Equipos de Ventilacion de Minas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH

“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS GEOLOGIA Y METALURGIA

ESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS

CURSO : Maquinaria y Equipo minero

TEMA : equipos de ventilación de minas

DOCENTE : Villareal Salome, Juan Pele

ALUMNO : Caushi Rosas Jhonn

CODIGO : 111.0103.391

HUARAZ – ANCASH

2015

Equipos de ventilación

CAPITULO I. Aspectos generales de los ventiladores de minas

1. Especificaciones genéricas.

1.1. Introducción.

Las minas, de nuestros días necesitan un sistema de ventilación que va

siendo más complejo cada día. Esto implica la necesidad de conocer con

más profundidad el sistema de ventilación, sobre todo el ventilador y todos

sus elementos auxiliares que junto con los sistemas de arranque y control

forman la parte primordial de dicho sistema, por ello, al igual que es

fundamental el manejo de los conocimientos de los sistemas de ventilación

y su buena práctica.

Este conocimiento nos ayudara a reducir los problemas y sus consecuencias

desde el origen. La ventilación de minas tiene el objetivo central del

suministro del aire fresco para la respiración de las personas y dilución de

polvo y gases producto de las operaciones subterráneas (voladura,

extracción, carga y transporte).

En estos últimos años han aumentado fuertemente los requerimientos de aire

con el objetivo de poder diluir y arrastrar fuera de la mina las fuertes

concentraciones de gases tóxicos emitidos por los equipos diesel de alto

tonelaje incorporados en forma masiva a las operaciones subterráneas

involucrados en los diversos métodos de explotación.

Huaraz-2015 Página 1


1.2. Objetivo.

Suministrar el aire fresco para la respiración de las personas y dilución de

polvo y gases producto de las operaciones subterráneas (voladura,

extracción, carga y transporte).

1.3. Definición.

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,

humus y polvo suspendido, que afectan la salud del trabajador.

Existen diferentes modelos de ventiladores como por ejemplo el modelo

más utilizado que es el SERIE VAV – MINERO.

Este ventilador es el más utilizado en la industria minera y otras

aplicaciones, sus alabes de paso variable pueden ser fácilmente regulados

sin necesidad de desmontar el impulsor, su construcción robusta permite

manipularlo con seguridad. Se fabrica en una o dos etapas para obtener

mayores presiones.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

Caudal: hasta 330 000 cfm

Presión Total: hasta 24" H20

Velocidad: 850 a 3450 RPM

MATERIALES

Impulsor : Aleación especial de Aluminio con tratamiento térmico

Ø18 - 21¼ - 23¼ - 25¼ - 27¼ - 29¼ - 32 - 34 - 36 - 38 - 42¼ - 45 - 48 - 54 -

60 - 72 pulgadas



CARACTERISTICAS ESPECIALES

Elevada resistencia al desgaste por abrasión de sus partes móviles y

fijas.

Rigidez en la carcasa para evitar que se ovale durante los izajes o

maltratos.

Sólidos apoyos que soportan las fuerzas inerciales y de vibración.

1.4. Partes de un ventilador de minas.

1.5. Aspectos importantes de la ventilación de minas:

Ventilación:

En toda labor minera deberá ser con aire limpio de acuerdo a las necesidades del

personal, las maquinarias y para evacuar los gases, humus y polvo suspendido, que

afectan la salud del trabajador.



Todo sistema de ventilación en la actividad minera en cuanto a la calidad de aire debe

mantenerse dentro de los límites máximos permisibles siguientes:

Polvo inhalable: 10 mg/m3

Polvo respirable: 3 mg/m3

Oxigeno: mínimo 19.5% y máximo 22.5%

Dióxido de carbono: máximo 9000 mg/m3 o 5000 ppm

30000 por un lapso no superior de 15 min.

Monóxido de carbono: máximo 29 mg/m3 o 25ppm

Metano (NH4): máximo 5000 ppm

Hidrogeno sulfurado: máximo 14 mg/m3 o 10 ppm

Gases nitrosos (NO2): máximo 7mg/m3. De 3 ppm o 5 ppm

En todas las labores subterráneas se mantendrá una circulación de aire limpio y fresco

En cantidad y calidad suficiente de acuerdo al número de personas, con el total de HPs

de los equipos con motores de combustión interna.

