Universidad Andrés Bello Facultad De Ingeniería Ingeniería ...

Universidad Andrés Bello

Facultad De Ingeniería

Ingeniería Civil En Minas

PROYECTO DE DISEÑO TÉCNICO Y ECONÓMICO DE SISTEMA DE VENTILACIÓN

DE MINA TRINIDAD, LEBU

Proyecto De Título Para Optar Al Título De Ingeniero Civil En Minas

Alumno:

Esteban Alejandro Sanhueza Aguayo

Profesor Guía:

Jorge Antonio Villarroel Villalobos

Concepción, Chile 2020

https://www.google.cl/url?sa=i&url=https://vinculacion.unab.cl/descargas/imagen-corporativa/&psig=AOvVaw2fD3VgX6EcDBkXBQzC_f0H&ust=1584799669249000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCJjclvqeqegCFQAAAAAdAAAAABAD

2

DEDICATORIAS

Dedicado a la Mina Trinidad, para que puedan solucionar lo más pronto posible los

problemas que tiene, para que en un futuro no arriesguen a sus trabajadores a futuros

problemas de salud.

Dedicado a mi familia, que sin el apoyo que ellos me han entregado jamás hubiera llegado

a esta instancia, también fueron el pilar que me mantuvieron en pie en todo momento,

son a quienes les debo todo.

3

AGRADECIMIENTOS

Primero que nada quiero agradecer a mis padres por todo el cariño y la paciencia que me

han tenido, por su apoyo incondicional, su ayuda y el amor que me han entregado desde

que era un niño.

Agradecer a mis amigos, por su apoyo dentro de la universidad, por su buena onda y por

el apoyo que estos me entregaron cuando más lo necesitaba, también por el apoyo

entregado fuera de la universidad cuando necesitaba despejarme.

Igual quiero agradecer el apoyo que me entregaron mis hermanos, mis primos, mis tías

y mis abuelos, siempre entregando sus palabras de aliento para seguir adelante en esta

carrera y su apoyo incondicional.

También a mi profesor guía, por brindarme la orientación, las correcciones a los avances

de tesis y sus respectivas sugerencias, al igual que la paciencia que me tuvo este año.

Finalmente agradecer a Dios, por darme la oportunidad de estar con vida y aunque este

año fuera demasiado malo en muchos aspectos, nos protegió de varios problemas que

se ha habido como la pandemia, entre otros.

4

CONTENIDO

DEDICATORIAS ............................................................................................................. 2

AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... 3

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 11

RESUMEN ..................................................................................................................... 13

ABSTRACT ................................................................................................................... 15

OBJETIVOS .................................................................................................................. 17

ALCANCE ..................................................................................................................... 18

JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA.............................................................................. 19

METODOLOGÍA ........................................................................................................... 20

CAPÍTULO 1, ANTECEDENTES DEL PROYECTO ..................................................... 22

1.1 Especificaciones de la mina .......................................................................... 22

1.2 Descripción de los planos de la mina ........................................................... 26

1.3 Datos de la malla de ventilación ................................................................... 32

1.4 Antecedentes climáticos................................................................................ 34

1.5 Antecedentes de Flora y Fauna ..................................................................... 35

1.5.1 Flora ............................................................................................................. 35

1.5.2 Fauna ............................................................................................................ 36

1.6 Condición actual ............................................................................................. 36

1.6.1 Temperatura interior de la mina ............................................................. 37

1.6.2 Concentración de gases ............................................................................. 37

1.6.3 Polvo y gases nocivos ................................................................................ 37

5

1.6.4 Galerías sin sellar........................................................................................ 39

1.7 Ventilación con Aire comprimido .................................................................. 39

1.8 Geología del sector ........................................................................................ 41

CAPÍTULO 2, MARCO TEÓRICO................................................................................. 43

2.1 Potencia de ventiladores ............................................................................... 43

2.2 Caída de presión o fricción............................................................................ 44

2.3 Caudal ............................................................................................................. 44

2.4 Tipos de ventilación ....................................................................................... 44

2.4.1 Ventilación auxiliar...................................................................................... 45

2.4.2 Ventilación natural ...................................................................................... 45

2.5 Tipos de ventilación auxiliar.......................................................................... 46

2.5.1 Sistema aspirante........................................................................................ 46

2.5.2 Sistema impelente ....................................................................................... 46

2.5.3 Sistema combinado .................................................................................... 47

2.5.4 Radial (Centrífugo) ...................................................................................... 48

2.5.5 Axial .............................................................................................................. 48

2.6 Caudal requerido por persona ...................................................................... 49

2.7 Caudal requerido por desprendimiento de gases ....................................... 50

2.8 Caudal requerido por temperatura ................................................................ 50

2.9 Caudal requerido por el polvo en suspensión ............................................. 51

2.10 Caudal requerido por producción ................................................................. 51

2.11 Caudal requerido por consumo de explosivo .............................................. 52

2.12 Método de explotación ................................................................................... 53

2.13 Gases de la minería ........................................................................................ 54

6

2.14 Cambios de concentración por altitud ......................................................... 56

2.15 Limite permisible ponderado (LPP) .............................................................. 56

2.16 Limite permisible absoluto (LPA) .................................................................. 56

2.17 Gas metano (CH4) ........................................................................................... 56

2.18 Dióxido de carbono (CO2) .............................................................................. 57

2.19 Monóxido de carbono (CO)............................................................................ 58

2.20 Dióxido de azufre (SO2) .................................................................................. 59

2.21 Anhídrido sulfúrico (H2S) ............................................................................... 60

2.22 Gases nitrosos (NO2 y NO3) ........................................................................... 61

2.23 Oxigeno (O2) .................................................................................................... 62

2.24 Caída por choque ........................................................................................... 63

2.25 Pérdida total de aire ....................................................................................... 64

2.26 Mangas de ventilación ................................................................................... 64

2.27 Lona vulcanizada ............................................................................................ 65

2.27.1 Características ......................................................................................... 65

2.28 Flexible forzado .............................................................................................. 66

2.28.1 Características ............................................................................................ 67

2.29 Metálico ........................................................................................................... 68

2.29.1 Características ......................................................................................... 68

2.30 Manga Twin ..................................................................................................... 69

2.31 Accesorios de mangas de ventilación .......................................................... 72

2.31.1 Y estándar .................................................................................................... 72

2.31.2 Y lateral ........................................................................................................ 73

2.31.3 Y pantalón .................................................................................................... 73

7

2.31.4 Reduflex ....................................................................................................... 74

2.31.5 Ampliaflex .................................................................................................... 74

2.31.6 T .................................................................................................................... 75

2.31.7 Codo ............................................................................................................. 76

2.31.8 Cable mensajero.......................................................................................... 76

2.31.9 Acoples ........................................................................................................ 77

2.31.10 Suspensión ............................................................................................... 78

2.31.11 Problemas comunes y soluciones con las mangas ............................. 79

2.32 Evaluación técnica ......................................................................................... 82

2.32.1 Unidades y conversiones ........................................................................ 82

2.32.2 Conexión por grupo electrógeno ........................................................... 83

2.32.3 Conexión por electricidad ....................................................................... 83

2.32.4 Costos de Mangas de ventilación .......................................................... 84

2.26 Largos Equivalentes para K= 0.00189 ............................................................ 85

2.27 Coeficiente de resistencia aerodinámico ....................................................... 87

CAPÍTULO 3, DESARROLLO ...................................................................................... 88

3.1 Malla Básica ........................................................................................................ 88

3.2 Identificación de los largos equivalentes para las galerías de las faenas .... 89

3.2. Simulación y estudio de caudales ................................................................... 92

3.2.1 Caudal por número de trabajadores ........................................................... 92

3.2.2 Caudal por kilogramo de explosivos .......................................................... 92

3.2.3 Caudal por el desprendimiento de gases .................................................. 93

3.2.4 Caudal por la temperatura ........................................................................... 94

3.2.5 Caudal por su producción ........................................................................... 94

8

3.2.6 Caudal por equipo con combustión interna .............................................. 95

3.2.7 Caudal Total y margen de seguridad ............................................................. 95

3.3 Predicción de distribución de flujos y presiones ........................................ 95

3.3.1 Distribución de flujos y presiones ......................................................... 96

3.4 Tamaño de ventiladores y ductos de aire optimizados............................. 121

3.6 Costos operacionales .................................................................................. 124

3.6.1 Gasto energético ....................................................................................... 125

3.6.2 Gasto en mangas de ventilación .......................................................... 126

CAPÍTULO 4, ANALÍSIS DE LOS DATOS OBTENIDOS ........................................... 127

4.1 Malla actual vs requisitos de la faena............................................................. 127

4.1.1 Posible solución 1, acortar la distancia de la faena ................................ 128

4.1.2 Posible opción 2, sellar galerías en desuso ............................................ 129

4.1.3 Posible solución 3, creación de una revuelta .......................................... 130

4.2 Costos de mangas de ventilación ................................................................... 133

4.2.1 Costos de los accesorios de las mangas .................................................... 134

Conclusión ................................................................................................................. 135

BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA.............................................................................. 137

9

Indice de imágenes

Ilustración 1 Análisis de sistemas de ventilación subterránea ....................................... 20

Ilustración 2 Mapa de la ubicación de Mina Trinidad. .................................................... 22

Ilustración 3 Planos de la Mina Trinidad, Lebu .............................................................. 25

Ilustración 4 Certificado y fecha de los planos ............................................................... 25

Ilustración 5 Representación de las variaciones de temperatura a lo largo del año ...... 34

Ilustración 6 Formación geológica de la ciudad de Lebu ............................................... 42

Ilustración 7 ejemplo de Ventilación natural .................................................................. 45

Ilustración 8 Ejemplo de ventilación artificial mina El Salvador ..................................... 46

Ilustración 9 Esquemas de Tipo Básicos de ventilación Auxiliar de Desarrollo ............. 47

Ilustración 10 Ejemplo de ventilador centrífugo (radial) ................................................. 48

Ilustración 11 Ejemplo de ventilador Axial ..................................................................... 49

Ilustración 12Ejemplo de manga de ventilación lisa ...................................................... 66

Ilustración 13 Ejemplo de manga de ventilación reforzado............................................ 68

Ilustración 14 Ejemplo de manga de ventilación metálica ............................................. 69

Ilustración 15 Ejemplo de manga Twin .......................................................................... 70

Ilustración 16 Ejemplo de conexión “y” estándar ........................................................... 73

Ilustración 17 Ejemplo de conexión "y" lateral ............................................................... 73

Ilustración 18 Ejemplo de conexión "y" pantalón ........................................................... 74

Ilustración 19 Ejemplo de reduflex ................................................................................. 74

Ilustración 20 Ejemplo de ampliafex .............................................................................. 75

Ilustración 21 Ejemplo de conexión "T" ......................................................................... 75

Ilustración 22 Ejemplo de conexión de tipo codo ........................................................... 76

Ilustración 23 Ejemplo de Cable mensajero .................................................................. 77

10

Ilustración 24 Ejemplo de instalación de acoples en mangas lisas ............................... 78

Ilustración 25 Ejemplos de instalación de suspensión ................................................... 79

Ilustración 26 Ejemplo de instalación de manga de ventilación ..................................... 80

Ilustración 27 Ejemplo de instalación de manga de ventilación ..................................... 81

Ilustración 28 Medidas del largo equivalente ................................................................. 85

Ilustración 29 Largos equivalentes ................................................................................ 85

Ilustración 30 Largos equivalentes ................................................................................ 86

Ilustración 31 Largo equivalente .................................................................................... 86

Ilustración 32 Coeficiente de resistencia según distintos terrenos y rocas .................... 87

Ilustración 33 Mapa de la entrada principal y posible revuelta .................................... 131

Ilustración 34 Croquis de Mina Trinidad al crear la revuelta ........................................ 132

Ilustración 35 Entrada de la posible revuelta ............................................................... 132

Ilustración 36 Medidas necesarias para la creación de un marco para la fortificación por

madera ........................................................................................................................ 133

11

INTRODUCCIÓN

La minería en Chile es una de las piezas fundamentales en la economía de este país,

sustenta a la nación generando ganancias en el PIB, como también a las personas que

trabajan en dicho rubro, estas ganancias se pueden invertir en el gasto público, como

salud, educación, entre otros.

Cabe destacar que la minería en Chile ha tenido una gran tradición que se ha abarcado

a lo largo de 200 años de historia, en los cuales se ha explotado salitre, plata, carbón,

cobre, entre otros, es este último el que ha llevado al país a convertirse en el mayor

productor de cobre a nivel mundial, sin embargo, se suele decir que solo existe minería

en el norte del país, recalcando la minería metálica como la del cobre, oro y plata, pero

esta no solo abarca la zona norte, sino también la zona central y sur donde se explota el

carbón.

El carbón ha sido uno de los minerales más explotados en la zona central,

específicamente en la octava región, en donde la minera más reconocida en toda la

historia ha sido el “Chiflón del Diablo”, ubicada en la ciudad de Lota, pero no solo en esa

ciudad se explotaba dicho mineral, también era explotada en la provincia de Arauco,

donde ha sido el sustento de muchas personas de este sector. Hoy en día esta minería

sigue en pie, es por eso que se debe apoyar a este rubro con medidas como guiar a las

empresas con ayudas técnicas o ayuda con la ingeniería, con énfasis en el área de

ventilación y fortificación.

En la minería como en cualquier trabajo, siempre se debe buscar las condiciones óptimas

hacia sus trabajadores para que estos puedan rendir de mejor manera y sean capaces

de trabajar sin ningún problema, es por eso, que es tan requerida la ventilación en minería,

sobre todo en las minerías subterráneas de grandes profundidades.

12

La ventilación se utiliza para poder asegurar la respiración humana como también para

remover gases y material particulado que pueden ser nocivos para la salud, sobre todo

en la minería del carbón, que se genera gas metano al liberarse carbono al ambiente.

Otro uso es la regulación de la temperatura, “ya que esta puede aumentar en promedio

1° C por cada 30 – 35 metros de profundidad”1.

1 Glosario geotérmico (2012), gradiente geotérmico. Recuperado de https://glosarios.servidor-alicante.com/geologia/gradiente-geotermico

https://glosarios.servidor-alicante.com/geologia/gradiente-geotermico


13

RESUMEN

En el contexto de la pequeña minería de carbón, es necesario tener una buena ventilación,

debido a que cada vez que se hace un avance en este tipo de trabajo, es necesario

actualizar, ya que, el gas metano, es un gas que es necesario diluir con rapidez porque

al ser un gas inflamable, pone en riesgo la vida de todas las personas dentro del sector.

Los riesgos y peligros al ambiente laboral, creados en el interior de una mina subterránea,

por una mala ventilación son muchos, pasan de reducción en la capacidad

funcionamiento de los equipos, a graves enfermedades que imposibilitan realizar las

actividades laborales a las personas en exposición, para evitar esto, es muy importante

tener claro dos datos fundamentales para evaluar las condiciones de ventilación, en

primer lugar la cantidad de aire que hace ingreso a la mina, así como también la caída

de presión, otro aspecto es establecer las necesidades de caudal que indica la ley, ya

que a partir de ese resultado se determina la cantidad segura de aire, esta cifra es

respaldada por los cálculos hechos a base de los decretos supremos 594 de Higiene y

Seguridad del Ministerio de Salud y el 132 de Seguridad Minera del Ministerio de Minería.

Para poder llevar a cabo el estudio del caudal actual Mina Trinidad, fue necesario ver el

equipo que está encargado de velar por la ventilación, que es el compresor, dadas las

características de este equipo, llegamos a la conclusión que la cantidad de aire que

estrega a la mina es de 30,42 m3/seg, cuyo dato es bastante menor comparado con el

obtenido mediante los requisitos óptimos dados por el Decreto Supremo 132 de

Seguridad Minera, con dicha ley el requisito es de 400 m3/seg., de los cuales, el aire se

dividen para los trabajadores (1,8 m3/seg.), para diluir los gases emanados por los

explosivos (0,7 m3/seg.), al ser un mina de carbón se desprende gases como metano o

gases anhídridos carbónicos (1,55 m3/seg.), para disminuir la temperatura de la faena

minera (328,58 m3/seg.) y también para la emisión por producción (0,7 m3/seg.). Por lo

tanto, es necesario actualizar la malla de ventilación.

