VENTILACION DE MINASFORMACION DE EXPERTOS EN SEGURIDAD MINERA SERNAGEOMIN 1 INDICE Pág. CAPITULO I LA ATMOSFERA DE LA MINA SUBTERRANEA EL AIRE GASES DE MINAS POLVO DE MINAS CONCEPTO DE TOXICOLOGIA CLIMA SUBTERRANEO MEDICION DE CONTAMINANTES 4 4 7 11 16 17 19 CAPITULO II PROPIEDADES FISICAS DEL AIRE HUMEDAD DEL AIRE MOVIMIENTO LAMINAR Y TURBULENTO 20 22 23 CAPITULO III RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE COEFICIENTE DE RESISTENCIA AERODINAMICA LARGOS EQUIVALENTES 25 26 28 CAPITULO IV CIRCUITOS DE VENTILACION METODO DE IGUALACION DE DEPRESIONES METODO TRANSFORMACION-TRIANGULO EN ESTRELLA CIRCUITOS COMPLEJOS 30 33 34 35 CAPITULO V VENTILADORES DE MINAS FORMULAS FUNDAMENTALES 37 39 CAPITULO VI CALCULO DE CAUDAL DE AIRE 43 CAPITULO VII REGULACION DE CIRCUITOS 45 CAPITULO VIII VENTILACION NATURAL 46 2 Pág. CAPITULO IX VENTILACION AUXILIAR 48 CAPITULO X CONSIDERACIONES DE COSTO DE VENTILACION DISEÑO ECONOMICO DE GALERIAS CALCULO DE UNA GALERIA ECONOMICA COSTOS DE OPERACION 51 51 52 53 BIBLIOGRAFIA 54 3 CAPITULO I LA ATMOSFERA DE LA MINA SUBTERRANEA 1.- EL AIRE El aire que respiramos es el fluido básico para la generación de vida en nuestro planeta, se defino como una mezcla mecánica de gases que, en su estado puro y seco tiene la siguiente composición. El aire seco no existe en atmósferas normales, ya que se presenta húmedo con contenidos de agua que varían entre 0,1% y 3% en volumen, comúnmente en minas exceden el 1%. El aire es incoloro, inodoro insípido y sustenta las combustiones y la vida. Un metro cúbico de aire seco a 0º Celsius y 760 mm. de Mercurio pesa 1,293 Kilogramos. 1.1.- AIRE DE MINAS Al recorrer una mina la composición del aire varía, el oxígeno disminuye por su consumo, el anhídrido carbónico aumenta y pueden incorporarse otros gases tales como: metano, monóxido de carbono, óxidos nitrosos, ácido sulfhídrico, dióxido de azufre y otros en menor proporción, la presencia de estos gases solo puede permitirse a concentraciones determinadas como límites permisibles y durante tiempos regulados por la normativa chilena como el DS 72 Modificado 132 de Febrero de 2004 y el DS 594. 1.2.- LA RESPIRACION HUMANA La transformación energética que nos permite vivir, consume oxígeno y libera dióxido de carbono, nuestro sistema respiratorio proporciona oxígeno a la sangre y libera el anhídrido carbónico (dióxido de carbono), este gas es una 4 impureza que debe mantenerse controlada, ya que aunque no sea tóxica provoca trastornos que pueden ser graves en el ser humano. En general el aire exhalado contiene: N2 : 79 % O2 : 16 % CO2: 5 % 1.3.- COCIENTE RESPIRATORIO (CR) Se conoce como cociente respiratorio a la razón entre el CO 2 expelido y el Oxígeno, nos indica la relación entre el esfuerzo de las personas debido a la actividad física y el consumo de oxígeno, si el cociente respiratorio se acerca a “1” significa que el esfuerzo físico es mayor, si es muy inferior a “1” significa que está en reposo. CO2 Expelido CR = -------------------------------O2 INHALACION DE OXIGENO Y AIRE EN LA RESPIRACION HUMANA 1.4.- CANTIDAD DE AIRE REQUERIDO Usando los datos de la tabla se puede calcular la cantidad de aire necesario para el proceso respiratorio. Considerando el oxígeno consumido y tomando en cuenta el mínimo establecido en el D.S. 72 Modificado (19,5%), es posible calcular el caudal de aire requerido en m3/seg. La demanda de oxígeno para una actividad vigorosa es de 47,2 x 10 -6 m3/seg. 5 01 m3 ( s) Esto significa que se requiere mas del triple del aire para mantener controlado el CO2 bajo 0.5%.005 .Balance de oxígeno: Q = (47. La práctica industrial recomienda de 280 a 840 Litros/min. es decir CR = 1. de aire 6 .20 x 10-6)/(0. En caso de necesidad el hombre puede sobrevivir con una cantidad menor de aire siempre y cuando no la cantidad de oxígeno no sea inferior al 16% y el CO 2 no sea excesivo.003(m3/s) Si consideramos esta vez el contenido máximo de CO 2 = 0.0003 = 0.5 %. CO2 = 1 x 47.0. Considerando una actividad vigorosa.20x10-6 (m3/seg) = 47.20x10-6 (m3/seg) Q= 47.5% que lo necesario para mantener el Oxígeno sobre 19.20 x 10-6 0.21 .0.195) = 0. ORIGEN DE LOS GASES Gases de estrata. emisiones súbitas pueden ascender de 12 a 120 m3/min. la cantidad de oxígeno disminuye.) 1.5.. Aumento de concentración de gases nocivos como metano. CO 2 y otros.CARACTERISTICAS DEL OXIGENO En la siguiente tabla se ha colocado los efectos que la disminución del oxígeno en le ambiente produce en las personas.1. Se produce una reducción del oxígeno y un aumento de CO2 . oxidación del carbón y de la pirita de hierro. Todo proceso de combustión y explosión. oxidación del hierro. se presenta en galerías no ventiladas por mucho tiempo. aspirando de 10 a 100 litros de aire por minuto. si bien el porcentaje de oxígeno es el mismo que al nivel del mar. El más común es el metano. debido a la disminución de su densidad.0 litros de oxígeno por minuto.2 m 3/min. 7 .fresco por hombre para un atmósfera sana. 2.. estos datos se encuentran relacionados con la variación de la cantidad de aire en la atmósfera con la altura. Se designa a este proceso como oxidación. se libera de 0. por hombre (3000 litros/min.4 a 4.GASES DE MINAS 2.6 a 1.. El oxígeno se combina con casi todos los materiales. por m2 de superficie de carbón expuesta. según el esfuerzo físico un minero consume de 0. según la velocidad se habla de: Oxidación silenciosa: podrido de madera de las minas. El Reglamento de Seguridad Minera establece que se requiere de 3 m3/ min. Respiración de las personas. dato muy relevante para el cálculo de la cantidad de aire necesario para su dilución. desprendimiento de estratos de minas metálicas. inodoro e insípido de peso específico 0. humos metano y SO2. ya que se deben sellar las galerías para controlar los fuegos. CO. NO2. Gases de Tronadura Las dinamitas se clasifican según su emisión de gases tóxicos al detonar. Baterías: Desprenden pequeñas cantidades de hidrógeno durante el proceso de recarga.. Fuegos y explosiones En estos casos la combustión es generalmente incompleta. metano y otros gases. hasta o. desplaza al oxígeno. en el caso de las minas el fuego termina cuando el oxígeno se consume. midiendo el oxígeno en el aire. liberándose además de CO2. trabajo con explosivos.97 levemente mas liviano que el aire. 2. Se incrementa por putrefacción de orgánicos.28 m 3/ por hp. Máquinas de Combustión Interna: Pueden liberar gran cantidad de contaminantes. El fabricante debe entregar los gases y sus concentraciones que resultan de su uso.2x10 -6 m3/seg.2. Por ser mas liviano que el aire se va a las partes altas de las labores. Respiración humana: Como se había indicado la respiración libera 47. 