Marco Teórico
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Trabajo de Tesis GENERALIDADES UBICACIÓN La Mina Huarón de Panamerican Silver S.A.C. está localizada en la sierra central al NE de la ciudad de Lima, en el flanco oriental de la cordillera central de los Andes Peruanos. Se encuentra en el distrito de Huayllay, Provincia y Departamento de Pasco, con una topografía de suelo glaciar. (Ver Plano N° 01) Geográficamente: Altitud media 4 500 m.s.n.m. Página 1
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Trabajo de Tesis
GENERALIDADES
UBICACIÓN
La Mina Huarón de Panamerican Silver S.A.C. está localizada en
la sierra central al NE de la ciudad de Lima, en el flanco oriental de la cordillera
central de los Andes Peruanos. Se encuentra en el distrito de Huayllay, Provincia
y Departamento de Pasco, con una topografía de suelo glaciar. (Ver Plano N° 01)
Geográficamente:
Altitud media 4 500 m.s.n.m.
Longitud Oeste 76º25’21.8’’
Latitud Sur 11º00’00.0’’
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Trabajo de Tesis
ACCESIBILIDAD
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Trabajo de Tesis
Lima-Carretera Central-La Oroya-Unish 280Km Asfaltada
Unish-Mina Huaron 40Km Afirmada
Lima-Huaral-Huaron 210Km
Lima-Canta-Huaron 215Km
Por Avioneta Lima-Vicco 30’ Vicco-Huaron 30’ en camioneta.
CLIMA
La región tiene un clima frío, el mismo que es conocido como “PUNA”; se
alternan periodos secos y lluviosos.
Periodo seco con bajas temperaturas de hasta –12ºC entre los meses de
Mayo a Octubre.
Periodo de lluvia con temperatura máxima hasta 10º C entre los meses de
Noviembre y Abril.
FLORA Y FAUNA
La flora del lugar es pobre, la superficie se encuentra cubierta de pastos
naturales o llamado “ichu”.
En cuanto a la fauna cuenta con una cantidad considerable de ganado
ovino, camélidos, vacuno y algunas aves propias de la zona.
ANTECEDENTES
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Trabajo de Tesis
Entre 1,912 a 1,929 se explotó por Cobre; a partir de 1,929 se explotaron sulfuros
de plomo argentífera y zinc.
1,912 “COMPAGNIE DES MINE DE HUARON” inició su explotación.
1,978 se adecua a ley como “COMPAÑIA MINERA HUARON S.A.”
1,987 Junio Acciones de Franceses transferidas a M.H.C.S.A quien explota hasta
Abril de 1,998 por colapso de la Laguna Naticocha.
2,000 Marzo adquiere la Mina el Grupo PANAMERICAN SILVER S.A.C.
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Trabajo de Tesis
MARCO TEÓRICO
1. ANTECEDENTES
A Nivel Internacional:
TRABAJO, “VENTILACION DE MINAS - Ventiladores para Minas,
Acondicionamiento del Aire Incendios Subterráneo y Salvamento”.
Autor, ALEJANDRO NOVITZKY. Ingeniero de Minas e Ingeniero
Geólogo. Ex profesor de explotación de Minas de la Universidad de
Chile – 1962.
Cuyas consideraciones principales son:
Se considera lo fundamental las propiedades físicas del aire y aerodinámica
minera, dentro de ello tenemos propiedades físicas del aire y parámetros básicos
del aire, en lo cual se considera que en la ventilación de minas se utiliza el
peso específico estándar P.E. = 1.2 kg. /m3; que es el peso de 1 m3 de aire,
con la presión de 1 atm.
; Temperatura de 15° y la humedad de 60 %, las resistencias de las labores
mineras al movimiento de aire se divide en arbitrariamente en 3 tipos como
resistencia de rozamiento de aire contra las paredes de la labor y de las
partículas entre sí, resistencias locales y resistencias frontales.
A Nivel Nacional:
Dentro de las principales tesis relacionadas con las variables de estudio, se
ubicaron los siguientes:
Trabajos de investigación a nivel nacional.
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Trabajo de Tesis
TRABAJO: “VENTILACION DE MINAS”
Autor, Ing. Aníbal Mallqui Tapia -
2006 Cuyas características establece:
El trabajo de ventilación de minas tiene por objeto suministrar a las labores en
operación suficiente aire fresco en función a las necesidades del persona,
equipo diesel autorizado y dilución de contaminantes, de modo que la atmosfera
en dichas zonas mantenga sus condiciones termo - ambientales en
compatibilidad con la seguridad, la salud y el rendimiento del personal. En
base a lo expresado, me complace brindar el presente proyecto, desarrollado
técnicamente y acorde a la reglamentación vigente, producto de una variada
recopilación de obras de la especialidad y de conocimientos y experiencia
adquiridos en el ejercicio de la profesión en diferentes empresas mineras y las
universidades.
TRABAJO DE APLICACIÓN EN MINERIA CLASICA: “VENTILACION DE MINAS
SUBTERRANEAS Y TÚNELES”.
Practica Aplicada, Avanzada en Minería Clásica y Minería por
Trackles. Autor, PABLO GIMÉNEZ ASCANIO, Ingeniero de Minas.
Ex Ingeniero de Ventilación de Minas, fundiciones y refinerías de la Cía. Cerro
de Cooper Coorporation.
Ex Profesor de Ventilación Minera y de Seguridad Minera de la
Universidad Nacional de Ingeniería del Perú.
Ex Consultor de Ventilación de Minas.
Cuyas principales conclusiones establece:
Ejecución del mapeo de ventilación de una mina para determinación del volumen
del aire que circula y la evaluación de la ventilación de la mina, la ejecución
consiste en ubicarse en las estaciones de la ventilación pre establecidos y
determinar el sentido de avance del aire mediante bombilla de humos.
