Ventilação Das Minas Subterrâneas

 VENTILAÇÃO DAS MINAS SUBTERRÂNEAS Disciplina: Condicionamento de Minas

Ventilação das minas subterrâneas •

•

•

Considerações Gerais Finalidades Atmosfera Subterrânea. •

Temperatura

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Umidade

•

•

•

Nitrogênio

•

Gás Carbônico

•

Monóxido de carbono

•

Hidrogênio Sulfurado

•

Oxido de Nitrogênio

•

Outros gases e vapores

•

Poeiras diversas

•

Doenças ocupacionais.

Limite de tolerância Oxigênio

Ventilação das minas subterrâneas •

•

•

Considerações Gerais Finalidades Atmosfera Subterrânea. •

Temperatura

•

Umidade

•

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Nitrogênio

•

Gás Carbônico

•

Monóxido de carbono

•

Hidrogênio Sulfurado

•

Oxido de Nitrogênio

•

Outros gases e vapores

•

Poeiras diversas

•

Doenças ocupacionais.

Limite de tolerância Oxigênio

Ventilação das minas subterrâneas •

Cálculos de Ventilação

•

Relação entre vazão e depressão Motriz

•

Vazão

•

Formula de Atkinson

•

Para ventilação de higiene

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Temperamento de Mina

•

Para ventilação de segurança

•

Resistência Mecânica da mina

•

Depressão motriz

•

Orifício Equivalente

•

Potencia

•

Velocidade da corrente

Ventilação das minas subterrâneas •

•

Dispositivos de Regulamentação Regulamentação •

Portas de Ventilação

•

Portinholas ou guichês

•

Barragens

•

Portas de segurança

Ventilação natural •

Temperatura exterior é menor que a subterrânea

•

temperatura exterior é maior que a subterrânea.

•

Ventilação mecânica •

Ventiladores helicoidais

•

Ventiladores Centrífugos

•

Ventiladores Hélico  – Centrífugos

•

Disposição e instalação.

Considerações Gerais

Considerações Gerais •

A atmosfera de uma mina subterrânea difere da atmosfera exterior pelo seu estado físico, temperatura, grau higrométrico, composição gasosa, e pelas poeiras em suspensão existentes.

•

Portanto, um afluxo de ar proveniente da superfície é devidamente dimensionado a fim de satisfazer as necessidades de condições higiênicas e seguranças requeridas pelos trabalhadores.

Considerações Gerais •

Ao implantar um sistema de ventilação, fatores como: •

Profundidade

•

Número de galerias

•

Extensão da mina

•

Número de trabalhadores

•

Tipo de mineral a ser lavrado

•

Método de lavra

•

Equipamentos devem ser levados em consideração em projeto de ventilação.

Finalidade •

A ventilação de mina subterrânea entende-se o processo de remover ou fornecer ar por meios naturais ou mecânicos.

•

O processo de ventilação têm por finalidade a limpeza e o controle das condições do ar, para que homens e máquinas convivam num mesmo recinto sem prejuízo de ambas as partes.

Finalidade •

Resolver o problema da vazão necessária a ventilação e sua distribuição, requer do projetista, grande experiência, criatividade e conhecimento dos princípios físicos em que esta se baseia.

•

Grande parte das indústrias gera resíduos e desperdícios que, não sendo tratados, iriam poluir a atmosfera. Daí a necessidade de sistemas de ventilação industrial.

Finalidade •

Ventilar uma mina tem como objetivo assegurar em todos os horizontes de trabalhos mineiros uma circulação natural ou artificial de ar em quantidade suficiente para assegurar as condições necessárias de higiene e segurança. Em contrapartida mina com ventilação

deficiente,

interfere

diretamente

nas

condições

ambientais, representando para a empresa queda na produtividade.

Finalidade •

Um sistema de ventilação bem dimensionado é necessário para: •

Permitir a manutenção do oxigênio para os operários

•

Suprimir os gases tóxicos produzidos pela detonação de explosivos

•

Evitar a formação de misturas explosivas de gás-ar

•

Eliminar concentração nociva de poeira em suspensão

•

Reduzir a temperatura em lugares quentes

•

Diluir gases formados pelos equipamentos a diesel.