8 . por trabajador. como CO. aldehídos . especialmente en las chimeneas. químicamente inerte. cuando se respira asfixia al ser humano de manera muy parecida a como lo hace el agua. pudiendo asfixiar a los mineros que trabajan en ellas. se detecta en forma indirecta.TIPOS DE GASES Nitrógeno: Es un gas incoloro. de peso específico 0. Monóxido de Carbono Es un gas inodoro. su presencia en le aire no es común. de 250 a 300 veces mayor que el oxígeno. débilmente soluble en agua. de gusto azucarado y olor a huevo podrido.8 respiración y fenómenos de agotamiento. fuerte necesidad de 4 . La hemoglobina forma un compuesto estable con el CO llamado carboxihemoglobina. Causante del 90% de las muertes en incendios de minas.20 SINTOMAS Produce dolor de cabeza después de cuatro horas de exposición Produce dolor de cabeza y malestar en dos horas En media hora produce palpitaciones del corazón. Produce inconsciencia en media hora Acido Sulfhídrico H2S Es un gas sin color. se obtiene de combustión incompleta de materiales carbonosos. grave peligro de muerte. Con 20 a 25% muerte en algunos segundos. Proporción de CO2 del aire de aspiración Síntomas (% en volumen) 1 Aumento de la cantidad de aire aspirada sin quebranto de la salud 2 . se encuentra en gases de escape de motores de combustión interna y en los gases generados por detonación de explosivos. rampas y piques. Es altamente tóxico debido a gran afinidad con la hemoglobina. 8 . rápida fatiga La respiración se triplica y se hace difícil.12 0. tendencia a perder el equilibrio en una hora y media.02 0. se da porque este gas es mas pesado que el aire y por ello se acumula en las partes bajas de las labores inclinadas. es un estimulante de la respiración.4 Mas del doble de la cantidad de aire de respiración. arde y forma una mezcla explosiva 9 .10 Parálisis del centro de respiración. no es altamente tóxico. explota en el aire cuando se encuentra en un porcentaje de 13 a 75%. La especial peligrosidad de la presencia de CO2. se disuelve fácilmente en agua. peso específico 1. reduciendo el transporte de oxígeno de la sangre. % CO 0. incoloro e insípido. Su peso específico es de 1.19 Kg/m 3. Anhídrido carbónico: Gas sin color ni olor con sabor ligeramente ácido.04 0.5º Celsius.97. la formación de este compuesto depende de la concentración y del tiempo de exposición. Punto de fusión es a -57º Celsius por encima de su punto de ebullición que es de -78. Pérdida del conocimiento y paralización de la respiración.53. Los tóxico mas corrientes son los anhídridos nitrosos (NO2 y N2O4) y el óxido nítrico (NO). N2O5) tóxico a excepción del N2O . Óxidos de nitrógeno Estos óxidos se forman por combustión retardada. más venenoso que el monóxido de carbono su olor lo hace menos peligroso. Tiene poca reactividad química por lo que la única manera de eliminarlo es una buena ventilación. El metano es un gas altamente peligroso en la atmósfera de las minas de carbón por su propiedad de formar mezclas explosivas con el aire. Tiene un comportamiento engañoso respecto de su toxicidad pues la persona que los respira puede rehacerse aparentemente. están presentes en los gases de escape de los motores diesel y de gasolina y se forman por reacción del oxígeno y el nitrógeno del aire en contacto con los arcos y chispas eléctricas.26 Kg/m3. Un 0. en altas concentraciones puede producir graves daños a los pulmones. Fuertemente irritante de los ojos y nariz. y después de varios días u horas morir repentinamente. NO2. con fuerte olor sulfuroso de peso específico 2. tronadura de minerales sulfurosos.05% peligroso para la vida). El envenenamiento por H2S se reconoce porque la sangre y la piel evoluciona a un color verdoso.0001% ataca las mucosas y 0. irrita las mucosas de los ojos y de los conductos respiratorios. Anhídrido Sulfuroso SO2 Es un gas incoloro. descomposición de minerales. uso de ANFO. Se forma por combustión de carbones con fuerte contenido de azufre. calientes y secas durante los disparos pueden producirse peligrosas explosiones de polvo pirítico con formación de SO 2. Gas Grisú Es un gas compuesto principalmente de metano (CH 4) en un 95% los otros componentes son anhídrido carbónico. nitrógeno. cuando su concentración llega a &% . combustión incompleta de explosivos.05% de H2S produce envenenamiento peligroso en media hora y con 0. siendo un 0.2% fatal en exposiciones cortas. un litro de agua a 15º Celsius admite 3. (0. sofocante. Un porcentaje de un 0. En minas de pirita cuprífera. es fácilmente soluble en agua. El anhídrido nitroso es un gas mas pesado que el aire.N2O3. incluso en concentraciones bajas.00025 de óxido de nitrógeno es el máximo permisible para exposiciones prolongadas. se disuelve fácilmente en agua.1% rápidamente viene la muerte.23 litros de H2S. 10 . desprendimientos de grietas (minas de sal). Las fuentes de formación de H2S son la putrefacción de orgánicos. su acción tóxica la ejerce en las vías respiratorias especialmente en los pulmones. N2O4 . causando la muerte de centenares de mineros del carbón. poco visible en concentraciones bajas. al disolverse en agua formando ácido nítrico y nitroso. Debido a su solubilidad en agua se deben extremar las medidas cuando se ingresa a minas abandonadas con presencia de agua en las galerías. ataca el sistema nervioso. El nitrógeno forma varios óxidos (N 2O. de color rojo parduzco. etano (C 6H6) ácido sulfúrico y a veces hidrógeno