VENTILACION EN MINAS SUBTERRANEAS.

MELISSA ANDREA YARCE GAVIRIA

LIZETH ALVAREZ

JOHN JAIRO BETANCUR

Profesor

POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVIDFACULTAD DE INGENIERÍAS

INGENIERÍA EN HIGIENE Y SALUD OCUPACIONALVENTILACION INDUSTRIAL

MEDELLÍN2014

Contenido1. OBJETIVO................................................................................................................................3

2. INTRODUCCION.....................................................................................................................4

3. CONCEPTO DE VENTILACION EN MINAS SUBTERRANEAS......................................4

4. TEORIA.....................................................................................................................................5

4.1. La ventilación como problema.......................................................................................5

4.2. Aire minero....................................................................................................................6

4.3. Oxígeno (O2).....................................................................................................................8

4.3.1. Valor Limite permisible (VLP).................................................................................9

4.3.2. Causa de disminución o reducción del oxigeno..................................................9

4.3.3. Aparatos de detección y medida...........................................................................9

4.4. Monóxido de carbono (CO)..........................................................................................10

4.4.1. Efectos fisiológicos................................................................................................10

4.4.2. Tipos de intoxicación con monóxido de oxígeno y su presencia en el cuerpo...............................................................................................................................10

4.4.3. Valor limite permisible (VLP)................................................................................11

4.4.4. Origen del monóxido de carbono en los trabajos mineros...............................11

4.4.5. Aparatos de detección y medida.........................................................................12

4.5. Metano (CH4)..................................................................................................................12

4.5.1. Efectos fisiológicos................................................................................................12

4.5.2. Presencia del grisú en el carbón.........................................................................12

4.5.3. Limite valor permisible (LVP)...............................................................................13

4.5.4. Tipos de desgasificación del grisú.......................................................................14

4.5.5. Distribución de los puntos de desprendimiento.................................................14

4.5.6. Influencia de la ventilación en el metano............................................................14

4.5.7. Aparato de detección y medida...........................................................................15

4.6. Acido sulfhídrico.............................................................................................................15

4.6.1. Efectos fisiológicos................................................................................................15

4.6.2. Valor limite permisible (VLP)................................................................................16

4.6.3. Origen del H2S en los trabajo mineros...............................................................16

4.6.4. Aparatos de detección y medida.........................................................................16

4.6.5. Humedad y temperatura.......................................................................................16

4.6.6. Mediciones de la humedad...................................................................................16

4.6.7. Causas de elevación de la temperatura del aire de la mina............................17

4.7. Medida de la temperatura en las minas......................................................................18

4.7.1. Efecto de la temperatura en el cuerpo humano.................................................18

5. TIPOS DE VENTILACIÓN EN MINAS................................................................................19

5.1. Ventilación Natural...................................................................................................19

5.2. Ventilación Mecánica...............................................................................................20

6. TIPOS DE VENTILADOR.....................................................................................................21

6.1. Ventilador principal........................................................................................................21

6.2. Ventilador auxiliar..........................................................................................................21

6.3. Accesorios en ventilación.............................................................................................21

6.3.1. Puertas de ventilación:..........................................................................................22

6.3.2. Puerta Impermeables: ......................................................................................22

6.3.3. Puertas Reguladoras:............................................................................................22

6.3.4. Cortinas de Ventilación ...................................................................................22

7. LEGISLACIÓN.......................................................................................................................23

7.1. Decreto 1335 de 1987...................................................................................................23

8. ESTADO DEL TEMA EN EL PAÍS......................................................................................24

9. BIBLIIOGRAFIA.....................................................................................................................27

1. OBJETIVOAnalizar los diferentes gases que existen en una mina subterránea y reconocer la manera en la que estos gases deben ser ventilados basados en los limites permisibles que establece el decreo 1335 del 1987.

2. INTRODUCCIONLa minería es la responsable del 8% de los accidentes fatales (15 000 aprox.), y eso sin incluir las enfermedades ocupacionales que se desarrollan es ellas (Neumoconiosis, Audición etc.). Las minas en general se desarrollan alejados de los centros urbanos, aparte de eso los trabajadores tienen que sobrellevar factores físicos adversos (iluminación, nivel de ruido, vibraciones, trabajo en altura y otro)y sus jornadas de trabajo son extendidas a más de 10 horas y en algunos casos a más de 40 días consecutivos; en ocasiones los trabajadores se deben someter a turnos nocturnos y estar aislados de sus compañeros; lo que a larga genera un cansancio físico y mental en cada uno de los trabajadores de las minas.

Gracias a la carga física que deben aguantar los trabajadores en las minas subterráneas, allí debe existir un constante flujo de aire en diferentes sectores de la mina (por medio de un circuito) para asegurar el buen desempeño, el confort y la seguridad de los trabajadores.

3. CONCEPTO DE VENTILACION EN MINAS SUBTERRANEAS

Se puede definir la ventilación de una mina como el trabajo realizado para lograr el

acondicionamiento del aire que circula a través de las labores subterráneas,

siendo su objetivo principal el proporcionar un ambiente seguro, saludable y en lo

posible cómodo para los mineros.

Es necesario establecer una circulación de aire dentro de una mina subterránea

para asegurar un contenido mínimo de oxígeno en la atmósfera de la mina que

permita la respiración de las personas que trabajan en su interior; diluir los

gases, tóxicos, asfixiantes y/o explosivos por debajo de los límites legales

establecidos en cada país que se desprenden en el interior de la misma como

producto de la explotación y la maquinaria utilizada ;además es necesaria para

mantener la temperatura bajo los estándares de seguridad, debido a que a

medida que aumenta la profundidad de la mina esta  aumenta; siendo la corriente

de aire el medio más eficaz para la lucha contra las explosiones. Es de tener en

cuenta que el gradiente geotérmico medio es de 1º cada 33 m. Adicionalmente, los

equipos y máquinas presentes en el interior contribuyen a elevar la temperatura

del aire.