Atmosferas da mina •

O ar atmosférico é formado: •

21% de oxigênio (O2);

•

78% de nitrogênio (N2);

•

•

1% de gás carbônico e gases raros, além do vapor d’água.

O ar atmosférico introduzido em uma mina sofre alterações na qualidade de seus elementos.

•

Em geral quando o oxigênio diminui há aumento do gás carbônico, nitrogênio e vapor d’água. Além do mais são agregados ao ar diversos gases e poeiras.

Unidades de medidas •

PPM  – parte por milhão - 1 ppm de um gás corresponde a 1cm³ de gás por m³ de ar respirado

•

mg/m³- miligrama do gás por metro cúbico de ar respirado

•

mg/l  – miligrama do gás por litro de ar respirado

•

% por volume - % do gás por volume do ambiente

•

conversões principais  – 1% = 10.000 ppm.

Limite de tolerância •

Segundo as normas brasileiras (NR-15) o limite de tolerância de um gás no ambiente confinado de um trabalhador é a máxima concentração em média aritmética, suportada pelo trabalhador durante 48 horas semanais respiradas.

•

A caracterização de insalubridade é diagnóstica quando o teor dos gases estiver acima do limite de tolerância.

Limite de tolerância - Oxigênio •

É um gás que não tem cor, odor e sabor, com densidade igual a 1,11 em relação ao ar.

•

O seu limite está compreendido entre 21% e 19%.

•

Abaixo de 19% já é considerado impróprio, tendo que tomar as devidas providências.

Limite de tolerância - Nitrogênio •

É um gás inodoro, incolor e insípido

•

As fontes de aumento desse gás no ar são:

•

•

Putrefação de substâncias orgânicas

•

Explosivos.

Por ser mais leve que o ar, nos locais onde não está sendo feito a circulação de ar, ele se concentra na parte mais alta

•

Quando o ser humano respira este gás ele se axifia.

Limite de tolerância - Gás carbônico (CO2) •

gás sem cor, nem odor, com sabor em geral ácido, densidade 1,56 em relação ao ar.

•

O gás carbônico é estimulante da respiração, ou seja, é fisiologicamente ativo e não pode ser classificado entre os gases inertes, por não ser altamente tóxico.

•

Com 0,5% de concentração desse gás já é preocupante e com 10% o homem não resiste a poucos minutos.

•

O seu limite é de 0,39% ou 3.900ppm.

Limite de tolerância - Monóxido de carbônico (CO) •

É um gás sem cor, nem sabor, possuindo densidade em relação ao ar de 0,97.

•

É explosivo quando reage com o ar, em uma porcentagem de 13 a 75%.

•

Se respirado em concentrações de 0,20% causa inconsciência em poucos minutos (desmaio).

•

A periculosidade está ligada diretamente ao tempo de exposição. O seu limite é de 39ppm ou 0,0039%.

Limite de tolerância - Óxido de nitrogênio NO, NO2 •

Estes gases se forma por combustão de detonações, sendo também oriundos do escape de motores a diesel e gasolina.

•

Em geral forma-se primeiro o óxido nítrico (NO) que combina com o oxigênio do ar, transformando em bióxido de nitrogênio (NO2).

•

O NO2 é um gás de cor amarronzada, odor penetrante e densidade de 1,58 em relação ao ar.

Limite de tolerância - Óxido de nitrogênio NO, NO2 •

A sua ação tóxica atacam a via respiratória, especialmente os pulmões.

•

Quando em concentrações de 0,010% a 0,015% é perigoso a pequenas exposições e quando em concentrações de 0,020 a 0,070 é letal ao homem.

•

O seu limite de tolerância é de 0,0004% ou 4 ppm.

Limite de tolerância - Gás sulfídrico (H2S) •

é um gás sem cor, de gosto açucarado e odor de ovo podre. •

Seu peso específico é de 1,19, arde e forma uma mistura explosiva quando sua concentração chega a 6%.