y óxido de carbono. se clasifican como sigue: 3. NO2) Secundarios (H2S) • Gases Anestésicos. humedad y temperatura del aire. El tiempo de permanencia de las partículas de polvo en el aire sin movimiento.C. El metano no es venenoso. piso. la permanencia del polvo en suspensión depende de varios factores como finura del polvo.El peso específico es de 0. DE LOS GASES SEGÚN SUS EFECTOS Los gases a presión y temperatura normal. cetonas). techo de las labores mineras. HCN) • Gases Irritantes. clorados) De efecto sobre el sistema hematopoyético (H. la acción del metano sobre la respiración es similar a la acción del nitrógeno. Primarios (HCl. El metano es explosivo con mezclas de entre 9 y 9.5%. De efectos sobre las vísceras (H. gases nobles. velocidad del aire. de acuerdo a la ley de Stokes. el metano disminuye el contenido de oxígeno en el aire y es mortalmente peligroso únicamente cuando el porcentaje de oxígeno no suficiente para la respiración. produciéndose una combustión tranquila con mezclas de metano superiores a 16%. esteres acetilénicos. 2. aromáticos) De efecto sobre el sistema nervioso (alcoholes. forma de las partículas. aldehídos.C. se debe lamer las paredes con una corriente de aire limpio para diluirlo y eliminarlo. dada por: (2 x r2 x (d – d`) x g) V= ----------------------------- 11 . H2. O3. Primarios (parafinas. olefinas. • Gases Asfixiantes. N2 ) Químicos (CO. ésteres. Cl2. las partículas de diámetro menor a 10 micrones caerán con una velocidad constante. CO2. peso específico. paredes. NH3. Cuando el polvo se encuentra en el aire forma un sistema disperso llamado aerosol.554 kg/m 3 por lo que se concentra en las partes altas de las labores mineras de atmósfera tranquila. SO2.3 CLASIFICACION BIOLÓGICOS. depende de la fuerza de gravedad y de la resistencia del aire. como también los vapores provenientes de líquidos. POLVO DE MINAS El polvo de minas es un conjunto de partículas que se encuentran en el aire. CS 2) De efecto en la sangre y sistema circulatorio (nitro y amino compuestos orgánicos). Simples (hidrocarburos. gr/cm3 g: aceleración de gravedad. tendremos los siguientes valores de acuerdo al diámetro: Según la misma fórmula una partícula de cuarzo de 5 micrones. De acuerdo a como son observadas las partículas se clasifican en: CLASIFICACION Diámetro. al igual que las moléculas del aire no se depositan encontrándose en un movimiento browniano.1 cm/s. reemplazando g por 981 cm/s 2 y v= 1.1 Constante Inasentable El polvo ocupa el segundo lugar entre los contaminantes del aire en la minería subterránea.1 Menor a 0.2 x 106 x r2 x d (cm/s) Si consideramos una partícula de cuarzo de d= 2. Poises Como el peso específico del aire es despreciable frente al de las partículas de polvo. comportamiento y control: 12 . gr/cm 3 d`: peso específico del aire. cae en el aire tranquilo con una velocidad de 0.1 micrón. micrones Velocidad de caída En aire inmóvil VISIBLE Mayor a10 Acelerada NIEBLA HUMOS Entre 10 y 0. (cm/seg) R: radio de la partícula. cm/s2 v: viscosidad del aire. desde una altura de 2 metros en el aire absolutamente inmóvil.9xv Donde : V: velocidad de las partículas. si la partícula es ultramicroscópica de diámetro menor a 0.181x10-4 tendremos: V= 1. lógicamente una partícula plana permanecerá mas tiempo que una partícula esférica de igual peso.5 gr/cm 3. cm D: peso específico de la partícula. tiene mucho en común con los gases en cuanto al modo de ocurrencia. Las partículas. el rocío y la niebla forman aerosoles líquidos: Los aerosoles se clasifican de acuerdo a sus efectos biológicos como sigue: Relativamente inertes (mármol. Los polvos industriales y mineros tienen característicamente un tamaño medio de 0. cromato. asbesto) Nodulaciones y fibrosis en los pulmones Productores de cáncer (asbestos.001 mm) Las partículas mayores de 10 micrones no se mantienen en suspensión en corrientes de aire de velocidad moderada. requiere el control de la corriente de aire donde se encuentran. 3.5 a 3 micrones. ya sean sólidos o líquidos. tienen características similares al estar suspendidas. junto a los gases y vapores. no se puede esperar un asentamiento. estos pueden ser sólidos o líquidos. Las partículas de polvo de consecuencias patológicas y combustibles están predominantemente bajo los 10 micrones ( 1 micrón = 0. Productores de fibrosis pulmonar (cuarzo. La actividad química aumenta con el tamaño decreciente de las partículas. El polvo como un aerosol Los aerosoles forman parte de los agentes químicos. partículas radioactivas) 13 . yeso) Incomodidad e irritaciones menores. casi no tienen peso o inercia y por esto pueden permanecer indefinidamente suspendidos en la atmósfera. Los polvos por debajo de 10micrones que son de importancia en la higiene industrial. El control de los polvos bajo 10 micrones que están en suspensión. Los aerosoles sólidos son los humos y el polvo.1. contra cuerpos extraños.Silicosis La acción patológica del polvo de roca en los alvéolos pulmonares es bastante compleja y aún no se aclarado completamente. cauchos) Picazones. forma y composición de las partículas 14 . inflamaciones. Mn. por sílice libre Silico-tuberculosis (complicación TBC por sílice) Asbestosis por asbesto Silicatosis por silicatos Siderosis. Cd. se trata de los fagocitos. As) En diferentes partes del cuerpo Productores de alergia (Polen. provocando la enfermedad conocida como “neumoconiosis”. Los pulmones tienen un medio de defensa. isocianatos. ataca los pulmones y desorgania las funciones del organismo humano en conjunto. Luego de 20 a 30 años de latencia. Cu) Escalofríos. 