4. TEORIA.

4.1.La ventilación como problema. La ventilación presenta dos problemas principales:

- Supervisión y control, problema que se presenta de manera permanente cuando se trata de medir en los diferentes puntos de empalme o estaciones de ventilación la velocidad del aire, el flujo, la presión y la concentración de los gases nocivos, para esto se requiere de aparatos. Para solucionar este problema se debe conocer cuáles son los flujos de aire necesarios en cada frente de trabajo, para tener en cuenta las diferentes causas de polución y de calentamiento de la atmósfera. Además se deben identificar las zonas por donde se pierde la ventilación y generan mayor resistencia al sistema de ventilación de la labor subterránea (frentes ciegos, trabajos abandonados).

- Las modificaciones de las instalaciones, lo que incluye el cambio de los trabajos mineros (crecimiento minero) y de los ventiladores, como solución a la

insuficiencia de ventilación presentada, es decir la falta de un planeamiento minero ajustado a las necesidades y proyecciones de la explotación minera; en donde se proyecten el crecimiento futuro de la mina y los caudales necesarios que se requieran en cada punto de la mina.

4.2. Aire minero. En superficie el aire atmosférico normal consta de 21% de oxígeno, 78% de nitrógeno y en una porción más pequeña 1% de otro tipo de gases. Además contiene gas carbónico, gases raros, vapor de agua.

Estudios han demostrado que el aire (seco) atmosférico al interior de una mina subterránea está compuesto así:

Tabla 1. Compuestos de la atmosfera minera.

Compuesto Vol.N2 78%O2 20,86CO2 0.20%Argón 0.93%Otros gases 0,01%

Vapor de agua 0,05 hasta 4%

Fuera de los componentes anteriores también está compuesto por otras contaminaciones como: los humos y gases de voladuras, los gases mismos de las formaciones de la mina y el polvo proveniente de las labores mineras.

Las minas subterráneas tienen contaminantes principales como son: monóxido de carbono (CO), gas carbónico (CO2), metano (CH4), gases nitrosos (NO + NO2), anhídrido sulfuroso (SO2), los polvos de rocas. Estos componentes del aire pueden representar un peligro, tanto por su propia nocividad como por la disminución de oxígeno que ocasionan.

A continuación se muestra una tabla con los factores que influyen en el clima y el aire en la minería subterránea.

Tabla 2. Factores del clima y del aire en la mina subterránea.

Fuente de peligro Causa Peligro

Medidas preventivas

Deficiencia de oxígeno (O2)

Desplazamiento debido al enrarecimiento del aire (clima sofocante), grisú, respiración, incendios de mina

Fatiga, asfixia Ventilación

Metano (CH4)Emisiones gaseosas del carbón

Explosión

Extracción de gas, ventilación, instalación de dispositivos de seguridad en las máquinas para evitar explosiones de grisú

Polvo de carbónExtracción y transporte del carbón

Explosión

Uso de técnicas de precipitación de polvo, prevención de explosiones de grisú, barreras con cal, humectación y polveo con cal.

Fuente de peligro

Causa PeligroMedidas preventivas

Monóxido de carbono (CO)

Gases de escape, emisiones gaseosas en minas de carbón.

Intoxicación Ventilación

Dióxido de carbono (CO2)

Emisiones gaseosas, gases de escape.

Asfixia Ventilación

Sulfuro de hidrógeno (H2S)

Desprendimiento de gas en aguas de mina.

Intoxicación Ventilación

Óxidos de nitrógeno (NOx) vapores de voladura

Voladuras Intoxicación

Ventilación, restricción de voladuras a horas determinadas

Gases de escapeMotores de combustión interna

Intoxicación Ventilación

Gases de fuegos latentes, humo

Incendios en galerías

Intoxicación

Apagado y contención del incendio, medidas preventivas

Calor

Temperatura elevada de las rocas, calor emitido por motores

FatigaVentilación, enfriamiento del aire

Teniendo en cuenta los gases frecuentes en las minas subterráneas, a continuación se presenta una relación desde un punto de vista más específico y los aparatos de medición de los mismos.

4.3.Oxígeno (O2)

Gas incoloro, inodoro e insípido, su fórmula química es O2, El peso específico es 1.11 con relación al aire.

Efectos fisiológicos: Se presenta a continuación una tabla en la cual se relacionan las concentraciones de oxigeno desde su límite permisible hasta su más baja concentración y los efectos que producen en el organismo humano.

Tabla 3. Efectos fisiológicos del oxígeno

Porcentaje Efecto 21% - 18% Ritmo de respiración normal

18% - 12%Aumento del ritmo respiratorio. Aceleración del pulso

14% - 9%Aceleración notable de la respiración y del pulso, respiración intermitente, cianosis, vomito, astenia.

10% - 6%

Excitación con cianosis intensa, síncopes llegando hasta el estado de coma, respiración superficial y rápida terminando en el espasmo respiratorio. Concertaciones tan bajas se resisten únicamente durante muy cortos periodos de tiempo.

5% - 3% Muerte en poco tiempo.

4.3.1. Valor Limite permisible (VLP)

Según la resolución 1335 del 15 de julio de 1987, el limite permisible es de 19%. Si la concentración inicia a descender y llega a 18%, debe cerrarse el frente de trabajo a la operación del personal hasta que las condiciones no sean aptas para el ingreso. Lo que quiere decir que el frente de trabajo debe ser ventilado y monitoreado puesto que existe la presencia de un gas que está desplazando el oxígeno.

