Ventilacion de Minas-i

VENTILACION DE MINAS

ING. RICARDO SAAVEDRA ZAPATA

LA MINERIAEl Perú es considerado como el sétimo País minero más importante del mundo con una amplia variedad de minerales metálicos y no metálicos, conociéndose únicamente el 12 % de las reservas minerales y explotándose sólo el 3%.

La minería es el pilar fundamental del desarrollo socio-económico-tecnológico nacional, por constituir un auténtico polo de desarrollo, contribuyendo al fisco en el orden del 50%.

DEMANDA OCUPACIONAL •Actualmente, la industria minera requiere de ingenieros de minas especializados en diversas disciplinas para desempeñar distintas actividades productivas para cubrir una amplia gama de habilidades que van desde niveles de supervisión hasta niveles gerenciales en empresas públicas y privadas.

Quien es el Responsable de la Ventilación Minera?• En las minas de EE.UU. la responsabilidad es la del

Ingeniero de Ventilación.• En las minas del Perú, la responsabilidad es

compartida, en algunas minas lo realiza el Ing. De Seguridad, en otras el Jefe de sección y en pocas minas el Ing. De Ventilación.

¿ PARA QUE NECESITAMOS CONOCER LA

VENTILACION DE MINAS ?

La finalidad de este curso electivo es de llegar a los futuros profesionales comprometidos a la actividad minera, sobre todo en minas subterráneas donde las condiciones de ventilación, ambientales y de salud son desfavorables debido principalmente a:- Consumo de explosivos- Uso de equipos diesel- Presencia de material particulado- La diversidad de labores- A la profundidad de la mina- A la cantidad de personal que labora.

AMBIENTE SUBTERRANEOEl ambiente subterráneo no es lo normal con el ambiente exterior, depende de las influencias conjuntas de la Atmósfera, clima, procesos químicos e biológicos, cobertura vegetal, fauna y seres humanos, los componentes fisicoquímicos y biológicos del ambiente exterior estad presentes en el ambiente subterráneo con algunas peculiaridades.

AMBIENTE SUBTERRANEO

AMBIENTE SUBTERRANEO

Gases deExplosivosAgua Subterránea

EquiposDiesel

Gases TóxicosCalor, polvo, ruido

HombreSubterráneo

Virus bacterias hongos

Ingreso aireFresco

Salida aire

Perforación

VENTILACION DE MINAS• 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.

OBJETIVOS Proveer el aire necesario para la vida y normal

desempeño de los hombres y buen funcionamiento de las maquinas y equipos.

Diluir y extraer los gases asfixiantes, tóxicos y/o inflamables que se generan esporádica y permanentemente en la mina.

Control de las concentraciones de polvos nocivos para la salud y perjudiciales para el funcionamiento de las máquinas y equipos mineros, mediante filtración, humidificación, dilución y extracción.

Control de la temperatura ambiente de la mina mediante calefacción ó refrigeración.

Control de flujos de aire en la mina en casos de incendios subterráneos.

PARA LOGRAR LOS OBJETIVOS Garantizar una dotación de aire fresco y limpio

tanto a los frentes de trabajo. aprovechando las condiciones naturales y empleando medios auxiliares.

El método más común para cumplir esta función, es hacer circular aire fresco y limpio en forma continua .

• El diseño de un sistema de ventilación de mina puede considerarse en dos partes:

a) El planeamiento de las necesidades de aire en las labores subterráneas ; y

b) El planeamiento de la distribución del flujo de aire a fin de satisfacer dichas necesidades.

EL OBJETIVO MAS IMPORTANTEa) La ubicación, dimensionamiento y determinación de

las propiedades aerodinámicas de los conductores de aire.

b) La ubicación y dimensionamiento de las características que deberán tener los ventiladores.

c) La ubicación y determinación de las propiedades que deberán tener los reguladores y las puertas de ventilación.

d) La evaluación del papel desempeñado por la ventilación natural.

e) El diseño de planos de ventilación que contemplan la posible falta de ventiladores, incendios, y otras emergencias.

PLANIFICACION DE VENTILACION DE MINASAntes que una mina empiece a operar, la empresa

debe decidir sobre lo siguiente:

¿Que tipo de métodos de explotación serán usados? ¿Cuantas áreas/secciones se operarán? ¿Cuál es la extensión de las reservas y serán estas

explotadas con un sistema de chimeneas? ¿Cuál es la cantidad y tamaño de los túneles a ser

explotados? ¿Cuál es la profundidad e inclinación de las reservas? ¿Que servicios se requieren en los socavones? ¿El trazado de la mina y los tiempos de las

actividades?