14

En la Mina Trinidad, usan como ventilación principal el compresor dicho equipo libera

aceite de motor, lo cual puede perjudicar más aún la vida de los trabajadores, por lo tanto,

es necesario cambiar el ventilador por uno mecánico, con ello se elimina las emisiones

de aceite de motor por parte del compresor.

15

ABSTRACT

In the context of small coal mining, it is necessary to have good ventilation, because every

time progress is made in this type of work, it is necessary to update, since methane gas

is a gas that is necessary dilute quickly because, being a flammable gas, it puts the lives

of everyone in the sector at risk.

The risks and dangers to the work environment, created inside an underground mine, due

to poor ventilation are many, they go from a reduction in the ability to function of the

equipment, to serious diseases that make it impossible to carry out work activities for

people in exposure, To avoid this, it is very important to be clear about two fundamental

data to evaluate the ventilation conditions, firstly the amount of air that enters the mine,

as well as the pressure drop, another aspect is to establish the flow needs that The law

indicates, since the safe amount of air is determined from this result, this figure is

supported by the calculations made based on the supreme decrees 594 of Hygiene and

Safety of the Ministry of Health and 132 of Mining Safety of the Ministry of Mining.

In order to carry out the study of the current Trinidad Mine flow, it was necessary to see

the equipment that is in charge of ensuring ventilation, which is the compressor, given the

characteristics of this equipment, we came to the conclusion that the amount of air that

drains to the mine is 30.42 m3 / sec, whose data is much lower compared to that obtained

through the optimal requirements given by Supreme Decree 132 on Mining Safety, with

said law the requirement is 400 m3 / sec., of the which, the air is divided for the workers

(1.8 m3 / sec.), to dilute the gases emanating from the explosives (0.7 m3/ sec.), being a

coal mine, gases such as methane or gases are released Carbonic anhydrides

(1.55 m3/sec.), to reduce the temperature of the mining site (328.58 m3/ sec.) and also for

production emissions (0.7 m3/ sec.). Therefore, it is necessary to update the ventilation

mesh.

16

In Mina Trinidad, they use the compressor as the main ventilation, said equipment

releases motor oil, which can further harm the lives of workers, therefore, it is necessary

to change for a mechanical one, thereby eliminating emissions of engine oil from the

compressor.

.

17

OBJETIVOS

Objetivo general

Evaluar un modelo de ventilación minera que cumpla en el aspecto técnico y económico,

que asegure la respiración humana, que disminuya la temperatura del ambiente y que

pueda repeler el material particulado y gases nocivos en Mina Trinidad.

Objetivos específicos

Evaluar la condicionante actual en la Ventilación de la Mina Trinidad.

Evaluar la ventilación en el carácter técnico, mediante el uso de distintos tipos

de ventiladores, como su funcionalidad aspirante o impelente.

Evaluar los cumplimientos de la normativa de seguridad y ventilación.

Diseñar un sistema de Ventilación que dé solución a la problemática actual de

la Mina.

Evaluar los distintos tipos de ventilación auxiliar existente.

Evaluar los costos de la ventilación.

18

ALCANCE

Se estudiará los caudales necesarios, según el siguiente apartado: El Art. N°

138 del D.S. N° 72., exige una corriente de aire fresco de no menos de tres

metros cúbicos por minuto (3 m³/ min.) Por persona, en cualquier sitio del

interior de la mina2.

Dentro de los gases exhalados, solo se considerará en la exhalación humana

el dióxido de carbono (CO2) mientras que los gases de minería, se considerará

gases liberados por el carbón, entre ellos el Metano (CH4).

Se evaluará también con el uso de cálculos matemáticos, mediante fórmulas,

como la caída de presión y el caudal en la frente de trabajo.

Serán excluidas consideraciones de tipo termodinámico como metodologías

de estimación de caudales.

2 SERNAGEOMIN (2008), Departamento de seguridad minera [Internet] recuperado de https://www.sernageomin.cl/wp-content/uploads/2018/12/200812GuiaVentilacionMinas.pdf.

https://www.sernageomin.cl/wp-content/uploads/2018/12/200812GuiaVentilacionMinas.pdf

19

JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

En la mina Trinidad de Lebu, donde se explota carbón, se proyecta una mejora en su

ventilación actual. Las condiciones que presenta esta mina no son las más óptimas para

que sus trabajadores den el mejor rendimiento en su jornada laboral, hay parámetros a

mejorar como la temperatura y el exceso de material particulado de carbón al ambiente,

problemáticas a solucionar para lo cual se presenta este proyecto.

En la mina se evidencian varias deficiencias en el tema de ventilación, sobre todo en las

frentes de trabajo, lo cual se ve reflejado en la cantidad de mineral explotado o en otras

palabras, el tonelaje extraído por día. Este no supera los 10 carros de carbón diarios

(aproximadamente 6 m3/día), el cual no es el esperable para la cantidad de personas que

trabajan dentro (Cerca de 9 personas), es decir, la empresa genera una baja producción

para las cantidades señaladas, cabe recalcar que el manto de carbón que se explota es

cercano a los 2 metros de alto con 4 metros de ancho, en condiciones óptimas se podría

alcanzar 16 m3/día.

La faena minera representa un alto esfuerzo físico, esto resulta en una sudoración

excesiva del cuerpo, generando que las ropas del trabajador queden empapadas,

disminuyendo así su desempeño, como su capacidad de trabajo e impactando

directamente en la producción. La diaforesis provoca la impregnación del material

particulado, éste puede provocar problemas respiratorios y generar neumoconiosis, más

conocida como “la enfermedad de los pulmones de carbón”, además mencionar que ese

mismo material particulado provoca una condición alarmante en el ambiente de trabajo,

por la generación de gas metano, también conocido como gas grisú, en este tipo de

condiciones se puede generar una detonación haciéndolo explotar, desencadenado

resultados fatales para los trabajadores.

20

METODOLOGÍA

De acuerdo con el estudio de McPherson, el flujo de la información en un estudio de

ventilación debería estar compuesto por las siguientes etapas.

ILUSTRACIÓN 1 ANÁLISIS DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN SUBTERRÁNEA3

3 McPherson (1993). Subsurface Ventilation Engineering. Chapter IX Ventilation Planning, Systems Analysis Of The Planning Procedure P.280. Recuperado De Https://Www.Latam.Srk.Com/Sites/Default/Files/File/English_V-Subsurface_Ventilation_Engineering-Srks_Mine_Ventilation_Services.Pd

21

Según el estudio de McPherson, hay que establecer y evaluar cada parámetro puesto en

la imagen, obviamente descartando algunos por temas de ser en un caso hipotético.

Primero es tener los datos del terreno, ya que con eso, podemos tener factores

que pueden alterar y perjudicar la ventilación que se estima, como lo son las

porosidades de la roca encajadora, minerales que absorben el oxígeno, entre

otros.

Establecer la malla básica, en este punto se analiza dónde circulará el aire

incluyendo la forma y distribución de la mina, para observar su geometría y

reconocer donde se genera la pérdida de presión del aire.

Simulación y estudio de caudales, como dice su nombre simular la cantidad

de aire que debería estar circulando, con los números de trabajadores,

potencia de los equipos y las pérdidas de presión a lo largo de la faena.

Predicción de distribución de flujos, presiones, concentraciones de gases y

costo operativo, predecir o calcular cómo se va a destruir los flujos, como va a

variar las presiones en cada punto y la cantidad de gases, como el oxígeno,

nitrógeno o gases anhidro carbonoso, ejemplo CO2 y CO, también importante

los costos se debe buscar la mejor solución al menor costo posible.

Tamaño de ventiladores y ductos de aire optimizados, si el tamaño de los

ventiladores no es el apropiado para el flujo requerido, puede afectar a la

respiración humana, por lo tanto, se debe buscar el mejor ventilador.

Simulación de aspecto termodinámico, uno de los problemas que tiene esta

faena minera es el calor presente, esta sensación térmica es bastante

asfixiante si se está trabajando.

22

CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES DEL PROYECTO

1.1 Especificaciones de la mina

La Mina Trinidad, productora de carbón ubicada a 4 kilómetros al suroeste de Lebu en el

sector conocido como “El Diezmo”, las coordenadas en grados -37.634255, -73.647304

posee una entrada única, a través de la ruta 160 kilómetro, camino P160.

ILUSTRACIÓN 2 MAPA DE LA UBICACIÓN DE MINA TRINIDAD.

La Mina Trinidad se dedica a la explotación, lavado y comercialización de carbón. Su

funcionamiento laboral es de 24 días al mes, descontando los días domingo, con turnos

de 8 horas, cada día se divide en tres turnos, por lo tanto, en la mina se trabaja con 72

turnos al mes.

La mina consume un total de 10 cajas de Samsonita C 1x8”, y 8 paquetes de detonadores

electrónicos al mes, lo cual se le atribuye un consumo de 225,5 kg por mes para así poder

explotar 2200 toneladas mensuales de carbón.

23

La mina consta con un grupo de 250 kilovatios para sustentar a los ventiladores de la

mina y los focos para la iluminación, también para el uso de huinches, entre otros.

La mina consta de 120 trabajadores a lo largo de los tres turnos, por ende, en cada turno

trabajan 40 personas, siendo estos divididos por distintos frentes de trabajo, cuyos roles

varían dependiendo de su labor en ésta, la división es la siguiente:

2 Barreteros: Se encargan de la explotación de carbón, ellos realizan la

perforación, carguío de explosivos y la tronadura.

4 Contratistas: Se encargan de la fortificación, agregando que ellos se

encargan de la asistencia del barretero.

10 Paleros: Se encargan del carguío y transporte del carbón mediante el

llenado y el traslado de los carros, hasta cierto punto.

6 Llenadores: Se encargan del uso de correas transportadoras de tipo panzer,

para transportar el carbón desde el punto de vaciado de los carros, y

posteriormente el transporte a otros carros para hacer el traspaso a otro nivel.

4 Tumbadores: Se encargan de tumbar los carros que llegan a la superficie,

tanto si son de carbón o de material estéril.

10 Carreros: se encargan de transportar los carros hacia la superficie pasando

por distintos subniveles, también se encargan del uso de equipos como el

huinche para transportar los carros en pendientes.

1 Mecánico: Se encarga del arreglo de equipos, de los carros, palas, etc. Sobre

todo las herramientas o equipos de metal.

1 Eléctrico: Se encarga de la mantención e instalación de circuitos eléctricos,

bombas eyectoras y de ventiladores.

1 Jefe Turno: Es el encargado de velar el funcionamiento de la faena, viendo

que todo funcione como corresponde, eso agregado a velar por la seguridad y

que todos los trabajadores cumplan su rol y la distribución de estos.

24

1 Mayordomo: Se encarga de mantener la logística de los insumos de los

equipos, como correas, soldadura, baterías, etc. También se encarga de

mantener el ornato y el orden de los casilleros y salas de los trabajadores.

Este grupo de trabajadores se divide en dos frentes de trabajo a lo largo de la faena,

estos son el frente principal y el frente secundario.

Frente Principal: Es donde se tiene el manto de carbón más grande de la faena, teniendo

una potencia cercana a los dos metros, su conformación es la siguiente:

1 Barretero

2 Contratista

6 Paleros

4 Llenadores

Frente Secundario: Siendo este el segundo frente de trabajo, su potencia es menor que

el primero, siendo sólo de 1 metro de carbón, está conformado por:

1 Barretero

2 Contratista

4 Palero

2 Llenadores

Mientras que los Carreros están divididos a lo largo de la faena y los Tumbadores están

en la parte exterior de la mina.

25

ILUSTRACIÓN 3 PLANOS DE LA MINA TRINIDAD, LEBU

ILUSTRACIÓN 4 CERTIFICADO Y FECHA DE LOS PLANOS

26

1.2 Descripción de los planos de la mina

Como se puede apreciar en la ilustración 3, la mina se subdivide a lo largo de túneles,

cada una llamada de una manera distinta, con su propia geología y medidas, con una

inclusión para cada tramo.

a. Chiflón Principal: Es la única entrada que tiene esta mina, tiene un largo total

de 75 metros, con una inclinación negativa de 40°, es una galería de 2,5 x 3,5

metros cuadrados, con fortificación de madera de eucaliptos, con una

separación promedio de marco a marco de 75 cm, lo cual dice que el tipo de

roca es de buena calidad.

o La geología presente en esta sección es tierra los primeros 10

metros, arenisca meteorizada en el resto de los metros, con fuerte

presencia de hierro en la arenisca.

o El nivel freático está bastante presente a lo largo de la galería, se

puede apreciar que a lo largo de ésta gotee, sobre todo en su parte

central.

b. Corriente 1: Es una galería inclinada de 2,5 x 4 metros cuadrados, tiene un

largo de 100 metros con una inclinación negativa bastante cercana a los 20°,

la fortificación de madera de eucaliptos, con una separación promedio de

marco a marco de 75 cm, lo cual indica que el tipo de roca es de buena calidad.

o La geología presente en esta sección sigue siendo arenisca pero

por tema de los goteos que caen del chiflón principal, produce que

los niveles de sulfatación de las rocas sean mucho más elevados,

27

por lo tanto, se necesita que la ventilación sea un poco más elevada,

por temas de seguridad.

o El nivel freático es casi nulo si no fuera por lo caído del chiflón

principal, lo cual se deja en un pozo interno para la expulsión por

una bomba eléctrica.

c. Nivel 2: Pequeña galería de 12 metros de largo con una dimensión de 2,5 x

3,5 metros cuadrados que conecta con otra galería, sin inclinación, está

instalado un huinche que permite el movimiento de los carros, se mantiene la

misma separación de la fortificación de madera.

o La geología en esta galería se compone por rocas de tipo arenisca,

aunque se puede ver el afloramiento de mantos de carbón de

pequeña potencia, cercanos a los 10 centímetros.

o No hay presencia del nivel freático.

d. Corriente 3: Es una galería inclinada de 113 m de largo, con una sección de

2,5 x 3,5 metros cuadrados, tiene una pequeña inclinación negativa de más

menos 25 – 30°, por dónde los carros de carbón pasan, mediante un huinche

que está en el nivel 2, la separación de los marcos de madera disminuye,

siendo estos ahora de 50 centímetros.

o La geología presente en esta galería es arenisca y conglomerado,

por lo tanto, aún prevalece las rocas de tipo sedimentario, pero se

pueden apreciar mantos de carbón de poca potencia.

o Nivel freático, se presenta a lo largo de la galería, lo cual cae

periódicamente, y se almacena en la galería siguiente, en un pozo

presente en la parte central de ésta.