Así como la dilución de los gases permitan contar con 19.5 %- 22.5% de oxígeno,

cuando la mina se encuentre a 1500 m.s.n.m. La cantidad mínima de aire por persona

será de 3 m3por min. En otras altitudes será de acuerdo a lo siguiente:

De 1500 a 3000 mts aumenta en 40%, será igual a 4 m3/min

De 3000 a 4000 mts aumenta en 70%, será igual a 5 m3/min.

Sobre los 4000 mts aumentara en 100 %, será igual a 6 m3/min



1.6. Rendimiento de los ventiladores.

Los ventiladores Reversibles permiten aprovechar al máximo el

sentido de impulsión del aire y la ventilación natural.

Especialmente diseñados para tener óptimo rendimiento en

ambos sentidos de rotación y resistencia.

Permiten tener una óptima eficiencia aerodinámica

Sirve para transferir potencia suavemente.

Poseen una buena rigidez contra las deformaciones.

Está formado por un tubo o barra de acero de formulación

especial aerodinámica.

1.7. Características primordiales.

Elevada resistencia al desgaste por abrasión de sus partes móviles y

fijas.

Rigidez en la carcasa para evitar que se ovale durante los izajes o

maltratos.


Capacidad.

Potencia.

Peso liviano.

Presenta un sonoro menor de 85 db (A) a 3mts y 45°

Tiene un silenciador que disminuye el sonido de la carcasa



2. Clasificación de los ventiladores de minas

Según el modelo que presentan

Modelo AVM-1000-450-12

Caudal 42000 CFM

Motor trifásico 40 HP-1750 RPM

Diámetro de hélice Ø 1065 mm.

Tamaño de la carcaza Ø 1075 mm. (42 ¼”)

Incluye Rueda Guía Uniformizado de Flujo

Pies de Montaje, Desarmable

Cono de Succión con Malla Electro soldada de ProtecciónSilenciadores Ø 1273 x 2200 mm. y Ø 1273 x 1100 mm

Modelo AVM-500-350-10

Caudal 4000 CFM

Presión 6” c.a.

Motor KOHLER (Gasolinera M-8)

Diámetro Hélice Ø 520 mm.

Tamaño Carcaza 540 x 600 mm.


http://www.ktperu.com/nuevo/images/VENT.%20MINEROS/AVM/F.T.%20AVM-1000-450-12%20(OT12-2298).pdf


Modelo AXITUB-AVM-460-350-10

Caudal 5000 CFM

Motor Trifásico 10 HP-3500 RPM

Diámetro Hélice Ø 450 mm.

Tamaño Carcaza 460

SERIE VAV - MINERO

Este ventilador es el más utilizado en la industria minera y otras aplicaciones, sus alabes

de paso variable pueden ser fácilmente regulados sin necesidad de desmontar el

impulsor, su construcción robusta permite manipularlo con seguridad. Se fabrica en una

o dos etapas para obtener mayores presiones.


http://www.airtec.com.pe/productos.php?cat2Id=12&cat3Id=20




Características principales


Presión Total: hasta 24" H20

Velocidad: 850 a 3450 RPM

Materiales

Impulsor : Aleación especial de Aluminio con tratamiento térmico

Ø18 - 21¼ - 23¼ - 25¼ - 27¼ - 29¼ - 32 - 34 - 36 - 38 - 42¼ - 45 - 48 - 54 - 60 - 72

pulgadas.

Características especiales

Elevada resistencia al desgaste por abrasión de sus partes móviles y fijas.

Rigidez en la carcasa para evitar que se ovale durante los izajes o maltratos.


SERIE VAC - TIPO NEUMÁTICO

Ventilador axial de alta tecnología, fabricado especialmente para las labores mineras

donde por diversas circunstancias no se dispone de energía eléctrica . Tiene una turbina

interior directa unida a los alabes lo cual permite una mejor transferencia de potencia y

una buena eficiencia.

