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seguridad minera
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2. VENTILACION
2.1. Introducción
Para poner en evidencia la importancia de la ventilación en la explotación de
minas, existe la costumbre de comparar el peso del aire circulante en los trabajos
mineros con el de los minerales extraídos; el peso del aire es generalmente muy
superior. El pese del aire, en el conjunto de las carboneras francesas, era en
1960, igual 7,5 veces el tonelaje extraído. En Colombia, en minas como la Chapa,
en el año 74, fue de 3 veces s la producción explotada En cifras totales el
consumo de energía para la ventilación es ciertamente importante. Para el
conjunto de; es carboneras francesas el consumo medio de electricidad en los
ventiladores principales fue en 1960 de 3.9 Kwh. por tonelada neta; este consumo
varia sensiblemente de urna mina a la otra y en algunos grupos mineros ella
sobrepasa de 6kwh/t. En la mina La Chapa de. Acerías Paz del Río se tiene un
consumo de 5 Kwh. por tonelada bruta de carbón.
Los gastos de energía no representan más que una fracción del costo de la
ventilación; es necesario igualmente tener en cuenta la amortización y el
mantenimiento de los ventiladores, trabajos de distribución de la corriente de aire,
mano de obra de la supervisión y control. En e total de los gastos imputados
directamente a la ventilación en Francia es del orden de 0.60 NF/t; costo promedio
de todo el conjunto de las carboneras francesas, o sea alrededor de 1% del costo
total. En la mina La Chapa de Acerías Paz del Río, teniendo en cuenta
amortización: del equipo y energía, se tienen unos costos de ventilación para 1500
toneladas de producción de $ 0.69/ton. Un costo global que tenga en cuenta
factores que se anotan comienzo de este párrafo, alcanzaría una cifra de $
3.50/ton.
El costo de la ventilación no es entonces despreciable merece que se le tenga en
cuenta para controlarlo, pero él no da más que una idea muy fragmentaria de la
importancia de esta operación en la explotación y de su incidencia en los costos
totales.
Es frecuente en efecto que para asegurar un flujo suficiente de aire en todos los
frentes de trabajo sea necesario dar e las vías de acceso (transversales, bajadas,
tambores y galerías dimensiones muy superiores en las que exigiría el transporte
de personal y de material y la evacuación de los productos. A menudo quien
explota se ve obligado a ejecutar obras mineras especiales, tales como:
Tambores, Transversales y aún en los Pozos de ventilación. En la mayoría de
los casos la armazón de la mina está determinada por las exigencias de la
ventilación. Si entonces se imputase a la ventilación todos los trabajos mineros
que su realización hace necesarios, se llegaría a relaciones de aire muy
superiores a los ya anotados anteriormente.
Existen también cases de minas ya abiertas, en donde de vez en cuando se
llegue a un manto con contenido de metano, donde la concentración de los
trabajos, por el aumento de la velocidad de avance de los frentes deben ser
limitados por la imposibilidad que se encuentra en hacer circular un flujo de aire
suficiente que haga bajar el contenido de grisú a cantidades aceptables. La
producción debe ser algunas veces disminuida, incluso suspendido
temporalmente, porque la ventilación es insuficiente. En este caso la ventilación
viene a ser el cuello de botella de la explotación de la mina. Si entonces se
imputan a la ventilación, todas las pérdidas de producción, donde la falta de
ventilación puede ser la causa, su incidencia en la economía de la explotación
llega a ser considerable.
Su influencia en la higiene y la seguridad es evidente, Ella es particularmente
indispensable en las minas con grisú, donde la dilución del CH4 por la corriente
aire constituye el medio de lucha más eficaz centra las explosiones, y en las minas
prefundas, donde una buena ventilación es necesaria para mantener una
temperatura que sea soportable.
En fin es necesario anotar que las dificultades encontradas en el establecimiento
de una ventilación conveniente irán en aumento, de una parte, por el aumento de
la profundidad media en los trabajos, y de otra parte la, por la concentración y
aumento de velocidades de avance, que hoy son posibles por los progresos obre
ratos en las técnicas de arranque y sostenimiento. Para sacar el máximo de
provecho a estos progresos, es importante no estar limitado por una ventilación
insuficiente.
2.2. Objetivos de la ventilación Minera
Proporcionar a la mina un flujo de aire en cantidad y calidad suficiente para diluir
contaminantes, a límites seguros en todos lo lugares donde el personal esta en
trabajo.
2.2.1. Antecedentes técnicos específicos del Proyecto de Ventilación:
a) Cálculo de los caudales parciales de aire por cada operación.
Perforación.
Carguío de explosivos, acuñaduras y trabajos varios al interior de la mina.
Tronadura de avance y producción.
Caudal requerido para carguío y transporte.
b) Considerar en el cálculo de las pérdidas, las siguientes restricciones físicas:
Espacio existente entre los equipos de carguío y transporte y la labor.
Longitud del ducto.
Problemas con el manejo de insumos o material suspendido en la labor.
Daños potenciales de la tronadura y otras actividades.
c) Otras consideraciones:
Los ductos y ventiladores deben ser calculados de manera que los ventiladores
puedan mover el aire requerido.
Señalar las direcciones preferentes del flujo de aire (succión y soplado).
d) Potencia y eficiencia de los ventiladores, más ductería empleada.
2.3 Descripción general de los métodos de ventilación en minas :
El sistema escogido será probablemente una combinación de los métodos que
presentamos a continuación:
2.3.1. Ventilación Natural: La energía más barata y abundante en la naturaleza es el aire natural, que se
utiliza en la ventilación para minas subterráneas.
Este aire se introduce por la bocamina principal de ingreso, recorriendo el flujo del
aire por la totalidad del circuito de ventilación, hasta la salida del aire por la otra
bocamina.
Para que funcione la ventilación natural tiene que existir una diferencia de alturas
entre las bocaminas de entrada y salida. En realidad, más importante que la
profundidad de la mina es el intercambio termodinámico que se produce entre la superficie
y el interior. La energía térmica agregada al sistema se transforma a energía de presión,
susceptible de producir un flujo de aire (el aire caliente desplaza al aire frío produciendo
circulación).
La ventilación natural es muy cambiante, depende de la época del año, incluso, en
algunos casos, de la noche y el día.
Dado que, la VENTILACIÓN NATURAL es un fenómeno de naturaleza inestable y
fluctuante, en ninguna faena subterránea moderna debe utilizarse como un medio
único y confiable para ventilar sus operaciones .
2.3.2. Ventilación Auxiliar:
Como ventilación auxiliar o secundaria, definimos 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,aún 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:
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. (Ver figura 1).
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, aún 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. (Ver figura 1.-).
Un tercer sistema es el combinado, aspirante-impelente, que emplea dos
tendidos de ductería, una para extraer aire y el segundo para impulsar aire limpio
a la frente en avance. Este sistema reúne las ventajas de los dos tipos básicos, en
cuanto a 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 m ), y con una longitud sobre los
2400 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. (Ver figura 1.-). 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 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).