28

e. Nivel 3: Es una galería de 81 metros de largo, con una sección de 3 x 3,5

metros cuadrados, tiene una inclinación cercana a cero, esta galería presenta

divisiones a lo largo del trayecto, las divisiones son producidas por

desviaciones que tiene la galería, las cuales producen caídas en la presión de

la ventilación, estas se encuentran a los 16 metros, 36 metros y a los 29 metros,

y a los 52 metros existe una apertura de 2 x 2 metros cuadrado al costado

derecho de la galería, donde se guardan herramientas y equipos de trabajo del

personal, también se encuentra el taller de estos mismos, se mantiene la

distancia de 75 centímetros para cada fortificación de madera, mientras que

los metros finales, pasa a ser de 50 centímetros de espesor, debido al cambio

de roca. Al metro 52, empieza una corriente con pendiente positiva de 10°, que

permite el traspaso de carros vacíos y llenos que se necesita en los frentes de

trabajo.

o La geología se mantiene compuesta por arenisca, pero en los

metros finales, se presentan arcillas, esta roca es de muy mala

calidad, por lo tanto, se disminuye la separación de los marcos de

madera. En la parte de al medio se ve un manto de carbón de 20

centímetros, que atraviesa por la parte superior de la galería.

o El nivel freático de este nivel es casi nulo, lo único que cae es del

corriente 2, esta caída de agua se almacena en el pozo que está

cerca de los 16 metros, sin este pozo, el agua podría inundar esta

galería.

f. Estocada: Es una galería que se junta con el nivel 3, formando un ángulo de

90°, la separación de los marcos vuelve a ser de 75 cm, por lo que indica que

el tipo de roca es de mejor calidad que en el nivel 3, tiene una inclinación

cercana a 0 y una longitud de 25 metros, con una sección de 2,5 x 3,5 metros

cuadrados.

29

o La geología presente es esta galería sigue siendo arenisca, aunque

tiene segmentos de carbón a lo largo de la galería.

o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.

g. Corriente 4: es una galería inclinada de 64 metros, con una inclinación positiva

cercana a 30°, una galería con un ancho y largo de 2,5 x 2,5 metros cuadrados,

se mantiene la separación de 75 cm de marcos de madera, que sirve para la

fortificación.

o La geología presente cambia de arenisca a rocas de tipo lutita,

aunque más adelante se pierde el rastro de ella.


h. Nivel 4: es una pequeña galería de tan solo 11 metros con una sección de 2,5

x 4,5 metros cuadrados, que sirve para almacenar carros vacíos y dirigir carros

llenos hacia la corriente 3 mediante el huinche que está puesto aquí mismo, la

separación de fortificación es de 75 cm.

o La geología presente cambió de lutita a arenisca, de buena calidad

y masiva.


i. Nivel 5: Es la continuación del nivel 4, tiene una pequeña desviación del nivel

4, tiene un largo de 37 metros con una sección de 2,5 x 4,5 metros cuadrados,

está hecho de un doble camino, uno para los carros llenos y otros para carros

vacíos, aquí la separación de los marcos de fortificación se mantiene, siendo

75 centímetros la separación de éstos.

30

o La geología sigue siendo arenisca de buena calidad y masiva.


j. Torno 6: Galería que es hecha en curvas y con inclinación, tiene una longitud

de 8 metros con inclinación de 20°, y un segmento lineal de 9 metros, como se

puede ver en los planos, tiene un segmento de 2,5 x 3,5 metros cuadrados con

una separación de los marcos de 75 centímetros.



k. Frente Secundario: Donde se explota el carbón con una potencia de 1,5 metros,

no es una galería muy grande, 1,5 x 2 metros cuadrados, con un largo de 5

metros con inclinación de 35°, se inicia desde la curvatura del torno, se explota

el carbón con correas trasportadoras de tipo panzer, que alimenta a los carros

de carbón para ser llevados hacia el exterior, las correas van desde el frente

de trabajo hasta la llegada de los caminos, en los planos de la mina no se

puede apreciar por temas de desactualización.



l. Maestra 5 Norte; galería recta de 27 metros de longitud y una sección de 2,5

x 3,5 metros cuadrados, actualmente se encuentra en stand-by, o en otras

palabras, se encuentra en espera de trabajo, pero no está sellado, ya que

cuando uno de los dos frentes termine su trabajo podrá comenzar a operar.


31


m. Corriente 5: galería inclinada de 47 metros con una sección de 2,5x3,5 metros

con una inclinación de 30° negativos, donde a los 37 metros, abre camino para

una nueva galería y en los metros restante aumenta su inclinación negativa

hasta los 35°, la separación de los marcos de madera sigue en 75 centímetros.



n. Maestra 7 Norte: galería de 29 metros de largo pero que a los 13 metros, abre

espacio a otra galería, la maestra 7 norte tiene una inclinación bastante baja,

se podría decir que tiene una inclinación cercana a cero grados, con una

sección de 2,5 x 3,5 metros cuadrados, esta galería se trabaja con correas

transportadoras.



o. Torno 7: Galería de 16 metros, que al igual que la maestra 5 norte, también

está en modo stand-by, esperando la continuidad de los trabajos, en esta

galería tiene una sección de 2,5 x 3,5 metros cuadrados, con una separación

de 50 centímetros.

o La geología sigue siendo arenisca de mediana calidad y fracturada.


32

p. Frente primario: Donde se explota el carbón de una potencia de 2,2 metros, es

una sección de la maestra 7 norte, la cual explotan el carbón, con una sección

de 2,5x6 metros cuadrados, una fortificación de madera cada 3 metros. Antes

de llegar al carbón hay una galería con una inclinación de 40° positivo y de 10

metros de largo y una sección de 2,5 x 3,5 metros cuadrados, la cual gracias

a la inclinación se aprovecha para que el carbón se deslice hasta llegar al

panzer que está en la Maestra 7 Norte, esta galería no se puede apreciar en

los planos de la mina.



q. Maestra 4 Sur, tiene una longitud de 39 metros y una sección de 2,5 x 3,5

metros cuadrados con una inclinación cercana a cero, esta maestra está

abandonada pero no sellada, por lo tanto, esa galería está cerrada y con

prohibición de entrar.

1.3 Datos de la malla de ventilación

En la mina trinidad se prioriza la respiración natural, la cual entra por el chiflón principal,

como este aire es insuficiente, se asegura la respiración mediante el uso de ventilación

artificial o asistida la cual consiste en el uso de ventiladores.

La mina Trinidad posee en su poder 5 ventiladores, los cuales se distribuyen a lo largo

de la faena, cuya función es distribuir de buena manera la ventilación para asegurar la

respiración humana, bajar la temperatura y remover gases y partículas nocivas.

33

El primer ventilador se encuentra en la entrada principal, es un ventilador aspirante,

funciona mediante el uso de electricidad, se usa para remover las partículas y gases que

están en el punto de extracción, la cual es el nivel 3.

El segundo grupo de ventiladores, son los ventiladores impelentes, los cuales hacen lo

contrario a un ventilador aspirante, estos funcionan para inyectar aire a la mina y asegurar

la respiración humana, remover las partículas y gases nocivos que estén en el interior,

estos funcionan mediante la inyección de aire mediante el uso del compresor, o sea, no

son eléctricos, estos ventiladores funcionan como ventiladores secundarios y auxiliares.

Se encuentran ubicados en distintos puntos distribuidos de la siguiente manera:

Ventilador 1 está en el inicio del corriente 2 y ventila el nivel 3, funciona como

un ventilador secundario.

Ventilador 2 está en el inicio del nivel 5 y ventila al frente de producción

secundario y al torno 6, funciona como ventilador auxiliar.

Ventilador 3 está al medio del corriente 4 y ventila la maestra 7 Norte y al frente

de producción primario, funciona como ventilador auxiliar.

Y por último se encuentra el ventilador aspirante, se usa para remover las partículas y

gases que están en el punto de extracción, siendo este también impulsado por aire

comprimido y no por electricidad, el punto de extracción es el frente de trabajo primario,

las remueve hasta la mitad del corriente.

34

1.4 Antecedentes climáticos

En Lebu, los veranos son cómodos, secos y mayormente despejados; los inviernos son

largos, fríos, lluviosos y está ventoso durante todo el año. La temperatura generalmente

varía de 7 °C a 19 °C y rara vez baja a menos de 4 °C o sube a más de 21 °C.

La temporada templada dura 3,1 meses, del 13 de diciembre al 17 de marzo, y la

temperatura máxima promedio diaria es más de 18 °C. El día más caluroso del año es el

23 de enero, con una temperatura máxima promedio de 19 °C y una temperatura mínima

promedio de 12 °C.

La temporada fresca dura 3,7 meses, del 28 de mayo al 17 de septiembre, y la

temperatura máxima promedio diaria es menos de 14 °C. El día más frío del año es el 25

de julio, con una temperatura mínima promedio de 7 °C y máxima promedio de 12 °C. 4

ILUSTRACIÓN 5 REPRESENTACIÓN DE LAS VARIACIONES DE TEMPERATURA A LO LARGO DEL AÑO

4 Weather Spark (2020), El clima en promedio en Lebu. Recuperado de https://es.weatherspark.com/y/24144/Clima-promedio-en-Lebu-Chile-durante-todo-el-año

35

1.5 Antecedentes de Flora y Fauna

En la provincia de Arauco, la flora y fauna son características de un tipo de clima y relieve,

ya que éstos le permiten desarrollarse y distinguirse dentro de la inmensidad de

variedades de flora y fauna que existen dentro de esta larga faja de tierra.

La Cordillera de la Costa, actúa como una barrera climática que influye en la distribución

de las precipitaciones y la temperatura y por lo tanto sobre la distribución de la flora y

fauna. Su vertiente occidental recibe los vientos y precipitaciones del oeste y noroeste,

creando un dominio húmedo con precipitaciones de más de 2.000 mm en los sectores

altos de la Cordillera (Costa del Bio–Bio)5.

1.5.1 Flora

Hay bastante vegetación nativa, pero se concentra en la costa y la precordillera. En el

resto de la región ha sido eliminada para reemplazarla por pinos.

Esta vegetación nativa forma bosques puros o acompañados de vegetación secundaria.

Son los casos de la araucaria, el raulí, hualo, ciprés de la cordillera.

Hay además lengas, avellanos, robles, laureles, ulmos, tineos, lingues, coigües, lumas,

mañíos, boldos, quillayes e incluso ñirres, en la parte sur de la región6.

5 Museo Histórico De Arauco (2006). Generalidades De La Flora Y Fauna De La Octava Región , "Zona De Arauco", Recuperado De http://articulosmuseo.blogspot.com/2006/11/generalidades-de-la-flora-y-fauna-de.html 6 Museo Histórico De Arauco (2006). Generalidades De La Flora Y Fauna De La Octava Región , "Zona De Arauco", Recuperado De http://articulosmuseo.blogspot.com/2006/11/generalidades-de-la-flora-y-fauna-de.html

36

1.5.2 Fauna

La fauna de la región posee como especies características el Sapo de Rayas Amarillas,

Cisne de Cuello Negro, Pudú, Puma, Monito del Monte, Guiña y Coipo.

Entre las aves representativas de la Región están: Gaviota Dominicana, Gaviota de

Franklin, Pelícano Terrible, Chincol y Carpintero.

Otras especies de fauna nativa son: Sapito de Cuatro Ojos, Zorro Chilote, Yaca, Lagarto

de Corbata, Culebra de Cola Corta y Ratón Topo.

La fauna presente en ambientes en vegetación es muy abundante, diversa y con un alto

nivel de endemismo.

Es así como podemos encontrar una fauna adaptada a los matorrales espinosos como

es el caso del Chingue, Zorro Culpeo y numerosos roedores. En los bosques húmedos

templados de esta zona, encontramos mamíferos, como el Puma, Guiña, Pudú, Huemul,

Vizcacha, Zorro Gris y Guanaco, entre otros7.

1.6 Condición actual

La mina Trinidad aún se mantiene en funcionamiento normal, explotando

aproximadamente la misma cantidad de carbón todos los meses, con el uso de la misma

cantidad de explosivos y trabajadores, sin embargo, también se mantienen sus

7 Museo Histórico De Arauco (2006). Generalidades De La Flora Y Fauna De La Octava Región , "Zona De

Arauco", Recuperado De http://articulosmuseo.blogspot.com/2006/11/generalidades-de-la-flora-y-fauna-de.html

37

deficiencias, las cuales afectan su productividad y beneficio, arriesgando la vida de sus

trabajadores y poniendo en riesgo a que la empresa cierre a causa de esto.

1.6.1 Temperatura interior de la mina

La mina presenta una temperatura cercana a los 33 grados Celsius, lo cual produce que

el ambiente al interior de la mina sea sofocante, debido a esto el aire fresco es totalmente

necesario, ya que, dicho ambiente produce que aumente la sudoración, esto favorece

que el material particulado al interior de la mina se impregne al cuerpo de los trabajadores,

produciendo molestias al trabajar, lo cual genera que no se logre un desempeño óptimo

repercutiendo directamente en la producción.

1.6.2 Concentración de gases

El aire al interior de la Mina Trinidad está a una gran temperatura, por lo que, la

concentración de oxigeno se siente bastante baja, generando que aumente la frecuencia

respiratoria del trabajador, esto produce mayor emanación de gases expelidos, como el

dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno (N2).

1.6.3 Polvo y gases nocivos

En la mina se usa explosivos como la samsonita y detonadores eléctricos, su uso genera

gases como monóxido de carbono, dióxido de carbono y gases nitrosos que quedan

rondando por la mina, diluyendo el aire fresco lo cual afecta directamente a la respiración

de los trabajadores.

Cuando se trabaja en minería de carbón, sobre todo con el tema de la perforación, se

libera gases de estratos del carbón, más conocido como gas metano (CH4), lo cual se

38

mantiene a lo largo de la faena, este gas puede generar una detonación, provocando una

explosión por gas grisú. Al mismo tiempo, en el momento de hacer la perforación se

genera material particulado, este es el que puede generar problemas respiratorios, sobre

todo con una exposición prolongada en el tiempo.

En 1942, el Comité de Enfermedades Pulmonares Industriales del Medical Research

Council of Great Britain acuñó el término neumoconiosis de los trabajadores del carbón,

como consecuencia de la observación del Dr. Gough de una enfermedad con unas

características radiológicas similares a las de la silicosis entre los trabajadores dedicados

al trasporte de carbón que tenían una mínima exposición a sílice. Aunque la exposición

más intensa ocurre durante los procesos de extracción y procesamiento, también están

expuestos los trabajadores que realizan labores de transporte y depósito de polvo de

carbón en las centrales térmicas, industria siderúrgica, baterías de cok, industria química

e incluso en venta y uso doméstico.

Al igual que la silicosis, están las formas simples que no se acompañan de síntomas ni

alteración de la función pulmonar y las complicadas (FMP) donde frecuentemente lo

acompaña esta alteración. No existe un patrón característico de la afectación funcional

de la neumoconiosis complicada, pudiendo aparecer diversos grados de obstrucción al

flujo aéreo, defectos restrictivos y alteraciones de la ventilación/ perfusión. En ocasiones,

las masas de FMP pueden necrosarse por isquemia, tuberculosis o infección por

anaerobios. En algunos mineros, se observa el denominado síndrome de Caplan, que

consiste en la presencia de nódulos pulmonares > 1 cm y artritis reumatoide. Estos

nódulos cavitan con frecuencia, pueden ser múltiples o difusos, se pueden confundir con

FMP y no guardan relación con la severidad reumática.8

8 A.M. Escribano Dueñas y J.M. Vaquero Barrios (1993). Enfermedades por agentes inorgánicos. Neumoconiosis. Mesotelioma P.642. Recuperado De https://www.neumosur.net/files/publicaciones/ebook/54-NEUMOCONIOSIS-Neumologia-3_ed.pdf

39

1.6.4 Galerías sin sellar

A lo largo de la faena minera, existen galerías en las que se trabajan y las que permiten

que el mineral pueda salir a la superficie para poder ser lavados y comercializados a la

empresa compradora, pero en ciertas ocasiones, hay galería que se acaba de explotar

completamente o una galería en desuso, en estas se concentran gases, produciendo que

se pierda el aire fresco y la liberación de gases de estratos, a través de las rocas.

En el corriente 4, existe una galería que se encuentra en desuso,

lamentablemente no se ve en la Ilustración 3, ya que, esta galería se encuentra

tapada o sellada por una puerta, pero está mal sellada ya que quedan

espacios vacíos y se pierde el aire fresco.

En la maestra 9 Norte, es una galería que se encuentra en stand-by, o sea,

una galería que se está esperando a que termine otra para volver a retomar

su trabajo, como es una galería que se encuentra parada, produce que se

encierre el aire fresco y se libere gases de la galería.