CONSECUENCIAS DE UN MAL CONTROL Mal desempeño de los trabajadores, lo que repercute

en una mala productividad. Hombre/turno.

Se producen enfermedades profesionales: Enfermedades generadas por polvos: Neumoconiosis – Ejm. Silicosis, Siderosis, Talcosis, Antracosis, etc.

Posibles explosiones o incendios, que se pueden traducir en: • Pérdidas humanas • Pérdida de equipos• Paralización de las tareas.

CAPITULO I AIRE ATMOSFÉRICO, DE MINA, PROPIEDADES DEL AIRE Y CONTAMINANTES

EL AIRE Es un elemento indispensable para la vida, el cual lo clasificaremos en aire atmosférico y aire de mina:AIRE ATMOSFÉRICO: Es una mezcla de gases, es incoloro, inodoro, insípido e imprescindible para la vida de todo ser vivo. Esta compuesto por:

AIRE ATMOSFERICO- Oxigeno : 20.95 %- Nitrógeno : 78.09 %- Anhídrido Carbónico : 0.03 %- Argon y otros gases : 0.93 %

TOTAL : 100.00 %

CARACTERISTICAS AIRE ATMOSFERICO

Densidad : 0.075 lb./pie3 1 m3 a 0 º C y 760 mm de Hg. : 1.293 kg. A medida que aumenta la altura el % de

Oxigeno disminuye. Nunca se le encuentra seco el aire siempre

contiene humedad. (60 a 80 %).

CARACTERISTICAS AIRE ATMOSFERICO• La humedad del aire en la mina proviene de la

humedad que entra del exterior y de la evaporación de las aguas interiores. Se mide con el higrómetro. También la temperatura se ve modificada por distintas razones: • A partir de los 300 metros de profundidad la

temperatura de la roca asciende 1º C cada 33 metros. (Complejidad del recorrido de las galerías)• Calentamiento de tuberías y maquinas ( oxidación)• Para conseguir una buena temperatura ambiente hay

que aislar ó disminuir las fuentes de calor, mejorar la ventilación y realizar acciones complementarias refrigerantes

EL AIRE Y LA ALTURA• En las alturas el % de oxigeno de 20,95 % disminuye

a 19,5 % y su densidad baja de 1,2 Kg/m3 a 0,75 Kg/m3 según altitud.• A una altura de aproximadamente 4500 msnm. La

densidad es de 0,75 Kg/m3, existe una disminución de oxígeno el cual se debe a que en la altura la presión barométrica disminuye y con ello la presión parcial del oxígeno disminuye, disminuye el numero de moléculas de oxígeno en un pie Cúbico requeridos por la sangre.• Por esto cuando inhalamos el aire en la altura

sentimos los efectos del sueño, dolor de cabeza, mareos, debido a la presión y a la menor cantidad de oxígeno.

GASES EN INTERIOR MINARESPIRACION HUMANA

Básicamente la función respiratoria permite al organismo tomar el oxígeno del medio ambiente, utilizar en los diversos procesos químicos indispensables para la vida. Finalmente emitir dióxido de carbono, desecho producido en los mencionados procesos.Esta función respiratoria se inicia con la inhalación de aire por la nariz y boca, pasa por la tráquea y finalmente llega a los pulmones, en donde se realiza el intercambio de oxígeno por dióxido de carbono.

GASES EN INTERIOR MINACALIDAD DE AIRE

En cuanto a los principales gases involucrados en este proceso respiratorio tenemos en condiciones normales, INHALAMOS aire con un contenido de 21 % de oxígeno y dióxido de carbono al 0.03%. Luego, al EXAHALAR, la composición del aire ha cambiado y ahora tenemos oxígeno al 16% y dióxido de carbono al 5%, tal como observamos en la siguiente figura.

GASES EN INTERIOR MINAALGUNOS TERMINOS IMPORTANTES

Inhalación: La caja toráxica se ensancha y el aire ingresa a los pulmones.

Exhalación: La caja toráxica vuelve a su volumen anterior expulsando una parte del aire contenido en los pulmones.

Capacidad Pulmonar:Es el volumen de la masa de aire contenida en los pulmones, llegando a ser en algunos casos mayor a 5 litros.

Ritmo Respiratorio:Es la frecuencia de los movimientos respiratorios por minuto.

Asfixia:Es la suspensión de la función respiratoria llegando a causar la muerte de la persona.

Consumo de oxígeno:Es importante notar cómo se incrementa el consumo de oxígeno de acuerdo con la actividad que se realiza.