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Trabajo de Tesis
PESO ESPECÍFICO.- (y) del aire es el peso G del aire en unidad de
volumen: y = G/V , kg. /m3
……2
En la ventilación de minas se utiliza el peso específico “estándar” y° = 1.2 kg.
/m3, que es el peso de de 1 m3 de aire, con la presión de 1 atm. Temperatura
de 15° y humedad del 60%.
De las formulas 1 y 2 tenemos:
P = y/g ……3
El peso específico índica también cuantas veces un gas es más pesado o más
liviano que el aire.
VOLUMEN ESPECIFICO.- Se denomina volumen específico el volumen V en m3
Ocupado por 1 kg. De aire a presión y temperatura dadas:
V = 1/y m3 / kg........................4
PRESIÓN.- La presión de un gas se expresa en atm. Absolutas o en
atmosfera técnicas. Por una atmosfera absoluta se entiende la presión P° =
1,0333 kg. / cm2 de una columna de 760 mm. De mercurio a 0° a nivel del mar.
Con el cambio de la altura sobre el nivel del mar y de la temperatura, la
presión (P) cambia de la manera siguiente.
Log. P° = Log. P° - a/18, 4 – 0,067 T …..5
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Trabajo de Tesis
HUMEDAD RELATIVA.- El aire siempre tiene cierta cantidad de agua. Según la ley
de DALTON.
Pt = Pa + Pv
Pt = presión parcial de aire
seco Pa = presión del vapor.
El contenido de vapor de agua en kg. Referido a 1 kg. De parte seca de la
mescla de aire y de vapor, se calcula por la fórmula:
D = 622 H Ps./P-H Ps.
Dónde:
H = humedad relativa del aire en %
P = presión barométrica en mm. De mercurio
Ps = presión de vapor saturado en mm. De mercurio se saca para tal
caso se toma las tablas Psicométricas.
1.1 Optimización del sistema de ventilación
Según: Mallqui T., A. (1981), en la tesis titulada “Proyecto Optimización
del Sistema de Ventilación” en su conclusión indica:
Se acepta que el incremento de la temperatura del aire debido al
auto compresión es el orden de 1º C por cada 100 metros de
profundidad.
El incremento de la temperatura es como resultado de la oxidación
del carbón, de la pirita, putrefacción de la madera, velocidad del flujo
de aire,
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Trabajo de Tesis
el trabajo de equipos motorizados que influyen en el incremento de la
temperatura.
El movimiento de aire es originado en interior mina por la diferencia
de presiones entre dos puntos del aire creados en forma natural o
artificial.
1.2 Ventilación del desarrollo de la galería
Según, Naira A., Ángel. V. (1999) en el informe titulado ventilación del
desarrollo de la galería en sus conclusiones indica:
1.2.1.1 Un sistema de ventilación indudablemente es de un elevado
costo, de modo que su instalación requiere un análisis de los
beneficios este reporta durante el ciclo de operación.
1.2.1.2 Para nuestro caso es importante instalar un sistema de
ventilación dado que los programas de las operaciones en la
explotación de mantos son complicados a comparación de yacimientos
en vetas.
1.2.1.3 Para ventilar una galería es necesario producir una corriente
de aire que fluya de modo continuo, la que debe tener por lo menos
una salida y una entrada de aire, comunicados con el exterior de
manera que la circulación de las corrientes de ventilación tenga una
trayectoria que facilite un flujo permanente.
1.2.1.4 Podemos concluir que para un mejor control de costos se
debe emplear ventiladores eléctricos, y lograr un avance óptimo por
disparo.
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Trabajo de Tesis
1.2.1.5 El rendimiento del personal es muy bajo cuando las
condiciones son extremadamente desfavorables.
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Trabajo de Tesis
2. BASES TEÓRICAS
2.2.1. Ventilación
La ventilación en toda labor minera deberá ser con aire limpio de acuerdo a
las necesidades del personal, las maquinarias y para evacuar los gases,
humos y polvo suspendido que pudiera afectar la salud del trabajador, todo
sistema de ventilación en la actividad minera, en cuanto se refiere a la
calidad de aire, deberá mantenerse dentro de los límites máximos
permisibles siguientes:
Polvo inhalable : 10 mg/ m³.
Polvo respirable : 3 mg/ m³.
Oxigeno (O2) : mínimo 19.5 % y máx. 22.5 %
Dióxido de carbono : máximo 9000 mg/ m³. ó 5000
ppm.
30000 por un lapso no superior de 15 min.
Monóxido de carbono : máximo 29 mg/ m³. ó 25
ppm Metano (NH4) : máximo 5000 ppm
Hidrogeno Sulfurado : máximo 14 mg/ m³. ó 10
ppm
Gases Nitrosos (NO2) : máximo 7 mg/ m³. de 3 ppm ó 5
ppm Gases Nitrosos (NO) : 25 ppm
Anhídrido Sulfuroso : 2 ppm mínimo a 5 ppm
máximo Aldehídos : máximo 5 ppm
Hidrogeno (H) : máximo 5000 ppm
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Trabajo de Tesis
Ozono : máximo 0.1 ppm
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Trabajo de Tesis
Teniendo en consideración lo estipulado en el Reglamento de
Seguridad y Salud Ocupacional aprobado por el Ministerio de Energía y
Minas en el Decreto Supremo Nro. 055-2010-EM, se tomará en cuenta lo
siguiente:
En todas las labores subterráneas se mantendrá una circulación de aire
limpio y fresco en cantidad y calidad suficiente de acuerdo con el
número de personas, con el total de HPs de los equipos con motores de
combustión interna así como para la dilución de los gases que permitan
contar en el ambiente de trabajo con un mínimo de 19.5 % y un máximo
de 22.5 % de oxígeno, cuando las minas se encuentren hasta 1500 metros
sobre el nivel del mar, en los lugares de trabajo, la cantidad mínima de
aire necesaria por hombre será de 3 metros cúbicos por minuto, en otras
altitudes las cantidades de aire será de acuerdo con la siguiente escala:
De 1500 a 3000 metros aumentara en 40%, será igual a 4 m³/min.
