P-1 CONCEPTOS DE VENTILACION

Manejo y aplicacin del software Ventsim Avanzado para simulacin de

circuitos de ventilacin de minas

AGENDA

Introduccin Valoracin de riesgos Bases de diseo Diseo avanzado Operacin

INTRODUCCION

Definicin de ventilacin: La ciencia y la prctica de proveer aire seguro y saludable a una mina

Algunos de los temas especializados en ventilacin: Evacuacin de gases Combustin espontanea Esfuerzo trmico Refrigeracin de la mina Ruido Sin embargo (y para fortuna de muchos) el aire es un gas y los principios que se aplican son los de mecnica de fluidos, termodinmica, entre otros.

HARDROCK VS CARBN Hardrock (metales, minerales, etc.)

La ventilacin se basa en principios termodinmicos, qumicos, fsicos y fisiolgicos. La ventilacin en general comparte estos principios, sin embargo algunas particularidades son: El riesgo de combustin espontanea con la posibilidad de causar tragedias. La minera de carbn tiende a generar estructuras tabulares por las tcnicas que usa. La minera de carbn tiene regulaciones ms estrictas que el resto de operaciones mineras. Usualmente la ventilacin es ms compleja en hardrock pero ms importante en Carbn. La minera metlica gestiona ms el volumen de aire; la de carbn gestiona ms la calidad del aire.

COMPETENCIA VS PROFICIENCIA

Al finalizar este curso se espera que el asistencia tenga la competencia para manejar la ventilacin de su mina. No quiere decir que tenga la proficiencia necesaria. Para lograr la proficiencia necesaria se necesita de constante prctica en el diseo de sistemas de ventilacin.

DESARROLLO

Hasta 1800 la ventilacin en minas se hacia mediante ventilacin natural o mediante la creacin de fogatas en las chimeneas de descarga para generar tiro mediante el principio de arrastre. La introduccin de equipos diesel a mediados del siglo pasado increment las demandas de aire requerido al interior de la mina y el tamao de las minas. La competencia entre compaas increment las tasas de produccin incrementando las necesidades de ventilacin y los costos correspondientes. Para mantenerse competitivo se requiere considerar los costos de ventilacin.

DESARROLLO

Con el incremento en la capacidad de las minas los ventiladores y mangas incrementaron sus tamaos. Pasaron de unos cuantos kilovatios hasta llegar a ventiladores de megavatios. Igualmente se incrementaron las presiones que son capaces de entregar los ventiladores axiales. Las minas son cada vez mas profundas, calientes y ruidosas, presionando los requerimientos de ventilacin al interior de la mina.

NORMATIVIDAD

En Per rige actualmente el decreto supremo 055 de 2010 Este decreto especifica los requerimientos de ventilacin para todos los tipos de minas subterrneas. Tiene una seccin especfica para minas de carbn. Actualizacin reciente para reflejar cambios en estndares.

D.S. 055

Aire requerido por personal:

3 m3/min para minas por debajo de 1500 msnm 4 m3/min para minas entre 1500 y 3000 msnm 5 m3/min para minas entre 3000 y 4000 msnm 6 m3/min para minas sobre 4000 msnm 3 m3/min por cada HP de equipo diesel.

La velocidad en el tnel no deber ser menor a 20 m/min ni superior a 250 m/min. Si se utiliza ANFO se no deber ser inferior a 25 m/min. Las normas no son especficas en cuanto al aire requerido para evacuar gases de voladuras.

RESPONSABILIDADES

En trminos generales existe un desconocimiento de la ventilacin por parte de personal ajeno a la ventilacin. Se da prioridad a produccin sin considerar el impacto de la ventilacin en la planeacin. Segn el ISEM (Per) los problemas por ventilacin estn ubicados entre los tres primeros lugares de accidentes mortales, ocupando el primer lugar en el ltimo ao. Mientras las minas de carbn tienen una mayor una mayor tasa de mortalidad en trminos de mltiples muertes por accidente; las otras minas tienen una mayor tasa de mortalidad que las de carbn.

METODO

Manejo integral de sistemas de ventilacin en minas subterrneas, combinando herramientas avanzadas de simulacin computacional con anlisis terico y experimental

IMPLEMENTACION

MEJORAS

SEGUIMIENTO

DIAGNOSTICO

ANLICIS DE LA MINA

Recopilacin informacin Especificaciones de aire Estudio geomtrico de mina

ENSAYOS

Caracterizacin de ventiladores Mediciones de aire Mediciones de gases

SIMULACIONES COMP.

IMPLEMENTACION

SEGUIMIENTOS

MEJORAS

Cambios: reubicacin y/o cambio ventiladores, lonas, sellos, reas, conexiones, etc.

Optimizacin del sistema: ahorro de energa, incremento en produccin, etc.

Actualizacin - planeacin minera. Monitoreo continuo - calidad de aire (En implementacin)

FACTORES FINALES DE DISEO

Estado u otros requisitos legales de ventilacin.

Normas de Ventilacin Interna para cada tipo de trabajo (Ejemplo: Tpicas

configuraciones o arreglos de ventilacin).

Interno (empresa o mina). Normas genricas o aceptadas buena prctica

de No-Ventilacin.

Las Ocurrencias, la naturaleza y las concentraciones de polvo, el radn y / o

metano u otros contaminantes gaseosos en el aire, vapores o partculas

contaminantes o asfixiantes, por ejemplo nitrgeno) o calor.

Explosin potencial.

Potencial de combustin espontnea.