2.4 Uso de Aire Comprimido:
Por su alto costo, en relación a la ventilación mecanizada , el uso del aire
comprimido para atender la aireación de desarrollos debe limitarse exclusivamente
a aquellas aplicaciones donde no es posible por razones prácticas el utilizar
sistemas auxiliares de ventilación como es el caso particular del desarrollo manual
de chimeneas o piques inclinados .
Figura 1
El uso de sopladores de aire comprimido para ventilar los desarrollos
horizontales , se debe limitar a aquellas galerías de pequeña sección que por la
falta de espacio físico no hacen posible los tendidos de mangas de ventilación y
para acelerar la salida de los gases en los sistemas aspirantes , instalando los
sopladores en el extremo de la cañería de aire comprimido cercana a las frentes
(zona muerta), siempre que no sea posible el uso de ventiladores eléctricos
portátiles con manga lisa que impulse aire a la frente en avance.
ART. 141, DS 72: En las galerías en desarrollo donde se use ventilación auxiliar,
el extremo de la tubería no deberá estar a más de 30 metros de la frente (ver
figura 2).
FIGURA 2.-
2.5. Cálculos de los caudales requeridos: 2.5.1. 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.
Cauudal 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.
La normativa a cumplir en Chile, son el Reglamento de Seguridad Minera D.S. N° 72 , del
Ministerio de Minería, artículos desde el N° 132 al N° 151 y el artículo N° 66 del D.S.
N° 594 , Reglamento sobre condiciones ambientales básicas en lugares de trabajo, del
Ministerio de Salud.
El aire, al pasar por una mina sufre cambios en su composición, principalmente de
disminución de oxígeno. En minas poco profundas, el clima dentro de las minas, no
presenta mayores preocupaciones, pero cuando tienen profundidades superiores a 1.000
metros, éste es un problema que debe ser atendido.
La acción de temperaturas elevadas sobre el personal, pueden incluso provocar la muerte.
Ventiladores Minas de Carbón en Virginia, U.S.A.
2.6 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, además de conocer el método de explotación.
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. Esto permite diluir y extraer el polvo en suspensión,
gases producto de la tronadura o de la combustión de los vehículos.
Para determinar el requerimiento de aire total se utilizan los siguientes parámetros
operacionales:
Caudal requerido por el número de personas.
Caudal requerido por desprendimiento de gases según Norma Chilena
Caudal requerido por temperatura.
Caudal requerido por el polvo en suspensión
Caudal requerido por la producción.
Caudal requerido por consumo de explosivos
Caudal requerido por equipo Diesel
2.61. Cálculo de los caudales parciales de aire por cada operación:
a) Perforación Mecanizada (Jumbo)
b) Carguío de explosivos, acuñaduras y trabajos varios interior mina.
c) Tronadura de avance (tiempo de dilución de 30 minutos)
d) Tronadura de banqueo (tiempo de dilución 180 minutos)
e) Caudal requerido por la producción.
f) Caudal requerido por carguío y transporte
El caudal parcial para cada operación se deberá calcular, de acuerdo a normativa
de suministrar 2.83 m3/min. por cada HP motor de todo equipo diesel en
operación (equivalente a 100 pie3/min. por cada HP motor) ( Art. 132, D.S. Nº 72 ).
Al caudal de aire obtenido, según flota diesel operativo, se le debe agregar el
caudal requerido por la totalidad de personas trabajando al interior de la mina
( Art. 132 y 138, D.S. Nº 72 ).
Una vez calculados los caudales, según los distintos aspectos considerados
(puntos a) hasta f), se debe efectuar un análisis para determinar cuál caudal se
debe considerar y cuál suma de ellos. Luego, a la cantidad determinada es
aconsejable considerar un porcentaje de aumento a causa de pérdidas y
filtraciones, por ejemplo, un 30 %.
Q filtraciones = 30% de Q req
Por lo tanto:
Q TOTAL = [Q req + Q filtraciones ]
VENTILADORES MINA EL SALVADOR
2.7. Flujo de aire en Galerías o Ductos (Ley de Atkinson)
Cuando el aire fluye a través de un ducto o galería minera, la presión requerida
para mover el aire a través de él depende no sólo de la fricción interna, sino
también del tamaño, longitud, forma del ducto, velocidad y densidad del aire.
Todos estos factores son considerados en la ecuación de J. Atkinson, denominada
“Ley de Atkinson”
P = K C L V² / A
Donde P = Pérdida de presión [Pa]
K = Factor de fricción [Ns² / m4]
C = Perímetro [metros]
L = Longitud [m.]
V = Velocidad [m / seg.]
A = Área [ m² ]
A partir de esta ley, se pueden calcular K y la caída de presión estática.
En adelante, se usará la letra P para el cálculo de potencia y la caída de
presión (pérdida de presión) se pasará a llamar H .
Conocidos el Caudal (Q) y la Caída de Presión (H) a cierta densidad del aire (W),
se establece el punto operacional para el sistema.
2.8. Selección de Ventiladores:
Para ventilar una mina se necesitan ciertas cantidades de flujo de aire, con una
caída de presión determinada, a cierta densidad del aire. Conocidas la caída y el
caudal de lamina (Punto de operación del sistema), existen casi un número infinito
de ventiladores en el mundo que satisfacen el punto operacional adecuado.
Se deberá especificar el punto de operación (Q vs. H Sist.) del ventilador
requerido, a fin de que los proveedores coticen la unidad ventiladora con la
potencia de motor eléctrico correspondiente, que satisfaga dicho punto. La
especificación debe incluir además, la altura geográfica en donde se instalará
dicho equipo.
2.8.1. Punto de Operación del Sistema:
Existen cientos de ventiladores que satisfacen cada Caída-Caudal característica .
Además, cada ventilador puede variar su velocidad (RPM), las paletas o el
diámetro. Todas estas características, esenciales para la selección del ventilador
adecuado, pueden ser obtenidas de los fabricantes .
Las curvas de funcionamiento vienen trazadas en función de las variables
operacionales principales: Caídas de Presión ( H ), Caudal ( Q ), Potencia ( P ) y
Eficiencia ( ) a densidad de aire normal, que a nivel del mar es de [¨1.2 Kg. / m³]
( W )
A una altura de 3.600 m.s.n.m. por ejemplo, la densidad del aire es de [0.866 Kg. /
m³], razón por la que la densidad debe corregirse por aquélla en donde se
desempeñará la unidad.
La forma habitual del trazado de curvas es graficar el Caudal versus las demás
variables (caída estática, caída total, potencia al freno, eficiencia estática y
eficiencia total).
Normalmente, se logra una ventilación efectiva cuando se emplean varios
ventiladores principales, los que se ubican de preferencia en las galerías
principales de ventilación o en piques en la superficie y se distribuyen de manera
que la carga o caída de presión del sistema esté dividido en forma equitativa entre
los ventiladores.