•

É facilmente solúvel em água.

•

É mais venenoso que o monóxido de carbono.

•

Com concentrações de 0,05% o envenenamento é em poucos minutos e quando encontrado em concentrações de 0,10% é morte rápida.

•

O seu limite de tolerância está situado em torno de 8 ppm.

Limite de tolerância •

Pó de mina •

poeiras em suspensão são responsáveis pelas principais doenças ocupacionais provocadas em minas subterrâneas.

•

Hidrogênio •

É incolor, inodoro, insípido, atóxico e é o gás mais leve encontrado em minas subterrâneas.

•

As principais fontes são:

•

•

carregamento de baterias, ação da água ou vapor em materiais quentes, e ação de ácidos em metais.

•

É altamente explosivo.

Sua ignição pode ocorrer a uma concentração de oxigênio de 5% diferentemente do metano que requer uma concentração mínima de 12% para explodir

Limite de tolerância •

Temperatura em minas subterrâneas •

A temperatura do ar no interior de uma mina subterrânea depende de alguns fatores tais como:

•

Temperatura externa, frequentemente se faz sentir dentro da mina;

•

Calor de compressão aumento da temperatura do ar por calor de compressão durante á descida para locais mais profundos;

•

Influência da temperatura das rochas , a temperatura das rochas vai aumentando gradativamente em função da profundidade;

Limite de tolerância •

Influenciada da evaporação da água, nas mesmas condições de pressão e demais condições, quanto maior a temperatura, maior será a quantidade de vapor d’água.

•

•

A temperatura efetiva é a relação entre a temperatura seca e úmida;

•

Influencia da velocidade do ar,

Influência de outros fatores, outros fatores que produzem aumento de calor: •

equipamentos movidos a óleo diesel, explosivos, motores elétricos, tubulação de ar comprimido.

Limite de tolerância •

Efeito da temperatura elevadas sobre o homem, este desconforto com temperaturas elevadas levam ao desconforto tais como: •

•

desmaio, tonturas, falta de apetite.

Algumas minas quando a temperatura é excessivamente alta eles chamam de sambado (perda em excesso de água do corpo humano) quando um trabalhador apresenta este desgaste físico, podendo ser letal.

Limite de tolerância •

Umidade relativa do ar, é a relação entre o peso de vapor de água existente no ar e o peso de vapor d’água  possível, no caso de saturação na temperatura considerada.

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Em igualdade de pressão, e demais condições, quanto maior a temperatura maior a quantidade de vapor (caso exista água).

Doenças causadas por trabalhos na mineração •

Pneumoconiose

•

É causada pelo acúmulo de poeiras, que se encontra em suspensão, e as reações do tecido à presença desta poeira.

•

São variações de pneumoconiose:

•

Silicose •

A silicose é uma doença incurável causada pelo acúmulo de poeiras contendo sílica nos pulmões e a consequente reação dos tecidos pulmonares.

•

Ela leva o ao endurecimento dos pulmões, dificultando a respiração, podendo levar a morte.

Doenças causadas por trabalhos na mineração •

Antracose •

Doença pulmonar que se instala pela inalação da poeira do carvão.

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Os pulmões dos trabalhadores expostos à poeira passam a apresentar nítida pigmentação negra, decorre do depósito de partículas antracósicas (antracito  – carvão fóssil).

•

Asbestose •

Doença pulmonar causada pelo acúmulo de fibras de asbesto no pulmão. Quase sempre vem acompanhada de câncer do pulmão.

Doenças causadas por trabalhos na mineração •

Limites de tolerância •

Concentração máxima ou mínima, relacionadas com a natureza e o tempo de exposição ao agente, que não causará dano à saúde do trabalhador, durante a sua vida laboral.

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Asbesto  – 2 fibras/cm3

•

Sílica: quartzo respirável  – 0,1 mg/m3 cristobalita e tridimita 0,05mg/m 3.