3. asmas Productores de fiebre (Zn. Las formas mas débiles de silicosis no presentan incapacidad al dejar de trabajar en ambientes contaminados. Envenenamiento Sistemático (Pb. estas pueden ser: Silicosis (tisis del minero). se produce un tejido fibroso grueso similar al tejido posterior a las heridas sin los capilares sanguíneos.R.3. incluyendo bituminosos y antracita 3.2. Irritantes químicos (neblinas ácidas y alcalinas) Irritaciones. una teoría explica esta enfermedad como producto de disolución de la sílice en los pulmones. por fierro o sus minerales Antracosis por carbón. formándose ácido silícico (H2SiO3). irrita las vías respiratorias y los ojos. cuya función es envolver los cuerpos extraños y transportarlos por medios linfáticos.. a este proceso se le llama “fibrosis”. las formas adelantadas progresan aún en ambientes sin contaminación por esta razón se le considera irreversible. Los factores básicos que determinan con su presencia la aparición de silicosis son: Concentración de polvo en el ambiente Tamaño.. estornudos. fiebre. quedando la partícula libre para que otro fagocito corra la misma suerte. estos fagocitos en le caso de la sílice mueren al atraparla. ulceraciones en V.S.Polvo Neumoconiógeno El polvo no tóxico contenido en el aire en cantidades no importantes. que actúa químicamente sobre los tejidos de los pulmones. se denominan “fuente primaria” a las productoras. “fuente secundaria” a las propagadoras. En cuanto a la composición es mas importante la mineralogía que la química. estos mecanismos de defensa dependen de cada individuo. genética y su adaptabilidad. la enfermedad se desarrollará en períodos que van de 20 a 30 años. en le caso del polvo silicógeno. Las partículas se comportan de distinta forma dependiendo de sus características geométricas. Tamaño. de su condición física. seguida de la cristobalita y el cuarzo. signo “-“ fuente menor y “0” fuente sin importancia. 3. Los polvos cuyo tamaño es de 5 micrones son altamente respirables y retenidos en los pulmones. la tabla siguiente indica con signo”+” fuente mayor. la más peligrosa es la tridemita. forma y composición de las partículas Fisiológicamente las partículas pequeñas son las más dañinas ya que su superficie y actividad química es muy superior respecto de su peso. Susceptibilidad individual El cuerpo humano tiene un sistema de defensa y protección de su sistema respiratorio.4.. este debe contener sílice libre y fresca. Tiempo de exposición En ambientes mineros mas o menos controlados. densidad y medio ambiente. Tiempo de exposición Susceptibilidad individual Concentración de polvo en el ambiente: Las operaciones mineras son generadoras de polvo.Ingeniería en el control de polvo 15 . este es el tamaño mas común en la atmósfera de la mina. condiciones . previo al arranque Apaciguamiento con rociado de agua o espuma Tratamiento de polvo asentado con productos químicos delicuescentes (que absorben humedad del aire) Aislamiento Tronadura restringida o con personal afuera Encerramiento de operaciones generadoras de polvo Sistema de aireación local Dilución Dilución local por ventilación auxiliar Dilución por corriente de la ventilación principal Neutralización por polvo inerte para disminuir contenido combustible del polvo asentado 4.CONCEPTO DE TOXICOLOGIA • DEFINICIONES • Toxicidad: Es la capacidad de una sustancia para producir un efecto inadecuado. 16 .. • Riesgo: Es la posibilidad de que una sustancia pueda causar una lesión. cuando esta alcanza una concentración suficiente en un cierto lugar del organismo.Las medidas utilizadas en le control de gases son las mismas utilizadas par controlar el polvo: Prevención: Modificar operaciones o mejorar las prácticas Reducir la formación de polvo Eliminación Limpiar el polvo para eliminar el polvo asentado Depuración del aire con colectores de polvo Supresión Infusión de agua o vapor. pueden producir daños o lesiones a un organismo vivo. líquidos o sólidos que por sus propiedades químicas al ser inhalados. • Sustancias Tóxicas: gases. absorbidos o introducidos al medio interno y metabolizados. cuando una cantidad específica de ésta se emplea bajo ciertas. pudiendo provocarle la muerte mediante procesos que no son mecánicos. el cual señala que no podrán extenderse en ningún momento. • LPA: Límite permisible absoluto. D.S. • NIVELES MAXIMOS PERMISIBLES. Legislación D.• FORMAS DE TOXICIDAD Según grado de exposición: Aguda y subaguda Crónica (Acumulación de Dosis Suma de efectos) Según zona afectada: Local Sistémica • ALGUNOS PARAMETROS DE TOXICIDAD Dosis letal 50 “DL 50”: Cantidad de tóxico que causa la muerte al 50% de los individuos por vía distinta de la inhalación. Nº 132 de Febrero 7 de 2004). (A la dosis se le debe indicar la especia y la vía para que tenga validez).S. Nº 594 “Reglamento sobre Condiciones Sanitarias y Ambientales Básicas en los Lugares de Trabajo” Ministerio de Salud.S. DLO : 0 muerto con máxima concentración DL100: 100% de muertos con menor concentración Concentración letal 50 “CL 50”: 50% muertos vía inhalación Dosis dermal 50 “DD 50” : 50% muertos por absorción de tóxico vía piel. el cual está referido a una exposición de 8 horas. Considerando modificaciones. Aquellas sustancias donde no se indica estos LPA éste se calcula multiplicando por 5 el LPP. con un total de 48 horas semanales. Nº 72 “Reglamento de Seguridad Minera”. 5.CLIMA SUBTERRANEO 17 . (D. Diario Oficial del 5 de Julio de 2001. Ministerio de Minería.. Diario Oficial de 27 de Enero de 1986. En Chile se conoce: • LPP: Límite permisible ponderado. ataca tejidos pulmonares 20 (25) - Sofocante. La temperatura del aire que entra ala mina oscila con el tiempo. combustión incompleta. peligroso sobre 6% 4000 7200) 54000 • Procesos exotérmicos: NitrógenoReacciones En la atmósfera y Sofocamiento por químicas de los minerales .El clima dentro de las minas poco profundas no presenta mayores preocupaciones. si la temperatura baja de 0º Celsius. Intensidad de la ventilación: Acción del agua sobre 1.6 LIMITESAnhídrido PERMISIBLES PONDERADOS DEa 0.04% CONTAMINANTES DE MINAS Venenoso 13 Sulfuroso minerales sulfurosos (4) • de LPPOxido DE GASES Detonación. influyendo en la temperatura a lo largo de toda la mina. Calentamiento del aire por la compresión durante el descenso a la mina: La temperatura aumenta en 0.como . sin embargo cuando la profundidad es mayor a 1000 metros el problema debe ser atendido. a mayores profundidades la temperatura de las rocas sube. incendios. es necesario calentar el aire