4.3.2. Causa de disminución o reducción del oxigenoSe presentan las siguientes: Absorción por el carbón (Oxidación de la pirita y del mismo carbón). Respiración de los hombres y animales (si hay presencia de estos). La

cantidad de personal y la intensidad del trabajo influyen sobre el consumo de aire, por respiración. Según el trabajo realizado, un hombre consume de 0.25 a 2.5 lt/min. de 02, aspirando de 7 a 60 lts/min. de aire y expulsando de 0.2 a 2.4 lts/min. de CO2.

Mezcla del aire con diversos productos gaseosos preexistentes. Emisión continua, desgasificaciones instantáneas, voladuras, explosiones del grisú o polvos del carbón, incendios.

La extensión de los frentes de trabajo y la velocidad del aire, a través de ellos, influye sobre la absorción de oxigeno por el carbón.

El aire se disminuye más en las secciones donde el aire está quieto o es lento. Cuando la velocidad es débil, por ejemplo, en los trabajos abandonados o en recuperación no es rara una disminución del 1% en oxígeno.

4.3.3. Aparatos de detección y medida.

Con el medidor de oxígeno, u oxigenó metro se detecta cuantitativamente la disminución del oxígeno en cualquier atmosfera de trabajo. La detección se realiza por medio de un sensor que tiene un catalizador arrojando los resultados. Adicional a esto se cuenta con alarmas bajas y alarmas altas.

4.4.Monóxido de carbono (CO)

Gas incoloro, sin sabor, inodoro. Toxico y combustible, combustible cuando su contenido es de 13% al 75%. Debidamente soluble en agua. Su fórmula química es CO, peso específico 0.97 con respecto al aire.

4.4.1. Efectos fisiológicos. Es un gas que al ser respirado en altas concentraciones puede causar la muerte; es bastante venenoso, ya que tiene más afinidad con la hemoglobina de la sangre que el oxígeno, formando la carboxihemoglobina (200 – 300 veces más), reduciendo el aporte de oxigeno de los tejidos según su concentración.

El monóxido es un anestésico suave, la rapidez en la presentación sucesiva de los síntomas típicos de envenenamiento de un desenlace fatal fuera de la sensibilidad en cada individuo y su estado de salud, también depende en menor grado la temperatura, humedad y movimiento del aire. El peligro del CO radica en que el individuo aun consciente puede notar en su organismo un cierto estado general de intoxicación pero la debilidad que presenta le impide retirarse de la zona de peligro, por sí mismo. Los primeros auxilios deben limitarse al suministro de oxígeno.

4.4.2.Tipos de intoxicación con monóxido de oxígeno y su presencia en el cuerpo

4.4.2.1. Intoxicación súper aguda: Consiste en la inhalación masiva del gas. El CO inhibe los centros superiores provocando convulsiones, coma y muerte fulminante.

4.4.2.2. Intoxicación aguda: presenta tres periodos: Periodo precomatoso: Inicialmente, presenta cefalea, latidos en

las arterias temporales, náuseas y vómitos. El cuadro avanza con parálisis de las extremidades inferiores, somnolencias, escotomas visuales y acufenos.

Periodo comatoso: se aprecia abolición de los reflejos, convulsiones y el coma. Se observa una acentuada midriasis (dilatación de la pupila). La respiración se debilita y aparecen alteraciones electrocardiográficas.

Periodo Pos comatoso: si el paciente no muere la recuperación es lenta, con dolor de cabeza, confusión mental, amnesia, fatiga, debilidad muscular. Puede causar una serie de secuelas en los diversos aparatos y sistemas:

En la piel: edema duro, rojizo y doloroso. Trastornos tróficos.

Sistema nervioso: neuritis periférica, síntomas de extrapiramidales, déficits cognitivos. Alteraciones psíquicas.

Sistema endocrino: alteraciones como hipertiroidismos o diabetes.

Pulmones: congestión basal, neumonías, edema agudo de pulmón.

4.4.2.3. Intoxicación crónica: Se produce por la inhalación prolongada de dosis reducidas de monóxido de carbono. Los síntomas pueden ser muy variados: cefaleas, astenia, dispepsia, policitemia.

4.4.3. Valor límite permisible (VLP)Según el decreto 1335 de 15 de julio de 1987, se establece el limite permisible para el monóxido de carbono de 0.005% en volumen de CO o sea 50 ppm.

4.4.4. Origen del monóxido de carbono en los trabajos mineros.El monóxido de carbono puede presentarse y originarse debido a los siguientes agentes:

Oxidación del carbón: Esta depende del contenido de cenizas, alúmina y sílice que tienden a retardar la oxidación o los compuestos de hierro que tienden a acelerarla.

La presencia de humedad que libera presencia de calor y aumenta la presencia de los gases en las fisuras del carbón.

Los explosivos utilizados

Los motores utilizados para las locomotoras (motores a diesel)

Los incendios a llama abierta e incendios endógenos. Las explosiones de grisú y el polvo de carbón.

Las concentraciones de oxígeno en el aire.

4.4.5. Aparatos de detección y medida.

La peligrosidad de este gas exige una detección rápida y precisa de los bajos porcentajes. De esto se distinguen diversas clases de aparatos que se dividen así:

Aparatos portátiles de indicación inmediata: Son aparatos esenciales para la protección del personal contra CO, pero mientras unos efectúan la medición por el cambio de coloración del elemento reducido, otros lo hacen por el calor desprendido en la oxidación.

Aparatos muy sensibles y de gran precisión: Analizadores infrarrojos hasta de 2 partes por millón.

4.5.Metano (CH4)Su fórmula química es CH4 es una sustancia no polar en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es un gas incoloro e inodoro. El grisú es un sinónimo del metano, del cual contiene un promedio de 95%. La parte combustible del grisú está casi representada por metano puro. Es un gas combustible que se desprende de ciertos yacimientos de origen orgánico como el carbón. Es fácilmente inflamable y explosivo.