De 3000 a 4000 metros aumentara en 70%, será igual a 5 m³/min.
Sobre los 4000 metros aumentara en 100%, será igual a 6 m³/min.
En caso de emplearse equipo diesel, la cantidad de aire circulante no
será menor de tres 3 metros cúbicos por minuto por cada HP que
desarrollen los equipos, en ningún caso la velocidad del aire será menor
de 20 metros por minuto ni superior a 250 metros por minuto en las
labores de explotación incluido el desarrollo, preparación y en todo
lugar donde haya personal trabajando, Cuando se emplee ANFO u otros
agentes de voladura, la velocidad del aire no será menor de 25 metros por
minuto.
Cuando la ventilación natural no sea capaz de cumplir con lo antes
señalado, deberá emplearse ventilación mecánica, instalando ventiladores
principales, secundarios o auxiliares según las necesidades
(Reglamento de seguridad y salud ocupacional. Decreto Supremo Nro. 055-
2010-EM. Perú).
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Trabajo de Tesis
2.2.2. Ventilación Subterránea
La ventilación en una mina subterránea es el proceso mediante el cual se
hace circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar
una atmósfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos, la
ventilación se realiza estableciendo un circuito para la circulación del
aire a través de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina
tenga dos labores de acceso independientes: dos pozos, dos socavones, un
pozo y un socavón, en las labores que sólo tienen un acceso (por ejemplo,
una galería en avance) es necesario ventilar con ayuda de una tubería, la
tubería se coloca entre la entrada a la labor y el final de la labor, esta
ventilación se conoce como secundaria, en oposición a la que recorre
toda la mina que se conoce como principal, los ventiladores son los
responsables del movimiento del aire, tanto en la ventilación principal
como en la secundaria. Generalmente los ventiladores principales se
colocan en el exterior de la mina, en la superficie. (De la cuadra I, L.
(1974), Curso de Laboreo de Minas. Madrid: Universidad Politécnica de
Madrid. ISBN 8460062546).
Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Ventilaci%C3%B3n_de_minas
Principios de la ventilación es por:
Dos puntos de diferente presión (>P2 a <P1)
Diferencia de temperaturas (> Tº2 a < Tº1)
(Novitzky A. (1962); “Ventilación de Minas” Ventiladores para Minas,
Acondicionamiento del Aire Incendios Subterráneo y Salvamento. Buenos Aires).
2.2.3. Tipos de Ventilación
Se pueden clasificar en dos grandes grupos:
Ventilación natural
Ventilación mecánica
Dentro de los tipos de ventilación de una mina existe la ventilación
mixta o combinada como es impelente y aspirante, en la impelente el
ventilador impulsa el aire al interior de la mina o por la tubería, en el
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Trabajo de Tesis
caso de aspirante el
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Trabajo de Tesis
ventilador succiona el aire del interior de la mina por la tubería y lo
expulsa al exterior, el caudal requerido será calculado:
De acuerdo por número de personas
De acuerdo por polvo en suspensión
De acuerdo por aumento de temperatura.
De acuerdo por consumo de explosivos
2.2.4. Ventilación Natural
Es el flujo natural de aire fresco que ingresa al interior de una labor sin
necesidad de equipos de ventilación, en una galería horizontal o en labores
de desarrollo en un plano horizontal no se produce movimiento de aire, en
minas profundas, la dirección y el movimiento del flujo de aire, se
produce debido a las siguientes causas: diferencias de presiones, entre
la entrada y salida. Diferencia de temperaturas durante las estaciones.
(Ramírez H. J. (2005) ventilación de minas. “módulo de capacitación
técnico ambiental”. Chaparra Perú).
Causas del movimiento de aire:
En una mina que cuente con labores horizontales hasta verticales
existirá una diferencia de peso entre el aire superficial y del interior,
equivale a la altura H.
En verano, el aire en la chimenea se encuentra a menor temperatura
que en superficie y por lo mismo es más denso, ejerciendo presiones
sobre el aire de la galería obligando a que el flujo ingrese por la
chimenea y salga por la galería. Pero por las noches es difícil predecir.
En el invierno se invierte el proceso. En otras estaciones difíciles predecir.
(Mallqui T., A. (1981), ventilación de minas. Pág. 57. Huancayo Perú).
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Trabajo de Tesis
Ejecución del mapeo de ventilación de una mina para determinación del
volumen del aire que circula y la evaluación de la ventilación de la mina,
la ejecución consiste en ubicarse en las estaciones de la ventilación pre
establecidos y determinar el sentido de avance del aire mediante bombilla
de humos, similarmente como el levantamiento de ventilación para
hacer el balance de aire que ingresa al interior mina. (Giménez A, P.
“ventilación de minas subterráneas y túneles”. Practica Aplicada,
Avanzada en Minería Clásica y Minería por Trackles. Edición III Perú).
2.2.5. Ventilación Mecánica
Es la ventilación secundaria y son aquellos sistemas que, haciendo uso
de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las
minas subterráneas, empleando para ello los circuitos de alimentación de
aire fresco y de evacuación del aire viciado que le proporcione el
sistema de ventilación general.
El caudal de aire es la cantidad de aire que ingresa a la mina y que
sirve para ventilar labores, cuya condición debe ser que el aire fluya de
un modo constante y sin interrupciones, el movimiento de aire se produce
cuando existe una alteración del equilibrio: diferencia de presiones entre la
entrada y salida de un ducto, por causas naturales (gradiente térmica) o
inducida por medios mecánicos. (Ramírez H., J. (2005) ventilación de
minas. “módulo de capacitación técnico ambiental”. Chaparra Perú).