2.8.2 Potencia del motor:
La potencia que se debe instalar, con un factor de servicio de al menos 1.15, es
mayor que la Potencia a consumir
Las consideraciones que deben hacerse para calcular la potencia del motor son:
Q = Caudal de aire en m³/seg.
H = Depresión del circuito en Pa (presión estática en Pascales)
P = Potencia del motor en Kw.
= Eficiencia del ventilador, la cual varía entre 70 a 85% (dependiendo de la
fabricación, tamaño y punto de trabajo).
AHP = Potencia necesaria para mover el caudal Q de aire en un circuito cuya
depresión es H, en Kw.
BHP = Potencia al freno del ventilador, en Kw.
DE = Eficiencia de la transmisión, la cual varía entre 90% para transmisión
por poleas y correas, y 100% para transmisión directa.
ME = Eficiencia del motor, la cual varía entre 85% a 95%.
Como la Potencia del motor es directamente proporcional a la cantidad de aire y a
la pérdida de presión del circuito se tendrá que:
1) AHP = Q x H / 1000
2) BHP = Q x H / 1000 x
3) P = Q x H / 1000 x x DE x ME
2.8.3 Leyes del ventilador.
Se considera N = la velocidad de rotación del ventilador. La forma en que
afecta al volumen de aire movido, a la presión capaz de producir y a la energía
absorbida por el ventilador , constituyen las leyes de rendimiento básico de
cualquier ventilador.
Estas relaciones son:
Q ˜ N
H ˜ N²
P ˜ N³
Estas leyes se aplican prescindiendo del sistema de unidades usadas, siempre
que sean consistentes. Su importancia radica en que si la resistencia del sistema
contra el cual está operando el ventilador no cambia, aunque aumentamos la
velocidad del ventilador, por ejemplo al doble:
Q1/Q2 = N1/N2 = ½ > Q2 = 2 x Q1 (El Caudal aumenta al doble)
H1/H2 = (N1/N2)² = ¼ > H2 = 4 x H1 (La Presión aumenta 4 veces)
P1/P2 = (N1/N2)³ = 1/8 > P2 = 8 x P1 (La Potencia aumenta 8 veces)
Esto indica que la decisión de aumentar la velocidad del ventilador tiene efectos
considerables en la energía requerida.
DUCTERIA MINA EL SALVADOR
2.8.4 Tipo de Ventilador
2.8.4.1 Ventilador Centrifugo:
Estos ventiladores fueron durante mucho tiempo los únicos ventiladores
existentes. En estos ventiladores, el aire es admitido por el oído, que es un orificio
que rodea el cubo de un rotor horizontal de aletas, El aire so metido a sobre
presión el cual es impulsado por una chimenea llamada “difusor”, la cual está
situada en la periferia del rotor y perpendicular a su dirección de entrada.
2.8.4.2 Ventiladores Helicoidales o Axiales:
En los ventiladores helicoidales o axiales el rotor lleva un cubo vertical u horizontal
sobre el que se ha fijado una hélice constituida por un cierto número de aletas. El
aire entra y sale paralelamente a la máquina describiendo helicoidales. Su
principio se asemeja al del ventilador (rotor-aletas) y el de la tuerca por la corriente
de aire. Al girar la rueda, el aire se desplaza a lo largo del eje. La corriente de aire
sale desviada con movimiento de rotación y traslación.
2.9. Circuitos Complejos:
Cuando la conexión entre las galerías se hace más complicada, no pudiendo
reconocer en el circuito conexiones en paralelo, serie o diagonal, se debe recurrir
a otros métodosde cálculo más complejos que, generalmente, requieren ayuda de
instrumentos y/o computadores.
2.9.1 Software de equilibrio de redes de ventilación:
Una vez resuelto el caudal resultante, se puede realizar una simulación de la malla
definitiva del proyecto, imponiendo en la rama que representa la estocada en que
se instalará el ventilador principal, el caudal de aire de diseño y la presión estática
del punto. El trazado estará compuesto además por la vía principal de aire fresco y
la chimenea de extracción general conectada con la superficie.
Para imputar los datos de cada una de las ramas, se define una malla equivalente
tomando como soporte por ejemplo, el dibujo en AutoCad del circuito asociado al
Proyecto. Se carga el software con la malla real del circuito, asignando las cotas y
largos reales a cada tramo.
Para la simulación, se requieren los siguientes parámetros generales:
Densidad del aire : 1,2 Kg./ m³ (sin factor de corrección)
Eficiencia del Ventilador : 75% (por defecto)
Coeficientes de fricción : K
Para abordar las distintas situaciones a las que se verá enfrentada la explotación
del proyecto, se generan varios escenarios representativos. Cuando se desea
evitar que el caudal de aire aumente en demasía en una dirección, se deberá
adecuar un regulador cuya dimensión variará de acuerdo a cada escenario.
El escenario más desfavorable o de mayor resistencia debe sensibilizarse con los
valores del consumo de energía y de la construcción. Entre dos alternativas que
presenten un gasto combinado energético y de construcción similar, se preferirá
aquélla que acepte mayor caudal de aire, por si las condiciones de explotación de
otro sector así lo necesitan.
De acuerdo al resultado de esta simulación, que entrega como producto final el
“punto de operación del sistema” (ejemplo: Caudal Q = 1.600 m³/min. y Caída
de presión Ps = 127 mm. de columna de agua), se seleccionarán los
ventiladores de la instalación.
2.9.2. Sistema de monitoreo y control centralizado:
Dado que la instalación de ventiladores de mediana capacidad, actuando como
reforzadores para atender niveles de producción, reducción y hundimiento, es una
opción de alta probabilidad de implementación futura, es necesario que, en la
eventualidad de proponer la instalación y operación masiva de un alto número de
tales ventiladores al interior de los sectores, se considere la implementación de un
Sistema de Monitoreo y Control Centralizado (del tipo Inteligente ó Semi-
inteligente) del estado y operación de estos equipos.
El mismo concepto es válido para la eventualidad de que, al interior del proyecto
se proponga instalar reguladores de flujos de aire, los cuales además de poder ser
operados en forma manual (control local), puedan también ser conectados a un
sistema de monitoreo y control a distancia (actuación de tipo tele comandado).
ANEXO A:
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, además de conocer el método de explotación.
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. Esto permite diluir y extraer el polvo en suspensión,
gases producto de la tronadura o de la combustión de los vehículos.
Para determinar el requerimiento de aire total se utilizan los siguientes parámetros
operacionales:
a) 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.)
Donde:
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.
b) Caudal requerido por desprendimiento de gases Según Norma Chilena:
Q= 0.23 x q (m³/ min.)
Donde:
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
c) 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 TEMPERATURA VELOCIDAD Para una labor de
RELATIVA SECA MINIMA 20 m² (5 X 4 m.)
< ó = 85 % 24 a 30 º C 30 m./min. 600 m³/min.