4.5.1. Efectos fisiológicosEl CH4 no es tóxico y por lo tanto no tiene acción nociva específica sobre el organismo. Su presencia en porcentajes elevados ocasiona la disminución del oxígeno a concentraciones insuficientes para la respiración, y ha ocasionado muertes por asfixia en trabajos abandonados o antiguos sin ventilación.

4.5.2. Presencia del grisú en el carbón

Este puede encontrarse de tres formas:

En poros y grietas Absorción que es la acumulación del gas en la superficie del carbón. Dilución del gas dentro de la estructura del carbón en forma de penetración

molecular.

Estas formas de ocurrencia del metano en el carbón pueden ocurrir y tiene dependencia directa con la presión atmosférica. Cuando aumenta la presión barométrica, el carbón absorbe el gas y cuando esta disminuye puede desprender cantidades grandes de gas.

4.5.3. Limite valor permisible (LVP)Según la resolución 1335 del 15 de julio de 1987, el límite permisible para el grisú se presenta en el artículo 34, en el cual las labores mineras de carbón se clasifican en tres categorías así:

“Categoría I. Minas o frentes no grisutuosas: aquellas labores o excavaciones subterráneas para las cuales la concentración de metano en cualquier sitio de la mina no sea sistemáticamente mayor que cero por ciento (0%').

Categoría II. Minas o frente débilmente grisutuosas: aquellas labores o excavaciones para las cuales la concentración de metano en cualquier sitio de la mina no sea sistemáticamente superior a cero punto tres por ciento (0.3%).

Categoría III. Minas o frentes fuertemente grisutuosas: aquellas labores o excavaciones subterráneas para las cuales la concentración de metano en cualquier sitio de la mina sea sistemáticamente superior a cero punto tres por ciento (0.3%),

En el artículo 36 de la resolución 1335 de 1987, (se cita a continuación)

Las concentraciones máximas permitidas de metano a partir de las cuales se deben suspender los trabajos en tales sitios, serán las siguientes:

a) En labores o frentes de explotación. 1.0b) En los retornos principales de aire. 1.0c) En el retorno de aire de los tajos. 1.5

d) En el retorno de aire de los frentes de preparación y desarrollo. 1.5

Los lugares en donde se ha detectado una concentración de metano igual o mayor de dos por ciento (2%), deben ser evacuados de inmediato por el personal que labore en estos frentes. El personal de estas labores no puede ingresar a los frentes de trabajo, hasta tanto no se haya diluido el metano por debajo de los límites máximos permisibles establecidos.

Parágrafo. Sin perjuicio de lo que establece el numeral 2 de este artículo, a estos lugares puede ingresar personal especializado de salvamento y supervisión para llevar a cabo los trabajos para dilución del metano a los límites máximos permisibles. En vías subterráneas donde haya cable eléctrico desnudo para el movimiento

de locomotoras Holley, no se conducirán corrientes de ventilación con contenido de metano superior al cero punto tres por ciento (0.3%). En este caso las líneas de contacto deben estar suficientemente alejadas del techo, mínimo 50 cm

4.5.4. Tipos de desgasificación del grisúEl metano presenta varios tipos de desprendimientos y se efectúa según tres formas:

1. Soplos: es causado por fallas o grietas naturales en las rocas.2. Desgasificación instantánea: proyección de volúmenes de roca y carbón

pulverizados. Este tipo de desprendimiento de metano es reducido a yacimientos bien caracterizados.

3. Emisión continua y difusa: caso general, llamada también de emisión normal. Varía en límites grandes que dependen de: permeabilidad propia del manto de carbón, la roca techo o piso, la presión de la fase gaseosa, accidentes geológicos naturales (fallas geológicas), provocada por la explotación, la cual produce un verdadero drenaje a través de la red de grietas que permiten la emigración del grisú a grandes distancias.

4.5.5. Distribución de los puntos de desprendimiento

El carbón una vez arrancado desprende grisú, pero también lo hace en las superficies libres y las fisuras que presenta la galería. Este se mezcla a la atmósfera en los mismos frentes de trabajo; pero también emigra a través de los

terrenos fracturados y reaparecen en las vías principales a grandes distancias del punto de emisión.

En las labores de desarrollo y preparación, el desprendimiento del metano proviene de las paredes del frente. En los tajos de explotación el desprendimiento a lo largo del frente puede a una cantidad mínima, ya que el resto gira a través de las grietas del techo para salir a otras zonas. En varias ocasionas las rocas del techo y piso, según su naturaleza pueden contener grandes cantidades de metano, que se suman al metano del manto.

4.5.6. Influencia de la ventilación en el metano

La ventilación es un control que ayuda a diluir los gases, por lo tanto se pueden presentan los tres mecanismos:

1. Desgasificación del metanos incluido en el carbón, que es tanto más rápida si la presión exterior es demasiado débil.

2. Evolución del volumen de gas contenido en reservas.3. Corrientes gaseosas parasitas que se establecen entre la superficie y las

excavaciones de la mina, o entre los diversos puntos de la mina a través de grietas que atraviesan terrenos vírgenes o trabajos cargados de grisú.

Otro de los factores que influyen en la emisión del grisú, es la presión barométrica; puesto que si esta disminuye la desgasificación aumenta. Durante la jornada de trabajo la desgasificación es bastante irregular y aumenta, especialmente en el arranque del carbón.

Otros factores que también se deben considerar y son artificiales, es la acción del ventilador principal y la acción de los ventiladores auxiliares; con la repartición de las presiones entre los diversos puntos de la mina y sus valores están en relación con la presión atmosférica.