Maestra 4 Sur, es una galería totalmente abandonada pero no sellada e

incluso alejada de la galería principal, esta galería tiene un aire asfixiante, con

poca concentración de oxígeno, como se encuentra abierta y sin sellar, se

pierde un gran porcentaje de aire fresco entrante.

Torno 7, una galería que tiene una sección pequeña pero que se encuentra

abandonada y sin sellar, por lo tanto, el aire fresco que entra a las galerías de

producción se pierde al ingresar a estas galerías sin trabajar o donde no se

utilizan.

1.7 Ventilación con Aire comprimido

En la Mina Trinidad, se usa la ventilación mediante el uso de compresores, en otras

palabras, ventilación por aire comprimido, este tipo de ventilación es usada solo para la

40

construcción de piques y de chimeneas, debido a la facilidad que este conlleva, pero para

ventilar una faena completa, no da el abasto y además, este aire viene contaminado con

aceites, que es usado en los compresores.

El aceite que se usa en el aire comprimido se usa para lo siguiente:

Cerrar las holguras internas

Enfriar el aire durante la comprensión

Lubricar los rotores9

Uno de los principales problemas que tiene el aire comprimido a la hora de usarse para

ventilar son los siguientes:

Las mangueras de conexión pueden estar sometidas durante su utilización, a flexiones,

golpes, erosiones, etc., lo que puede traer como consecuencia la ruptura de estas, con

el consiguiente movimiento repentino de serpenteo o látigo, producido por la salida

brusca del aire comprimido, y que puede ser causa de lesiones. Este movimiento, de por

sí peligroso, puede verse agravado por la presencia de elementos metálicos, como por

ejemplo las piezas o racores de conexión.

Los mismos escapes de aire comprimido pueden producir heridas en los ojos, bien por

las partículas de polvo arrastradas, o por la presencia de partículas de agua, y/o aceite,

procedentes de la condensación de la humedad del aire o del aceite utilizado en el

compresor y engrasador. El aire comprimido a alta presión puede incluso atravesar la

piel10.

9 Ayala C. Francisco, López J. Carlos, López J. E, Pernia L. José (1994). Manual De Perforación Y Voladura De Rocas P.124-125. 10 Servicio de Salud y Riesgos Laborales de Centros Educativos (1993). Guía De Prevención De

Riesgos Por Guía De Prevención De Riesgos Por El Uso Del Aire Comprimido Y El Uso Del Aire

41

1.8 Geología del sector

En el sector de Lebu, más conocido como el sector El Diezmo, es un sector que

predomina rocas de tipo arenisca, lutita, entre otros. En Lebu existen distintos tipos de

formaciones las cuales se encuentran:

Pleistoceno – Holoceno (Q1) (Cuaternario)

Depósitos aluviales, coluviales y de remoción en masa; en menor proporción

fluvioglaciales, deltaicos, litorales o indiferenciados. En la Depresión Central, regiones

Metropolitana a IX: abanicos mixtos de depósitos aluviales y fluvioglaciales con

intercalación de depósitos volcanoclásticos.

Eoceno (E1C) (Paleógeno)

Secuencias sedimentarias continentales parálicas: areniscas, lutitas y mantos de carbón.

En la costa, región VIII: Formación Trihueco; en la región XI: Formación San José.

Pleistoceno (Pl1m) (Neógeno)

Secuencias sedimentarias marinas litorales o fluviales estuarinas: coquinas,

conglomerados coquináceos, areniscas y conglomerados dispuestos en niveles

aterrazados emergidos. 11

Comprimido Y Máquinas Portátiles Neumáticas Pág. 13. Recuperado De https://www.educarex.es/pub/cont/com/0055/documentos/10_Información/03_Guias/guia_Aire_Comprimido.pdf 11 Universidad Del Bío-Bío (2010). Detalle Diagnóstico de Variables por Localidad P.208. Recuperado de http://leu.ubiobio.cl/archivos/riesgos_costa/Anexo_II_diagnostico_variables_localidad_remocion_masa.pdf

42

ILUSTRACIÓN 6 FORMACIÓN GEOLÓGICA DE LA CIUDAD DE LEBU12

12 Universidad Del Bío-Bío (2010). Detalle Diagnóstico de Variables por Localidad P.215. Recuperado de http://leu.ubiobio.cl/archivos/riesgos_costa/Anexo_II_diagnostico_variables_localidad_remocion_masa.pdf

43

CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO

2.1 Potencia de ventiladores

La potencia del ventilador es la cantidad de energía consumida en su funcionamiento,

con el cual se puede determinar el tamaño del motor y el uso de éste para el caudal

requerido para la mina.

AHP = Q * H / 1000 (1)

BHP = Q * H / 1000 * η (2)

P = Q * H / 1000 * η * DE * ME (3)

Donde:

Q = Caudal de aire en m³/seg.

H = Depresión del circuito en Pa. (Presión estática en Pascales)

P = Potencia del motor en w.

η = Eficiencia del ventilador, la cual varía entre 70 a 85% (dependiendo de la fabricación,

tamaño y punto de trabajo).

AHP = Potencia necesaria para mover el caudal Q de aire en un circuito cuya depresión

es H, en w.

BHP = Potencia al freno del ventilador, en w.

DE = Eficiencia de la transmisión, la cual varía entre 90 % para transmisión por poleas y

correas y 100 % para transmisión directa.

ME = Eficiencia del motor, la cual varía entre 85 % a 95 %.

44

2.2 Caída de presión o fricción

A lo largo del avance del caudal de aire hacía la mina, éste empezaría a caer porque el

aire puede chocar con obstáculos haciendo que al momento de llegar al frente, este tenga

una presión disminuida y no sea lo requerido.

P = K * C * L * V2 /A

Donde:

P = Pérdida de presión por fricción [Pa]

K = Factor de fricción [Ns² /m4]

C = Perímetro [metros]

L = Longitud [m]

V = Velocidad [m / seg.]

A = Área [m²]

2.3 Caudal

El caudal es la cantidad de volumen de aire por una cantidad de tiempo determinada.

2.4 Tipos de ventilación

Existen dos tipos de ventilación, la cuales son la ventilación auxiliar y la natural.

45

2.4.1 Ventilación auxiliar

Este tipo de ventilación consiste en la incorporación y la utilización de ventiladores para

la llegada del aire hacia el frente sobre todo hacia sectores que es más difícil que llegue

el aire necesario.

2.4.2 Ventilación natural

Este tipo de ventilación consiste en usar el mismo aire que entre sin una energía externa,

teniendo claramente ayuda gracias a los cambios de temperatura, cuando el aire helado

tiende a bajar y eso hace que el aire caliente suba y pueda salir de la mina.

ILUSTRACIÓN 7 EJEMPLO DE VENTILACIÓN NATURAL

Dado que, la ventilación natural es un fenómeno de naturaleza inestable y fluctuante, en

ninguna faena subterránea moderna debe utilizarse como un medio único y confiable

para ventilar sus operaciones.

46

ILUSTRACIÓN 8 EJEMPLO DE VENTILACIÓN ARTIFICIAL MINA EL SALVADOR

2.5 Tipos de ventilación auxiliar

Existen tres tipos de ventilación auxiliar, las cuales consiste en cómo se usa los

ventiladores.

2.5.1 Sistema aspirante

Este sistema de ventilación se usa para aspirar el aire del frente de trabajo con el material

particulado, gases nocivos, e incluso los gases creados por el uso de explosivos como

gases nitrosos y gases anhídrido-carbonosos.

2.5.2 Sistema impelente

Este sistema de ventilación hace que el aire vaya hacia al frente de trabajo, pase a través

de un ducto y diluya el material particulado, gases nocivos, e incluso los gases creados

por el uso de explosivos como lo son gases nitrosos y gases anhídrido-carbonosos.

47

2.5.3 Sistema combinado

Este sistema de ventilación combina tanto el sistema impelente con el aspirante, un

ventilador aspira el aire del frente de trabajo mientras que en el otro entra el aire para

diluir los gases que existen del frente.

ILUSTRACIÓN 9 ESQUEMAS DE TIPO BÁSICOS DE VENTILACIÓN AUXILIAR DE DESARROLLO

48

2.6 Tipos de ventiladores

En el mercado minero, existen dos tipos de ventiladores, el axial y el radial.

2.6.1 Radial (Centrífugo)

El aire es impulsado por una hélice dotada de un número de variables de álabes o palas

que están ancladas en un núcleo haciendo impulsar el aire de forma tangencial, siendo

impulsadas con bastante fuerza.

ILUSTRACIÓN 10 EJEMPLO DE VENTILADOR CENTRÍFUGO (RADIAL)

2.6.2 Axial

El aire entra y sale del ventilador siguiendo una trayectoria paralela al eje de la hélice,

son apropiados para cualquier minera, ya que, mueven mucho caudal de aire con una

relativa baja presión, tiene una instalación simple para que hay un poco perdida de

carga.

https://www.google.cl/url?sa=i&url=https://www.indufan.cl/&psig=AOvVaw34P-rGy9_Bel6zYlJr5u5b&ust=1588100002923000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCNCIw9-liekCFQAAAAAdAAAAABAJ

49

.

ILUSTRACIÓN 11 EJEMPLO DE VENTILADOR AXIAL

2.7 Caudal requerido por persona

Esta es la cantidad de aire que debe tener para que el personal pueda respirar y no tenga

problemas.

Q = F * 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.

https://www.google.cl/url?sa=i&url=http://www.ciagreer.pe/servicios/alquiler-de-ventiladores-axial-mineros/&psig=AOvVaw0gDSWIANJ7q-l6DnkKtpVZ&ust=1588100120657000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCIjt5qymiekCFQAAAAAdAAAAABAj

50

2.8 Caudal requerido por desprendimiento de gases

En la minería ocurre un desprendimiento de gases de la mina más conocido como gas

inerte, es un gas que está dentro de los poros de la mina, que es perjudicial para la salud

humana.

Q = 0,23 * 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

2.9 Caudal requerido por temperatura

Para poder regularizar la temperatura de la mina se debe inyectar aire fresco.

Tabla 1 variación de la velocidad de acuerdo a la temperatura

Humedad Relativa Temperatura Seca Velocidad Mínima

≤ 85 % 24 30 °C 30 m/min

>85 % >30 °C 120 m/min

En otras palabras:

𝐐 =𝟎, 𝟐𝟒 ∗ 𝐆

𝐝∗ (𝐭𝟏 − 𝐭𝟐); (𝐦𝟑

𝐦𝐢𝐧⁄ )

51

Donde:

G = Peso total de aire [Kg/min]

(t1 - t2) = diferencia de temperatura [°C]

d = densidad de aire [kg/m3]

2.10 Caudal requerido por el polvo en suspensión

Según el Art. N° 138 D.S. N° 72 la velocidad promedio en los lugares de trabajo no debe

ser inferior a los quince metros por minuto (15 m/min). Para lugares con alta generación

de polvo, este valor puede ser considerado hasta un 100 % mayor.

Hasta ahora, no hay método de cálculo aceptado por todos, que tome en cuenta el polvo

en suspensión. Pero, velocidades entre 30 a 45 m/min son suficientes para mantener las

áreas despejadas.

En Chile, la velocidad máxima permitida en galerías con circulación de personal es de

150 m/min, Reglamento de Seguridad Minera (RSM).

2.11 Caudal requerido por producción

En la minería del carbón es más requerida la ventilación por el tema de liberación del gas

metano, siendo una liberación de 30 m3 por cada metro cúbico extraído de carbón.

Q = T * u (m3/min)

52

Donde:

Q = Caudal requerido por toneladas de producción diaria (m3/min)

u = norma de aire por tonelada de producción diaria expresada en (m3/min)

T = Producción diaria en toneladas.

Para minas de carbón, "u" varía generalmente entre 1 a 1,7 (m3/min.).

2.12 Caudal requerido por consumo de explosivo

Cuando se realiza un disparo sobre el material para removerlo, se genera una cantidad

de gases liberados por el uso de explosivos.

Q = 𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝐀 ∗ 𝐚

𝐝∗ 𝐭 (m3/min)

Donde:

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 * A * 100) / (30 * 0,008) m3/min

53

Entonces, tendríamos finalmente:

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

La fórmula trata este caso como si fuera a diluir los gases dentro de un espacio cerrado,

lo que no es el caso de una mina donde parte de los gases se eliminan.

2.13 Método de explotación

El método de explotación usado para esta faena se le llama “Long – Wall”, este método

se usa especialmente en la mina del carbón, con mantos que van desde el metro hasta

los cinco metros de potencia, este método se usa bastante en la minería artesanal de

carbón.

El mineral se extrae a lo largo de un frente de trabajo recto y largo con medios mecánicos:

rozadora, cepillo, etc. o con explosivos en el caso de las rocas más duras. En el

sostenimiento del hueco creado se suele utilizar entibación hidráulica marchante o auto

desplazable, también el uso de la fortificación por madera de forma permanente, mientras

que el tratamiento que se da al hueco abandonado puede consistir en el relleno de este

o, más comúnmente, en el hundimiento del techo. En algunos casos el mineral arrancado

se extrae del tajo por medio de transportadores de cadenas o Panzers, que descargan

en carros de carbón, que luego son transportados por las galerías en dirección a la parte

exterior de la mina, en algunos casos se reemplazan los carros de carbón por una correa

transportadora.

Este método es práctico para la minería artesanal, debido a la facilidad de uso, también

a la facilidad de cambios internos, modificando las variables que se tienen a la hora del

54

trabajo en caso de tener una potencia baja de carbón, en otras palabras, que no sea

rentable económicamente un trabajo mecánico y se opte por uno más manual.

2.14 Gases de la minería

En la minería, existen distintas fuentes de gases, lo cual pueden ser de origen natural, de

origen mecánico o inclusive de origen geológico, en algunos casos estos gases pueden

producir enfermedades respiratorias, insuficiencia al respirar, fallas a los órganos de los

seres vivos e incluso la muerte.

Gases de Estratos: Son gases que se encuentran al interior de un macizo

rocoso, las cuales, en estar en contacto con una labor subterránea, generan

grandes cantidades de gases tóxicos, el gas metano está presente en minería

del carbón. Los gases de estratos no solo se relacionan a sedimentos también

a roca ígnea, dichos gases se encuentran:

Gas metano (CH4)

Dióxido de carbono (CO2)

Nitrógeno (N2)

Dióxido de azufre (SO2)

Anhídrido sulfúrico (H2S)

Gases de Tronadura: Son gases que se generan mediante el consumo de

explosivo, las cuales dependen exclusivamente de su tipo, en promedio se

generan gases como:

Monóxido de carbono (CO)


55

Gases nitrosos (NO2 y NO3)


Máquinas de combustión interna: Son gases que se generan mediante la

combustión interna de un equipo diésel o que se use hidrocarburos, estos

gases pueden emanar hasta 0,28 m³/HP de contaminantes.



Gases nitrosos (NO2 y NO3)


Dióxido de azufre (SO2)

Fuegos y explosiones: Son gases que nacen cuando ocurre una explosión o

fuego al interior de la mina.

Gas metano (CH4)



Respiración humana (CO₂): El ser humano al inhala el aire fresco con una

composición de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 0,03% gases anhídrido

carbónico y 0,93% argón y otros gases, por otra parte, el ser humano al exhalar

libera 79%, nitrógeno, 16% de oxígeno, 5% gases anhídridos.

Aproximadamente 0,1 cfm/hombre.

Baterías (Generan H): Al usar baterías, estas pueden liberar hidrógeno (H).

56

2.15 Cambios de concentración por altitud

Cuando se trate de lugares de trabajo en altitud las concentraciones ambientales

máximas permisibles deberán ser modificadas de acuerdo con la siguiente fórmula:

CAMP de altitud = CAMP a nivel del mar X Presión atmosférica

760 mm Hg

En caso de usar LPP ó LPA, estas reemplazarán al CAMP de altitud, también sirve

para calcular el aire en altura.