Cálculos de Ventilação •

Para cada mina deve ser elaborado e implantado um projeto de ventilação com fluxograma atualizado periodicamente contendo no mínimo os seguinte dados: a) Localização, vazão e pressão dos ventiladores principais; b) Direção e sentido do fluxo de ar e c) Localização e função de todas as portas, barricadas, cortinas, diques, tapumes e outros dispositivos de controle do fluxo de ventilação.

•

As atividades em subsolo devem dispor de sistema de ventilação mecânica que atenda aos seguintes requisitos: a) Suprimento de ar em condições adequadas para a respiração; b) Renovação contínua do ar; c)

Diluição eficaz de gases inflamáveis ou nocivos e de poeiras do ambiente de trabalho;

d) Temperatura e umidade adequadas ao trabalho humano; e) Ser mantido e operado de forma regular e contínua; f)

Em dias em que não haja operação em subsolo, no mínimo 1/3 (um terço) do sistema principal de ventilação deve estar funcionando e

g) As minas com emanações de gases nocivos, inflamáveis ou explosivos devem manter o sistema de ventilação integral.

•

Devem ser observados os níveis de procedimentos para implantação de medidas preventivas, conforme disposto nesta Norma.

•

O fluxograma de ventilação deve ser representado em plantas, em escalas adequadas, que devem ser mantidas atualizadas na mina.

•

O fluxograma de ventilação deve estar disponível aos trabalhadores ou seus representantes e à disposição da fiscalização.

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Um diagrama esquemático do fluxograma de ventilação de cada nível deve ser afixado em local visível do respectivo nível.

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Todas as frentes de lavra devem ser ventiladas por ar fresco proveniente da corrente principal ou secundária.

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É proibida a utilização de um mesmo poço ou plano inclinado para a saída e entrada de ar, exceto durante o trabalho de desenvolvimento com exaustão ou adução tubuladas ou através de sistema que garanta a ausência de mistura entre os dois fluxos de ar.

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Em minas com emanações de grisu a corrente de ar viciado deve ser dirigida ascendentemente.

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A corrente de ar viciado só pode ser dirigida descendentemente mediante justificativa técnica.

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O pessoal envolvido na ventilação e todo o nível de supervisão da mina, que trabalhem em subsolo, devem receber treinamento em princípios básicos de ventilação de mina.

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Nas entradas principais de ar dos níveis e frentes de lavra devem ser instalados dispositivos que permitam a visualização imediata da direção do ar.

Qualidade e Quantidade do Ar  •

Nos locais onde pessoas estiverem transitando ou trabalhando a concentração de oxigênio no ar deve ser inferior a 19% (dezenove por cento) em volume.

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A vazão de ar necessária em minas de carvão, para cada frente de trabalho, deve ser de, no mínimo, 6.0 m 3/min (seis metros cúbicos por minuto) por pessoa.

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A vazão de ar fresco em galerias de minas de carvão constituídas pelos últimos travessões arrombados deve ser de, no mínimo, 250 m 3/min (duzentos e cinqüenta metros cúbicos por minuto).

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Na ventilação das frentes de serviço, em minas de carvão, a vazão mínima admissível deve ser de 85 m 3/min (oitenta e cinco metros cúbicos por minuto) e o sistema de ventilação auxiliar deve ser instalado em posição que impeça a recirculação de ar.

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Em outras minas, a quantidade do ar fresco nas frentes de trabalho deve ser de, no mínimo, 2.0 m 3/min (dois metros cúbicos por minuto) por pessoa.

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No caso da utilização de veículos e equipamentos a óleo diesel, a vazão de ar fresco na frente de trabalho deve ser aumentada em 3.5 m 3/min (três e meio metros cúbicos por minuto) para cada cavalo-vapor de potência instalada.