4.5.7. Aparato de detección y medida Para la detección del grisú se utilizan una clase de equipos o aparatos llamados metanómetros. Los cual por medio de un catalizador detectan la presencia del gas y arrojan los resultados, presentan alarmas altas y alarmas bajas.

4.6.Ácido sulfhídrico Gas, con formula H2S y peso es 1.19 con respecto al aire. Olor característico a huevo podrido. Arde cuando se encuentra en una concentración superior al 6%, lo que constituye una mezcla explosiva. Es fácilmente soluble en agua.

4.6.1. Efectos fisiológicos

El H2S es un gas venenoso en las siguientes concentraciones:

Tabla 4. Efectos fisiológicos del H2S

PPM Síntomas

50 a 100 Produce síntomas leves tales como una ligera conjuntivitis e irritación de las vías respiratorias.

200 a 300Ocasiona fuertes conjuntivitis e irritación de las vías respiratorias después de una hora de exposición

500 a 700 Peligroso, después de media hora de exposición.

700 a 100Intoxicación aguda, inconsciencia, paralización de la respiración y muerte.

1000 a 2000Intoxicación inmediata, inconsciencia, paralización de la respiración y muerte en pocos minutos.

4.6.2. Valor límite permisible (VLP) Según la resolución 1335 de 15 de julio de 1987 la concentración máxima permisible es de 20 ppm, en 8 horas de trabajo.

4.6.3. Origen del H2S en los trabajo minerosEste se origina por la propia formación del carbón. Además La descomposición de la madera en los trabajos abandonados o viejos u otras materias orgánicas y por algunos minerales propios de las rocas como el azufre.

4.6.4. Aparatos de detección y medidaA pesar de su olor característico, no es éste un medio seguro para su detección, pues los terminales de los nervios olfativos pueden paralizarse después de una o dos inhalaciones.Se utiliza un multidetector de gases cuantitativo.

4.6.5. Humedad y temperatura. El aire atmosférico de una mina no es seco, es húmedo y contiene vapor de agua. Ello hace necesario definir la cantidad de agua en el aire húmedo por una concentración (sea en peso o sea en volumen). Para esto hay tres tipos de humedad las cuales son humedad absoluta, humedad relativa o grado higrométrico y grado de saturación.

4.6.6. Mediciones de la humedad La humedad del aire se puede definir por la humedad absoluta, la humedad relativa al grado de saturación y punto de rocío. Cuando se encuentra una de estas magnitudes, además de la temperatura y presión, se pueden encontrar las otras. Para efectos prácticos, la humedad se determina con los siguientes aparatos: higrómetros, hipsómetros y psicrómetros. En bajo tierra se emplean usualmente los psicrómetros.

4.6.7. Causas de elevación de la temperatura del aire de la minaLa temperatura de la corriente de una mina está basada en la situación en que las galerías y las explotaciones, en una mina poco profunda, están situadas en terrenos donde la temperatura es generalmente superior a la temperatura de la corriente de ventilación. El aumento de profundidad correspondiente a una elevación de temperatura de 1°C se llama grado geotérmico. El valor inverso del grado geotérmico, se denomina “gradiente geotérmico” correspondiente al aumento de temperatura por metro de profundidad.

En minas profundas, las seis causas principales para el aumento de la temperatura son:

1. La compresión adiabática del aire en el pozo de entrada.2. El calor del terreno.3. El calor debido a las diferentes formas de oxidación (la oxidación del carbón

que desempeña el papel importante, la combustión de los motores Diesel, efectos de los explosivos y la respiración del personal y animales).

4. Temperatura del aire en superficie.5. Intensidad de la ventilación6. Otros factores.

Las siguientes mejoras son utilizadas en las minas profundas y que pueden ocasionar una leve disminución de la temperatura:

1. Introducción de aire comprimido en la mina, el desagüe y extracción de agua por los retornos de aire y no por las entradas de aire. Las estaciones de los compresores deben estar ubicadas en superficie.

2. Empleo de relleno, en lugar de método de hundimiento. Según la resolución 1335 de 15 de julio de 1987, los límites permisibles a para la temperatura, se encuentran en el artículo 180, en donde se definen los tiempos de permanencia del personal en los frentes de trabajo según la temperatura a la cual están expuestos.

Tabla 5. Límites permisibles de temperatura según resolución 1335 de 1987

Te (°C)Tiempo de permanencia (horas)

28 Sin limitación 29 seis (6)30 Cuadro (4)31 Dos (2)32 Cero (0)

Fuente: Ministerio de Minas y Energía. Resolución 1335 de 1987.

A los lugares de la mina en donde la temperatura sobrepase los 31°C, solo pueden ingresar cuadrillas de salvamento minero con su debido equipo de protección.

4.7.Medida de la temperatura en las minas

Los aparatos de medición utilizados son:

Termómetros ordinarios: son de vidrio, están basados en la dilatación del mercurio u otro líquido coloreado.

Pares termo-eléctricos: Se basa en la propiedad que tienen dos metales diferentes a calentarse, generan una fuerza electromotriz según la naturaleza de cada metal y por la temperatura en la unión entre dos metales.

Resistencia variable: Posee coeficientes de temperatura positiva o negativa. Los más importantes generalizados son los negativos. La resistencia varía en función de temperatura absoluta.

4.7.1. Efecto de la temperatura en el cuerpo humano

Una de las funciones del metabolismo es emitir calor y más en el medio en el que se labora; la característica de la actividad física es necesaria para el equilibrio fisiológico del trabajador. Los cambios térmicos del cuerpo se efectúan por cuatro factores que son: Radiación, convección, conducción y evaporación; siendo la conducción la que juega un papel de poca importancia.

Radiación: está dada por la temperatura media de las paredes de la vía subterránea, de la cual dependen los cambios.