2.16 Limite permisible ponderado (LPP)

Es el valor máximo permitido para el promedio ponderado de las concentraciones

ambientales de contaminantes químicos existentes en los lugares de trabajo durante la

jornada normal de 8 horas diarias, con un total de 45 horas semanales.

2.17 Limite permisible absoluto (LPA)

El cual señala que no podrán excederse en ningún momento. Aquellas sustancias donde

no se indican estos LPA éste se calcula multiplicando por 5 el LPP.

2.18 Gas metano (CH4)

Es un gas compuesto por 4 moléculas de hidrogeno y uno de carbono, este gas se puede

generar mediante la extracción del carbón, al momento de remover un metro cubico de

carbón, se genera treinta metros cúbicos de gas metano.

57

Características del metano

Incoloro

Inodoro

Asfixiante

Inflamable

Densidad 0,657 kg/m3

Masa molar 16,04 g/mol

Este gas al tener una concentración suficiente (4,4-17% de aire al interior de la faena),

este gas puede estallar, provocando una explosión por gas metano, por otra parte, si

existiera una concentración suficiente (5-15,4% de aire al interior de la faena), puede

generar una dosis letal, que puede ser toxico para el ser vivo, a esta concentración puede

generar asfixia.

2.19 Dióxido de carbono (CO2)

Es un gas compuesto por 2 moléculas de oxígeno y uno de carbono, este gas compone

el 0,03% del aire en la corteza terrestre, se generará mediante varios factores como lo es

respiración humana, combustión, también en gases al interior del macizo rocoso,

tronadura y descomposición química.

Características del gas

Incoloro

Inodoro

Asfixiante

Densidad 1,976 kg/m3


58

LPP 4.000 mgr/m3 ó 0,5% de concentración.

LPA 54.000 mgr/m3 ó 1% de concentración.

Efectos del gas a distintas concentraciones sobre los seres humanos

0,03 % Concentración normal de aire.

0,3 – 0,5 % provocan un aumento de la frecuencia respiratoria y

dolor de cabeza.

0,5 % el cuerpo aumenta la ventilación en un 5%.

1 % el cuerpo empieza a tener una sensación de calor y humedad,

falta de atención a los detalles, fatiga, ansiedad, falla de energía,

debilidad en las rodillas.

2 % el cuerpo humano aumenta en un 50 % la ventilación pulmonar,

dolor de cabeza insoportable tras varias horas de exposición.

5 - 10 % jadeo y fatiga extremas al punto de quedar exhausto solo

por respirar y dolor de cabeza agudo. La exposición prolongada al

5 % puede provocar problemas de salud irreversible.

> 20 % puede provocar la muerte.

2.20 Monóxido de carbono (CO)

Es un gas compuesto por 1 moléculas de oxígeno y uno de carbono, este gas se puede

generar mediante varios factores como lo es, combustión incompleta, tronadura y escape

de vehículos incompleto.


Incoloro

Inodoro

59

Asfixiante

Densidad 1,14 kg/m3


LPP 46 mgr/m3

LPA 458 mgr/m3.


400 PPM dolor en la frente, por lo menos unas dos a tres horas.

1600 PPM dolor de cabeza, mareo, náusea en minutos, colapso y

muerte en una hora.

6400 PPM dolor de cabeza y mareo en uno a dos minutos, pérdida

del sentido y muerte en diez a quince minutos.

12800 PPM pérdida del sentido al momento de respirar y peligro de

muerte dentro de tres minutos.

2.21 Dióxido de azufre (SO2)

Es un gas compuesto por 2 moléculas de oxígeno y uno de azufre, este gas se puede

generar mediante la tronadura.


Incoloro

Irritante

Olor fuerte a sulfuro

Asfixiante

Densidad 2,63 kg/m3

60


LPP 1,6 mgr/m3

LPA 13 mgr/m3.


5 PPM Comienza la irritación en los ojos.

15 PPM tos, irritación de los ojos, pérdida de sentido del olfato

después de dos a cinco minutos.

20 PPM pérdida del sentido, se empieza a detener la respiración,

muerte dentro de treinta minutos a una hora.

150 PPM pérdida del sentido, cese en la respiración, muerte en

minutos, aunque la persona esté al aire libre.

2.22 Anhídrido sulfúrico (H2S)

Es un gas está compuesto por 2 moléculas de hidrogeno y uno de azufre, éste se puede

generar mediante la tronadura, descomposición orgánica y de minerales.

Este gas muy venenoso irritando a las mucosas y al sistema nervioso


Incoloro.

Irritante.

Sabor dulce.

Olor fuerte a huevo podrido.

61

Asfixiante

Densidad 1,396 kg/m3.

Masa molar 34,02 g/mol.

LPP 20 mgr/m3 ó 1 ppm.

LPA 21 mgr/m3 ó 5 ppm.


10 – 15 PPM conjuntivitis, exposición por cuatro a siete horas.

50 PPM irritación conjuntival y corneal.

50 – 100 PPM irritación ocular y respiratoria, exposición por una

hora.

100 – 150 PPM síntomas generales ligeros, exposición por varias

horas.

200 PPM irritación y edema pulmonar (Dificultad intensa al respirar),

depresión nerviosa.

250 – 350 PPM fatal, exposición de cuatro a ocho horas.

350 – 450 PPM fatal, exposición por una hora.

500 – 600 PPM fatal, excitación, inconsciencia y muerte, exposición

por media hora

600 – 700 PPM colapso inmediato y muerte, exposición de dos a

quince minutos.

700 PPM paro respiratorio y muerte inmediata.

2.23 Gases nitrosos (NO2 y NO3)

Es un gas que está compuesto por 2 o 3 moléculas de oxígeno y uno de nitrógeno, este

gas se puede generar mediante la tronadura por ANFO y combustión diésel.

62

Este gas es peligroso, al momento de entrar a los pulmones, al entrar en contacto con

agua, provoca ácido nítrico (HNO3).


Color entre Rojizo y marrón amarillento

Insípido (tiene poco o sin olor)

Olor fuerte a huevo podrido

Asfixiante

Densidad 1,45 kg/m3 (NO2)

Masa molar 46 g/mol (NO2) y Masa molar 62 g/mol (NO2)

LPP 25 mgr/m3 ó 3 ppm.

LPA - mgr/m3 ó 6 ppm


5 – 10 PPM Comienza la irritación en la nariz y garganta.

20 PPM Irritación de los ojos.

50 PPM exposición máxima de 30 min, superior a este tiempo

muerte en unas horas más.

100 – 200 PPM Opresión en el pecho, bronquitis aguda y muerte

como consecuencia de una exposición prolongada.

2.24 Oxigeno (O2)

Es un gas que está compuesto por 2 moléculas de oxígeno, este gas es la base de toda

la vida en la corteza terrestre, también es usado como comburente para el fuego.

63

Características del gas:

Incoloro

Inodoro

Densidad 1,43 kg/m3

Masa molar 32 g/mol

Efectos del gas a distintas concentraciones sobre los seres humanos.

21 % Oxígeno en el aire.

19 % Concentración mínima del ambiente.

17 % Respiración rápida y profunda. Equivalente a 2.500 m.s.n.m.

15 % Vértigo, vahído (perdida breve del sentido), zumbido en oídos,

aceleración del latido.

13 % Pérdida de conocimiento en exposición prolongada.

9 % Desmayo e inconciencia.

7 % Peligro de muerte. Equivalente a 8.800 m.s.n.m.

6 % Movimientos convulsivos, muerte.

2.25 Caída por choque

A lo largo del avance del caudal de aire hacía la mina, éste empezaría a caer porque el

aire puede chocar con obstáculos haciendo que al momento de llegar al frente, este tenga

una presión disminuida y no sea lo requerido.

Hx = K * C * (L+Le) * V2 /A

Donde:

64

Hx = Pérdida de presión [Pa]

K = Factor de fricción [Ns² /m4]

C = Perímetro [metros]

L = Longitud de la galería [m]

V = Velocidad [m / seg.]

A = Área [m²]

Le= Largo equivalente [m]

2.26 Pérdida total de aire

Para obtener la pérdida de presión total, se debe tomar lo siguiente, una vez obtenido la

pérdida por choque y por fricción, se debe hacer lo siguiente:

H= Hx + P

Donde

P = Pérdida de presión [Pa]

Hx= Pérdida por choque [Pa]

2.27 Mangas de ventilación

En la ventilación minera se usa mangas de ventilación para poder impeler o expeler el

aire dentro de un frente de trabajo, están hechos de distintos materiales, resistencias,

formas, etc. Esto siempre depende del uso que se le dé, materiales más resistentes para

la ventilación expelente.

65

Existen de tres tipos de manga de ventilación.

Lona vulcanizada o Flexible liso.

Flexible forzado.

Metálico.

2.28 Lona vulcanizada

Estos ductos de fabricación nacional confeccionados en PVC con tejidos sintéticos de

alta resistencias se venden en tiras de largo y diámetro a pedido para su uso en sistemas

impelentes de ventilación, provisto de anillos de acero en sus extremos para ser

conectados entre sí con o sin uso de collarines de unión.

Su aplicación en sistemas impelentes para desarrollos horizontales de longitud media, ha

desplazado los tendidos de ductos metálicos por su menor masa y flexibilidad, lo que

facilita su almacenamiento, transporte e instalación con un costo muy inferior al metálico.

Sus diámetros standard varían de 300 a 1200mm y el largo de sus tiras de 5 a 30 o más

metros13

2.28.1 Características

Muy livianos.

Resistentes.

Fácil instalación.

13 Corvalan Rubilar, Mirko (2016). Metodología De Ventilación Auxiliar Para Desarrollos Ciegos [Internet] P. 50. Recuperado de https://repositorio.usm.cl/bitstream/handle/11673/40758/3560901063635.pdf?sequence=1

66

Soportan presiones positivas de hasta 9KPa (900 mmH2O), en tramos de 5 a

20 m.

Posee diámetros de 200 a 1320 mm (8´´ – 52´´).

La unión entre tramos es mediante anillos de resorte.

Servicio en buenas condiciones, este dura hasta un año de uso continuo.14

ILUSTRACIÓN 12EJEMPLO DE MANGA DE VENTILACIÓN LISA

2.29 Flexible forzado

Estos ductos hechos en el mismo material que la lona vulcanizada, se refuerzan con un

espiral de anillos de acero espaciados entre 75 mm. A 150 mm. Para su uso en sistemas

de ventilación aspirante con diámetros que van de los 250 mm. a 1200 mm. y tiras de 5

a 10 m. de largo.

14 Larehj Zeugirdor (2017) Mangas de ventilación P.10 [Internet] Recuperado de https://es.scribd.com/presentation/360266658/Mangas-de-Ventilacion-pptx

https://www.scribd.com/user/297435235/Larehj-Zeugirdor

67

Para unirlos se requiere el uso de collarines de unión y vienen provistos con gancho de

sujeción. Su principal aplicación es para la extracción de aire, pero igualmente puede

usarse en sistemas impelentes, siempre que no sea posible utilizar el tipo liso, ya que

esta manga es más resistiva y de mayor costo que el tipo liso15


Confeccionados también de PVC con reforzamiento de tejidos sintético de alta

resistencia.

Reforzados por una espiral de anillos de acero.

Posee diámetros desde 250 a 1200 mm.

Posee longitudes de 5 o 10 metros.

Se unen mediante anillos.

Usan ganchos de sujeción.

Se usan para extracción de aire, o ventilación Aspirante.

Pueden usarse en ventilación impelente, siempre y cuando no se pueda utilizar

el liso, ya que esta manga genera más resistencia y por ende mayor costo que

el liso.16

15 Corvalan Rubilar, Mirko (2016). Metodología De Ventilación Auxiliar Para Desarrollos Ciegos [Internet] P. 50.

Recuperado de https://repositorio.usm.cl/bitstream/handle/11673/40758/3560901063635.pdf?sequence=1 16 Larehj Zeugirdor (2017) Mangas de ventilación P.12 [Internet] Recuperado de https://es.scribd.com/presentation/360266658/Mangas-de-Ventilacion-pptx


68

ILUSTRACIÓN 13 EJEMPLO DE MANGA DE VENTILACIÓN REFORZADO

2.30 Metálico

Fabricados con plancha de fierro entre 1 a 4 mm de espesor y largos variables de 10 a 3

m dependiendo de su diámetro son aptos para ser utilizados en sistemas de longitud

considerable, por sus ventajas de bajo coeficiente de roce, excelente hermetismo en las

uniones y bajo costo de mantención. Su principal desventaja seria su masa y rigidez que

dificultan su instalación y aumenta su costo de esta17


Espesor de 1 a 4 mm.

De construcción espiral.

Sus longitudes van desde 3 a 10 m, dependiendo de su diámetro.


https://www.google.cl/url?sa=i&url=https://www.industriaminera.cl/producto/arcotex-sa-ductos/&psig=AOvVaw10boDNUnEetnWQy49CYPze&ust=1591560292126000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCLCM1bOA7ukCFQAAAAAdAAAAABAD

69

Usados para ventilación aspirante.

Para el desarrollo de galerías de gran longitud.

Posee bajo coeficiente de rozamiento, excelente hermetismo en uniones, y

bajo costo de mantención.

Sus desventajas son: su peso y rigidez, que dificultan y encarecen su

instalación y el retiro.

En túneles de secciones superiores a los 4 x 4 m, con una longitud mayor a

los 800 m., el ducto metálico supera en ventajas prácticas a los flexibles.

Recuperando su alto costo en eficiencia, potencia requerida (menor) y su

mantenimiento es menor.18

ILUSTRACIÓN 14 EJEMPLO DE MANGA DE VENTILACIÓN METÁLICA

2.31 Manga Twin

Las mangas Twin o mangas dobles, son una variación de las mangas de ventilación de

tipo lona vulcanizada, las cuales presentan doble cámara donde pasa el aire.



https://www.google.cl/url?sa=i&url=http://www.ziebtec.cl/mineria-subterranea-ductos_de_pvc_para_ventilacion_subterranea.php&psig=AOvVaw1uJZgjwh-UPnSuepaXTlJA&ust=1591560916470000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCOCqx_KC7ukCFQAAAAAdAAAAABAD

70

La ventaja que esta manga tiene es su forma, permitiendo llevar más cantidad de aire sin

achicar el espacio libre que este lleva, sin afectar el flujo de aire y las condiciones de

ventilación

ILUSTRACIÓN 15 EJEMPLO DE MANGA TWIN

71

Resumen comparativo

TABLA 1 COMPARACIÓN DE MANGA DE VENTILACIÓN

19


72

TABLA 2 COMPARACIÓN DE MANGA DE VENTILACIÓN20

2.32 Accesorios de mangas de ventilación

Estas también pueden ser hechas del mismo material de las mangas de ventilación

nombradas anteriormente. Sirven para poder acoplar otros puntos de manga de

ventilación.

2.32.1 Y estándar

Es la separación de un conducto hacia dos iguales de manera simétrica siendo los

ángulos de separación de 30°, 45°, 60°, etc. entre los ductos.



73

ILUSTRACIÓN 16 EJEMPLO DE CONEXIÓN “Y” ESTÁNDAR

2.32.2 Y lateral

Manga con Brazo para dividir un conducto con un ángulo bifurcado de 45°.

ILUSTRACIÓN 17 EJEMPLO DE CONEXIÓN "Y" LATERAL

2.32.3 Y pantalón

Es un adaptador de un ducto flexible de mayor diámetro a dos ductos flexibles de menor

diámetro en paralelo.

74

ILUSTRACIÓN 18 EJEMPLO DE CONEXIÓN "Y" PANTALÓN

2.32.4 Reduflex

Es un adaptador que disminuye el caudal.

ILUSTRACIÓN 19 EJEMPLO DE REDUFLEX

2.32.5 Ampliaflex

Es un adaptador que aumenta el caudal.