Características principales


Presión Total: hasta 5 ½" H20

Velocidad: 125 a 250 cfm a 85 psi

Dimensiones

Ø407 - 575 mm


http://www.airtec.com.pe/productos.php?cat2Id=13&cat3Id=21


Accesorios para ventiladores mineros

1. atenuadores de ruido

2. nariz aerodinámico

3. Mangas de ventilación: Para insuflación ó extracción de aire.

4. compuerta para contrapresión: Accesorios utilizados para evitar el contraflujo

de los gases en los ventiladores principales.

5. sensores de vibración / switch: para control y monitoreo de nivel de vibración

en los ventiladores.

6. tableros de arranque de ventilador

7. campanas elípticas de alta eficiencia

8. transiciones especiales y/o adaptadores

Nivel de sonido en la Ventilación de minas

Reglamento internacional de nivel de sonoro en la ventilación de minas es < 85 db(A) a

3mts y 45°

el reglamento indica que los niveles sonoros no deben sobrepasar:

-80 decibeles a 3mts y 45°…………. Para 24 horas de trabajo



Silenciadores de paso directo (clase SLCPD)

Es un silenciador de paso directo, lo cual permite sin obstrucciones en el área interna,

ya que solo lleva un revestido acústico en las paredes y no lleva ningún elemento

adicional.

Este aporta sin aumento considerable de la perdida de carga



El modelo de silenciadores más comunes admiten una sobrepresión

negativa: de 50 0 mm de c.a (4,905.00 pa=19.69” de c.a) Temperatura de

100 °C

Silenciador clase SLCPD

Ventiladores con alojamiento de trampa de sonido: (silenciadores internos en la

carcasa)

Este diseño es efectivo para reducir el sonido irradiado de la carcasa del ventilador y

además no incrementa la perdida de presión estática.

Ventilador de 200,000 cfm

Motor de 400 HP

Nivel de sonido: menor a 75 db(A) a 3mts y 45°



Primer ventilador fabricado con alabes en fibra de carbono

Con este modelo se reduce las imperfecciones y rugosidades que muestran las aspas

convencionales, creando una mejor eficiencia y comportamiento aeraulico.

Son capaces de trabajar a temperaturas entre 200 y 400 °C durante 2 horas.

Otros equipos de ventilación tenemos:

Ventiladores de chorro-Jets Fans:

La forma de ventilación forzada más sencilla es la llamada ventilación longitudinal, en

la que la circulación de aire se logra por medio de unos ventiladores colocados

directamente en la clave del túnel sobre el tráfico.

Ventilación Auxiliar:

Como ventilación auxiliar o secundaria, definimos aquellos sistemas que, haciendo uso

de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las minas

subterráneas, empleando para ello circuitos de alimentación de aire fresco y de

evacuación del aire viciado que les proporciona el sistema de ventilación general.

Ventiladores axiales:

El ventilador axial de alabes variables tiene una alta eficiencia aerodinámica acorde con

los estándares internacionales. Costa de un motor eléctrico para el ahorro de energía.



Características de los ventiladores axiales:

R.P.M Q(CFM) HP Presión de trabajo(pulg.agua) Diámetro (pulg.)

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

Cuadro comparativo de ventiladores

características centrifugo axial

Capacidad Alta alta

Eficiencia 60-80% 70 a 75%

Velocidad Alta Alta

Ruido Menor de 100 db Mayor de 120 db

Costo Mayor Menor

Tamaño mayor Menor

Instalación Dificultoso Fácil

Sentido de trabajo Uno solo ambos

Accesorios básicos del ventilador axial:

malla de protección en la succión

campana elíptica de succión aerodinámica

una o dos ruedas directrices

base de anclaje



anillos de refuerzo

Bridas de acople en cada extremo de la carcasa y en todos los

componentes acoplados

una caja externa de conexiones eléctricas

cáncamos, orejas

Acoplamiento rígido para ductos flexibles de ventilación

Mantenimiento:

Se llevara un plan regular de mantenimiento preventivo y lubricación programada:

1. flujo de aire: comprobar si hay objetos u obstrucciones

2. impulsor: examine los alabes del impulsor si hay hollín o acumulación de la

suciedad.