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No caso de uso simultâneo de mais de um veículo ou equipamento a diesel, em frente de desenvolvimento, deve ser adotada a seguinte fórmula para o cálculo da vazão de ar fresco na frente de trabalho: QT = 3,5 (P1 + 0,75 x P2 + 0,5 x Pn)

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Onde: QT = vazão total de ar fresco em metros cúbicos por minuto (m 3/min) P1 = potência em cavalo-vapor do equipamento de maior potência em operação P2 = potência em cavalo-vapor do equipamento de segunda maior potência em operação Pn = somatório da potência em cavalo-vapor dos demais equipamentos em operação

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No caso de desenvolvimento, sem uso de veículos ou equipamentos a óleo diesel, a vazão de ar fresco deve se dimensionada à razão de 15 m 3/min/m2 (quinze metros cúbicos por minuto por metro quadrado) da área da frente em desenvolvimento.

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Em outras minas e demais atividades subterrâneas a vazão de ar fresco nas frentes de trabalho deve ser dimensionada de acordo com o disposto no Anexo que segue, prevalecendo a vazão que for maior.

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O fluxo total de ar fresco na mina será, no mínimo, o somatório dos fluxos das áreas de desenvolvimento e dos fluxos das demais áreas da mina, dimensionados conforme determinado nesta NRM.

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As condições de conforto térmico devem obedecer ao disposto na legislação vigente.

Velocidade do Ar  •

A velocidade do ar no subsolo não deve ser inferior a 0,2 (zero vírgula dois) m/s nem superior à média de 8,0 m/s (oito metros por segundo) onde haja circulação de pessoas.

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6.3.1.1 Em minas de carvão a velocidade do ar não deve ser superior a 5,0 m/s (cinco metros por segundo).

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6.3.2 Em casos especiais, o DNPM pode aprovar, ouvida a Instância Regional do MTE, aumento do limite superior para 10,0 m/s (dez metros por segundo).

•

Em casos especiais, para minas de carvão, o DNPM pode aprovar, ouvida a Instância Regional do MTE, aumento do limite superior para 8,0 m/s(oito metros por segundo).

•

Em poços, furos de sonda, chaminés ou galerias, exclusivos para ventilação, a velocidade pode ser superior a 10,0 m/s (dez metros por segundo).

•

Em minas de carvão, nos poços, furos de sonda, chaminés ou galerias, exclusivos para ventilação, o DNPM pode aprovar velocidade superior a 8,0 m/s (oito metros por segundo), ouvida a Instância Regional do MTE.

Portas, Viadutos e Tapumes •

Sempre que a passagem por portas de ventilação acarretar riscos oriundos da diferença de pressão, devem ser instaladas duas portas em série, de modo a permitir que uma permaneça fechada enquanto a outra estiver aberta, durante o trânsito de pessoas ou equipamentos.

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A montagem e desmontagem das portas de ventilação só pode ser realizada com autorização do responsável pela mina.

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Na corrente principal, as estruturas utilizadas para a separação de ar fresco do ar viciado nos cruzamentos devem ser construídas com alvenaria ou material resistente à combustão ou revestido com material anti-chama.

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Os tapumes de ventilação devem ser conservados em boas condições de vedação de forma a proporcionar um fluxo adequado de ar nas frentes de trabalho.

Instalação de Sistema de Ventilação •

A instalação e as formas de operação do ventilador principal e de emergência devem ser definidas e estabelecidas no projeto de ventilação constante do Plano de Lavra.

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O sistema de ventilação deve atender, no mínimo, aos seguintes requisitos:

a) possuir ventilador de emergência com capacidade que mantenha a direção do fluxo de ar de acordo com as atividades para este caso, previstas no projeto de ventilação; b) as entradas aspirantes dos ventiladores devem ser protegidas; c) o ventilador principal e o de emergência devem ser instalados de modo que não permitam a recirculação do ar e d) possuir sistema alternativo de alimentação de energia proveniente de fonte independente da alimentação principal para acionar o sistema de emergência nas seguintes situações:

I.

minas sujeitas a acúmulo de gases explosivos, inflamáveis ou tóxicos e

II.

minas em que a falta de ventilação coloque em risco a segurança das pessoas durante sua retirada.

•

Na falta de alimentação de energia e de fonte independente da alimentação principal, o responsável pela mina deve providenciar a retirada imediata e impedir o acesso de pessoas.