Convección: por la temperatura seca y velocidad del aire de la que se originan cambios.

Evaporación: La temperatura seca y humedad del aire se caracterizan por la tensión del vapor de agua en la atmosfera del frente de trabajo bajo tierra, las que para una velocidad determinada del aire fijan un límite en los cambios.

Para caracterizar el clima del medio, se debe tener en cuenta la temperatura seca, la temperatura húmeda y la velocidad del aire.

El trabajador se adapta a atmosferas calientes, de tal forma que los reflejos fisiológicos que elevan la temperatura del cuerpo y de la piel, (aumento del ritmo del pulso y vaso dilatación de los vasos superficiales, respectivamente), determinan una transpiración acelerada o desarrollada.

En minas en donde la temperatura es superior a los límites permisibles, la temperatura seca del aire y la de las paredes de las vías son más a menudo superiores a la de la piel del trabajador, que recibe así calorías por radiación y convección; la evaporación del sudor, es entonces, factor esencial de la disipación del flujo de calor del trabajador en el medio de trabajo, lo que explica la abundante sudoración de los trabajadores generalmente desvestidos en los ambientes más calientes.

5. TIPOS DE VENTILACIÓN EN MINAS

5.1.Ventilación Natural.

En una mina sin ventiladores se establece una ventilación natural como consecuencia del calentamiento del aire el cual tiende a subir.

En muchas ocasiones se puede concluir que la presión natural para pequeñas diferencias de nivel es relativamente reducida, por lo que los caudales de aire que se entran en la mina, también son reducidos. Es entonces que la ventilación natural es inestable por los cambios que ocurren durante el día y no es muy recomendada por su caudal de aire tan pequeño.

Además la temperatura entre la salida y entrada de la ventilación es un factor que resulta importante para el aumento de la presión natural. Este incremento actúa como ventilador.

El método de explotación tiene marcada influencia sobre el valor y resultado de la ventilación obtenida en los frentes de explotación, el método de explotación utilizado condiciona en cierta manera la ventilación, en cierta cantidad, lo mismo que la proporción del aire entrante utilizado en el tajo de explotación, la dilución del grisú y el desarrollo de incendios en la mina.

5.2.Ventilación Mecánica. La ventilación mecánica es aquella que se realiza por medio de ventiladores. Es muy utilizada en minas subterráneas en donde se debe hacer estable la ventilación a base de ventiladores. La ventilación mecánica proporciona el sistema de manutención vital para los trabajadores mineros al controlar la atmosfera en la que se encuentran laborando. Ayuda a controlar la dirección y la cantidad de aire que transita por la mina. Diluye y expulsa los gases peligrosos como el metano, así mismo como los polvos peligrosos.

Según la resolución 1335 del 15 de julio de 1987, el flujo de aire que debe transitar por las galerías para la dilución de los gases y en especial del grisú; y por donde transite maquinaria y personal debe ser según el artículo 28:

“Artículo 28. El volumen mínimo de aire que circule en las labores subterráneas, debe calcularse teniendo en cuenta el turno de mayor personal, la elevación de éstas sobre el nivel del mar, gases o vapores nocivos y gases explosivos e inflamables cumpliéndose lo siguiente:

1. Excavaciones mineras hasta 1.500 metros sobre el nivel del mar. 3 m3/min. Por cada trabajador.

2. Excavaciones mineras de 1.500 metros en adelante. 6 m3/min. Por cada trabajador.

Parágrafo 1. Las cantidades mínimas de aire a que se refiere el presente artículo, deben ser Incrementadas de acuerdo con la calidad y cantidad de los agentes nocivos presentes en la atmósfera, éstos con el propósito de mantener unas condiciones de saneamiento adecuadas.

Parágrafo 2. En las labores subterráneas donde haya tránsito de maquinaría Diesel (locomotoras, transcargadores, etc), debe haber el siguiente volumen de aire por contenido de (CO) en los gases del exosto.

a. Seis metros cúbicos (6m3) por minuto por cada H.P. de la máquina, cuando el contenido de monóxido de carbono (CD) en los gases del exosto no sea superior a cero punto doce por ciento (0.1%).

b. Cuatro metros cúbicos (4 m3) por minuto por cada H.P. de la máquina cuando el contenido de monóxido de carbono (CO) en los gases del exosto no sea superior a cero punto ocho por ciento (0.08%).”

6. TIPOS DE VENTILADOR

6.1.Ventilador principal El ventilador de ventilación principal es un aparato destinado, en el conjunto de la mina, a poner en movimiento el aire necesario para la ventilación, puede estar ubicado a la entrada de la mina o a la salida, la boca mina donde se vaya a instalar el ventilador debe estar unida al oído o conducto de entrada del ventilador, ya sea por medio de un tambor que conecta a la superficie y al ventilador por medio de un túnel o galerías que empalme directamente. El ventilador principal debe garantizar que la afluencia del flujo de aire sea regular y se asegure una buena distribución de las velocidades del aire del ventilador para que este funcione en buenas condiciones y con el máximo rendimiento.

6.2.Ventilador auxiliar La ventilación auxiliar o ventilación secundaria bajo tierra tiene por objeto ventilar todos los frentes que no alcanzan a ser ventilados por la corriente de aire principal. Este tipo de ventilación es artificial en las galerías, transversales, tambores o bajadas o frentes ciegos; igualmente se emplea a los frentes de explotación por

sistema de cámaras y pilares, mientras no haya comunicación de las cámaras con otras cámaras que lleven corriente principal de aire.

La función de este tipo de ventilación, es diluir los gases inflamables y reducir el polvo de carbón en la atmosfera a nivel aceptable y no peligroso para la salud, así como también de mantener en los frentes de avance de túneles un clima (temperatura) adecuado y el caudal suficiente para respiración del personal.