> 85 % > 30 º C 120 m./min. 2240 m³/min.
d) Caudal requerido por el polvo en suspensión:
El criterio más aceptado es hacer pasar una velocidad de aire determinado por las
áreas contaminadas y arrastrar el polvo, a zonas donde no cause problemas.
Según el Art. N° 138 D.S. N° 72 la velocidad promedio en los lugares de trabajo
no debe ser inferior a los quince metros por minuto (15 m./min.). Para lugares con
alta generación de polvo, este valor puede ser considerado hasta un 100% mayor.
Hasta ahora, no hay método de cálculo aceptado por todos, que tome en cuenta
el polvo en suspensión. Pero, velocidades entre 30 a 45 m./min. son suficientes
para mantener las áreas despejadas.
En Chile, la velocidad máxima permitida en galerías con circulación de personal
es de 150 m/min. Reglamento de Seguridad Minera (“RSM”).
e) Caudal requerido por la producción:
Este método es usado generalmente en minas de carbón. Para minas metálicas,
se debe tomar en cuenta el consumo de madera, ya que ésta fijará el porcentaje
de CO2 existente en la atmósfera.
El cálculo se basa sobre la suposición de que la cantidad de gas (CH y CO ) que
se desprende es proporcional a la producción, expresado en forma matemática:
Q = T x u (m /min.) 3
Donde:
Q = Caudal requerido por toneladas de producción diaria (m /min.) 3
u = Norma de aire por tonelada de producción diaria expresada en (m /
min.) 3
T = Producción diaria en toneladas.
Para minas de carbón, "u" varía generalmente entre 1 a 1,7 (m /min.). 3
En minas metálicas, con poco consumo de madera, varía entre 0,6 a 1 (m
/min.). Si el consumo de madera es alto, puede llegar hasta 1,25 (m /min.)
Un buen criterio es SUMAR el caudal necesario calculado según el personal que
trabaja en la mina, con el caudal necesario calculado según el equipo Diesel y
aumentar este total en un 20% o más por cortocircuitos o pérdidas.
f) Caudal requerido por consumo de explosivo:
La fórmula que se conoce para este cálculo puede ser criticada, ya que no toma
en cuenta varios factores que se expondrán después de presentarla.
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:
Q = 100 x A x a (m /min.) 3
d x t
Donde:
Q = Caudal de aire requerido por consumo de explosivo detonado (m
/min.) 3
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)
m /min. 3
Entonces, tendríamos finalmente: Q = 16,67 x A (m /min) 3
La fórmula trata este caso como si fuera a diluir los gases dentro de un espacio
cerrado, lo que no es el caso de una mina donde parte de los gases se eliminan
continuamente de la frente por el volumen de aire que entra. Además, los gases
tóxicos se diluyen continuamente con la nube de gases en movimiento con el aire
limpio. Por último, cada gas tóxico que se produce tiene propiedades distintas a
las demás, luego necesitan diferentes porcentaje de dilución, entonces "d"
dependerá del explosivo que se esté usando.
g) Caudal requerido por equipo Diesel:
El art. N° 132 del “R.S.M.” (D.S. N° 72) recomienda un mínimo de 2.83 (m /min)
por 3
HP al freno del equipo para máquinas en buenas condiciones.
Se debe aclarar que los 2,83 m³/min. del ar t. N° 132 son el mínimo caudal de aire
requerido y no acepta factores de corrección. Por lo demás, se pide la potencia al
freno o potencia bruta, que es la máxima potencia proporcionada por el motor sin
tener en cuenta las pérdidas por transmisión, si es que no se cuenta con la curva
de potencia entregada por el fabricante (gráfico KW vs. RPM) o con una
recomendación de ventilación para el equipo proporcionada por el fabricante y
certificada por algún organismo confiable.
Para aclarar mejor el punto anterior, 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.
Se puede además, determinar con suficiente aproximación, la cantidad necesaria
de aire normal para diluir un componente cualquiera del gas de escape diesel a
la concentración permisible, a partir de la siguiente fórmula:
Q = V x c ( m /min.) 3
Donde:
Q = volumen de aire necesario para la ventilación (m /min.); 3
V = volumen de gas de escape producido por el motor (m /min.); 3
c = concentración del componente tóxico, del gas de escape, que se
considera
en particular (% en volumen);
y = concentración máxima, higiénicamente segura, para el componente
tóxico que se está considerando (% en volumen).
Este método necesita de un estudio previo para determinar el volumen de gases y
la concentración del toxico. El máximo volumen determinado se multiplica por 2
para establecer una ventilación segura.
2.10. CIRCUITOS BASICOS DE VENTILACION EN MINAS
2.10.1. 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.
PROPIEDADES:
El caudal que pasa por cada labor es el mismo
Qt = Q1 = Q2 = .........= Qn
La caída de presión total es igual a la suma de caídas de presiones parciales:
Ht = H1 + H2 + .....+ Hn
Luego, como
H = R*Q2Ht = R1 * Q12+ R2*Q22+ ............+ Rn * Qn2Rt * Qt2= R1 * Q12+ R2 * Q22+ .......+ Rn * Qn2Como Qt = Q1 = Q2 = .........= Qn
Quedara
RT = R1 +R2 +R3 +…….. Rn
2.10.11. 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:
CARACTERÍSTICAS:
La característica básica de las uniones en paralelo, es que las caídas de presión
de los ramales que la componen son iguales, independientemente del, largo,
resistencia y cantidad de aire.
H1 = H2 = H3 =....= Hn
E l caudal total del sistema de galerías en paralelo, es igual a la suma de los
caudales parciales.
Qt = Q1 + Q2 + Q3 + .....+ Qn
La raíz cuadrada del valor recíproco de la resistencia aerodinámica del circuito, es igual a la suma de las raíces cuadradas de los valores recíprocos de las resistencias aerodinámicas parciales.
1 /√
R = 1 / √ R1 + 1 / √ R2 +..............+ 1 / √ Rn
2.11 SEGURIDAD
2.11.1. NATURALEZA Y COMPOSICIÓN DEL AIRE.
La sustancia fluida de preocupación principal en el ambiente de la mina es el aire.
El aire es una mezcla gaseosa, existiendo como un vapor que constituye la
atmósfera natural de la superficie de la tierra. Termodinámicamente, puede
pensarse que es como una mezcla mecánica de aire seco y vapor de agua cuya
conducta es complicada por los cambios de estado en el vapor de agua.
Químicamente, la composición de aire seco al nivel del mar es la siguiente (donde
el vol% y wt% son los porcentajes del volumen y peso, respectivamente):
Para efectos de cálculo, es costumbre asumir la composición del aire seco como
sigue:
2.11.2 GASES PRODUCIDOS EN LAS MINAS Y SUS EFECTOS SOBRE LAS PERSONAS.
La composición del aire de la mina, puede experimentar notables variaciones a lo
largo de su recorrido:
a) En labores de mina nada o insuficientemente ventiladas
- Proporción de oxígeno reducida -por oxidación silenciosa y por gasificación de metano.