•

A estação onde estão localizados os ventiladores principais e de emergência deve estar equipada com instrumentos para medição da pressão do ar.

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O ventilador principal deve ser dotado de dispositivo de alarme que indique a sua paralisação.

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Os motores dos ventiladores a serem instalados nas frentes com presença de gases explosivos devem ser à prova de explosão.

Ventilação Auxiliar  •

  Todas as galerias de desenvolvimento, após 10,0 m (dez metros) de avançamento, e obras subterrâneas sem comunicação ou em fundo-de-saco devem ser ventiladas através de sistema de ventilação auxiliar e o ventilador utilizado deve ser instalado em posição que impeça a recirculação de ar.

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Em caso de utilização de ventiladores/exaustores auxiliares, o primeiro da série deve estar localizado na corrente principal de ar puro e em posição que impeça a recirculação de ar.

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A chave de partida de todos os ventiladores/exaustores deve estar na corrente de ar puro.

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Para cada instalação ou desinstalação de ventilação auxiliar deve ser elaborado um diagrama específico aprovado pelo responsável pela ventilação da mina.

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A ventilação auxiliar não deve ser desligada enquanto houver pessoas trabalhando na frente de serviço.

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Em casos de manutenção do próprio sistema e após a retirada do pessoal é permitida apenas a presença da equipe de manutenção, seguindo procedimentos previstos para esta situação específica.

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É vedada a ventilação utilizando-se somente ar comprimido, salvo em situações de emergência ou se o mesmo for tratado para a retirada de impurezas.

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O ar de descarga das perfuratrizes não é considerado ar de ventilação.

Controle da Ventilação •

O principal responsável pela ventilação é o responsável pela mina.

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Devem ser executadas mensalmente medições para avaliação da velocidade, vazão do ar, temperatura de bulbo seco e bulbo úmido contemplando, no mínimo, nos seguintes pontos: a) Caminhos de entrada da ventilação; b) Frentes de lavra e de desenvolvimento e c) Ventilador principal.

•

Os resultados das medições devem ter registros próprios e serem freqüentemente examinados e visados pelo responsável pela mina, observadas as seguintes situações: a) Medições de rotina; b) Quando houver alteração na corrente principal do ar e c) Quando ocorrer registros de parâmetros fora dos padrões estabelecidos.

•

No caso de minas grisutosas ou com ocorrência de gases tóxicos, explosivos ou inflamáveis o controle da sua concentração deve ser feito a cada turno, nas frentes de trabalho em operação e nos pontos importantes da ventilação.

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Em minas subterrâneas, ao longo do percurso do ar, antes e depois dos pontos de ramificação das galerias, devem ser instaladas estações de medições, juntamente com um quadro onde constem os registros atualizados.

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Esse Quadro deve conter as seguintes informações: identificação da estação, seção livre no ponto de medição (m 2), velocidade do ar (m/s), vazão do ar (m3/min), nome da pessoa que executou e registrou a medição, a data e horário da última medição.

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Deve ser realizada, pelo menos mensalmente, e todas as vezes que houver modificação na corrente principal do ar, uma rigorosa inspeção destinada ao controle de todo o sistema de ventilação da mina.

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cálculo da vazão de ar fresco em função do número máximo de pessoas ou máquinas com motores a combustão a óleo diesel

QT = Q1 x n1 + Q2 x n2

Onde:

QT = vazão total de ar fresco em m3/min Q1 = Quantidade de ar por pessoa em m3/min (em minas de carvão = 6,0 m3/min; em outras minas = 2,0 m3/min) n1 = número de pessoas no turno de trabalho Q2 = 3,5 m3/min/cv (cavalo-vapor) dos motores a óleo diesel n2 = nº total de CV dos motores a óleo diesel em operação

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cálculo da vazão de ar fresco em função do consumo de explosivos

QT = (0,5 x A)/ t

Onde:

QT = vazão total de ar fresco em m3/min A = quantidade total em kg de explosivos empregados por desmonte t = tempo de aeração (reentrada) da frente em min