6.3.Accesorios en ventilación. Los dispositivos especiales o accesorios son utilizados para direccionar la ventilación al interior de las galerías de la mina subterránea. Estos accesorios ayudan a controlar las perturbaciones o fallas del sistema de ventilación, o eventos que se puedan presentar, tales como explosiones, acumulación de gases u otras que deben ser eliminadas rápidamente. Igualmente se debe trabajar para reducir o hacer desaparecer los efectos mismos de las perturbaciones. Los dispositivos más utilizados son: puertas, cortinas de ventilación, barreras de protección contra explosiones de polvo de carbón o grisú, entre otros.

6.3.1. Puertas de ventilación: Aseguran la repartición de la corriente principal de aire, según sean las necesidades del sistema. La meta principal es evitar cortos circuitos del aire. Las puertas de ventilación deben ser resistentes a las explosiones, cuya destrucción podría causar pérdidas de ventilación y cambiar la forma del circuito de ventilación de la mina. La ventilación de la mina se ve afectada cada vez que se abra una puerta; por lo tanto se requiere construir dos puertas en el sitio para asegurar la independencia de las secciones. Las puertas de ventilación deben ser construidas de láminas de acero y deben ser incrustadas en los muros de mampostería (ladrillo o concreto), con el fin de lograr una hermeticidad. Las puertas pueden ser:

6.3.2. Puerta Impermeables: Sirven para separar diferentes circuitos de ventilación y debe impedir los escapes al máximo.

6.3.3. Puertas Reguladoras: Impiden parcialmente el paso del aire.

6.3.4.Cortinas de Ventilación :

Se utiliza para aumentar la resistencia del circuito o sistema de ventilación, consiste en colocar telas de fibra pesada en forma de cortina en una sección. Los materiales con los que son realizados son: Caucho de banda (pedazos de banda fuera de uso) y otros materiales similares.

Tapón provisional: Muro provisional construido a lo ancho de la galería para prevenir el tránsito de aire. Es realizado con tela, lona, madera cruda cubierta de plástico o lámina de metal.

Tapón permanente: Hecho normalmente con bloques de concreto unidos con argamasa. Construido permanentemente y sellado contra techo, costados y piso.

Barrera: Tapón realizado con costales y material estéril que es ubicado en forma de arrume, sellando completamente el trabajo o frente abandonado. Este tipo de dispositivo se amolda a las presiones de la galería.

7. LEGISLACIÓN

7.1.Decreto 1335 de 1987

Artículo 26.1. Todas las excavaciones subterráneas accesibles al personal deben estar recorridas de manera permanente por un volumen suficiente de aire, capaz de mantener limpia la atmósfera de trabajo para hacerla respirable.2. El aire que se introduzca a la mina debe estar exento de gases, humos, vapores o polvos nocivos o inflamables.3. Ningún lugar de trabajo, en bajo tierra, debe ser considerado apropiado para trabajar o para pasar por el si su atmósfera contiene menos de diez y nueve por ciento (19%), en el volumen de oxígeno (medido con oxigenómetro) o cuando la lámpara de bencina se apague (deficiencia de oxígeno).4. En la atmósfera de cualquier sitio de trabajo en bajo tierra, para una jornada de ocho horas de trabajo, el Valor Límite Permisible (VLP) para los siguientes gases contaminantes, debe ser el que se reglamenta a continuación:

Nombre de contaminante

Formula quimica Porcentaje en volumen(%)

Partes por millón(PPM)

Bioxido de carbono

CO2 0.5 5000

Monoxido de CO 0.005 50

carbonoÁcido sulfhídrico H2S 0.002 20Anhídrido sulfuroso

SO2 0.005 5

Vapores nitrosos NO+NO2 0.005 5

Artículo 28. El volumen mínimo de aire que circule en las labores subterráneas, debe calcularse teniendo en cuenta el turno de mayor personal, la elevación de éstas sobre el nivel del mar, gases o vapores nocivos y gases explosivos e inflamables, cumpliéndose lo siguiente:

1. Excavaciones minerales hasta 1.500 metros sobre el nivel del mar:

- 3 m3/min. Por cada trabajador.

- 15 m3/min. Por cada animal.

2. Excavaciones mineras de 1.500 metros en adelante:

- 6 m3/min. Por cada trabajador.- 25 m3/min. Por cada animal.

Artículo 31. En toda mina subterránea, las instalaciones para entrada y salida de aire deben ser independientes, distantes no menos de 50 metros una de otra. Los sistemas de ventilación no podrán formar circuitos cerrados.

Categoría I. Minas o frentes no grisutuosas: aquellas labores o excavaciones subterráneas para las cuales la concentración de metano en cualquier sitio de la mina no sea sistemáticamente mayor que cero por ciento (0%').

Categoría II. Minas o frente débilmente grisutuosas: aquellas labores o excavaciones para las cuales la concentración de metano en cualquier sitio de la mina no sea sistemáticamente superior a cero punto tres por ciento (0.3%).

Categoría III. Minas o frentes fuertemente grisutuosas: aquellas labores o excavaciones subterráneas para las cuales la concentración de metano en cualquier sitio de la mina sea sistemáticamente superior a cero punto tres por ciento (0.3%),

Artículo 36.