75

ILUSTRACIÓN 20 EJEMPLO DE AMPLIAFEX

2.32.6 T

Es un adaptador que divide el caudal en dos direcciones, una que mantiene el trayecto y

otra que va en dirección tangencial (90°) al trayecto original.

ILUSTRACIÓN 21 EJEMPLO DE CONEXIÓN "T"

76

2.32.7 Codo

Es un adaptador que desvía el caudal en distintas direcciones que pueden ser 45°, 60°,

90°, 120°.

ILUSTRACIÓN 22 EJEMPLO DE CONEXIÓN DE TIPO CODO

2.32.8 Cable mensajero

Cable encargado de sujetar la manga de ventilación al techo de la galería.

77

ILUSTRACIÓN 23 EJEMPLO DE CABLE MENSAJERO

2.32.9 Acoples

Ambas terminaciones del ducto flexible contienen de forma dividida un cierre del tipo PVC

resistente. La solapa exterior brinda protección y oculta al cierre del exterior y la solapa

interior sella la unión. La solapa de protección oculta al cierre del exterior y sella la unión

en el interior, según el principio “a más alta presión, más estrecha unión”. Asimismo,

elimina la abrazadera del acople y el aro de acero o PVC al final del ducto.

78

ILUSTRACIÓN 24 EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE ACOPLES EN MANGAS LISAS

2.32.10 Suspensión

Las suspensiones son correas que forman una parte integral en la

instalación del ducto. Su función se basa en asegurar las secciones

acopladas en mina o túnel.

Todas las secciones vienen suministradas con fuertes correas

planas de nylon y anillos metálicos en cada extremo.

79

ILUSTRACIÓN 25 EJEMPLOS DE INSTALACIÓN DE SUSPENSIÓN

2.32.11 Problemas comunes y soluciones con las mangas

Fugas de aire

Las fugas pueden ser identificadas por la escasez de aire en el

frente de trabajo que no mejora con la capacidad del ventilador.

Estas son resultados de una mala instalación de acoples,

reductores y otros accesorios.

Estos problemas pueden ser resueltos utilizando reductores y

acoples prefabricados y estableciendo un programa riguroso de

mantenimiento de ductos

Instalación inadecuada del sistema

Los efectos son identificados por fallas frecuentes del ventilador,

rotura de alabes, y perdidas elevadas de energía por fricción y

choque.

80

Solución: los ductos deben ser alineados con el eje de la excavación

y provistos de accesorios aero-dinámicos para cambios de

dirección o velocidad. Otro aspecto: es el de proveer a la galería

con un nicho especial para la instalación del ventilador

Instalación de mangas de ventilación

Los ductos deben ser instalados de una manera aerodinámica con

la menor cantidad de obstrucciones. En galerías, estos deben ser

suspendidos de cables mensajeros entre apoyos anclados en el

techo.

En las intersecciones es necesario utilizar codos y particiones de

curvatura adecuada (radio de curvatura 2 veces el diámetro del

ducto).

Finalmente, los ductos deben ser unidos entre sí por medio de

acoples y reductores prefabricados. La Utilización de estos

accesorios permiten reducir las pérdidas y aumentar la eficiencia

del sistema considerablemente.

ILUSTRACIÓN 26 EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE MANGA DE VENTILACIÓN

81

ILUSTRACIÓN 27 EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE MANGA DE VENTILACIÓN

Inspección y mantenimiento Ductos

Presencia de codos agudos, retorcimiento de ductos, y reducciones

inadecuadas. Los codos deben ser reemplazados por otros

fabricados para este efecto.

Presencia de fugas de aire. Las fugas son perdidas innecesarias de

aire. Si los ductos muestran perforaciones o cortaduras, estas

deben ser remendadas o reemplazados

Por seguridad, uno debe apagar y asegurar el interruptor antes de

realizar cualquier trabajo de reparación.21

21 Larehj Zeugirdor (2017) Mangas de ventilación P.31-45 [Internet] Recuperado de https://es.scribd.com/presentation/360266658/Mangas-de-Ventilacion-pptx


82

2.33 Evaluación técnica

Al igual que se es necesario calcular el caudal de ventilación, es necesario saber cuánto

es el gasto necesario para que el caudal funcione como corresponde.

2.33.1 Unidades y conversiones

Amperaje (A): es la corriente eléctrica que requiere un dispositivo para operar.

Voltaje (V): es la tensión eléctrica que suministran las centrales eléctricas a las

empresas y casas. Esta puede variar según el país, y va desde 100V a 440V,

en Chile se usa 240V.

Vatio (W): es la unidad de potencia eléctrica.

Para calcular potencia eléctrica (W), es decir, el consumo eléctrico de un aparato, se

multiplica la corriente eléctrica (A) por la tensión (V): A * V = W.

Anteriormente, se mencionó como calcular la potencia necesaria para la ventilación

(Vatios), por lo tanto, se necesita saber el voltaje y el amperaje que este tendrá.22

En este caso, existen dos posibilidades, conectarse a una red eléctrica o la otra sería a

través de un grupo electrógeno, siendo este último un equipo que ya tiene la empresa de

250 kilovatios.

22¿Cómo calcular el consumo eléctrico para comprar un generador para una casa? (2017) De máquinas y herramientas https://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-electricas-y-accesorios/como-calcular-el-consumo-electrico-para-comprar-un-generador-electrico-para-una-casa

https://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-electricas-y-accesorios/como-calcular-el-consumo-electrico-para-comprar-un-generador-electrico-para-una-casa

https://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-electricas-y-accesorios/como-calcular-el-consumo-electrico-para-comprar-un-generador-electrico-para-una-casa

83

2.33.2 Conexión por grupo electrógeno

Otra pregunta muy frecuente de parte de nuestros clientes es saber cuál es el consumo

promedio de los equipos. Esta es una duda muy relevante, pues la falta de combustible

ocasionará que el motor quede descebado y no parta, pudiendo agotar la batería si se le

intenta dar contacto en reiteradas oportunidades.

Para no caer en este inconveniente, y que su generador tenga un correcto funcionamiento

a lo largo de su arriendo, debemos calcular cuánto petróleo o diésel en promedio será

utilizado. Esto puede ser resuelto con la siguiente fórmula.

Amperes generados x 0,15 = litros por hora.23

En promedio el precio de combustible se encuentra a 680 pesos el litro de diésel.

2.33.3 Conexión por electricidad

El valor de la energía eléctrica en Chile es una de las más altas entre los países

sudamericanos. La tarifa es de 15,80 centavos de dólar por KWh ($105), superando el

promedio de 10,21 centavos de dólar ($65).24

23 Cómo Calcular La Cantidad De Combustible Utilizada Por Un Generador (2019) Arrequip Recuperado de https://arrequip.cl/como-calcular-la-cantidad-de-combustible-utilizada-por-un-generador/ 24 Estudio asegura que Chile es el segundo país con mayores tarifas eléctricas de Sudamérica (2017) Emol recuperado de https://www.emol.com/noticias/Nacional/2017/07/18/867228/Chile-es-el-segundo-pais-con-mayores-tarifas-electricas-de-Sudamerica.html

https://arrequip.cl/como-calcular-la-cantidad-de-combustible-utilizada-por-un-generador/

https://www.emol.com/noticias/Nacional/2017/07/18/867228/Chile-es-el-segundo-pais-con-mayores-tarifas-electricas-de-Sudamerica.html

https://www.emol.com/noticias/Nacional/2017/07/18/867228/Chile-es-el-segundo-pais-con-mayores-tarifas-electricas-de-Sudamerica.html

84

2.33.4 Costos de Mangas de ventilación

Según una cotización realizada a la empresa Polimaq Ltda., esta manga de polietileno

transparente de cincuenta centímetros de diámetro y un espesor de 0,30 milímetros.

El valor de esta manga es de 3.800 pesos el kilogramo, cada kilogramo de manga son

tres metros lineales de este tipo, el diámetro de las mangas de ventilación es de 60

centímetros.

Mientras que las mangas corrugadas o reforzadas y mangas de lona vulcanizada se

encuentran con un valor de 6000 pesos el metro lineal y 3000 pesos el metro lineal

respectivamente, por lo tanto, en comparación con la manga de polietileno, estas son

más caras que la de polietileno son de mayor dureza.

TABLA 3 COMPARACIÓN DE PRECIOS DE LOS TIPOS DE MANGAS DE VENTILACIÓN

Mangas de ventilación Valor ($/metro lineal)

Polietileno 2100

Flexible reforzado 6200

Lona vulcanizada 3200

85

2.34 Largos Equivalentes para K= 0.00189

ILUSTRACIÓN 28 MEDIDAS DEL LARGO EQUIVALENTE

ILUSTRACIÓN 29 LARGOS EQUIVALENTES

https://www.google.cl/url?sa=i&url=https://slideplayer.es/slide/13367666/&psig=AOvVaw0T2zWNF8536_yuOmjF_NlA&ust=1590974171476000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCKDWovX43OkCFQAAAAAdAAAAABAD

86

ILUSTRACIÓN 30 LARGOS EQUIVALENTES

ILUSTRACIÓN 31 LARGO EQUIVALENTE25

25 Flujo de aire a través de galerías y ductos (2007) R Castro [Internet] recuperado de https://www.google.cl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwj4seiM_9_rAhUoE7kGHadjBd4QFjAAegQIChAB&url=https%3A%2F%2Fwww.u-cursos.cl%2Fingenieria%2F2009%2F1%2FMI57G%2F1%2Fmaterial_docente%2Fbajar%3Fid_material%3D233091&usg=AOvVaw37rJTa5a68rZACzPK6K7RK

Tipo de Singularidad Sección de la Galería (m)

2x2 2,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,5

0,3 0,3 0,3 0,6 0,6

3,4 4,6 5,8 7,0 8,5

Derivación

rama derecha

rama 90º

5,2 7,0 8,9 10,7 13,1

3 4,5 45,7 57,3 68,6 86,0

Unión

rama derecha

rama 90º

10,4 13,7 17,1 20,8 26,0

5,2 7,0 8,9 10,7 13,1

Expansión abrupta

Expansión gradual

https://www.google.cl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwj4seiM_9_rAhUoE7kGHadjBd4QFjAAegQIChAB&url=https%3A%2F%2Fwww.u-cursos.cl%2Fingenieria%2F2009%2F1%2FMI57G%2F1%2Fmaterial_docente%2Fbajar%3Fid_material%3D233091&usg=AOvVaw37rJTa5a68rZACzPK6K7RK




87

2.35 Coeficiente de resistencia aerodinámico

En la tabla se muestra el valor de k directo y el valor de 49, con la fórmula del

coeficiente, que es a*1.855*106, siendo a, el valor de la tabla por 10-10.

ILUSTRACIÓN 32 COEFICIENTE DE RESISTENCIA SEGÚN DISTINTOS TERRENOS Y ROCAS26

26 Practical Values of Friction Factors (2000) Brian S. Prosser and Keith G. Wallace [Internet] Recuperado de https://scholarsmine.mst.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1099&context=usmvs

https://scholarsmine.mst.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1099&context=usmvs

88

CAPÍTULO 3. DESARROLLO

Basándonos en el estudio de McPherson, señalado en la metodología de estudio, se

debe establecer la malla de ventilación necesaria y los valores que estos poseen, lo

necesitados y la futura mejora que estos traen, agregando los costos de estas mejoras.

3.1 Malla Básica

En la Mina Trinidad, se aprecia que es una faena minera que está distribuida a lo largo

de galerías, piques y chimeneas, las cuales tienen anchos de rampas que van de los dos

metros a dos metros y medios de alto, mientras que el ancho varía de los tres metros y

medios hasta los 6 metros.

Las galerías tienen distintos tamaños, inclinaciones y ángulos con respecto a la galería

antecesora, las cuales hacen perder el caudal del aire mediante la caída por choque y

por fricción. También las galerías están reforzadas con fortificación por madera, las cual

hace que pierda la presión del aire entrante.

El valor del coeficiente de resistencia aerodinámico (α), está establecido por el valor de

sus irregularidades de la superficie, área y alineamientos, también el tipo de roca presente

en el área de estudio, en este caso la faena minera con fortificación de madera.

Cuyo valor es de 190*10-5, viendo la tabla de valores de α.

89

3.2 Identificación de los largos equivalentes para las galerías de las faenas

Con todos estos datos, podemos señalar que a la malla básica de la faena minera de la

Mina Trinidad es la siguiente.

a) Chiflón Principal, presenta la entrada principal, con una sección de 2,5*3,5

metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se utilizaría un 3*3

metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,6 metros.

b) Corriente 1, presenta una galería con un ángulo agudo redondeado con una

sección de 2,5*4 metros, dando un área de 10 m2, la cual aproximado se

utilizaría un 3,5*3,5 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,9

metros.

c) Nivel 2, presenta una galería con un ángulo obtuso redondeado, con una

sección de 2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se

utilizaría un 3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,2 metros.

d) Corriente 3, presenta una galería con un ángulo recto redondeado, con una



e) Nivel 3, presenta una galería con un ángulo agudo redondeado, con una

sección de 3*3,5 metros, dando un área de 10,5 m2, la cual aproximado se


metros.

f) Estocada, presenta una galería con un ángulo recto cortado, con una sección

de 2,5*4,5 metros, dando un área de 11,25 m2, la cual aproximado se utilizaría

un 3,5*3,5 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 20,1 metros.

g) Corriente 4, presenta una galería con un ángulo obtuso redondeado, con una

sección de 2,5*2,5 metros, dando un área de 6,25 m2, lo cual hará que su largo

equivalente es de 0,3 metros.

h) Nivel 4, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos galerías

una al nivel 5 y la otra hacia una galería sin sellar, con una sección de 2,5*4,5

90

metros, dando un área de 11,25 m2, la cual aproximado se utilizaría un 3,5*3,5

metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 10,7 metros.

i) Nivel 5, presenta una galería con un ángulo obtuso redondeado, con una



metros.

j) Torno 6, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos galerías

una al frente secundario y la otra hacia la Maestra 5 Norte, con una sección de

2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se utilizaría un

3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 8,9 metros.

k) Frente Secundario, presenta una galería en forma de ángulo obtuso quebrado,

con una sección de 1,5*2 metros, dando un área de 3 m2, la cual aproximado

se utilizaría un 2*2 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 5,2

metros.

l) Maestra 5 Norte, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos

galerías una al corriente 4 y la otra que viene del torno 6, con una sección de



m) Corriente 5, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos

galerías una a la Maestra 7 Norte y la otra hacia la maestra 4 Sur, con una



n) Maestra 7 Norte, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos

galerías una al Torno 7 y la otra que sigue la galería, con una sección de



o) Torno 7, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos galerías

una que se abre al Frente Primario y la otra que se abre a la otra parte de la

galería del Torno 7, con una sección de 2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75

m2, la cual aproximado se utilizaría un 3*3 metros, lo cual hará que su largo

equivalente es de 8,9 metros.

91

p) Frente Primario, presenta una galería con un aumento gradual, con una

sección de 2,5*6 metros, dando un área de 15 m2, la cual aproximado se


q) Maestra 4 Sur, presenta una galería con un ángulo agudo redondeado, con

una sección de 2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado

se utilizaría un 3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,9

metros.

TABLA 4 MALLA BÁSICA DE LA MINA TRINIDAD

Fuente: Elaboración Propia

92

3.3 Simulación y estudio de caudales

En la minería subterránea, se necesita saber cuál es el caudal necesario para que se

pueda hacer el trabajo sin problemas para las personas, dicho de otro modo, cuanto aire

se necesita tener dentro de la faena para que las personas puedan respirar y para que

los equipos no se descompongan.

3.3.1 Caudal por número de trabajadores

Para poder asegurar la respiración humana, debemos asegurarnos del número de

trabajadores que estén dentro de la faena minera por turno.