a lo menos a 2º Celsius para evitar el congelamiento del agua en las galerías de ventilación.oxidaciones que (Soroche) emanaciones de rocas falta de O2 liberan temperatura. de 20 a 40 metros existe una capa neutral (en las latitudes medias). respiración EFECTO EN EL ORGANISMO LPP LPA Extremadamente venenoso a 0. • • Temperatura de la roca: El aire se calienta con la temperatura de las rocas. grados tm : temperatura promedio anual de la región GAS COMO SE GENERA Monóxido de carbono Detonación. explosivo 1% 1% 18 .0098 º C por cada metro de profundidad. Anhídrido Carbónico Detonaciones. combustión. es decir 1º por cada 100 metros aproximadamente. • LA TEMPERATURA DEL AIRE DENTRO DE LAS MINAS DEPENDE DE MUCHOS FACTORES: • Temperatura del aire exterior.tm Donde : H : profundidad de la medición en metros h : profundidad de la zona a temperatura constante t : temperatura en la profundidad H.2% 40 (46) 458 Sofocante. las primeras decenas verticales dependen de la temperatura exterior. este aumento es conocido como el “grado geotérmico” H-h gº = ---------------t . combustión Nitrógeno Metano Producto natural de yacimientos de carbón Tóxico. Luego vinieron los instrumentos basados en reacciones químicas que mediante colorantes permitían determinar las concentraciones de los contaminantes. también la observación de la llama de las lámparas de carburo era un indicador de la cantidad de oxígeno presente..6. 19 .Medición de contaminantes La historia de las mediciones de gases indican el uso de animales como canarios en las minas de carbón. que permiten obtener resultados inmediatos y guardarlos en memorias para su análisis posterior en computadores. Hoy en día las mediciones se realizan con instrumentos electrónicos de alta precisión. En ventilación de minas se usa 1. • Presión: La presión de un gas se expresa en atmósferas absolutas o atmósferas técnicas. • Peso específico: Peso del aire por unidad de volumen. con una temperatura de 15º Celsius y una humedad de 60% • Volumen específico: Es el volumen ocupado por un kilogramo de aire a presión y temperaturas dadas. • Densidad: Cantidad de aire contenida en una unidad de volumen.0333 kg/cm 2 de una columna de 760 cm. en cuanto a sus propiedades físicas. de Mercurio a 0º Celsius y al nivel del mar.2 kg/m3 que es el peso de 1 m3 a la presión de una atmósfera. se entiende por atmósfera absoluta la presión Po = 1. que se acerca mucho al comportamiento de los gases perfectos. La presión de una labor minera es: 20 .CAPITULO II PROPIEDADES FISICAS DEL AIRE • PARAMETROS BASICOS: El aire de minas es una mezcla de gases y vapor de agua. P1 P2 = V2 V1 = 1 2 Expresado de otra forma : P x V = constante • Ley de Gay – Lussac A presión constante P = cte. mm. mm. de gas de la temperatura t 1 a t2 se necesitan W calorías. Para calentar G Kg. m.6 . se utiliza el coeficiente cinemático de viscosidad. 21 . de mercurio 13.. W = G C (t 2 – t 1) Viscosidad: Es la resistencia del aire a los esfuerzos tangenciales. A veces se utiliza también la temperatura absoluta.P = P0 + x h/13. La temperatura del aire expresa en las minas./lt h = profundidad de la labor. que se necesitan para calentar 1 Kg. Temperatura. de mercurio Donde: P0 = presión en la superficie. en grados Celcius. La relación entre ambas es: T = t + 273ºK (grados Kelvin) Donde: T: temperatura en ºC. T: temperatura en ºK Calor específico. Es la cantidad de calor. En los cálculos de ventilación. de gas de 0 a 1ºC..6 = peso específico del mercurio kg. LEYES BASICAS • LEYES GENERALES • Ley de Boyle y Mariotte A temperatura constante T = cte. en calorías. se tenga el máximo de vapor de agua que el aire pueda contener. con esa temperatura. Pv = presión parcial del vapor de agua. mayor es la cantidad de vapor de agua que pueda contener.V1 V2 = T1 T2 = 2 1 A volumen constante: V = cte. en gramos. P1 P2 = T1 = T2 1 2 Con el aumento o la disminución de 1ºC desde 0ºC. • HUMEDAD RELATIVA: 22 . HUMEDAD DEL AIRE El aire siempre tiene cierta cantidad de agua formando una mezcla. en un metro cúbico de aire. donde Pa = presión parcial del aire seco. Mientras mas elevada sea la temperatura del aire. según la ley de Dalton la presión de la mezcla será: Pt = Pa +Pv . el volumen del gas aumenta o disminuye • Ley de Dalton. La presión de una mezcla de gases y vapor de agua es igual a la suma de las presiones parciales que tendría cada gas por separado estando solo: n P = Pi 1 Si bien es cierto que el aire de las minas se comporta como un gas real. y la presión parcial del vapor de agua es la máxima. llegando a un punto donde. no ocurre lo mismo con su peso específico ya que este varía con presión y la temperatura. en ese punto el aire se encuentra saturado. • HUMEDAD ABSOLUTA: Es el contenido de vapor de agua. El peso específico del aire puede ser calculado de la siguiente forma: = 0. grados ºC..Es la relación del contenido de vapor de agua (gr/m 3) con el máximo posible que pueda contener a una temperatura dada./m3 273 + t Donde: p = presión barométrica. MOVIMIENTO LAMINAR Y TURBULENTO El movimiento lento del aire. mm de Hg. t = temperatura del aire.465 p Kg. si la velocidad aumenta los hilos comienzan a mezclarse entre sí creando un torbellino.176 T donde: 23 . que se compone de hilos separados que no se mezclan entre sí y se mueven paralelamente. Re 2000 es flujo Laminar 2000 < Re < 4000 es flujo Intermedio Re 4000 es flujo Turbulento Siendo: Re = DxV d DETERMINACIONES DE ALGUNOS PARAMETROS • PESO ESPECÍFICO.465p T = 0. esto se conoce como flujo turbulento. El flujo de aire en las minas es generalmente turbulento y raras veces laminar. Más exactamente = 0. se denomina laminar. de Hg. basado en la ecuación de continuidad Q = V x A. 24 . ya que le barómetro corriente de mercurio y el barómetro de estación o barógrafo es muy sensible. = humedad relativa del aire. = velocidad del fluido en punto 1 y 2 .75 y 0. %. Ps = presión de vapor saturado.80 TEOREMA DE BERNOULLI ht = hs + h + hz Pt = Ps1 + Pc1 + Pe1 Ps1 + V 12 + z 1 2xg = Ps2 + V 22 + z 2 2xg Donde: Ps1 y Ps2 V1 y V2 g Z1 y Z2 = presiones estáticas en punto 1 y 2. El manómetro ordinario se utiliza en los ventiladores principales. Medición de la presión al interior de la mina Se utiliza un barómetro aneroide. Medición de la velocidad del aire Se utiliza fundamentalmente el anemómetro de paleta. = densidad del aire . Entre la velocidad media y la velocidad máxima existe la siguiente relación: Vm = d x Vmáx Donde d varía entre 0. Para mediciones de precisión sobre todo en ventilación natural se utiliza el micro-manómetro. de los puntos 1 y 2. = altura geodésica o elevación a un nivel base. = aceleración de gravedad . mm. La velocidad máxima se encuentra en el centro disminuyendo hacia los bordes. 