GASES EN INTERIOR MINA

GASES EN INTERIOR MINAEl aire atmosférico:es una mezcla de gases, incoloro, inodoro, insípido e imprescindible para la subsistencia de todo ser vivo.Los componentes principales del aire atmosférico puro son:El aire de mina:Durante su paso a través de la mina, el aire recoge los contaminantes producidos por las operaciones mineras, entre ellos algunos gases y vapores, el polvo en suspensión y el calor producido por las máquinas en funcionamiento. Simultáneamente debido a la presencia de seres humanos, máquinas de combustión y de materiales que se oxidan, el aire pierde parte de su oxígeno. Denominamos aire fresco al aire atmosférico que ingresa a la mina y aire viciado o de retorno al aire contaminado que sale con un contenido menor de oxígeno.

El aire atmosférico = Aire fresco

ORIGEN DE LOS GASES DE MINAa).-USO DE EXPLOSIVOSToda voladura origina, en mayor o en menor grado, gases tóxicos producidos por las diversas reacciones químicas que ocurren durante una explosión. El uso del ANFO, por ejemplo, genera diversos óxidos de nitrógeno los mismos que aún en bajas concentraciones pueden resultar de necesidad mortal.b).-MAQUINAS DE COMBUSTION INTERNAPueden liberar gran cantidad de contaminantes, hasta 0.3 m3/min. por HP. Estos gases son CO, N02, aldehídos, humos, metano y SO2.

ORIGEN DE LOS GASES DE MINAc).-GASES DE ESTRATOSSon gases que existen dentro de la estructuras rocosas del yacimiento y que, al entrar en contacto con una labor minera, pueden producir grandes concentraciones de gases tóxicos.d).RESPIRACION HUMANACada persona exhala anhídrido carbónico (C02) y si realiza una actividad física intensa la cantidad de anhídrido carbónico producida será mayor.

ORIGEN DE LOS GASES DE MINAFÁCTORES DE PELIGROSIDADHay 3 factores principales que determinan la mayor o menor peligrosidad de los gases en las minas:TOXICIDADCada gas tiene un efecto particular en el organismo, el cual depende de su composición química. Por ejemplo, el CO es más tóxico que el CO2.CONCENTRACIONEste factor nos indica la cantidad de gas tóxico presente en el aire. Una concentración alta de gases tóxicos origina accidentes fatales.TIEMPO DE EXPOSICIONEs el tiempo que la persona estuvo expuesta a los gases tóxicos. A menor tiempo de exposición los daños son menores al organismo, si la exposición es prolongada los daños son irreversibles a veces ocasiona la muerte..

OXIGENO¿ QUE ES EL OXIGENO ?Es un gas que en su estado normal es la fuente de la combustión y mantiene la vida. Es incoloro, inodoro e insípido. Es el elemento del aire que el hombre respira para subsistir. El oxígeno es absorbido por los glóbulos rojos y llevado por ellos a todos las partes del cuerpo. Allí reaccionan con las sustancias grasas, produciéndose la combustión que mantiene la temperatura del cuerpo y con ello la vida misma. Como consecuencia de esta combustión se genera el CO2 que es eliminado por exhalación. Una alta disminución de oxígeno causa la muerte

OXIGENODEFICIENCIA DE OXIGENOEl hombre respira más fácilmente y trabaja mejor cuando el contenido del oxígeno se mantiene aproximadamente en 21 %. Cuando baja a 15%, los efectos en él serán:

- Respiración agitada. - Aceleración de los latidos

del corazón. - Zumbido de los oídos. - Desvanecimiento. La pérdida del conocimiento

vendrá cuando el contenido de oxígeno baja del 12%.

OXIGENOA cualquier disminución del porcentaje normal de oxígeno en el ambiente se le llama deficiencia de oxígeno, la cual puede ser producida por las siguientes causas:

a) Pérdida de oxígeno del aire por oxidación de minerales o su consumo por la materia orgánica.

b) Mezcla con otros gases. esto sucede en el caso de explosiones, incendios, disparos o emanaciones de gases de estratos rocosos.

c) Pérdida de oxígeno por el consumo de personas y máquinas.

DETECCION DEL OXIGENOLa llama de una vela o de un fósforo se apaga cuando el contenido de oxígeno baja del 16%, por lo que un buen método para detectar la deficiencia de oxígeno es con la llama del fósforo, siempre y cuando no se trate de minas de carbón pues en estas existen gases altamente explosivos como el metano.

¿ COMO SE DETECTA QUE HAY DEFICIENCIA DE OXIGENO ?