1. Las concentraciones máximas permitidas de metano a partir de las cuales seDeben suspender los trabajos en tales sitios, serán las siguientes:

SitioPorcentaje (%)máximo permisiblede metano

a) En labores o frentes de explotación 1.0b) En los retornos principales de aire 1.0c) En el retorno de aire de los tajos 1.5d) En el retorno de aire de los frentesde preparación y desarrollo

1.5

2. Los lugares en donde se ha detectado una concentración de metano igual o mayor de dos por ciento (2%), deben ser evacuados de inmediato por el personal que labore en estos frentes. El personal de estas labores no puede ingresar a los frentes de trabajo, hasta tanto no se haya diluido el metano por debajo de los límites máximos permisibles establecidos

Artículo 38.Parágrafo 1º. En caso que sea necesario suspender la ventilación principal o auxiliar, esta medida debe ir precedida de una orden escrita de la persona técnicamente responsable de la mina o del frentea) Se debe hacer el control de metano, por lo menos, una vez por día en el turno de menor personal. Los lunes o día siguiente a festivo, este control debe hacerse antes de la entrada del personal a los frentes.

8. ESTADO DEL TEMA EN EL PAÍSLa industria minera es cada vez más importante para la economía del país; Colombia es el décimo productor de carbón en el mundo con una producción de 74 millones de toneladas al año (con un 1,2% de la producción mundial), este mineral proporciona el 29,6% de las necesidades mundiales de energía primaria y genera el 42% de la electricidad del mundo.

Después del carbón, que representa el 88% de la extracción minera del país, el níquel y el oro son los productos mineros colombianos más representativos en los mercados internacionales. En el caso del níquel, Colombia ocupa el séptimo lugar en el mundo con el 4.53% de la producción mundial, y es el vigésimo segundo productor de oro con un 1.2 % de la producción mundial.  

Actualmente se reconoce que el sector de la minería a gran escala representa una de las principales locomotoras económicas colombianas, puesto que no sólo se

trata de la generación de empleos (que en 2011 entre directos e indirectos fueron 836.000) sino también de las inversiones en infraestructura, servicios públicos y gestión social y ambiental.

Por otro lado pesar que en Colombia la minería es una de las principales locomotoras económicas y que el modelo es exitoso por el aumento de la inversión extranjera, las exportaciones y la notable producción, parece poco alentador desde donde se le mire, ya sea por la condición social de los municipios aledaños a las explotaciones, el daño ambiental o la situación legal de muchas mineras.

Una de las principales preocupaciones se deriva del impacto ambiental que afectan a los seres humanos. En especial de las partículas de fracción respirable (fracción de masa de partículas inhaladas que penetran en las vías respiratorias hasta llegar a los alveolos pulmonares) que pueden diversas enfermedades como la neumoconiosis que es una grave enfermedad pulmonar, ocasionada por la deposición de residuos sólidos en los bronquios.

Dichas partículas, claro, se desprenden tanto en la remoción, en el transporte y en el embarque, pero son más frecuentes cuando se hace explotación a cielo abierto (como en Cerrejón), pues pueden viajar grandes distancia por el aire. En la costa norte, asegura la investigación, se han hecho mediciones que exceden las normas vigentes en las poblaciones cercanas a las minas de carbón.

Y aunque en ocasiones se espera que al menos esas problemáticas sean subsanadas con generación de empleo, un análisis muy distinto presenta la Contraloría. Su participación es de apenas 1,2% (unos 238 mil puestos) a pesar de los grandes ingresos que genera. La exigua cifra contrasta con los trabajos que crea el sector agropecuario (3,6 millones) o el sector industrial (2,7 millones)...

Un estudio de la Universidad Nacional de Colombia reveló que el 95 por ciento de las minas en Antioquia no cumple con los protocolos de seguridad, es decir estos protocolos se tienen establecidos en las minas pero no se ejerce un cumplimiento frente a ellos y esto empeora la situación con respecto al tema de seguridad.

Los referentes que se tienen con respecto a si se cumple o no una buena ventilación en minas subterráneas por ejemplo es el derrumbe que ocurrió en la mina “el diamante” en el municipio de Soacha, Boyacá en donde fallecieron siete trabajadores y tres más resultaron heridos según informes por una explosión de gas de metano; el coordinador nacional de Seguridad y Salvamento Minero del Inge ominas, Édgar Fabián Morales, explicó que el accidente pudo haber sido causado por "una mala ventilación y control ineficiente de los gases explosivos", y

otro ejemplo también se puede resaltar la mina “La preciosa” que se ubica en el municipio de sardineta en el Norte de Santander en donde ocurrió un accidente en el enero del 2011 que también se reportó por gas metano( la explosión ocasiono 21 muertos y cuatro heridos).

Lo más curioso es que la mina “la preciosa” tuvo una inspección en noviembre del 2010 siendo aprobada su evaluación por lo que esto genera una alta preocupación con respecto a la seguridad en las minas pues en estos tipos de trabajos es importante monitorear los niveles de gas en cuatro puntos del interior de la mina para verificar los lugares con altas concentraciones de metano.

De acuerdo con Luis Jorge Mejía, profesor del Departamento de Geo ciencias de la Universidad Nacional y experto en minas de carbón “Lo que pasa es que a veces no se detienen los trabajos para verificar el metano, porque parar un día de trabajo trae problemas de productividad. No sé si es el caso de La Preciosa, pero en general es lo que más ocurre”,

En resumen la situación del país con respecto a la ventilación en las minas en realmente preocupante dado que la mayoría de las personas no tienen una alta preocupación cómo debería frente a los diferentes gases a los que están expuestos sus trabajadores; además en Colombia no se cuenta con el control eficaz de las normas de seguridad, es decir, las normas se hacen pero no se cumplen y los trabajadores son quienes pagan este descuido.

9. BIBLIIOGRAFIA Disponible en Internet: <http://www.elespectador.com/noticias/nacional/hallan-

los-cadaveres-de-los-cuatro-mineros-atrapados-bo-articulo-301460> Disponible en Internet: <http://www.teleantioquia.co/v/35669-16444.html> Disponible en Internet:

<http://www.ccx.com.co/es/nuestros-negocios/Pages/sector-mineria-colombia.aspx>

Disponible en Internet: <http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-13366835>