25 . CAIDA DE PRESION Se sabe que los fluidos es mueven de puntos de altas presiones a puntos de menor presión.CAPITULO III RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL AIRE • Ley de Bernoulli Aplicación real: 1 2 Hs1+Hc1+Hz1 = Hs2+Hc2+Hz2 +H* Donde H* representa la pérdida de carga por roce entre los puntos 1 y 2 H* =Hs1-Hs2 Siempre un fluido se va a mover de un punto donde hay más presión a otro donde hay menos presión. H* = Hf + Hx Hf: pérdida de carga o caída de presión por roce con las paredes de las galerías. Hx: pérdida de carga por choque producto de cambios de sección de las galerías. obstrucciones bifurcaciones. parte de estas energías es consumida por las resistencias al paso del aire propio de las galerías. para crear estas diferencias de presión es necesario agregar energía al sistema. Hf= &x L x P x V2 A Donde: & Coeficiente de resistencia aerodinámico (Kg. otros. x seg2) / m4. turbulencias. roce. podemos considerar a este coeficiente constante. AREAS Y ALINEACIÓN. En una mina activa el flujo es turbulento lo que implica un alto número de Reynolds y se considera como constante.f (coeficiente. remolinos. como el movimiento del aire al interior de las minas es turbulento es decir tien un Nº de Reynolds alto. L : Largo de la labor en metros P : Perímetro de labor en metros V : Velocidad del aire en m/seg Se tiene además que V= Q/A V: Velocidad del aire en m/seg A: Sección de la galería en m2 Q: Caudal en m3/seg Reemplazando en fórmula anterior: Hf = (& x L x P x Q2)/ A3 (mm de columna de agua o Kg. aceleración de gravedad) depende del número de Reynolds (Re) . RECTAS SINUOSA O CURVADA Valores básicos LEVE MODERADA EN ALTO GRADO LIM PEQ MOD LIM PEQ MOD LIM PEQ MOD LIM PEQ MOD MINIMO 19 29 48 38 48 67 48 57 76 67 76 95 Promedio 29 38 57 48 57 76 57 67 86 76 86 105 MÁXIMO 38 48 67 57 67 86 67 76 95 86 85 114 MINIMO 57 67 86 76 86 105 86 95 114 105 114 133 Promedio 105 114 133 124 133 152 133 143 162 152 162 181 MAXIMO 133 143 132 152 162 190 162 181 190 190 190 209 MINIMO 152 162 190 171 190 200 190 190 209 200 209 228 Promedio 181 190 209 200 209 220 209 219 238 220 238 257 MAXIMO 200 209 220 219 220 247 220 238 257 247 257 276 MINIMO 171 181 200 190 200 219 200 209 228 219 228 247 Promedio 276 285 304 295 304 314 304 314 333 323 333 371 MÁXIMO 371 380 399 390 399 418 399 409 428 418 428 447 Resistencias Locales Pérdidas de carga por choque Son perdidas locales por choques. frenadas del aire al enfrentar diversos accidentes dentro de un circuito de ventilación.5m) ROCA IGNEA IRREGULARIDADES DE LAS SUPERFICIES./m2) El coeficiente de resistencia aerodinámica. varía de acuerdo al Nº de Reynolds. 26 . peso específico. COEFICIENTE DE RESISTENCIA AERODINAMICA TIPO DE GALERIA SUPERFICIE SUAVE (Forrada) ROCASEDIMEN TARIA (carbón) GALERIA ENMADERADA (marcos a 1. R = (& x (Lf + Le) x P) / A3 27 . Resistencia local Pe : Peso específico del aire Para establecer una relación entre las pérdidas de carga se iguala Hf = Hx Obteniéndose un largo equivalente para la pérdida de carga por choque.Hx = (O x V2 x Pe)/ 2g Donde: O : Coef. Le = O x Pe x A 2P x & x g De esta forma H* = (& x ( Lf + Le) x P x Q2) / A3 H* = R x Q2 Donde. es decir se simula la pérdida de carga por choque a una pérdida de carga por largo de galería. 0.3 3.9 0.3 11. 45. Si el caudal de aire está dado en m 3/seg y la pérdida de presión en mm de columna de agua.5 64. 13.6 20.4 5.9 5. 0.3 50.6 0.7 68. 0.5 15. 83.6 0.2 0.9 0.8 0.3 143.1 8.9 4.5 0.6 3.6 7.LARGOS EQUIVALENTES TIPO DE PERDIDAS POR CHOQUES Angulo obtuso y redondeado Angulo recto y redondeado Angulo agudo y redondeado Angulo obtuso y quebrado Angulo recto y quebrado Angulo agudo y quebrado Contracción gradual Contracción abrupta Expansión gradual Expansión abrupta Derivación en 90o Unión en 90o Entrada de aire Salida de aire Paso sobre nivel excelente Paso sobre nivel bueno Paso sobre nivel malo Puerta contra incendio Carro obstruyendo 20% del área Carro obstruyendo 40% del área SECCION DE GALERIAS 2x2 2. 24.3 66.1 1.1 86.6 2. 125.3 1.3 17. 28 .3 0.6 0.6 18.4 34.5 15.6 18.9 H = R x Q2 Donde R representa la resistencia de las labores mineras al paso del aire.6 100.4 51. 0.3 11.2 0.8 10.6 0.5 0.2 0.3 5.3 16.9 22.2 17.4 16.3 2.3 0.3 0.3 0.2 0. 26.3 15.1 28.7 13.5 3x3 3.6 4.4 30.1 43.6 214.6 114.2 24.3 11.3 20.5 4.3 0.5x4.8 0.2 20. 0.7 7.3 4.7 0.2 6.5 13.7 0. 10. se define a a unidad de resistencia igual a 1 kilomurge= 1000 murge como la resistencia que opone al paso del aire una labor por la cual 1 m3/seg de aire circula con una depresión igual a 1 mm de columna de agua. 26.8 8.4 5.6 1. 85.7 0.2 22.6 0.3 0.5 0. 12.5 10.3 3.9 57. 30. 0.5 0.5 43.5x2.2 28.6 26.2 34. 171.6 7.2 34. 0.5x3.6 3.6 8. REPRESENTACION GRAFICA DE H = R x Q2 H R1 R2 R1>R2 Q 29 . . “j” y “k” son obstrucciones.CAPITULO IV CIRCUITOS DE VENTILACION CIRCUITO EN SERIE • Q= Q1 = Q2 = Q3 =Q4 = = Qn R = R1 + R2 + R3 + R4 + + Rn H = H1 + H2 + H3 + H4 + +Hn a b c d e f l k i h j g Se asume que el aire ingresa por “a” y sale por “l”.