En el caso de esta faena, se tiene 36 trabajadores al interior de la faena minera.

3 ∗ 𝑛°𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠

3 ∗ 36 = 108 𝑚3

𝑚𝑖𝑛

3.3.2 Caudal por kilogramo de explosivos

En las faenas mineras, se utilizan explosivos y estos al usarse liberan componentes

químicos que pueden ser perjudiciales para la salud, por lo tanto, estos deben ser

disueltos con el aire o deben ser expelidos del lugar de trabajo.

En el caso de la Mina Trinidad, se utilizan 2,507 kg de explosivos por turno.

93

16,67 ∗ 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑝𝑙𝑜𝑠𝑖𝑣𝑜𝑠

2,507 ∗ 16,67 = 42 𝑚3

𝑚𝑖𝑛

3.3.3 Caudal por el desprendimiento de gases

En las faenas mineras, sobre todo las faenas de carbón, se liberan gases por el

movimiento de material, siendo estos gases nocivos para la salud y en las minas de

carbón se libera gas metano, gas altamente inflamable, por ende, se debe remover lo

más pronto posible.

En Mina Trinidad, se explota un total de 2200 toneladas de carbón por mes.

𝑇𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙/(𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜𝑠 ∗ 30𝑑í𝑎𝑠)

2200

30 ∗ 3= 24,44

𝑡𝑜𝑛

𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜

(𝑇𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙

𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜∗ 30 ∗ 60𝑠/min )/(

1,1 𝑡𝑜𝑛

𝑚3∗ 864 ∗ 0,5)

24,44 𝑡𝑜𝑛 ∗ 30 ∗ 60 𝑠/𝑚𝑖𝑛

1,1 𝑡𝑜𝑛/𝑚3 ∗ 864 ∗ 0,5= 93

𝑚3

𝑚𝑖𝑛

94

3.3.4 Caudal por la temperatura

En Mina trinidad se trabaja en un ambiente bastante vigoroso, por lo tanto, es necesario

bajar su temperatura por la comodidad de los trabajadores, por seguridad y por el

bienestar de todos dentro de la faena.

Al interior de la mina hay una sensación térmica de 35°C y al exterior de 19 a 14°C.

0,24 ∗ (𝐺

𝑑)(𝑡1 − 𝑡2)

0,24 ∗ (710 ∗ 3,5 ∗ 2,5)/1,225 ∗ (35 − 19) = 19715 𝑚3

𝑚𝑖𝑛

3.3.5 Caudal por su producción

Al remover mineral o material de la faena, genera material particulado, las cuales deben

ser mitigados para evitar problemas de salud al personal.

Mina trinidad produce 2200 toneladas al mes.

2200

30 ∗ 3= 24,44

𝑡𝑜𝑛

𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜

1,7 ∗ 𝑇𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙

1,7 ∗ 24,44 = 42 𝑚3

𝑚𝑖𝑛

95

3.3.6 Caudal por equipo con combustión interna

En esta faena minera, no se utilizan equipos con combustión interno, así que el caudal

necesario para los equipos es 0 m3/min.

3.3.7 Caudal Total y margen de seguridad

Es la suma de los caudales necesarios para el funcionamiento óptimo de la faena minera,

cuya suma es de un total de 20.000 m3/min, pero se necesita un margen de seguridad

para evitar problemas con respecto a la ventilación, este margen es de un 20%.

42 + 19714 + 93 + 42 + 108 = 19999𝑚3

𝑚𝑖𝑛

Aproximándolo a 20000 m3/min con el margen de seguridad de 20%

20000 ∗ 1,2 = 24000 𝑚3

𝑚𝑖𝑛

3.4 Predicción de distribución de flujos y presiones

Para poder obtener los cálculos necesarios para poder tener los flujos y caudales,

presiones necesarias, se deben usar las siguientes formulas

Caída de presión

P = K * C * L * V2 / A

96

Se convierte la fórmula para transformar de velocidad a caudal, siendo estos Q=v*a, v

como velocidad y a como área, v=Q/a

P = (K * C * L * V2 / A) * (Q/A)2

P = K * C * L * Q2 / A3

Caída por choque

Hx = K * C * (L+Le) * V2 / A

Se convierte la fórmula para transformar de velocidad a caudal, siendo estos Q=v*a, v

como velocidad y a como área, v=Q/a

P = (K * C * (L+Le) * V2 / A) * (Q /A)2

P = K * C * (L+Le) * Q2 / A3

Mientras que la suma de las dos caídas haría la pérdida total de presión.

H = P + Hx

3.4.1 Distribución de flujos y presiones

Para poder obtener los cálculos correspondientes en cada sector de la faena minera, es

necesario tener los datos de cada sector, pero hay datos que se deben respetar a lo largo

de la faena, como lo es el caudal, coeficiente de resistencia aerodinámico, etc.

97

Datos:

Caudal: 24000 m3/min, traspasándolo a m3/seg, sería

24000𝑚3

𝑚𝑖𝑛∗ (

1 𝑚𝑖𝑛

60 𝑠𝑒𝑔) = 400

𝑚3

𝑠𝑒𝑔

Coeficiente de resistencia aerodinámico 0,0019

Con estos, datos para cada tramo de la faena minera se podría calcular los flujos

necesarios.

a) Chiflón Principal:

Datos del Chiflón Principal

Largo 75 metros

Largo equivalente 0,6 metros

Largo por ancho, 2,5*3,5 metros

𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

98

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 12 ∗ 75 ∗ (400)2

(8,75) 3

=408,41 [Pa]

Caída por Choque

Hx = K * C * (L + Le) * Q2 / A3

0,0019 ∗ 12 ∗ (75 + 0,6) ∗ (400)2

(8,75) 3

=411, 67 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 820,08 [Pa]

b) Corriente 1:

Datos del Corriente 1

Largo 100 metros

99


Largo por ancho, 2,5*4 metros

𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 4 = 10 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 4 = 13 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 13 ∗ 100 ∗ (400)2

(10) 3

=395,20 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 13 ∗ (100 + 0,9) ∗ (400)2

(10) 3

=398,76 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 793,96 [Pa]

100

c) Nivel 2:

Datos del Nivel 2

Largo 12 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 𝑚2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 13 ∗ 12 ∗ (400)2

(8,75) 3

=65,34 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3

101

0,0019 ∗ 12 ∗ (12 + 0,2) ∗ (400)2

(8,75) 3

=66,34 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 131,78 [Pa]

d) Corriente 3:


Largo 113 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3

102

0,0019 ∗ 12 ∗ 113 ∗ (400)2

(8,75) 3

=615,33 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 12 ∗ (113 + 0,3) ∗ (400)2

(8,75) 3

=616,97 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 1232,3 [Pa]

e) Nivel 3:

Datos del Nivel 3

Largo 83 metros


Largo por ancho, 3*3,5 metros

103

𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 3 ∗ 3,5 = 10,5 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 3 + 2 ∗ 3,5 = 13 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 13 ∗ 83 ∗ (400)2

(10,5) 3

=283,35 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3

0,0019 ∗ 13 ∗ 83 ∗ (400)2

(10,5) 3

=285,40 [Pa]

Total de la perdida

H=P + Hx= 568,75 [Pa]

104

f) Estocada:

Datos del Estocada

Largo 25 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 12 ∗ 25 ∗ (400)2

(8,75) 3

=136,14 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3

105

0,0019 ∗ 12 ∗ (25 + 20,1) ∗ (400)2

(8,75) 3

=245,59 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 381,72 [Pa]

g) Nivel 2:


Largo 64 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 2,5 = 6,25 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 2,5 = 10 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 10 ∗ 64 ∗ (400)2

(6,25) 3

106

=796,92 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 10 ∗ (64 + 0,3) ∗ (400)2

(6,25) 3

=800,66 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 1597,57 [Pa]

h) Nivel 4

Datos del Nivel 4

Largo 11 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 4,5 = 11,25 m2

107

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 4,5 = 14 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 14 ∗ 11 ∗ (400)2

(11,25) 3

=32,88 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 14 ∗ 10,7 ∗ (400)2

(11,25) 3

=64,86 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 97,74 [Pa]

108

i) Nivel 5:

Datos del Nivel 5

Largo 37 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 4,5 = 11,25 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 4,5 = 14 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 14 ∗ 37 ∗ (400)2

(11,25) 3

=110,60 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =

109

0,0019 ∗ 14 ∗ (37 + 0,3) ∗ (400)2

(11,25) 3

=111,49 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 222,09 [Pa]

j) Torno 6:

Datos del Torno 6

Largo 17 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3

110

0,0019 ∗ 12 ∗ 17 ∗ (400)2

(8,75) 3

=92,57 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3

0,0019 ∗ 12 ∗ (17 + 8,9) ∗ (400)2

(8,75) 3

=141,04 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 233,61 [Pa]

k) Frente Secundario

Datos del Frente Secundario

Largo 5 metros



111

𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 1,5 ∗ 2 = 3 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 1,5 + 2 ∗ 2 = 7 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 7 ∗ 5 ∗ (400)2

(3) 3

=394,07 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3

0,0019 ∗ 7 ∗ (5 + 5,2) ∗ (400)2

(8,75) 3

=803,91 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 1197,99 [Pa]

112

l) Maestra 5 Norte:

Datos del Maestra 5 Norte

Largo 27 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 12 ∗ 27 ∗ (400)2

(8,75) 3

=147,03 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =

113

0,0019 ∗ 12 ∗ (27 + 8,9) ∗ (400)2

(8,75) 3

=195,49 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 342,52 [Pa]

m) Corriente 5:


Largo 47 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3

114

0,0019 ∗ 12 ∗ 47 ∗ (400)2

(8,75) 3

=255,93 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3

0,0019 ∗ 12 ∗ (47 + 8,9) ∗ (400)2

(8,75) 3

=304,40 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 560,33 [Pa]

n) Maestra 7 Sur:

Datos del Maestra 7 Sur

Largo 29 metros



115

𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 12 ∗ 29 ∗ (400)2

(8,75) 3

=157,92 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 12 ∗ (29 + 8,9) ∗ (400)2

(8,75) 3

=206,33 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 364,3 [Pa]

116

o) Torno 7:

Datos del Torno 7

Largo 16 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 12 ∗ 16 ∗ (400)2

(8,75) 3

=87,13 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =

117

0,0019 ∗ 12 ∗ (16 + 8,9) ∗ (400)2

(8,75) 3

=135,59 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 222,72 [Pa]

p) Frente Primario


Largo 10 metros



𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 6 = 15 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 6 = 17 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

118

0,0019 ∗ 17 ∗ 10 ∗ (400)2

(8,75) 3

=15,31 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3

0,0019 ∗ 12 ∗ (10 + 0,6) ∗ (400)2

(8,75) 3

=16,23 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 31,54 [Pa]

q) Maestra 4 Sur:

Datos del Maestra 4 Sur

Largo 39 metros



119

𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2

𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚

Caída de presión

P = K * C * L * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 12 ∗ 39 ∗ (400)2

(8,75) 3

=212,37 [Pa]

Caída por Choque

P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =

0,0019 ∗ 12 ∗ (39 + 0,9) ∗ (400)2

(8,75) 3

=217,27 [Pa]

Total de la perdida

H=P+Hx= 429,64 [Pa]

120

Resumen de los cálculos

TABLA 5 RESUMEN DE LOS CÁLCULOS DE CAÍDA DE PRESIÓN Y CAÍDA POR CHOQUE

Tramo Caída de presión Caída por choque Caída total

Chiflón principal 408,41 411,67 820,08

Corriente 1 395,20 398,76 793,96

Nivel 2 65,34 66,43 131,78

Corriente 3 615,33 616,97 1232,30

Nivel 3 283,35 285,40 568,75

Estocada 136,14 245,59 381,72

Corriente 4 796,92 800,65 1597,57

Nivel 4 32,88 64,86 97,74

Nivel 5 110,60 111,49 222,09

Torno 6 92,57 141,04 233,61

Frente secundario

394,07 803,91 1197,99

Maestra 5 Norte 147,03 195,49 342,52

Corriente 5 255,93 304,40 560,33

Maestra 7 Sur 157,92 206,38 364,30

Torno 7 87,13 135,59 222,72

Frente Primario 15,31 16,23 31,54

Maestra 4 sur 212,37 217,27 429,64

Total 4206,50 5022,14 9228,64

121

H= 9229 [Pa] aproximadamente.

3.5 Tamaño de ventiladores y ductos de aire optimizados

Cuando ya se tiene las caídas de presión y la caída por choque al igual que su caudal,

se puede calcular la potencia necesaria para el motor del ventilador para poder

transportar el caudal necesario a toda la faena minera.

3.5.1 Tamaño de ventiladores

a) Potencia del motor (P)

Para poder obtener la potencia necesaria del motor, cuyas dimensiones del caudal (Q)

y la caída de depresión y por choque (H).

También considerar valores determinados para algunas variables.

η = Eficiencia del ventilador, se tomará la eficiencia más baja 70%, debido a que los

ventiladores se encuentran en parte superficial de la faena.

DE = Eficiencia de la transmisión, se tomará una eficiencia de 90%, debido a que los

ventiladores en la faena se usan con poleas.

ME = Eficiencia del motor, se tomará en cuenta un 85% de eficiencia, debido a que por

seguridad se tomará el valor más bajo.

P = Q * H / 1000 * η * DE * ME

122

P= 400 [m3/s]*9229 [Pa]/(1000*70%*90%*85%)

P=3.691.600/(535,5)

P=6893,74 w

b) Potencia al freno del ventilador (BHP)

Es necesario saber la potencia la potencia que se requiere para poder detener el

ventilador.

También considerará el valor determinado para la variable.

η = Eficiencia del ventilador, se tomará la eficiencia más baja 70%, debido a que los

ventiladores se encuentran en parte superficial de la faena

BHP = Q * H / 1000 * η

BHP= 400 [m3/s] *9229 [Pa]/(1000*70%)

BHP=3.691.600/(700)

BHP= 5273,72 w

c) Potencia necesaria para mover el caudal Q (AHP)

Es necesario saber cuánto es la potencia necesaria para mover el caudal.

123

AHP = Q * H / 1000

AHP= 400 [m3/s]*9229 [Pa]/(1000)

AHP== 3.691.600/(1000)

AHP= 3691,6 w

Por lo tanto, es necesario tener un motor con una potencia de 6893,74 Kw, ya que, es la

potencia más grande de los cálculos realizados.

Los ventiladores se trabajan del orden de mil en mil, por lo tanto, el ventilador necesario

para esta faena es del orden de los 7000 w.

3.5.2 Ductos de aire

Ahora se necesita saber cuántos son los metros y el diámetro que se necesita para que

la ventilación sea la adecuada para la faena, se tiene un largo total de 710 metros y un

caudal de 400 m3/s.

400 𝑚3

𝑠710 𝑚

= 0,56 𝑚2

𝑠

2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑟2 = 0,56 𝑚2

𝑠

Despejamos r, para poder saber el radio necesario para las mangas de ventilación.

𝑟 =√0,56

𝑚2

𝑠2 ∗ 𝜋

124

Lo cual daría como resultado

𝑟 = 0,298=0,3

Se multiplica por 2 para obtener el diámetro, sería 0,6 metros aproximadamente.

3.6 Simulación de aspecto termodinámico

Se tiene un caudal de 400 [m3/s] con una sección promedio de 2,5*3,6 metros, lo cual

hace que su área sea de 9 m2, con estos datos se puede calcular la velocidad del aire, y

así saber si la velocidad del aire es la necesaria o es demasiado.

400𝑚3

𝑠9 𝑚2

= 44,44 𝑚

𝑠

Está dentro del margen, entre 20 a 120 [m3/s], por lo tanto esta velocidad de aire

disminuiría la temperatura interna de la faena

3.7 Costos operacionales

Es necesario saber cuánto es el gasto operacional en esta nueva malla de ventilación, el

gasto energético por la ventilación y el gasto por las mangas de ventilación.