- Elevada proporción de CO2 -por oxidación silenciosa.
- Pequeñas cantidades de monóxido de -por procesos de oxidación inexplicables.
Carbono CO. según la duración de la falta de ventilación y situación del emplazamiento (por ejemplo CO2 en pozos abandonados CH4 en torres de pozos interiores) existe un peligro más o menos grande por carencia de oxígeno.
b) En gases de incendios y humos de explosiones
- Proporción de oxígeno reducida -por oxidación de objetos del incendio.
- Elevada proporción de CO2 -por oxidación de objetos del incendio.
- Cantidades en el margen -de monóxido -por oxidación incompleta de objetos de
de algunos % en volumen de carbono incendio.
-de metano -por descomposición térmica de objetos del incendio.
-de hidrógeno -por descomposición térmica de objetos del incendio.
Existe gran peligro, sobre todo, por las elevadas proporciones de monóxido de carbono.
c) En zonas de incendios sofocados
- Proporción de oxígeno reducida -por interrupción de la aportación de aire al foco del incendio.
- Proporción muy elevada de CO2 -por interrupción de la aportación de aire al foco del incendio.
- Monóxido de en el margen -por descomposición térmica de los
carbono e de algunos objetos del incendio.
hidrógeno % en volumen
- Elevada proporción de metano -por gasificación.
Existe gran peligro por insuficiencia de oxígeno, elevadas proporciones de
monóxido de carbono y dióxido de carbono.
d) En trabajos de voladura
- Notables cantidades de gases nitrosos.
- Notables cantidades de monóxido de carbono.
- Existe peligro de intoxicación por aspiración de humos concentrados o aspiración de humos diluidos durante un largo período de tiempo.
e) Al transitar por aguas estancadas
- Aparición de notables concentraciones de ácido sulfhídrico.
f) En erupciones de dióxido de carbono en las minas de potasas o de carbón situado en zonas volcánicas
- Elevada proporción de dióxido de carbono y por ello al mismo tiempo proporción e oxígeno fuertemente reducid
2.113. GASES PRODUCIDOS EN LAS MINAS.
o Gases necesarios para la respiración: Oxígeno
o Gases anóxicos: Nitrógeno
o Gases asfixiantes: Dióxido de carbono
o Gases tóxicos químicos: Monóxido de carbono Óxidos de nitrógeno Sulfuros de hidrógeno
o Gases inflamables: Metano, componente principal del grisú. Hidrógeno
2.11.3.1. Gases necesarios para la respiración.
2.11.3.1.1 Oxígeno (O2).
El oxígeno es un gas desprovisto de color, sabor y olor. Su peso específico con respecto al aire es 1,11. Es un gas muy activo; se necesita para la respiración y la combustión.
A una reducción de la proporción de oxígeno en el aire de la mina pueden contribuir las siguientes causas:
a) La oxidación silenciosa(por ello se origina aire en la mina con una proporción de oxígeno reducida y una proporción aumentada de dióxido de carbono, el cual se designa como aire agotado. Se presenta donde las galerías no han sido ventiladas durante largo tiempo).
b) La respiración de las personas(según sea el esfuerzo corporal, un minero consume entre 0.4 y 4.0 lt de oxígeno por minuto; para ello aspira entre 10 a 100 lt de aire por minuto).
c) Toda clase de procesos de combustión y de explosión(trabajos de soldadura, de voladura, empleo de motores de combustión, iluminación con llama abierta, incendios en las minas, explosiones de grisú y de polvo de carbón).
d) El enriquecimiento del aire de la mina por elevadas concentraciones de otros gases(aparición de metano, acumulación de dióxido de carbono).
Síntomas en personas a consecuencia de la disminución del oxígeno
.
Requerimientos para una buena respiración
Tipo deActividad
Respiraciones/minuto
Aire inhalado/
Respiraciónin.3
(103 mm3)
Aire inhaladoin.3/min10-4 m3/s
O2
consumidocfm (10-5
m3/s)
Cociente respiratorio
En reposo 12 - 1823 – 43
(377 – 705)300 – 800
(0.82 – 2.18)
0.01(0.47) 0.75
Moderado 30
90 – 120(1476 – 1968)
2800 – 3600
(7.64 – 9.83)
0.07(3.3) 0.9
Muy Vigoroso 40 150
(2460)6000(16.4)
0.10(4,7) 1.0
Usando la información presentada en la tabla anterior, la cantidad de aire necesario para mantener la calidad del aire pueden calcularse.
La última columna de la tabla, el coeficiente respiratorio, da la proporción de dióxido del carbono expelido al oxígeno consumido. En otros términos, un minero que trabaja en una actividad moderada (coeficiente respiratorio = 0,9) consumiría 0.07 cfm (3.3 10 –5 m 3 /s) de oxígeno y expele 0.063 cfm de dióxido de carbono de (2.97 10-5 m3/s)
Ejemplo: Asumiendo una actividad vigorosa, un contenido de oxígeno de 21% y 0.03 de dióxido de carbono en la entrada de aire, encontrar la cantidad de aire Q en cfm que debe proporcionarse por persona para así mantener los niveles en forma aceptable (es decir, 19.5% de O2 y 0.5% de CO2).
Solución: Requerimos O2 = 0.1 cfm (4.7 10-5 m3/s). Coeficiente respiratorio = 1.0
Q = 6.7 cfm (3.2 x 10-5 m3/s)
Q = 21.3 cfm (0.01m3/s)
Como es el dióxido de carbono el que manda, debe proporcionarse un mínimo caudal de aire por persona de 21.3 cfm.
Como se indica en el procedimiento anterior, la cantidad de aire exigida para reunir los requisitos de respiración es bastante menor comparado con la cantidad de aire que normalmente circula por una mina, sin embargo, cabe destacar que la única fuente de agotamiento del oxígeno es la respiración de las personas, lo cual en la realidad no es del todo cierto.
2.11.3.2 Gases anóxicos.
2.113.2.1 Nitrógeno (N2).
Gas desprovisto de color, sabor y olor; de peso específico 0,97; químicamente inerte. No mantiene la respiración, ni la combustión. No posee ni efecto irritante ni venenoso, pero el aumento de su contenido en el aire de minas es perjudicial para el hombre, por ser la causa de una fuerte disminución del oxígeno.
Es posible un enriquecido de nitrógeno en el aire de la mina por:
a) Gasificación en estado puro o asociado con otros gases procedentes de la Tierra.
b) Humos de explosivos.
2.11.3.3. Gases asfixiantes.
2.11.3.3.1. Dióxido de carbono (CO2).
Gas sin color, ni olor, con un sabor ligeramente ácido, de peso específico 1,53; se disuelve bien en agua formando ácido carbónico.
Los mineros experimentados reconocen la presencia de CO2 por la dificultad de la respiración, el calentamiento de las piernas y de la piel, que enrojece, por dolor de cabeza y decaimiento en general. Concentraciones mayores provocan la tos, aceleración de la respiración y accesos de temblor.