Reglas de ventiladores:
La presión requerida es directamente proporcional a la longitud.
La presión es directamente proporcional al perímetro.
La potencia requerida es directamente proporcional al cubo de la
velocidad o volumen.
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Trabajo de Tesis
La presión requerida es directamente proporcional a cuadrado de la
velocidad o volumen. (Mallqui T., A. (1981), ventilación de minas. Pág.
61. Huancayo Perú).
2.2.6. Requerimientos de Aire
Las necesidades de aire en el interior de la mina, se determinara en
base al número de personas, polvo en suspensión, aumento de
temperatura y consumo de explosivos además de conocer el método de
explotación, para determinar el requerimiento de aire total se utilizan los
siguientes parámetros operacionales.
2.2.6.1. Requerimiento de Aire por el personal
Los objetivos a cumplir con respecto al personal es proporcionar
4 m³/min, por cada persona, debido a la corrección por altitud de
1950 m.s.n.m., a la que se encuentran la mina.
Q1= n x q
TABLA 3.1. Distribución Del Personal
Descripción CantidadJefe de Guardia 1
Capataz 1Inspectores 2Seguridad 1Perforistas 4Ayudantes perforista
4Mecánico 1Topógrafo 2Electricista 2Motorista 2Ayudante motorista 2Bodeguero 1Total/Guardia 23
Fuente, elaboración propia.
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Trabajo de Tesis
2.2.6.2. Requerimiento por el polvo en suspensión
El criterio más aceptado es hacer pasar una velocidad de aire
determinado por las áreas contaminadas y arrastrar el polvo, a
zonas donde no cause problemas.
De acuerdo a lo establecido en el Reglamento de Seguridad y
Salud Ocupacional DS. 055-2010-EM en el Art. 236, en el literal
(n) nos indica; que la concentración promedio de polvo
respirable en la atmosfera de la mina, a la cual el trabajador está
expuesto, no será mayor de 3 mg/m3 de aire.
Así también la ventilación en los espacios indicados deberá
cumplir con el estándar de velocidad del aire de veinte (20) metros
por minuto con una cantidad de aire establecido en el literal (e)
del artículo 236° del presente reglamento.
En ningún caso la velocidad del aire será menor de veinte (20)
metros por minuto ni superior a doscientos cincuenta (250) metros
por minuto en las labores de explotación, incluido el desarrollo,
preparación y en todo lugar donde haya personal trabajando.
Cuando se emplee explosivo ANFO u otros agentes de voladura, la
velocidad del aire no será menor de veinticinco (25) metros por
minuto.
2.2.6.3. Requerimiento por consumo de explosivos
La fórmula que se conoce para este cálculo puede ser criticado, ya
que no toma en cuenta varios factores que se expondrán
después de presentarla, al tratarse de minas metálicas, este
método es el que más se usa. Toma en cuenta la formación de
productos tóxicos por la detonación de explosivos, el tiempo que
se estima para despejar las galerías de gases y la cantidad
máxima permitida, según normas de seguridad de gases en la
atmósfera.
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Trabajo de Tesis
Para el cálculo de este caudal, se emplea la
siguiente. Relación empírica:
Q = 100 x A x a /d x t (m³/min.)
Dónde:
Q = Caudal de aire requerido por consumo de explosivo
detonado (m³/min.)
A = Cantidad de explosivo detonado, equivalente a dinamita
60% (Kg.)
a = Volumen de gases generados por cada Kg. de explosivo.
a = 0.04 (m³/Kg. de explosivo); valor tomado como norma
general. d = % de dilución de los gases en la atmósfera, deben
ser diluidos a no menos de 0.008 % y se aproxima a 0.01 %
t = tiempo de dilución de los gases (minutos); generalmente,
este tiempo no es mayor de 30 minutos, cuando se trata de
detonaciones corrientes.
Reemplazando en la fórmula tendremos:
Q = (0,04 x A x100)/ (30 x 0,008)
m³/min. Entonces, tendríamos
finalmente:
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Qe = 16,67 x A (m³/min)Qe = 16,67 x A (m³/min)Qe = 16,67 x A (m³/min)Qe = 16,67 x A (m³/min)Qe = 16,67 x A (m³/min)
Trabajo de Tesis
2.2.6.4. Requerimiento por Temperatura
De acuerdo a lo establecido en el Reglamento de Seguridad
y Salud Ocupacional DS. 055-2010-EM en el Art. 236 nos
indica que las labores subterráneas se mantendrán una
circulación de aire limpio y fresco en cantidad y calidad
suficiente de acuerdo al número de trabajadores. Y el concepto
de temperatura efectiva es el resultado de la combinación de
tres factores; temperatura, humedad relativa y velocidad de
aire que expresa un solo valor de grado de confort termo
ambiental.
En la GUIA N° 2 de dicho reglamento obtenemos la
Medición de Estrés Térmico (calor) deberá realizarse según el
método descrito en la guía mencionada, para la medición de
estrés térmico.
Ver el Anexo Nª8 de los Valores Limites de Referencia para
el Estrés Térmico.
2.2.6.5. Requerimiento por diseño de labor
Circuito de ventilación en serie se caracteriza porque la
corriente de aire se mueve sin ramificación, por lo que el caudal
permanece constante, en este caso todas las galerías se
conectan extremo a extremo.
