para la explotación se emplea carretilla y tolva, monitores, bombeo y draga de succión, y el tratamiento se realiza en canaletas y por amalgamación. En el pie de monte, que son gravas auríferas en terrazas, se emplea el minado mecanizado y el tratamiento en canal con alfombra y amalgamación305. 13

. El mineral extraído es molido “a pulso” o en molino de billas, y pasa luego a un proceso de amalgamado en quimbalete (molino de piedra). Concluidas la molienda y la amalgamación, se separa la “amalgama” del resto del material (relave) y se procede a rehogar, para obtener la “pella” del oro. El proceso de amalgamación se fundamenta en que la tensión superficial a la interacción oro mercurio es muy inferior a la del agua con el oro. Esto favorece la combinación de los dos metales Formando la amalgama 306.

Ventilación Secundaria

Es la ventilación auxiliar o secundaria y son aquellos sistemas que, haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las minas subterráneas, empleando para ello los circuitos de alimentación de aire fresco y de evacuación del aire viciado que le proporcione el sistema de ventilación general. La ventilación mecánica tiene como fin sustituir de forma artificial la función del sistema respiratorio cuando fracasa. La alta incidencia y la gravedad de la insuficiencia respiratoria hacen que el personal sanitario, médicos y enfermeros, deba conocer los fundamentos del soporte ventilatorio. Nuestro objetivo al escribir esta obra ha sido desmitificar una técnica que en ocasiones se ha querido mostrar como muy compleja, y por tanto describir, de forma sencilla, las bases fundamentales de la ventilación mecánica. A pesar de la disparidad de los recursos disponibles, de la variedad de los equipos y de la diversidad de ámbitos donde se tratan los pacientes, las recomendaciones y el uso general de esta medida de soporte vital son los mismos. Nos parece que este libro puede ser de utilidad, tanto para aquellos profesionales que ocasionalmente ventilan pacientes en los servicios de urgencias y emergencias, como para los que utilizan con frecuencia la

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sustitución artificial de la ventilación en las unidades de cuidados intensivos y reanimación, pero no es un tema de su especial interés. Así pues, de forma deliberada hemos omitido los aspectos más complejos de la técnica, ya que creemos que su desarrollo debe contemplarse en otro tipo de tratado específicamente dirigido a profesionales con mayor experiencia y dedicación. Por otra parte, tampoco abordamos los cuidados respiratorios, ya que si bien son imprescindibles en cualquier paciente ventilado, precisarían otro texto para poder describirlos con las debidas profundidad y extensión.

Si este manual puede ayudar en alguna medida al cuidado y el tratamiento de los pacientes graves que precisan ventilación mecánica, el esfuerzo y el entusiasmo empleados en su elaboración quedarán plenamente satisfechos. Por último, deseamos expresar nuestro agradecimiento a CSL Behring por su inestimable colaboración en la edición de esta obra. Los sistemas de ventilación auxiliar que pueden emplearse en el desarrollo de galerías horizontales, utilizando ductos y ventiladores auxiliares son:

 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.

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 Sistema Aspirante El aire fresco ingresa a la frente por la galería y el contaminado es extraído por la ductería. 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 de la ductería de aspiración

 Sistema es el Combinado, Aspirante-Impelente Emplea dos tendidos de ductería, una para extraer aire y el segundo para impulsar aire limpio a lafrente en avance. Este sistema reúne las ventajas de los dos tipos básicos, en cuanto mantener la galería y la frente en desarrollo con una renovación constante de aire limpio y en la velocidad de la extracción de los gases de disparos, con la desventaja de su mayor costo de instalación y manutención. Para galerías de mayor sección (mayor a 12 m2), y con una longitud sobre los 400 metros, el uso de un sistema aspirante o combinado es más recomendable para mantener las galerías limpias y con buena visibilidad para el tráfico de vehículos, sobre todo si éste es equipo diesel.

Hoy día, es la ventilación impelente la que más se usa, ya que el ducto es una manga totalmente flexible, fácil de trasladar, colocar y sacar. En este caso, el ventilador al soplar infla la manga y mueve el aire. En el caso de la ventilación aspirante, estas mangas deben tener un anillado en espiral rígido lo que las hace muy caras. El uso de sistemas combinados, aspirante – impelentes, para ventilar el desarrollo de piques verticales, es también de aplicación práctica cuando éstos se desarrollan en forma descendente y la marina se extrae por medio de baldes. En estos casos, el uso de un tendido de mangas que haga llegar aire fresco al fondo del pique en avance es imprescindible para refrescar el ambiente. La aplicación de sistemas auxiliares

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para desarrollar galerías verticales está limitada a su empleo para ventilar la galería donde se inicia el desarrollo de la chimenea o pique, dado que la destrucción de los tendidos de ductos dentro de la labor vertical por la caída de la roca en los disparos es inevitable (en su reemplazo se utiliza el aire comprimido).