Se forma dióxido de carbono en grandes cantidades en todos los incendios de las minas y en las explosiones de grisú y de polvo de carbón, respiración de personas, combustión de lámparas, putrefacción de la madera, etc.
El dióxido de carbono ejerce un efecto directo sobre la actividad de la respiración. Un aumento de la proporción de CO2 en la sangre arterial que abandona la lengua, por encima de la proporción base normal, causa, por excitación del centro de respiración, una aceleración de la respiración.
De esto se deducen las repercusiones representadas en la tabla siguiente, por elevada proporción de dióxido de carbono en el aire de aspiración, sobre la respiración de las personas.
Efectos de elevadas proporciones de dióxido de carbono sobre la respiración de
las personas.
En incendios de minas, en general, antes de la aparición de una concentración peligrosa de dióxido de carbono, es la proporción de oxígeno del aire de la mina tan baja y la proporción en el aire del peligroso monóxido de carbono tan elevada, que ya por estos motivos se debe trabajar con un aparato protector autónomo de la respiración.
El anhídrido carbónico es 1½ veces más pesado que el aire, y por esto puede acumularse en el piso de las labores y en las partes inferiores de las labores inclinadas.
La medición del CO2 puede hacerse:
Mediante tubos calorimétricos (Draeger, Auer, MSA o similar) Medidores de lectura directa Midiendo indirectamente la ausencia de oxígeno, mediante la lámpara de
llama.
2.11.3.4. Gases tóxicos químicos.
2.11.3.4.1. Oxido de Carbono (CO).
Gas sin color, sabor y olor, débilmente soluble en agua, tóxico, con peso específico 0,97, combustible, explota cuando su contenido en el aire es de 13 a 75%.
La venenosidad del monóxido de carbono se debe a la propiedad de la hemoglobina de la sangre de unirse con él, de 250 a 300 veces más rápidamente que con el oxígeno; a consecuencia de esto, la sangre pierde su propiedad de absorber oxígeno.
La figura muestra la saturación de la sangre con diversas concentraciones bajas del óxido de carbono y los resultados sobre el individuo normal.
Aproximadamente la mitad de la posible saturación de la sangre se alcanza en la primera hora de exposición, la mitad restante en la segunda, etc.
El trabajo prolongado de las personas en una atmósfera que contiene 00,1% de monóxido de carbono, provoca una enfermedad crónica grave. El contenido de 0,4% de CO en la atmósfera se considera mortalmente peligroso, y el contenido de 1% de CO provoca la muerte en 1 a 2 minutos.
El único método para salvar a una persona caída en síncope por CO consiste en llevarla cuanto antes al aire puro, aplicarle la respiración artificial con oxígeno puro o con 5 a 10% de anhídrido carbónico, ponerle inyecciones cardíacas, si el pulso es débil. En casos muy graves, se ponen inyecciones intravenosas o subcutáneas de lobelina.
El óxido de carbono se forma en las minas durante la pega delos barrenos, los incendios subterráneos, explosiones de grisú y particularmente de polvo de carbón, con el funcionamiento de motores de combustión interna mal regulados.
EFECTOS DEL CO EN FUNCION DEL TIEMPO DE PERMANENCIA
EFECTOS DEL CO SOBRE EL ORGANISMO HUMANO
La medida del CO, puede realizarse:
Mediante tubitos colorimétricos (Draeger, Auer, MSA o similar). Mediante equipos medidores de lectura directa Mediante canarios, aun cuando se ha comprobado que en ocasiones son
más resistentes que el hombre.
Efectos de envenenamiento con monóxido de carbono
TRABAJOS EN EL INTERIOR DE LA MINA CON AIRE CONTENIENDO CO
2.11.3.4.2. Monóxido de nitrógeno (NO).
El monóxido de carbono es un gas incoloro e inodoro que se combina rápidamente con el oxígeno del aire formando dióxido de nitrógeno.
2.11.3.4.3. Dióxido de nitrógeno (NO2).
Gas de color marrón rojizo, maloliente permanentemente, que actúa como agente oxidante fuerte.
El agua se disuelve bajo formación de ácido nítrico, siendo conocido este último como fuerte ácido mineral.
Como causa para que se originen gases nitrosos se consideran en la minería bajo tierra los explosivos, en particular cuando se detonan, sino que deflagrarán.
Hay que observar que se pueden mantener grandes cantidades de gases nitrosos en los escombros, los cuales solo al cargar la zona de disparo se van eliminando poco a poco.
Además también se originan gases nitrosos en pequeña proporción en la soldadura y en el servicio de locomotoras diesel.
Los gases nitrosos actúan en la mayoría de los casos en la formación de ácidos descritos, como gases irritantes para los pulmones y las vías respiratorias superiores.
El envenenamiento comienza primeramente con tos irritativa y vértigo, a lo que sigue largo tiempo de mejora aparente. Después de este tiempo típico llamado latente, el cual puede ascender a 2 – 12 horas, en la segunda etapa del envenenamiento aparece edema pulmonar con disnea y angustia de asfixia, que con frecuencia conducen a la muerte.
Todo movimiento corporal durante este período latente empeora mucho las perspectivas de curación.
Es particularmente peligroso que ya sean posibles envenenamientos sin que durante la aspiración se avise mediante sensaciones subjetivas. Además de la forma de envenenamiento más frecuente aquí descrita, en caso de elevadas concentraciones, se puede llegar a espasmos y a rápida parálisis respiratoria.
Efecto de diferentes concentraciones de dióxido de nitrógeno sobre las personas
Para medir los óxidos nitrosos, se utilizan:
En la mina, casi exclusivamente los tubitos colorimétricos. Las ampollas más frecuentes son:
Su presencia, podría detectarse mediante papel humedecido con solución de almidón y yoduro de potasio, que se colorea rápidamente en azul con la presencia en el aire de estos óxidos.
2.11.3.4.4. Sulfuro de hidrógeno (H2S).
Gas incoloro que se reconoce fácilmente por su olor a huevos podridos. Se origina en la descomposición de la pirita de hierro y de sustancias orgánicas que contengan azufre.
A causa de una buena solubilidad con el agua se presenta con frecuencia en las minas en combinación con el agua de ellas. También se observa en gases de incendios.
El efecto del gas sulfuro de hidrógeno se basa en su perjuicio a la respiración celular de las personas. Incluso pequeñas concentraciones causan náuseas, dolor de cabeza, mareos, sopor, convulsiones, en elevadas concentraciones se llega hasta la muerte por paralización de la respiración.
Al mismo tiempo es un producto irritante de la córnea de los ojos y de todas las vías respiratorias.
Efecto de diferentes concentraciones de sulfuro de hidrógeno sobre las personas
La detección del SH2 puede realizarse con el empleo de tubitos colorimétricos.Puede utilizarse también indicador, papel impregnado en acetato de plomo, que ennegrece con las menores trazas de gas.