Potencial de Inundacin de Agua ( superficial o subterrnea)

Auditoras de polvo pasado, slice, contenido de radn (u otro contaminante).

Cualquier criterio de ruido (impactos sobre aislamiento acstico en los ventiladores,

etc)

Los controles del polvo (aerosoles, por ejemplo) en drawpoints y Tipples, cintas

transportadoras, caminos.

Clima de la superficie (temperatura de bulbo hmedo, temperatura de bulbo seco,

presin baromtrica), distribuciones de frecuencia y las condiciones que limitan.

Elevacin de la superficie, profundidad de las operaciones, latitud

La produccin, el desarrollo, la perforacin con diamante, perforacin de chimeneas

(o desarrollo vertical de otro tipo) y los programas de produccin de perforacin.

Otros programas importantes o los plazos (por ejemplo, programas de construccin).

Los mtodos mineros, diseos, etc.

Ubicacin de trabajos antiguos o adyacentes.

Las restricciones impuestas por la topografa de la superficie o las restricciones de

arrendamiento, cuestiones de esparcimiento (por ejemplo, problemas de olores o

ruidos en relacin a las residencias de la superficie).

Mano de obra previsto, por tipo de trabajo y ubicacin - fases de construccin y

produccin.

Programa de equipos mviles principales, especialmente para mquinas diesel

(mximo rating de kilovatios, dimensiones, velocidad, cargado y descargado, rampa

arriba y abajo, toneladas trasladadas).

Modo de operacin de equipos Diesel (adonde viaja, cundo, combinaciones

camin/cargador).

Uso de petrleo Diesel, un promedio y un mximo por turno de trabajo.

Arreglada la planta elctrica y sus eficiencias

Cualquier rea especial que requiera aire filtrado o ventilacin especial (por ejemplo,

salas de control, reas de rescate, oficinas subterrneas, la ventilacin de la trituradora,

puntos de transferencia en las correas, los puntos de inflexin).

Mineral y desperdicios o diagramas de flujo de manejo de carbn

Los lmites de humedad del mineral / residuos, incluyendo los puntos de transferencia

Los lmites de humedad para el control de tierra / estratos

Sistema de llenado y operacin, el tipo de relleno, el mtodo de colocacin

Lugares de combustible y de almacenamiento de petrleo, suministro de

combustible, otros grandes almacenes, material combustible, etc

Acuerdos de aparcamiento.

Normas especiales de lucha contra incendios.

Las normas especiales de salida o atrapamiento.

Todos los arreglos de mantenimiento que afectan a la salida (por ejemplo,

cortes de eje)

Requisitos mnimos mdicos y fsicos para el empleo permanente o rgimen

de visitas.

Acuerdos de detonacin: el desarrollo y la produccin, depsitos, tolvas, etc,

incluyendo la frecuencia de las explosiones: el desarrollo y la produccin.

Tiempos de reingreso despus de la voladura.

ANFO y otros ndices de consumo de explosivos: el desarrollo y la produccin.

Usos de cemento e ndices de consumo

Las tasas de oxidacin (para SO2 y/o CO2).

Trabajar en el protocolo del calor.

Otros protocolos especiales (ejemplo: radn)

Gradiente geotrmico (si se conoce) y un criterio de diseo establecida para los

estratos de calor

Propiedades trmicas de la roca: conductividad trmica, capacidad trmica, densidad.

Mximas longitudes de partida para un desarrollo auxiliar, desarrollo de alturas y

anchuras.

Mtodo de ventilacin auxiliar, tipo y tamao de conductos, factores de fuga.

Cualquier circuito existente de ventilacin, ventiladores (incluyendo las curvas de

ventiladores), controles, etc.

Cualquier dispositivo de refrigeracin existente.

Uso y polticas del aire acondicionado en cabinas.

Minera (en especial el desarrollo horizontal y vertical) y la ventilacin (ventiladores,

controles, conductos), costos.

Factores de friccin (K), factores de fuga, prdidas de choque utilizados o medidos

en la operacin.

Cualquier consideracin de la superficie (polvo de la explotacin de canteras, etc,

vientos predominantes, incendios de hierbas, arbustos, plantas cercanas).

Lmites ambientales de la superficie en ubicaciones de ventilacin (ventiladores, ejes),

ruido, polvo, agua, olor, amenidad visual.

Resistencias de aumento y ejes y la ltima medida

Normas en lo que se refiere a las presiones admisibles en las puertas de ventilacin

(cmaras de aire)

Red de anlisis y validacin (en comparacin con los datos medidos).

Multi-nivel de los controles o protocolos de inflexin.

Agua en la mina (cantidad, ubicacin, temperatura (en caso est muy caliente)).

Ubicacin de ejes, aumento de aire fresco y en retorno, distancias aparte

(determina las configuraciones tpicas auxiliares de la lnea de ventilacin y sus

longitudes).

Los ejes estn mojados? Si fuera as, el agua es corrosiva?

Programa de simulacin en red utilizado.

Otros programas de computadora en uso o que requiera ser usados.

Datos de monitoreo de ventilacin (por ejemplo, tubos de escape diesel,

flujos de aire, monitoreo en lnea).

Estudios de ventilacin o factibilidad recientes o relevantes.

Cualquier otro aspecto de seguridad que necesite ser considerado.

Cualquier auditora reciente completada.

Cualquier inquietud de los operadores o planificadores sobre problemas de

ventilacin actuales o a futuro.

Cualquier telemetra, monitoreo remoto o requerimientos de operaciones/controles

a remoto.