3. componentes: compruebe todos los pernos de anclaje

4. recubrimientos: revisar las capas de pintura superficiales.

5. eje: comprobar si hay alineación apropiada

Rodamientos

Pueden ser de bolas o de rodillos dependiendo del trabajo y funcionamiento del equipo.

La grasa de los rodamientos pierde su capacidad de lubricación atraves del tiempo, no

en forma repentina. Deberá usarse grasa de alta calidad para rodamiento de bolas y de

rodillo como la marca ROKON PREMIUN N°2

Balanceo del ventilador:

-no se balancea el equipo cuando está sucio

-la máxima vibración permisible para un ventilador nuevo es de 3mm/s.



Ventiladores axiales con tecnología sound trap:

SOCIEDAD MINERA EL BROCAL S.A.A (CERRO DE PASCO - PERU)

4 VENTILADORES REVERSIBLES VAV-48-26.5

MOTOR 125 HP (60,000 CFM)

MONTO 200,000.00 US$

USO VENTILACION PRINCIPAL INYECTOR-EXTRACTOR

MINERA LIGA DE ORO (MACHALA)

VENTILADOR AXIAL MINERO VAV.660-50.2.2

MOTOR 50 HP (20,000 CFM)

MONTO 50,000.00 US$

Ventiladores axiales con tecnología Sound Trap

MINERA CIA-DE MINAS BUENAVENTURA S.A

2 VENTILADORES VAV-60-26.5

MOTOR 300 HP (150,000 CFM)

PRECIO 200,000.00 𝑼𝑺$

USO VENTILACION PRINCIPAL

MINERA DOE RUN PERU S.R.L (COBRISA – PERU)

VENTILADOR VAV-72-36

MOTOR 400 HP (200,000 CFM)

COSTO 160,000.00 US$

USO VENTILACION PRINCIPAL EXTRACCION



Ventilación subterránea:

Ductos flexibles de ventilación subterránea:

Es un ducto flexible de ventilación empleado para aplicaciones de respiradero

(Descarga de aire).

Los rangos comunes de diámetros van de 8” a 154” (200mm - 4,000mm) y en secciones

(tramos) desde 5 a 500mts de longitud o según los requerimientos del cliente.

Ductos rígidos de ventilación subterránea:

Se diseñan y fabrican para soportar impacto y altas presiones negativas o positivas y se

recomienda para aplicaciones críticas de trabajo.

Cuya característica es el bajo peso, alta resistencia a la corrosión y su sencilla

instalación.



CAPITULO II.

Análisis de sistema de diseños en la operación de

ventilación

1.1. Flujo de aire en Galerías o Ductos

P = K C L V² / A

Donde P = Pérdida de presión [Pa]

K = Factor de fricción [Ns² / m4]

C = Perímetro [metros]

L = Longitud [m.]

V = Velocidad [m / seg.]

A = Área [m²]

1.2. Caudal requerido por el número de personas:

Q= F x N (m³/ min.)

Donde:

Q = Caudal total para “n” personas que trabajen en interior mina (m³/ min.)

F = Caudal mínimo por persona (3 m³/ min.)

N = Número de personas en el lugar.

1.3. Caudal requerido por desprendimiento de gases:

Q= 0.23 x q (m³/ min.)

Dónde:

♦ Q = Caudal de aire requerido por desprendimiento de gases durante 24 horas

♦ q = volumen de gas que se desprende en la mina durante las 24 horas

Reemplazando en la fórmula tendremos:



Q = (0,04 x A x100)/ (30 x 0,008) m3/min.

Entonces, tendríamos finalmente:

Q = 16,67 x A (m3/min)

1.4. Caudal requerido por la producción:

Q = 100 * A* a/d*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.

1.5 Caudal requerido por equipo Diésel:

Q = V x c/y (m3/min.)

Dónde:

Q = volumen de aire necesario para la ventilación (m3/min)

V = volumen de gas de escape producido por el motor (m3/min)

c = concentración del componente tóxico, del gas de escape, que se considera en

particular (% en volumen)

y = concentración máxima, higiénicamente segura, para el componente tóxico que se

está considerando (% en volumen).