2.11.3.5. Gases inflamables.
2.11.3.5.1. Metano (CH4).
Gas incoloro e inoloro, casi 2 veces más liviano que el aire, su peso específico es
0,554. Debido a su ligereza el grisú se concentra en las partes superiores de las
labores de atmósfera tranquila.
Es una de las impurezas más peligrosas de la atmósfera de la mina, por su
propiedad de formar mezclas explosivas con el aire. Las explosiones de metano
han sido la causa de muerte en masa de centenares de mineros a la vez.
Debido a su poca reactibilidad química a temperatura normal, queda hasta ahora
como única medida práctica para su eliminación la buena ventilación.
Este gas no es venenoso. La acción del metano sobre la respiración es similar a la
acción del nitrógeno. La mezcla de 80% de metano y de 20% de oxígeno no
provoca otros efectos que dolor de cabeza. El metano disminuye el contenido del
oxígeno en el aire y es normalmente peligroso únicamente cuando el
porcentaje de oxígeno no es insuficiente para la respiración.
2.11.3.5.2. Hidrógeno (H2).
El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido. En la minería del carbón se
presenta en los gases de los incendios de las minas, sobre todo en las
combustiones incompletas. Cuando se presenta en los gases de los incendios,
son posibles concentraciones e algunos porcentajes en volumen, sin embargo,
también se han medido ya valores por encima del 5% en volumen. Puede
desprenderse en la descomposición de componentes plásticos de los equipos
eléctricos.
El hidrógeno al igual que el metano no posee ningún efecto venenoso sobre el
organismo humano.
El hidrógeno es combustible; mezclas con el aire son explosivas entre 4 y 75,6%
en volumen, produciéndose con gran violencia.
A causa de su influencia sobre la capacidad de explosionar, se considera junto
con el metano y el monóxido de carbono como tercer gas combustible párale
cálculo del peligro de explosiones en la lucha de incendios en minas. La
determinación del hidrógeno en los gases de incendios, se realiza exclusivamente
por el análisis del gas.
La detección puede realizarse con tubos Draeger, aun cuando no es
recomendable su empleo en los lugares en los que pueda existir metano debido a
la elevación de temperatura en el tubito. También puede efectuarse mediante
explosímetros.
3.11.3.6. GASES PRESENTES EN LA MINA. EFECTO SOBRE LAS PERSONAS
Y ORIGEN.
2.11.4. CONCENTRACIONES AMBIENTALES MÁXIMAS PERMITIDAS DE CONTAMINANTES DE MINA.
2.11.4.1. CAMP. de gases.
GAS COMO SE GENERA
EFECTOS EN EL ORGANISMO
CAMP. P.P.M (MGR3/M3)
Nitrógeno (Soroche)
En la atmósfera y emanaciones de
rocas
Sofocamiento por falta de 02
--
Monóxido de carbono
DetonaciónCombustión incompletaIncendio
Extremadamente venenoso a 0.2% 40
Anhídrido CarbonoDetonaciónCombustiónRespiración
Sofocante, peligroso sobre 6%
4000(7200)
Anhídrido Sulfurado
Acción del agua sobre minerales
sulfurososVenenoso a 0.04% 1.6
(4)
Hidrógeno Sulfurado
Acción del agua sobre minerales
sulfurados
Sumamente venenoso a 0.1%
8(11.2)
Oxido de Nitrógeno
DetonaciónCombustión
Tóxico ataca tejidos pulmonares
2.4(4.8)
Metano Producto natural de minas de carbón
Sofocante (explosivos) 1%
2.11.4.2. CAMP. Polvo silicógeno.
Esta CAMP. tiene que ver con el método que se utilice para obtener las concentraciones de polvo en el aire.
2.11.4.2.1. Método Gravimétrico.
Por medio de filtros especiales se hace pasar el aire contaminado y, según tiempo, volúmenes y peso se determina los miligramos de polvo por metro cúbico de aire. La CAMP. se calcula según lo siguiente:
Para polvo respirable:
Para polvo total:
2.11.4.3. Corrección por altura:
Nuestra legislación establece una corrección a las CAMP. que ella establece; esta corrección se justifica porque, a medida que se va subiendo desde el nivel mar, se va necesitando respirar con mayor profundidad por la disminución del oxígeno, esta situación hace que el contaminante comience a ser más aspirado. En buenas cuentas se comienza a variar la relación O2 y contaminante. Esta fórmula es, para una altura h sobre el nivel del mar:
2.115. DEFINICIÓN DE INDICES DE PELIGROSIDAD DE LOS GASES.
2.11.5.1. Indice MAC.
El índice más conocido es el llamado MAC (Maximum Allovable Concentration), o bien MAK (Maximal Arbeizplace Concentration), que define las concentraciones de materias tóxicas en el aire que no producen ninguna alteración a un trabajador que permanezca durante 48 horas a la semana y 8 horas al día en el ambiente de trabajo.
2.11.5.2 Indice TLV (Threshold Limit Value).
Tiene en cuenta el parámetro tiempo “t” en la forma de medición.
Indica las concentraciones de diversos gases tóxicos por debajo de las cuales el trabajador puede actuar todos los días sin sufrir efecto alguno. Se usa en EEUU y Canadá.
En él cabe distinguir otros tres:
a) TWA, si se considera un trabajo de 40 horas semanales con jornada de 8 horas.
b) TLV-STEL, que fija el límite que no debe ser rebasado durante más de 15 minutos.
c) TLV-C, Que fija un valor techo que no debe ser sobrepasado en ningún momento.
2.11.5.3. Indice de Haber.
Considera el producto de la Concentración c por el tiempo de exposición t, estableciendo un índice de isotoxicidad T, definido por:
T = c t
Se puede observar que entre el índice de Haber y el TWA se cumple:
c t = TWA 8
2.11.5.4. Indice AQI (Air Quality Index).
Este índice valora en conjunto todas las materias tóxicas que pueden existir en el ambiente y vale:
RCD = partículas respirables procedentes del combustible, en mg/m3
CO, NO, SO2 y NO2 en ppm. Si SO2 y NO2 son nulos, los paréntesis son también nulos.
2.11.5.5. Resumen significado de índices de peligrosidad de los gases
Valores que presenta los índices de peligrosidad
2.11.6. ATMOSFERA DE LA MINA – GASES.OXIGENO
O2
ANHÍDRIDOCARBONICO
CO2
MONÓXIDO DE CARBONO
CO
VAPORES NITROSOS ANHÍDRIDOSULFUROSO
SO2
SULFURO DEHIDRÓGENO
SH2NO NO2
OR
IGEN
-Absorción por carbón.-Respiración.-Aparición otros gases.-Combustiones.-Oxidación lenta.
-Respiración.-Motores combustión.-Oxidación madera.-Desprendimiento.-Fuegos e incendios-Explosivos.
-Explosivos.-Motores Diessel.-Fuegos e incendios.-Explos. de grisúy polvo.Oxidación carbón.