Propiedades:
El caudal que pasa por cada labor es el mismo
Qt = Q1 = Q2 =.........= Qn
La caída de presión total es igual a la suma de caídas de
presiones parciales:
Ht = H1 + H2 +.....+ Hn
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Trabajo de Tesis
Luego, como H = R*Q2
Ht = R1 * Q12+ R2*Q22+............+ Rn * Qn2
Rt * Qt2= R1 * Q12+ R2 * Q22+.......+ Rn * Qn2
Como:
Qt = Q1 = Q2 =.........= Qn
Quedará:
RT = R1 +R2 +R3 +…….. Rn
Circuito de ventilación en paralelo, las labores se ramifican en
un punto, en dos o varios circuitos que se unen en otro
punto, la característica básica de las uniones en paralelo, es
que las caídas de presión de los ramales que la componen
son iguales, independientemente.
H1 = H2 = H3 =....= Hn
El caudal total del sistema de galerías en paralelo, es igual a
la suma de los caudales parciales.
Qt = Q1 + Q2 + Q3 +.....+ Qn
La raíz cuadrada del valor recíproco de la resistencia
aerodinámica del circuito, es igual a la suma de las raíces
cuadradas de los valores recíprocos de las resistencias
aerodinámicas parciales.
1 /√ R = 1 / √ R1 + 1 / √ R2 +..............+ 1 / √ R
([email protected];(2006).Ventilación de minas
subterránea. Lima Perú)
Página 31
Trabajo de Tesis
Se considera lo fundamental las propiedades físicas del aire
y aerodinámica minera, dentro de ello tenemos propiedades
físicas del aire y parámetros básicos del aire, en lo cual se
considera que en la ventilación de minas se utiliza el peso
específico estándar
P.E. = 1.2 kg. /m³; que es el peso de 1 m³ de aire, con la
presión de 1 atm. ; Temperatura de 15° y la humedad de 60
%, las resistencias de las labores mineras al movimiento de
aire se divide en arbitrariamente en 3 tipos como resistencia
de rozamiento de aire contra las paredes de la labor y de las
partículas entre sí, resistencias locales y resistencias frontales.
(Novitzky A. (1962); “Ventilación de Minas” Ventiladores
para Minas, Acondicionamiento del Aire Incendios
Subterráneo y Salvamento. Buenos Aires).
La resistencia de un tramo de galería es la pérdida de
energía o presión de flujo, al pasar de un punto de galería a
otro punto distante de la galería y que está en función de las
características de las paredes de la galería. (Giménez A., P.
“ventilación de minas subterráneas y túneles”. Practica
Aplicada, Avanzada en Minería Clásica y Minería por Trackles.
Edición III Perú).
La presión es una propiedad física del aire que interviene en
los diferentes procesos de ventilación de la mina. Se define
como el empuje que ejerce un fluido sobre las paredes que lo
contiene.
Una pulgada de mercurio a 32ºF de temperatura, pesa 0.49
libras. Una presión barométrica de 30 pulgadas equivaldrá
0.49*30 =
14.7 libras/pulg2, con el cambio de la altura sobre el nivel del
mar y de la temperatura, la presión (P2) cambia de la
manera siguiente:
Página 30
Trabajo de Tesis
Log. P2 = Log. P1-(H)/122.4 (ºF+460)
Página 31
Trabajo de Tesis
Humedad relativa del aire siempre tiene cierta cantidad de agua.
Según la ley de DALTON.
Pt = Pa + Pv
Pt = presión parcial de aire
seco Pa = presión del vapor.
El contenido de vapor de agua en kg. Referido a 1 kg. De
parte seca de la mescla de aire y de vapor, se calcula por la
fórmula:
D = 622 H Ps./P-H Ps.
Dónde:
H = humedad relativa del aire en %
P = presión barométrica en mm. De mercurio
Ps = presión de vapor saturado en mm. De mercurio se
saca para tal caso se toma las tablas Psicométricas.
(Novitzky A. (1962); “Ventilación de Minas” Ventiladores
para Minas, Acondicionamiento del Aire Incendios
Subterráneo y Salvamento. Buenos Aires).
Para hallar la PÉRDIDA DE PRESIÓN en la galería por la
siguiente fórmula:
Dónde:
H = Perdida de presión (N/m2)
Página 32
H = K*(CL/A3)*Q2. 1Pa = 1N/m2 = 0.1mm. de H2O
Trabajo de Tesis
K = F. fricción = 0.002 – 0.004 Ns2/m4
C = Perímetro del ducto (m)
L = Longitud del ducto (m)
A = Sección transversal del ducto (m2)
(Instituto de ingenieros de minas del Perú. Manual de
ventilación de minas pág. (78). Perú)
Formula simplificada efectiva por ATKINSON, es aplicable para
toda corriente turbulenta, para el cálculo de la pérdida de
presión o depresión del flujo de aire.
Dónde:
HL = Perdida de presión
K = Coeficiente o factor de fricción del
conducto P = Perímetro del ducto, en pies
L = Longitud física y equivalente, en pies
A = Área o sección transversal del Ducto, en pies
5.2 = Factor de conversión Lb/pies3 a pulg. De agua
(Mallqui T., A. (1981), ventilación de minas. Pág. 37.
Huancayo Perú).
Página 33
HL = (K*P*(L+Le)*Q2)/(5.2*A3); pulgada de agua
Trabajo de Tesis
Cálculo de potencia para mover el aire se utiliza la siguiente
fórmula:
HP = (5.2*HL*Q)/33000
Dónde:
HP = potencia necesaria para el funcionamiento
requerido. HL = perdida de presión; pulgadas de agua
Q = caudal requerido en CFM.
(Mallqui T., A. (1981), ventilación de minas. Pág. 62.
Huancayo Perú).
Ventilador se considera ventilador propiamente dicho, la
parte activa del conjunto, y está compuesto por carcasa, rodete
y motor.
Los tipos de ventiladores utilizados son:
Axiales o de hélice.
Radiales o centrífugos.