+1/√Rn 30 . CIRCUITO EN PARALELO Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + + Qn H = H1 = H2 = H3 = H4 = =Hn 1/√R = 1/√R1 + 1/√R2 + 1/√R3 +. Los puntos “c”... baja por “e” y continua por “f” luego “g”. “h” y sale por “l”. por lo tanto el aire ingresa por “a” continua por “b” baja por “i” se devuelve por “d” . UNIÓN DIAGONAL Circuito paralelo en que además los ramales se encuentran unidos entre sí Unión en Diagonal Simple Unión en Diagonal Compleja ANALISIS DE MOVIMIENTO DEL AIRE Si no pasa por BC: Entonces Q1 = Q5 y Q4 = Q3 H1 = H4 y H5 = H3 Dividiendo estas últimas expresiones u1 / u 5= u4 / u3 Si el aire va de B a C . entonces 31 .Unión Paralela Abierta Unión Paralela Cerrada El aire tiene bifurcaciones y en el caso “1” salen dos caudales y en le caso “2” se divide en tres caudales y luego se juntan en uno solo. entonces u1 / u 5< u4 / u3 a b c d e f i k j l h g Cálculo para la distribución del aire en una diagonal simple: Q5=Q1 + Q2 Q4=Q2 + Q3 Hac =Hab + Hbc R1 * Q12 = R4 x (Q2 + Q3)2 + R2Q22 De igual modo son iguales las depresiones de las corrientes BCD y BD . o R3 x Q3 =R5 x (Q1 +Q2)2 + R2 x Q22 Dividiendo ambas ecuaciones por Q2 Si llamamos X= Q1/Q2 e Y =Q3/Q2 De acuerdo al diagrama Q= Q1 + Q2 + Q3 Dividiendo por Q2 Q/Q2 = X + Y +1 Q2 = Q____ X+Y+1 32 .u1 / u 5> u4 / u3 Si el aire va de C a B . Para Q3 Con los nuevos valores de Q1’ y Q3’ se vuelve a calcular hasta que la variación de los caudales sea del orden de la centésima.METODO DE IGUALACION DE DEPRESIONES Si el caudal que circula es igual a Q y el aire circula por el brazo 5 de c a D: R1 x Q12 = R4 x Q42 + R5 x Q52 circuito en paralelo R3 x Q32 = R5 x Q52 + R2 x Q22 Q = Q1 +Q4 = Q2 + Q3 Q5 = Q2 – Q1 = Q4 –Q3 El cálculo consiste en dar valores aproximados a caudales de dos ramas separadas. Las ecuaciones de caídas de presión no se cumplirán. para resolver consideramos los contornos ACDA: H1 = H4 + H5 ó 2H1’ = H1 + H4 + H5 Si repetimos lo mismo para el contorno CDBC: 2H3’ = H3 +H5 +H2 Podemos obtener nuevos valores para Q1 y Q2 Q1’ = √(H1’/R1) íd. 33 . R1) R2 x RT .METODO DE TRANSFORMACION-TRIANGULO EN ESTRELLA B R1 R2.R3 _______________________________ RT + 2 xR3 x (RT .R2 _________________________ RT + 2 xR2 x (RT . la resistencia R1 se encuentra en paralelo con las resistencias R2 y R3 las que a su vez se encuentran en serie entre sí.3 A 0 R2 R2. RT = R1 + R2 + R3 1 R1.R2) R3 x RT .3 C R3 Para el cálculo de R31 + R12 . Lo mismo para R23 + R12 y para R31 +R23. Si designamos .R3) De idénticamente por simetría obtenemos las ecuaciones de R23 y R31 34 .2 = x 2 R1 x (RT .R1) _____________________ + RT + 2 xR1 x (RT .1 R1. Esta elección nos llevará a SUM H = r distinto de cero. Q1 = QT / (1 + √(R1 / R2)) CIRCUITOS COMPLEJOS Son aquellos donde no es factible determinar si están en serie. En estos casos se utilizan métodos de cálculo más complejos Métodos analógicos:consiste en simular la red de ventilación con circuitos eléctricos en los cuales las resistencias de las ampolletas a bajo voltaje representan las resistencias de las galerías. ramas brazos o galerías que comienzan y terminan en nudos o nodos. caracterizado por las ecuaciones : H = R x Q2 SUM Q = 0 SUM H = 0 Para aplicar este sistema se define: b = Número de derivaciones. Existen b ecuaciones de características aerodinámicas : H = R Q2 n-1 ecuaciones de nodos . El sistema de ecuaciones consta de 2b incógnitas (H y Q por derivación). 35 .Como se encuentran en paralelo y si llamamos brazo 1 y brazo 2 se tiene . Método de aproximaciones sucesivas : Algoritmo de Hardy Cross Se basa en la distribución del aire en una red de ventilación. llamados mallas. paralelo o diagonal. el n depende de los anteriores. n = Nudos o nodos definidos por la unión de tres o más brazos m = Circuito cerrado de brazos. Las b-(n-1) ecuaciones restantes corresponden a la ley de circulación: SUM H =0 El procedimiento consiste en una repartición arbitraria de los caudales definidos con cierto criterio. Red: conjunto de mallas que definen un circuito. r/ 2 SUM(RxQ) Este valor se deberá incrementar o disminuir según su signo a los Q iniciales . 36 . se deberá iterar hasta que SUM H sea menor que el valor de precisión solicitado. Método de H caminos Consiste en utilizar reguladores de flujo o en su defecto modificar la construcción de las galerías para igualar las caídas de presión.Se define entonces dQ = . VENTILADORES AXIALES 37 . Existen dos tipos de ventiladores : Radiales o centrífugos Axiales Los ventiladores pueden ser usados como: • • • Ventilador Principal o de superficie Ventilador reforzador en el interior dela mina subterránea Ventilador auxiliar se utiliza para ventilar galerías ciegas y requieren ductos.CAPITULO V VENTILADORES DE MINAS Un ventilador es una máquina que expulsa aire en forma continua. Partes importantes de un ventilador: Impulsor (hélice): parte rotatoria que imparte movimiento al aire Carcaza: parte estacionaria que guía el aire desde y hacia el impulsor. VENTILADOR CENTRÍFUGO 38 . varía entre 85 y 95% AHP P = = QxH 75 BHP = QxH 75 x η ____Q x H_______ 75 x η xDE x ME LEYES DEL VENTILADOR Q N H P caudal de aire movido por el ventilador velocidad de rotación del ventilador presión capaz de entregar el ventilador potencia necesaria para mover el ventilador Q1 / Q2 = N1 / N2 H1 / H2 = N12 / N22 P1 / P2 = N13 / N23 39 . ME eficiencia del motor./m2) (presión estática) P = potencia del motor en Hp η = eficiencia del ventilador varía entre 70 y 80% AHP potencia necesaria para mover el caudal Q en un circuito con depresión H en Hp BHP potencia al freno del Ventilador en Hp DE eficiencia de la transmisión 90% en correas y poleas a 100% transmisión directa.FORMULAS FUNDAMENTALES Q = caudal de aire en m3/seg H = depresiones del circuito en mm de c.a. (Kg. VENTILADORES-CURVAS CARACTERISTICAS VENTILADOR CENTRIFUGO H H = a .bQ Nº finito d e álabes choque rozam iento choque Q 40 . ..VENTILADOR AXIAL H Q Un ventilador se puede representar matemáticamente como: H = aQn + bQn-1 + cQn-2 +....+ (n+1) Esta fórmula se aproxima a: H = aQ2 +bQ +c 41 .. CURVAS CARACTERISTICAS CIRCUITO DE VENTILACION H V R HR QR Q El ventilador “V” al ponerse en funcionamiento en el circuito representado por “R” entregará un caudal “QR” con una presión igual a “HR” 42 . 