-Explosivos.-Motores Diessel.
-Oxidaciónpirita.-Explosivopolvo pirítico.
-Putrefacción sustancias orgánicas.-Descomposición minerales.-Aguas sulfurosas.
5 – 3%10 – 6%14 – 9%
18 – 12%21 – 18%
20 – 25%10%5%3%2%
0,5%
10000 ppm1000 ppm500 ppm100 ppm50 ppm
250 ppm150 ppm100 ppm60 ppm
500 ppm
10 ppm
1000 – 2000
700 – 1000500 – 700200- 300
50 – 100 ppm
Muerte rápida.
Excicitación intensa. S
íncopes, coma.
Aceleración m
arcada, respiración, cianosis,V
ómitos.
Aum
enta ritmo respiración, acelera
pulso.N
o altera ritmo respiratorio.
Muerte en algunos segundos.
Sólo algunos m
inutos. Puede producir
coma.
Lámpara se apaga. R
espiración laboriosa.Lám
para empieza a apagarse.
La respiración se incrementa en 50%
Se tolera bien. Ligero increm
ento respiración.
Síntom
as a los 3'. Después graves.
Muerte.
Síntom
as leves a los 30'. Graves a los
45'.D
olor cabeza, vómitos, colapsos en 45'.
Dolor de cabeza a las 2-3 horas.
No produce m
al alguno.
Mortal incluso en corta exposición.
Peligroso incluso en exposición corta.
Tos. Peligro en m
edia hora.Irritación de garganta.
Peligroso para la vida.
Ataca a m
ocosas.
Intoxicación-Inconsciencia-Muerte
rápida.Intoxicación aguda-Inconsciencia-M
uerte.C
ontenido peligroso en 30 minutos.
Fuertes conjuntivitis e irritación vias respiratorias.
Síntom
as ligeros-conjuntivitis e irritación vias respiratorias.
VALORMAC
19% 0,5% 50 ppm 25% 5 ppm 5 pmm 10 pmm
VALOR LIMITE
16% 1,5 % 100 ppm 25 20 10 ppm 50 ppm
DETEC-
TORES
-Lámpara de llama.-Detectores lectura directa.
-Lámpara de llama.-Draeger, Auer, MSA.-Dete. lect. direct.
-Draeger, Auer, MSA.-Infrarrojos
-Draeger -Draeger -Draeger, Auer, MSA -Draeger, Auer, MSA.
2.11.7. POLVO DE MINAS.
El polvo de minas es un conjunto de partículas que se encuentran en el aire, paredes, techos y piso de las labores mineras.
Cuando el polvo se encuentra en el aire, forma un sistema disperso llamado aerosol, puede permanecer en él un largo tiempo, dependiendo esto de varios factores, a saber: finura del polvo, de su forma, peso específico, velocidad del movimiento del aire, de su humedad y temperatura.
- NeumoconiógenosSilíceosNo Silíceos
AEROSOLES
SOLIDOS Polvos
Inorgánicos -No NeumoconiógenosMetalesMetaloidesSales
(Disgregación)- NaturalesVegetalesAnimal
Orgánicos - SintéticosPlásticosResinasPesticidasDrogas, etc.
Humos(Condensació
n)
- Plomo - Fierro- Zinc- Mangan
eso
(Oxidos)(Oxidos)(Oxidos)(Oxidos)
Rocio- Sustanci
as purasAEROSOLE
S (Disgregación) - Soluciones
- Suspensión
LIQUIDOS Nieblas - Sustancias puras
(Condensación)
- Soluciones
- Suspensión
2.11.8. LEYES DE LOS GASES: COMPORTAMIENTO DEL AIRE.
Hay que considerar que las siguientes leyes están ideadas para trabajador con un gas ideal.
2.11.8.1. Ley de Boyle.
El volumen o volumen específico de un gas v es inversamente proporcional a la presión absoluta p a temperatura constante:
p1v1 = p2v2
En el caso de aire normal, p es la presión absoluta parcial de cualquier aire seco o vapor de gas.
2.11.8.2. Ley de Charles.
A presión constante, el volumen o volumen específico de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta T:
A volumen constante, la presión absoluta de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
2.11.8.3. Ley general de los gases.
El volumen o volumen específico de una gas varía directamente a la temperatura absoluta e inversamente proporcional a la presión absoluta:
2.11.8.4. Ley de Dalton.
1
La presión total p ejercida en una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales. Para un aire normal, la presión barométrica (total) pb es expresada matemáticamente:
pb = pa + pv
donde:
pa = presión de aire secopv = vapor de agua
CONCLUSIONESDentro de un proceso de minería Subterránea hay conceptos que no pueden dejarse
de lado ya que son imprescindibles para un desarrollo armónico de estas, para que no
2
existan posibles fallas en el proceso por lo cual son vitales los procesos de Fortificación
y Ventilación.
L a Fortificación permite, tratar de establecer o acercarse al equilibrio anterior del
macizo rocoso, antes de ser interferido por el hombre en las labores mineras de
tronadura y desarrollo de túneles o galerías, por medio de la fortificación activa ,
provisoria o definitiva, trata de trasmitir el esfuerzo por medio de elementos como los
pernos, cables que se incrustan en la parte del macizo no debilitado o no fracturado por
la tronadura, creando una estabilidad del macizo rocoso, formando un conjunto global y
unificado y más estable.
A la vez que puede ser complementado con la fortificación activa, estableciendo una
medida de control o sostenimiento, de posibles rocas de diversos tamaños que
pudieran desprenderse de la estructura mayor que la sostiene. Dependiendo del grado
de competencia de la roca, será el grado o el esfuerzo tanto económico como
tecnológico, para evitar posibles desprendimientos de material.
Ambos esfuerzos son fundamentales para lograr un desarrollo económicamente y con
seguridad del proceso Minero.
Al igual que la fortificación El concepto de ventilación, dentro de la minería es
fundamental, por permitir la el ingreso de personal sin riesgo para su integridad física
inmediata y su salud futura, como consecuencia de concentraciones de elementos
nocivos para el organismo en el aire que respiramos dentro de las galerías o desarrollo
minero.
Debido al aumento de productividad en el Negocio Minero, tanto en la circulación de
Camiones, LHD, Perforadoras, que utilizan dentro de su proceso energético, la
utilización de oxigeno en forma directa o indirecta, y la emisión de partículas
contaminantes como CO2, es necesario la correcta ventilación o el constante recambio
del aire en el interior de la mina. Este proceso requiere de una inversión bastante fuerte
económicamente y tecnológicamente, para poder llevar una continuidad en el proceso
productivo.
3
Dependiendo del Numero de trabajadores más la cantidad de maquinarias trabajando,
equipos mineros y de transporte que se encuentran en el rajo entregaran, la real
demanda de aire respirable, pero siempre teniendo en cuenta un margen mayor de
seguridad para cualquier evento o imprevisto que se presente.
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