El ventilador axial es de diseño aerodinámico. Este tipo de
ventilador consiste esencialmente en un rodete alojado en
una envolvente cilíndrica o carcasa. La adición de álabes-guía,
detrás del rotor, convierte al ventilador turbo-axial en un
ventilador axial con aletas guía. (Zitron. 2007 Conferencia de
Ventilación de Minas. Lima. Perú).
Página 34
Trabajo de Tesis
TABLA 2.1. Características de Ventiladores Axiales
R.P.M. Q(CFM) HP PRESION DE TRABAJOPulg. Agua
DIAMETROPulg.
3450 3000 3.5 12
3450 4000 7.5 18
3450 8000 12 9 18
3530 20000 36 7.7 - 11 28
1775 70000 75 11 – 13 60
CARACTERISTICAS CENTRIFUGO AXIAL
Capacidad Alta Alta
Eficiencia 60 a 80 % 70 a 75 %
Velocidad Alta Alta
Ruido Menor 100 dB Mayor 120 Db
Costo Mayor Menor
Tamaño Mayor Menor
Instalación Dificultoso Fácil
Sentido de trabajo Un solo Ambos
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Fuente, (Mallqui T., A. (1981), ventilación de minas. Pág. 37. Huancayo Perú).
TABLA 2.2. Cuadro comparativo de Ventiladores
Fuente, (Mallqui T., A. (1981), ventilación de minas. Pág. 37. Huancayo Perú).
Trabajo de Tesis
FOTO 2.1 Mangas Y Ventiladores
Fuente, elaboración propia.
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FOTO 3.2 INSTALACION
Fuente, elaboración propia.
Trabajo de Tesis
2.2.7. Sistemas de Ventilación
2.2.7.1. Ventilación Impelente
El aire entra al frente del fondo de saco a través de la tubería,
de flujo hace que la corriente de aire fresco sea efectiva a mayor
distancia desde la salida del conducto que en el sistema aspirante.
En frentes con gas, esta corriente causa una mezcla turbulenta con
el gas y evita la estratificación de éste.
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Barrido del frente en un sistema impelente la distribución de 2.2.7.2. Características de la Ventilación
Fuente: Instituto de Ingenieros de Minas del Perú. (1989) Manual de
Grafico 2.1: ventilación
impulsado por ventiladores, y desplaza la masa de aire viciado hacia la
Trabajo de Tesis
Ambiente de trabajo y polvo, la velocidad de la corriente de aire
incidente produce un efecto refrigerador en el frente. Por otra
parte, esta velocidad, da lugar a una suspensión y dispersión del
polvo, por lo que en el caso de ambientes muy polvorientos será
necesario acoplar un ventilador de refuerzo aspirante. La misión de
este ventilador será retirar el polvo del frente y llevarlo a un
decantador.
Conductos de ventilación del sistema permite el uso de
conductos flexibles no reforzados para cumplir con el caudal
calculado, que tienen una superficie interior lisa. Estos conductos
son más baratos y manejables y presentan una menor resistencia al
paso del aire.
2.2.7.3. Ventilación Aspirante
En este método, el aire contaminado del frente es succionado a
través del conducto debido a la depresión creada por ventiladores
situados en ambos puntos de extremo. Este aire es evacuado en
la corriente de ventilación principal, procedente de la cual entra aire
limpio a través de la galería o conducto.
Grafico 2.2: Ventilación Aspirante.
Fuente: Instituto de Ingenieros de Minas del Perú. (1989) Manual de
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Trabajo de Tesis
Ventilación de minas. Pág. 81 Lima. Perú
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Trabajo de Tesis
La boca de aspiración de la tubería debe situarse muy próxima
al frente, pero aun así, debido a la distribución de las curvas de
velocidades de aire en las zonas próximas a la aspiración, este
sistema no efectúa en general un buen barrido del frente, por lo
que suele ser necesario el uso de la configuración denominada
mixta.
2.2.7.4. Características de la Ventilación Aspirante
El aire fresco entra a través del conducto, de sección reducido
que la Galería, luego su velocidad y turbulencia será mucho
mayor, y su mezcla con el gas emitido por la galería y el frente
mucho más pobre, además según el aire fresco entrante en el
sistema aspirante se aproxima a la toma de aire del conducto, el
flujo tiende a moverse hacia ella, creando el potencial para la
formación de zonas de aire estático en el frente. Por este motivo,
un sistema aspirante por sí solo no es capaz, en general, de
garantizar un buen barrido del frente, si este es de gran sección o
si la tubería de aspiración no está situada en el mismo frente. Por
ello, es conveniente adoptar una solución mixta, con un ventilador
de refuerzo impelente que cree una turbulencia adecuada para
garantizar la dilución del gas.
En el ambiente de trabajo la velocidad de la corriente de aire
incidente es menor con lo que disminuye el efecto refrigerador en
el frente. La suspensión y dispersión del polvo es también
menor. Además debe considerarse que este ventilador retira el
polvo del frente.
El gas generado en el frente circula por la tubería, mientras que
por otro conducto circula aire limpio. Este argumento, parece que
inclinaría la balanza hacia la ventilación aspirante en el caso de
frentes con mucho gas. Pero ha de considerarse que el gas
debe circular por la tubería de ventilación y a través de los
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Trabajo de Tesis
ventiladores secundarios, el sistema requiere un conducto rígido o
un conducto flexible reforzado mediante espiral.
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Trabajo de Tesis
Impelente con apoyo aspirante, forma parte de los sistemas
mixtos, también llamado sistema solapado, utiliza un ventilador
auxiliar de refuerzo, situado frente a la labor, y con un tramo de
conducto de poca longitud. Estos sistemas combinan las ventajas
de cada sistema, consiguiendo el mejor efecto de ventilación en
situaciones concretas
Aspirante con apoyo impelente, un aspirante con solape
impelente tendrá el esquema opuesto, y la función del ventilador
auxiliar de refuerzo (impelente) es precisamente la de asegurar un
buen barrido del frente.