El objetivo de la ventilación auxiliar es mantener las galerías en desarrollo, con un ambiente adecuado para el buen desempaño de hombres y maquinarias, esto es con un nivel de contaminación ambiental bajo las concentraciones máximas permitidas, y con una alimentación de aire fresco suficiente para cubrir los requerimientos de las maquinarias utilizadas en el desarrollo y preparación de nuevas labores.

Clasificación de los Ventiladores  Ventiladores Centrífugos En estos ventiladores, el aire entra por el canal de aspiración que se encuentra a lo largo de su eje, cogido por la rotación de una rueda con alabes. Ofrece la más alta presión estática y un flujo mediano. Su eficiencia varía entre 60% y 80%, pueden trabajar a altas velocidades. Son ventiladores que pueden considerarse “quietos” si se observa su cueva característica, produce menos ruido que las axiales, son rígidos, son más serviciales pero mucho más costosos.

 Ventiladores Axiales En este tipo de ventiladores, el aire ingresa a lo largo del eje del rotor y luego de pasar a través de las aletas del impulsor o hélice es descargado en dirección axial. También se les llama ventiladores de hélice. Ofrece el más alto

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flujo de aire, su eficiencia esta entre 70 y 80% y son capaces de trabajar a las velocidades más altas, presentan una gama fuerte de inflexión e inestabilidad, producen los niveles más altos de ruidos, son más versátiles y son más baratos.

Circuitos Básicos de Ventilación en Minas  Circuito en Serie Se caracteriza porque la corriente de aire se mueve sin ramificación, por lo que el caudal permanece constante, en este caso todas las galerías se conectan extremo a extremo.

 Circuito de Ventilación en Paralelo En la unión en paralelo, las labores se ramifican en un punto, en dos o varios circuitos que se unen en otro punto

Ejercicio de circuito de ventilación de una mina Para la resolución del siguiente tipo de problemas, sugerimos utilizar las siguientes fórmulas que son bastante aproximadas si no se dispone de un barómetro, para calcular las siguientes variables:  Presión barométrica [p barométrica] (Unidad: mm. de Hg.)  Peso específico del aire (Unidad: Kg./m3)

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Formulas

Cuál será el índice de ventilación de una mina cuya producción de carbón es de 3.000 toneladas por día, sabiendo que el caudal de aire que sale por el ventilador principal es de 6.000. Si el sitio donde está ubicada la mina está localizado a una altura de 2800 metros sobre el nivel del mar. Las temperaturas seca y húmeda promedias de la mina, son: ts=24 ºC; th= 20ªC.

Es decir, que por cada tonelada de carbón producida se están entrando a la mina 2.4 toneladas de aire. En este problema se ve que si queremos mejorar este índice, es necesario entrar más aire a la mina o extraer menos carbón por día.

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Conclusión Para garantizar un control óptimo de las condiciones en la mina debe hacerse un seguimiento a través de aforos de los caudales y temperaturas; y de un monitoreo continuo de la atmósfera minera para conocer las concentraciones de gases con el fi n de controlar todos aquellos elementos que pongan en peligro la vida de quienes laboran en la mina. La ventilación debe ser fundamental en toda mina, ya que es quien garantiza las condiciones necesarias para un óptimo entorno en término de las condiciones atmosféricas de la mina. Caracterización de sistemas de ventilación en minería subterránea - Córdoba & Molina85 Para caracterizar un sistema de ventilación es necesario conocer las características del circuito, es decir distribución de caudales, requerimientos, áreas, perímetros, longitudes, entre otros, para así determinar la resistencia de la mina. Es necesario establecer los requerimientos de aire para la explotación minera de acuerdo al personal en la mina, la dilución de gases tanto metano propio de la explotación como los generados por voladura y el control de polvo. Garantizar una buena sección al interior de la mina, así como buenas condiciones de las puertas y cortinas de ventilación, es necesario para un correcto funcionamiento de ventilación. Toda mina debe tener estaciones de aforo figas, donde se le pueda hacer seguimiento exhaustivo a las condiciones atmosféricas de la mina, con el fi n de controlar variables como la temperatura, caudales, y humedad en el ambiente.

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Bibliografía http://geco.mineroartesanal.com/tikidownload_wiki_attachment.php?attId=63 7 http://www.vdmconsultores.cl/ http://es.scribd.com/doc/16079202/VENTILACION-DE-MINAS-AFOROMINA-EL-PIMINETO-CHILE http://www.frioycalor.cl/102/tema4.html http://geco.mineroartesanal.com/tikidownload_wiki_attachment.php?attId=637 http://www.smenet.org/docs/meetings/papers/MineVent2012/vent2012p27.pd f http://es.scribd.com/doc/36192210/VENTILACION-DE-MINAS

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