2.1. Volumen roto por guardia.

Vrg=a×h× p+a×h× p×60 %

Vrg=1.80×2.10×1.30×1.6

Vrd=7.86m3

gdia

2.2. Tonelaje por guardia.

Tpg=Vrd× p .e

Tpg=7.86×2.6×106

Tpg=20436kg

Tpg=20.436TMgdia


2.10m

1.8m

0.3m

0.3m


CAPITULO III.

Análisis de los costos de operación mina (limpieza).

1. Mano de obra.

Beneficios sociales de acuerdo a la ley; 67.37%

salario perf .=salmin+67.37 % (salmin)=1.6737×(salmin)

1.1. Jefe de mina.

Salario mínimo 21 US$.

salario jm .=1.6737×21US$ /gdia

salario jm .=35.15US $ /gdia

1.2. Capataz.


salariocap .=1.6737×12US$ /gdia

salariocap .=20.08US$ /gdia

1.3. Supervisor.


salarioopm .=1.6737×8US $/ gdia

salarioopm .=13.39US$ /gdia

Aporte total en mano de obra 68.62US$ /gdia

2. Implementos de seguridad.

Según las normas establecidas, la cotización de los implementos de seguridad es

de 1.2789US$ /gdia para el vigilante.

costo implem . seguridad=1.2789US$1gdia

costo implem . seguridad=1.28US $/ gdia



Según las normas establecidas, la cotización de los implementos de seguridad es

de 0.83US$ / gdia para el vigilante.

costo implem . seguridad=0.83US$1gdia

costo implem . seguridad=0.83US $/ gdia

Costo total de implemento de seguridad es de 2.11US$ / gdia

3. Costo de aire comprimido.

De los cálculos anteriores se tiene que el consumo de aire comprimido requerido para la

ventilación es; cac=165.42m3/min

Si 1 m3=35.29 pies3

Si el precio de aire comprimido es de 0.001US$ / pies3

Por lo tanto;

cst aire comp=5837.27pies3

gdia×

0.001US $1 pies3

cst aire comp=5.84US $/ gdia

1. ventilador

En la mina Calpa (Arequipa). Se tiene un ventilador marca VAV-60-26.5-1750-II-TS

Datos del equipo.

Valor del equipo nuevo: 22678 US$

Interés: 1.5 %

Vida útil: 12 meses



1. Costos de ventilación por guardia.

Costo financiero.

cf=vn (1+i )n×i

(1+i )n−1

cf=22678 (1+0.015 )12×0.015

(1+0.015 )12−1

cf=2079.12US$mes

×1mes

30dias×

1dia2 gdia

cf=69.3US$ /dia

cf=34.65US$ /gdia

2. Costo de depreciación.

cd= vnvu

=22678US$12meses

cd=1889.83US$mes

×1mes

30dias×

1dia2 gdia

cd=31.5US $ /gdia

3. Costo de mantenimiento.

cm= vnvu

=22678US $12meses

cm=1889.83US$mes

×1mes

30dias×

1dia2 gdia

cm=31.5US $/ gdia

Costo de propiedad. 66.15US$ /gdia

Costos de equipo: 97.65 US$ / gdia



Costo de otros.

cost de otro=10 % (subtotal )=0.1×174.22=17.42US$ /gdia

FINALMENTE EL COSTO TOTAL PARA LA VENTILACION SERÁ:

Costototal=174.22US$ / gdia+17.42US$ / gdia

Costo total :191.64US$ / gdia

Hacemos las transformaciones correspondientes:Costototal=191.64US $

1gdia×

1gdia460min

Costo total=0.42US $/min

Costo total=191.64US $1gdia

×1gdia

20.436TM

Costototal=9.38US$ /TM

CONCLUSIONES:



El caudal determinado de acuerdo a los reglamentos es de 24000 CFM

con lo cual se mejora notablemente la ventilación en dicha galería

proyectada viendo indicadores estadísticos, con esto se mejora la

disminución de las concentraciones de gases que provienen de los

disparos realizados en las labores de explotación.

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 los trabajadores, y por ello aumenta sus rendimientos.

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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