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Grafico 2.3: Ventilación Impelente con apoyo aspirante.
Fuente: Instituto de Ingenieros de Minas del Perú. (1989) Manual
general es la deloinstalación auxiliar aspirante, cuya función por
de minería, Son posibles dos configuraciones en función de que la
Trabajo de Tesis
Grafico 2.4: Ventilación Aspirante con apoyo impelente.
Fuente: Instituto de Ingenieros de Minas del Perú. (1989) Manual
de Ventilación de minas. Pág. 81 Lima. Perú
La ventilación aspirante, estará diseñada de forma que tome en
dicho fondo de saco, en el frente, unos 2/3 del caudal que se ha
calculado, de forma que el 1/3 restante regrese por el fondo de
saco hacia la corriente de ventilación principal, limpiando o
arrastrando a su paso los humos y gases que se generan por el
disparo, de esta forma conseguimos aire limpio en el frente ya
que el humo y gases del disparo no va hacia los trabajadores, se
diluyen de todas formas los humos y con mayor efectividad, se
evita, como ocurre en muchas ocasiones que la velocidad del
aire en el fondo de saco sea prácticamente nula en zonas
alejadas del frente, se disminuye la temperatura, aumentan las
condiciones de confort de los trabajadores, aumentando su
rendimiento de trabajo.
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10 mts.Impelente
15 mts.7 m
ts.
Trabajo de Tesis
Grafico 2.5: Ventilación Aspirante con apoyo impelente.
Fuente: Instituto de Ingenieros de Minas del Perú. (1989) Manual
de Ventilación de minas. Pág. 81 Lima. Perú
2.3 HIPÓTESIS
2.3.1. Hipótesis General
La ventilación natural y mecánica influirá significativamente en el diseño del
sistema de ventilación mixta en la Galería principal, Galería “x”, Galería
“y” y Crucero “z” del Nivel 1800 en la Mina Huaron.
2.3.2 Hipótesis Específicos
La efectividad del trabajador en las labores subterráneas, después
de la instalación del diseño del sistema de ventilación mixta, en los
ambientes de trabajo del Nivel 1800, es favorable
No existe recirculación de aire viciado o enrarecido después de la
instalación del diseño del sistema de ventilación mixta, en los ambientes
de trabajo del Nivel 1800.
Si existe concentración de gases producto de las operaciones unitarias
de perforación y voladura.
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10 mts.Impelente
15 mts.5 m
ts.
Trabajo de Tesis
2.4. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
2.4.1. Ventilación natural en Mina Huaron
2.4.2. Ventilación mecánica en Mina Huaron
2.4.3. Diseño del sistema de ventilación en Mina Huaron
2.4.1. Ventilación natural en Mina Huaron
La ventilación natural en la mina es la determinación de volumen
de aire o caudal, velocidad de aire, temperatura, humedad relativa,
caída de presión y presión de ventilación natural que ingresa al
interior mina.
En una mina que cuente con labores horizontales y verticales
existirá una diferencia de temperatura entre el aire superficial y del
interior, en verano el aire en la chimenea se encuentra a menor
temperatura que en superficie y por lo mismo ejerce presión
sobre el aire de la galería obligando a que el flujo ingrese por la
chimenea y salga por la galería. Pero por las noches es difícil
predecir, en el invierno se invierte el proceso y en otras estaciones
es difícil predecir.
La evaluación de la ventilación natural es la determinación de
balance de aire que ingresa al interior mina por las diferentes
bocaminas que tiene. El volumen de aire que viaja por la galería,
chimenea o tajo y está dado por la desigualdad Q = A*V en
CFM. Igual se le conoce como la ley de continuidad y que la
cantidad de aire que viaja por un conducto de mina sea esta
chimenea o galería está dado por la área transversal de la
galería multiplicada por la velocidad de aire que atraviesa esta
galería o chimenea.
La velocidad de aire es el avance del aire en la unidad del
tiempo en pies por minuto de un punto a otro punto y se mide en
galerías o chimeneas, la presión de aire es la fuerza que
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Trabajo de Tesis
necesitamos imprimir para mover un peso de aire, vencer la
presión estática y presión de velocidad, el sentido de flujo y su
encausamiento es la dirección del
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Trabajo de Tesis
avance del aire y el cual hay que encausar según convenga a
las operaciones en la minería clásica.
2.4.2. Ventilación mecánica en Mina Huaron
Cuenta con un sistema de ventilación forzada no planificada,
solo contaba con un ventilador neumático de 5000 CFM, mala
ubicación de las puertas de ventilación y mangas de ventilación
que no están bien instaladas, por lo tanto es deficiente.
El caudal de aire forzada es la cantidad de aire que ingresa a la
mina y que sirve para ventilar labores, cuya condición debe ser
que el aire fluya de un modo constante y sin interrupciones, el
movimiento de aire se produce cuando existe una alteración del
equilibrio: diferencia de presiones entre la entrada y salida de un
ducto, inducida por medios mecánicos.
(Ramírez H., J. (2005) ventilación de minas. “Módulo de
Capacitación Técnico Ambiental”. Chaparra Perú).
El aire viciado es el que se trata de evacuar de la mina por
medio de la ventilación principal, el aire viciado está cargado de
Gases nocivos, Humos, Vapor de agua y Polvo, este aire es
resultado de las diferentes trabajos que existen en el interior de la
mina, el uso y manipulación de los explosivos; polvo generado en
los diferentes trabajos que se realizan, para obtener una
corriente de aire se precisan: Entrada de aire, salida de aire y
una diferencia de presión. La corriente de aire va hacia donde la
presión es menor.