125

3.7.1 Gasto energético

La potencia necesaria para el motor del ventilador es de 7.000 w, siendo este el

aproximado del valor que dio la potencia necesaria que era de 6893 w.

3.7.1.1 Conexión directa a la electricidad

En este punto se va a evaluar cuanto es el costo por el consumo de electricidad, siendo

esta 105 $/kWh, y con la potencia del ventilador de 7.000 w

105 $

𝑘𝑊ℎ∗ 7 𝑘𝑊 = 735

$

ℎ

3.7.1.2 Conexión mediante un grupo electrógeno

Se va a evaluar el consumo de electricidad con un grupo electrógeno, siendo este equipo

de consumo de diésel.

A * V = W.

A = W/V

A = 7000 W / 240 V

A = 292 A

126

Amperes generados x 0,15 = litros por hora

292 A*0,15=43,8 litros por hora

De esos 43,8 litros/hora, se le multiplica el valor del petróleo que es de 680 $/litro

29.784 $/hora

3.7.2 Gasto en mangas de ventilación

En la faena minera tiene un largo total de 710 metros, se entiende que para poder saber

cuánto es el gasto de las mangas, dependiendo del tipo de manga va a variar su precio.

Polietileno 2100

Flexible reforzado 6200

Lona vulcanizada 3200

Para las mangas de polietileno, vale 2100 [$/m] * 710 m = 1.491.000 $

Para las mangas de flexible forzado, vale 6200 [$/m] * 710 m = 4.402.000 $

Para las mangas de lona vulcanizada, vale 3200 [$/m] * 710 m = 2.272.000 $

127

CAPÍTULO 4. ANALÍSIS DE LOS DATOS OBTENIDOS

Una vez obtenidas los cálculos para la faena minera, hay que comprobar si el caudal

actual, es el necesario para el trabajo dentro de la faena, también el poder arreglar las

galerías si fuese necesario para poder mejorar la ventilación, por si este no sea el

adecuado, también cerrar galerías que están abiertos y están en desuso, haciendo que

se pierda el caudal del aire.

4.1 Malla actual vs requisitos de la faena

Actualmente la faena minera consta de una ventilación generada por un compresor

eléctrico de la marca KAESER modelo CSD 105, este grupo trabaja con una presión de

7,5 bar de presión para la ventilación, lo cual, en caudal es de 10,14 [m3/min]27, en la

faena se utilizan un total de tres ventiladores para la inyección del aire, dando un total de

30,42 [m3/min].

Con estos datos, se puede ver que el caudal actual de la faena minera es bastante bajo

a lo necesitado, siendo este de 24.000 [m3/min]. Con el caudal actual explicaría la

sensación de ahogo que se tiene dentro de la faena, lo cual genera un gran problema en

la ventilación, este al ser insuficiente deja todos los gases contaminantes se concentren

en la parte inferior de la faena, pero debido a que presentan 2 ventiladores eyectores,

permiten remover el aire viciado, dejando entrar el aire fresco por el cambio de presión y

de temperatura, sin embargo, el aire fresco solo entra a través de la ventilación natural,

lo cual hace que ésta sea respirable para los primeros metros y debido al cambio de

presión, el aire avance a través de la faena, pero el aire que avanza es el exhalado por

27 Compresores de tornillo Serie CSD / CSDX (2016) KAESER Compresores [Internet] P.9 Recuperado

de https://cl.kaeser.com/download.ashx?id=tcm:43-5928

https://cl.kaeser.com/download.ashx?id=tcm:43-5928

128

los trabajadores de las primeras galerías, transportando gases con contaminantes como

anhídridos carbónicos y nitrógeno.

En resumen, la actual malla no consta con las necesidades requeridas para poder

funcionar, necesita un aumento en la ventilación, disminuir el tamaño de la faena minera

o buscar una revuelta, para poder mitigar el aire viciado.

4.1.1 Posible solución 1, acortar la distancia de la faena

En la actual faena, presentan galerías que presentan muchos puntos de quiebre como lo

son las primeras galerías “Chiflón Principal, Corriente 1 y Nivel 2”, estas en total suman

118 metros.

Se podría crear una galería única y recta para eliminar las tres galerías ya mencionadas,

así se reduciría el caudal requerido, pero el problema es la geología, el macizo rocoso

presenta una falla geológica, que está entre las galerías Chiflón Principal y Corriente 1,

para crear una galería que atraviese la falla, es necesario avanzar una buena cantidad

de metros con rocas de muy mala calidad, lo cual llevaría a posibles colapsos de la galería

en construcción.

Entre las galerías Corriente 1 y Nivel 2, presenta caída de agua, por la presencia de un

poro dentro de la faena lleno de agua, lo cual es un peligro trabajar en esas condiciones,

para evitar accidentes.

En resumen, acortar el largo de la faena minera es totalmente imposible, debido a

posibles riesgos dentro de la faena, debido a eso, el poder acortar la faena queda

descartado como una opción de mejorar la faena.

129

4.1.2 Posible opción 2, sellar galerías en desuso

Dentro de la faena minera, existen partes de galerías que están abiertas y en desuso,

como las galerías “Maestra 4 Sur, Torno 4, Maestra 5 Sur”, dentro de estas galerías,

presentan una apertura la cual hace que se pierda aire, por lo tanto, es necesario sellarlas

lo más pronto posible.

Torno 4: Presenta una pequeña galería que necesita ser sellada, dicha galería

es de 4 metros de largo con un ancho de 3,5 metros y el alto de 2,5 metros.

En esta galería no se planea avanzar en esta, por ende, sería mejor sellarla

para evitar perdida de presión.

Maestra 5 Norte: Presenta una galería de 27 metros de largo, 3,5 metros de

ancho y el alto es de 2,5, por el momento se planea seguir avanzando en esta

galería, por lo tanto, no es necesario sellarlo temporalmente.

Maestra 4 Sur: Presenta una galería 39 metros de largo, 3,5 metros de ancho

y el alto es de 2,5, por el momento se planea seguir avanzando en esta galería,

por lo tanto, no es necesario sellarlo temporalmente.

Con las galerías ya descritas y con los requerimientos puestos por la empresa se procede

a explicar cómo se puede sellar una galería de forma permanente y de forma temporal.

Sellar de forma permanente: Para poder sellar galerías de manera permanente,

se necesita crear un castillo dentro de la galería. El castillo se forma poniendo

madera de unos 70 cm de largo y separados por unos 60 cm de forma paralela,

posteriormente se colocan dos pedazos de madera de misma medida pero,

colocándolo de tal manera formando un cuadrado vista en planta mientras se

van colocando estos trozos de madera, se necesita llenar con estéril o tosca,

mientras más se llena, más se avanza con el castillo hasta llenar la galería.

Cuando una vez se haya llenado la galería, se tapa la entrada mediante tablas

130

de madera del mismo ancho hasta la parte superior de la galería, una vez

tapado completamente se tapa la madera con plástico, para evitar la entrada

y salida de aire. Se necesita tapar con el castillo y estéril debido a que, se

quiere evitar el desprendimiento de gases dentro de la galería.

Sellar de forma temporal: Solo se necesita tapar las tablas de madera y

taparlos con el plástico, a diferencias de la forma permanente, éste solo se

sella con la madera y el plástico para hacer más fácil a la hora de querer

trabajar en estas galerías.

En resumen, para las galerías que se necesitan se no se van a seguir trabajando lo mejor

es sellarlos completamente, para evitar que éstas desprendan gases y no se pierda el

aire fresco, por otra parte, las galerías que aún se piensan trabajar, es necesario sellar

parcialmente, solo con planchas de madera y plástico para evitar que el aire limpio entre

o que salga el aire viciado de la galería sellada, por lo tanto, es necesario hacerlo para

mejorar la ventilación de la faena.

4.1.3 Posible solución 3, creación de una revuelta

La revuelta es construir una galería con la cual permite crear una salida de la faena,

permitiendo una mejor circulación en la ventilación, entrando el aire limpio y en la salida

el aire viciado es mitigado.

Para construir esta revuelta, se necesita saber cuál es la mejor ruta para la construir de

la galería, en este caso, la faena cuenta con hectáreas cercanas para la creación de la

revuelta.

Existen dos maneras de construir esta revuelta, construirlo desde la mina hacia el exterior

o construirla desde el exterior hacia la mina, bajo las condiciones del lugar de trabajo es

más factible construirlo desde el exterior hacia la mina. El lugar que se debe conectar es

131

la galería llamada Corriente 4, en esta galería es donde se concentra mayor la cantidad

de contaminantes debido a que es la parte más alejada de la entrada y donde se

concentra la mayor cantidad de trabajadores y el manto de carbón con una mayor

potencia.

ILUSTRACIÓN 33 MAPA DE LA ENTRADA PRINCIPAL Y POSIBLE REVUELTA

La parte roja de la ilustración número 33 indica la entrada principal de la Mina Trinidad,

mientras que el indicador azul, indica la posible salida de la revuelta.

132

ILUSTRACIÓN 34 CROQUIS DE MINA TRINIDAD AL CREAR LA REVUELTA

Para poder construir la revuelta es necesario saber cuál es la mejor inclinación para

conectar a la mina, además de crear una galería con una inclinación, también es

necesario crear otra galería sin inclinación, para dejar una movilidad en los carros,

movimientos de los trabajadores, etc.

ILUSTRACIÓN 35 ENTRADA DE LA POSIBLE REVUELTA

133

En este caso, trabajar con una inclinación de 45° permitirá unir a la faena minera a los

180 metros y 70 metros de galería sin inclinación en la Corriente 4, en todas las galerías

se deben colocar fortificación de madera con una separación de 1,5 metros entre marco

y marco, también se debe respetar las medidas de los marcos.

ILUSTRACIÓN 36 MEDIDAS NECESARIAS PARA LA CREACIÓN DE UN MARCO PARA LA FORTIFICACIÓN POR MADERA

En conclusión, para poder construir es buscar la mejor opción de construcción, un espacio

en el cual se pueda trabajar y poder mejorar la ventilación, mejorando la calidad de trabajo

y el poder asegurar la respiración de los trabajadores, al igual que eliminar los gases

desprendidos de la mina.

4.2 Costos de mangas de ventilación

Actualmente, la faena minera tiene un total de 170 metros de largo, que se dividen a

través de distintas galerías con distintas características, también con distintas

orientaciones, etc. Como existen 3 materiales para las mangas de ventilación.

134

Polietileno 2100 $/m

Flexible reforzado 6200$/m

Lona vulcanizada 3200$/m

Para las mangas de polietileno, vale 2100 [$/m] * 710 m = 1.491.000 $

Para las mangas de flexible forzado, vale 6200 [$/m] * 710 m = 4.402.000 $

Para las mangas de lona vulcanizada, vale 3200 [$/m] * 710 m = 2.272.000 $

4.2.1 Costos de los accesorios de las mangas

Los accesorios son necesarios para la ventilación minera, ya que, disminuyen la perdida

por fricción y/o choque, lo cual, mejoraría la ventilación y llegaría lo necesario a las áreas

de trabajo.

Se necesita un total de 11 accesorios, los cuales son 2 accesorios de tipo T, 2 accesorios

de tipo codo de 135°, 6 codos de 90° y 1 codo de 45° para que se puedan conectar las

mangas de ventilación necesitadas más sus accesorios.

Accesorio Precio Cantidad Precio total

De tipo T 2200 2 4400

Codo 135° 2200 2 4400

Codo 90° 2200 6 13200

Codo 45° 2200 1 2200

135

CONCLUSIONES

La ventilación es una de las ramas importantes para la minería, ya que, sin ella no es

posible la vida dentro de la faena minera, sería imposible trabajar dentro de ella, la

cantidad de gases viciados generados dentro de ésta. Es necesario buscar la ventilación

óptima e ideal para las condiciones, disipar los gases, respiración humana,

desprendimiento de gases dentro de los gases, y así evitar enfermedades profesionales

a los trabajadores.

Se evaluó un modelo de ventilación que cumple con los requisitos de la mina, asegurando

la respiración humana, que disminuya la temperatura, pasando de un ambiente asfixiante

y vigoroso con material particulado y gases nocivos para la salud de los trabajadores.

Entregando un aspecto técnico y económico viable para la faena minera, cumpliendo con

las normas establecidas en las leyes como el Decreto Supremo 132/2002 del Ministro de

Minería.

La malla de ventilación actual al no cumplir con lo pedido en el Decreto Supremo

132/2002 del Ministerio de Minería, es necesario actualizar la malla de ventilación, en un

inicio la ventilación es de 32 m3/seg, pasándolo a las exigencias del Decreto Supremo,

no cumplen con los requisitos, haciéndolo necesario el actualizar la malla. La ventilación

necesaria para la faena es de 400 m3/seg, haciendo que la actualización sea importante,

también demuestra el gran déficit de aire que tiene esta faena y lo necesario que es el

actualizar la malla en la Mina Trinidad.

Para finalizar el estudio realizado para la faena, es necesario cambiar el tipo de ventilador,

pasando de ventilación por aire comprimido con partículas de aceite, a una ventilación

mecánica de 7 kilowatt, usar mallas de ventilación de 60 cm de diámetro y un largo total

136

de 710 metros y un total de 11 accesorios, de los cuales están los codos y accesorios de

tipo T.

También se recomienda buscar otra entrada para poder acortar el largo de la faena y así

disminuir el aire necesario de la faena minera, disminuir costos, disminuir mallas y

disminuir los metros de la faena.

137

BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA

Bibliografía

SERNAGEOMIN (2008), Departamento de seguridad minera [Internet]

recuperado de https://www.sernageomin.cl/wp-

content/uploads/2018/12/200812GuiaVentilacionMinas.pdf.

AYALA C. FRANCISCO, LÓPEZ J. CARLOS, LÓPEZ J. EMILIO, PERNIA L.

JOSÉ (1994). MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS

P.124-125.

Safety Instruments (2010). MONITOREO DE GASES DE MINAS P. 5-17.

Recuperado de

https://www.anm.gov.co/sites/default/files/DocumentosAnm/presentacion_mul

tidetectores_ibrid-mx6.pdf

Instituto de seguridad del trabajo (2019). APRUEBA REGLAMENTO SOBRE

CONDICIONES SANITARIAS Y AMBIENTALES BÁSICAS EN LOS

LUGARES DE TRABAJO P. 28-29. Recuperado de http://www.ist.cl/wp-

content/uploads/2016/08/DECRETO-SUPREMO-594-ACTUALIZADO-

2019.pdf

CORVALAN RUBILAR, MIRKO (2016). METODOLOGÍA DE VENTILACIÓN

AUXILIAR PARA DESARROLLOS CIEGOS [Internet]. Recuperado de

https://repositorio.usm.cl/bitstream/handle/11673/40758/3560901063635.pdf?

sequence=1



http://www.ist.cl/wp-content/uploads/2016/08/DECRETO-SUPREMO-594-ACTUALIZADO-2019.pdf



138

Linkografía

https://glosarios.servidor-alicante.com/geologia/gradiente-geotermico.

https://www.sernageomin.cl/wp-

content/uploads/2018/12/200812GuiaVentilacionMinas.pdf.

https://www.latam.srk.com/sites/default/files/file/English_V-

Subsurface_Ventilation_Engineering-SRKs_Mine_Ventilation_Services.pdf

https://es.weatherspark.com/y/24144/Clima-promedio-en-Lebu-Chile-durante-

todo-el-año

MUSEO HISTORICO DE ARAUCO (2006). GENERALIDADES DE LA FLORA

Y FAUNA DE LA OCTAVA REGION , "ZONA DE ARAUCO" Recuperado De

http://articulosmuseo.blogspot.com/2006/11/generalidades-de-la-flora-y-

fauna-de.html

https://www.leychile.cl/Navegar?idNorma=174876

https://es.scribd.com/presentation/360266658/Mangas-de-Ventilacion-pptx




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