6 a 1 (m3/min) Minas metálicas (alto consumo de madera) hasta 1.Según el polvo en suspensión Reglamento de seguridad minera permitida es de 150 m/min establece que la velocidad máxima 5. La ley chilena establece que en una jornada de 8 horas la temperatura no podrá exceder a 30 Cº 4.25 (m3/min) 43 .Por personal que trabaja Q = 3xN (m3/min) (norma chilena) 3.Según la producción Q = u x T ( m3/min) u : norma de aire por tonelada de producción diaria (m3/min) T : producción diaria en toneladas Variaciones de u Minas carbón de 1 a 1. Temperatura ideal para el cuerpo humano entre 21 Cºy 25 Cº A temperaturas superiores a 38 Cº en termómetro seco y superiores a 32 Cº en termómetro húmedo no es posible trabajar...7 (m3/min) Minas metálicas (poco consuma de madera) de 0.-Por temperatura.-Por desprendimiento de gases Q= 0.23 x q (m3/seg) (norma chilena) En que q= volumen de gas que se desprende en la mina durante las 24 horas 2.CAPITULO VI CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE 1.. .6.67 E (m3/min) Donde E cantidad de explosivos a detonar en Kgs.83 x Hp (m3/min) 44 .Según equipo Diesel Reglamento de seguridad minera : Q = 2.-Según consumo de explosivo Q = 16. 7. N)2 / N2 = Coeficiente de pérdida por choque N = Cuociente entre el área del orificio Ar y el área de la galería Cc = coeficiente de contracción Hx = es la cantidad de regulación a ser disipada a través del regulador Hx = x Hv HV = (d x V2) / 2g 45 . Para regular los caudales se utilizan reguladores CALCULO DE UN REGULADOR Los reguladores aumentan las pérdidas de carga ya que se trata de construcciones tipo compuerta. dependiente de la cantidad de pérdida que se quiera reducir. Los orificios provocan una contracción y expansión abrupta del aire lo que provoca una pérdida por choque. = ( 1/Cc. Construir una galería de ventilación en paralelo.CAPITULO VII REGULACION DE CIRCUITOS Para disminuir la resistencia de una galería. Aumentar la sección de la galería o de una parte de ella. es decir reducir la pérdida de carga (H) se puede Concretar la galería en su totalidad o parte de ella. 015 L/T2 Donde T1 y T2.6 x P0 x L ( 1/T1 – 1/T2) 46 .015 L/T1 Log p2 = Log p0 + 0. También se utiliza la fórmula: Hn = 13. Peso específico del aire: D = 0.465 p/T kg/m3 Donde : P : presión en mm de Hg T : temperatura absoluta en ºK Las presiones se determinan por las fórmulas siguientes: Log p1 = Log p0 + 0. son las temperaturas medias absolutas del aire entrante y saliente.CAPITULO VIII VENTILACION NATURAL La ventilación natural es de gran importancia en minas profundas. a.D2) = p1 –p2 L: profundidad del pozo D1 y D2: pesos específicos medios en los pozos de aire entrante y saliente kg/m3 p1 y p2: presiones de las corrientes de aire entrante y saliente a la profundidad L en mm de c. Cálculo de ventilación natural Hn = L(D1. D: Peso específico CAPITULO IX 47 .a. igual 29.c.000) MEDICIONES DE LA DEPRESION NATURAL Hn = p1 –p2 +(R1 +R2 )xQ2 (+/-) Lx (D1 +D2 ) / 2 mm.R R: constante de gases .27 en el aire Cuando L> 100 se debe corregir Hn multiplicando por el factor ( 1 +L/10. y 4x3 mts de área). CAPITULO X CONSIDERACIONES DE COSTOS DE VENTILACION Como todo proyecto. • Sistema aspirante galerías de mayor sección y mayor longitud. 48 . desarrollos desde la superficie. de capital o fijos: incluyen lógicamente los intereses a pagar por el capital (amortización) como impuestos y seguros comprometidos. Ductos más utilizados y sus ventajas comparativas. Tipos de galerías: La potencia consumida es directamente proporcional al cubo del caudal. por lo tanto el cálculo del caudal debe ser preciso. Norbert Nota: Aquì va el mismo dibujo de la presentación de ventilación auxiliar el de ductos aspirante. Dimensiones: La variable mas simple que afecta a la pérdida de carga es el tamaño de la galería. en le caso de un sistema de ventilación de minas debe considerar los costos: Costo de Inversión. impelente Y combinaciones Aplicaciones: • Sistema impelente: galerías horizontales de poca longitud ( 400 mts. considera el costo de energía consumida por los ventiladores. su mantención como la de las galerías de ventilación. Costo de Operación. • Sistema aspirante combinado con impelente se utiliza en la construcción de piques verticales.VENTILACION AUXILIAR Sistemas que utilizan ventiladores y ductos para ingresar aire a áreas restringidas de una mina subterránea. CARACTERISTICAS DE GALERIAS AREA RELATIVA Revestimiento suave 1.55 Enmaderada 1. reflejada en el factor de fricción puede afectar la pérdida de carga en el rango de 1 a 10.Tipo de superficie :La irregularidad o aspereza de la superficie rozante de una galería. el perímetro de mínima superficie rozante es el círculo.2 m3/seg 49 .24 Forma: El efecto de la forma de la galería se refleja en el radio hidráulico.. Pérdidas por choque: Se debe revisar las pérdidas por cambio de dirección o cambio de sección en la etapa de proyecto. Longitud : La longitud de una galería es frecuentemente un valor fijo de proyecto. desnuda 2.90 Roca ígenea.00 Roca sedimentaria 1. para servir de guías en un diseño preliminar. DISEÑO ECONOMICO DE GALERIAS • Velocidades económicas : rangos aproximados. VALORES TIPICOS • • • • Eficiencia ventilador Costo Energía Costo desarrollo Caudal aire Ce Cd Q 60% US$ 100/ Hp año US$ 10 / m3 47. Derivando la expresión de costo total con respecto al diámetro e igualando a cero obtenemos una expresión del diámetro económico. Ф = (21. X ce Pot: Potencia en watt Co = ( &x L x P x Q) / (A3 x ) Para obtener el diámetro económico se asume una galería circular y reemplazando perímetro y área en función del diámetro.CALCULO DE UNA GALERIA ECONOMICA CT = CC +CO CC = Lf x A x cd x c Lf : A : Cd: C: Largo físico de la galería en metros Area de la galería m2 Costo de desarrollo US$/m3 Servicio del capital c i : n : cm: = i x ( i+1 )n + cm ( i+1)n -1 Interés anual en % Número de años de servicio de la deuda Costo de mantención COSTO DE OPERACION Co = Pot.22 x & x Q3x Ce) (Cd x C x ) 1/7 50 . J.BIBLIOGRAFIA VENTILACION DE MINAS Exequiel Yanes Garín MANUAL DE VENTILACIÓN DE MINAS Vicente Luque Caval MINE VENTILATION AND AIR CONDITIONING Howard L. Ramani Jan M. Hartman R. Mutmansky Y. Wang 51 .V.