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Trabajo de Tesis
2.4.3. Diseño de Sistema de Ventilación en Mina Huaron
Es determinar los parámetros principales del diseño de ventilación,
se considera, la densidad de aire, el coeficiente de fricción y la
presión de la ventilación natural. También es fundamental la
determinación del requerimiento de aire necesario por la cantidad
de personas que trabajan, por la cantidad de consumo de
explosivos, por el incremento de la temperatura, por uso de
equipos diesel y por polvo en suspensión; para ello es necesario
determinar la capacidad del ventilador, caída de presión,
diámetro de la manga, longitud de la manga y costos apropiados.
De acuerdo a lo establecido para contar con un buen diseño del
sistema de Ventilación en Mina Huaron es determinado en el Anexo
Nª6 la tabla del Balance de Aire de la Unidad Huaron en donde El
balance del aire de la mina, muestra un ingreso de 1,407.72
m3/min. (49,713.07 CFM,) para una necesidad de 1,512.60 m3/min.
(53,416.86 CFM), lo que significa una cobertura de 93.07% esto
nos muestra un déficit de 104.88 m3/min. (3,703.80 CFM).
En cuanto a la determinación y circuito de ventilación del Nivel
de extracción principal Nv. 1800 y la Gal. “x”, Gal “y” y XC “z”,
el cual es la apropiada para el buen flujo de la ventilación natural
y aprovecharla en su totalidad para hacerlas llegar a las labores
principales del nivel 1800; y la mecánica proponiendo la instalación
de ventiladores principales y auxiliares, comúnmente mixtas para el
buen flujo de la ventilación impelente y aspirante. Con mayor
detalle se muestra en los Planos Inicial y Final del Anexo Nª5 de
los Planos de Ejecución de Tesis.
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Trabajo de Tesis
2.5. IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES
2.5.1 Variable Independiente
Influencia de la ventilación natural y mecánica
2.5.2 Variable Dependiente
VARIABLES DIMENSIONES INDICADORES ESCALA DE VALORACION
VARIABLE INDEPENDIENTE
Influencia de la ventilación natural y mecánica
Galerías principales de extracción.
Galerías de
explotación. Cruceros
de extracción.
Diferencia de presión Pulgadas de agua
Diferencia de temperatura Grados centígrados
Velocidad de aire Metros por segundo
VARIABLE DEPENDIENTE
Diseño del sistemade ventilación mixta
Mangas de ventilación.
Ventiladores aspirantes e impelentes.
Capacidad de ventiladores Metros cúbicos por minuto o (cfm)
Diámetro de mangas Pulgadas
VARIABLE INTERVINIENTE
Influencia de la temperatura y la presión
Galerías y mangas de ventilación
Velocidad de aire Metros por segundo
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TABLA 2.6. Operacionalización De Variables
Diseño del sistema de ventilación mixta
Trabajo de Tesis
CONCLUSIONES
1. Respecto con la evaluación de ventilación natural en la galería principal de
extracción, galería x, galería y y crucero z, de acuerdo con los datos
obtenidos, se observa que está dentro del reglamento de seguridad y salud
ocupacional, por tanto mejora a la ventilación forzada.
2. Las variables según los análisis de datos obtenidos como oxígeno,
temperatura, humedad relativa y LEL se observa notablemente la mejora en
los procesos operativos del personal a trabajar en las galerías del Nivel 1800,
por tanto es una ventilación apropiada y confortable para el colaborador que va a
trabajar en dichas áreas de la mina.
3. Se ha efectuado cálculos de requerimiento de caudales para la colocación de
ventiladores de capacidad de 12000 cfm, ventiladores de esa misma
capacidad: 1 como aspirante y 1 impelente que se encuentra en la misma Galería
y y CX z, los cuales incrementaran la ventilación en dichos galerías.
4. El caudal determinado de acuerdo a lo reglamentado es de 24000 CFM con lo
cual se mejorara notablemente la ventilación en dicha Galería proyectada viendo
indicadores estadísticos, con esto se mejorara la disminución de las
concentraciones de gases que provienen de los disparos realizados en la labores
de explotación.
5. De esta forma conseguimos aire limpio en el frente con la ventilación mixta
para acelerar el minado, se disminuye la temperatura, aumentan las
condiciones de confort de los trabajadores, aumentando su rendimiento de
trabajo.
6. Para definir apropiadamente el sistema de ventilación, hay que conocer bien la red
de ventilación y su dimensionamiento, El caudal necesario y la presión que se
genera en la mina serán los datos primordiales para el dimensionamiento de
los equipos, por eso, un buen cálculo de la red de ventilación implica un diseño
más adecuado de los ventiladores.
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Trabajo de Tesis
RECOMENDACIONES
1. Se recomienda tener un control estricto del horario de ventilación, contar con
un personal especializado de ventilación como Supervisor especializado del
área de ventilación y con la evaluación correspondiente para tener un uso
apropiado de ventilación.
2. Se recomienda el mantenimiento al día de los planos de ventilación y el
control sistemático de las temperaturas, presiones y flujos de aire a través
de todo el circuito de ventilación, es una tarea fundamental en toda
operación minera y la única manera de garantizar que se está haciendo un
trabajo de ingeniería serio y responsable.
3. Con un ventilador adecuado y con buen mantenimiento de la tubería y mangas
de ventilación se garantizará el cumplimiento del objetivo propuesto,
compuestos estos por un buena señalización para el buen uso y cuidado
del ventilador y mangas.
4. Se recomienda implementar instrumentos completos para cada indicador y
monitorear periódicamente las labores ciegas y confinadas, cumplir con los
horarios de disparo y la activación correcta de los ventiladores.
5. Las tolvas de mineral, hermetizarlas, para evitar que el polvo contamine el
aire fresco que ingresa por el túnel Huaron, y mantener las tolvas con carga.
6. Es muy importante en control de la tubería para poder hacer llegar el
caudal necesario al frente de trabajo.
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Trabajo de Tesis
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