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Presentación del libro:
Jueves Minero 10 de noviembre de 2011
Ing. Pablo Jiménez Ascanio
Ventilación de Minas Subterráneas y Túneles
Antes de escribir este libro me hice varias preguntas:
¿Por qué debo escribir este libro?
¿Existe necesidad de saber sobre ventilación minera?
¿Quiénes requieren estos conocimientos?
¿Las empresas mineras solicitan Ingenieros de Minas especializados
en ventilación minera o simplemente técnicos de ventilación minera?
¿Debo hacer conocer errores cometidos en ventilación minera o no?
Entre otras tantas preguntas.
Y la respuesta ha sido que debo difundir y trasmitir mis experiencias y
hechos hallados junto con los conocimientos propios de la ingeniería
de ventilación, con sus cálculos y software recientes para una futura
expansión de mina, conocimientos que constituyen una necesidad en
la industria minera y para los Ingenieros de Minas.
Un adelanto del contenido de este libro, ya fue publicado en la revista
de nuestro Instituto de Ingenieros de Minas del Perú en el mes de julio
del presente año, donde se explica sobre las velocidades efectivas
para diferentes conductos de mina, con datos que obtuve en la
práctica en mis diferentes evaluaciones en minas peruanas, lo que es
largo de mencionar en esta oportunidad.
La Realidad Actual
Cuando entramos a una mina todos tenemos ese anhelo inconsciente
y profundo de salir con vida y viajar dentro de ella con buen flujo de
aire limpio, es decir que respiramos y seguimos penetrando.
En algunas minas, muchos al
ingresar se persignan, otros ruegan
ante la imagen que han puesto a la
entrada de la mina pidiendo ayuda
para salir con vida y al estar dentro
de la mina están más atentos a la
caída de objetos que a la corriente
de aire que los circunda.
Más adentro cuando ya están en sus tajos o en la profundidad de la mina es
cuando se dan cuenta que la velocidad del aire es bajísima o no se siente
corriente de aire en la piel y es cuando se preocupan del aire y no recuerdan
automáticamente los conocimientos que les dieron en el entrenamiento y
recién ponen más concentración y atención en el medio ambiente que los
rodea para tomar precauciones.
Y otros mineros que trabajan en minas que extraen el mineral mediante
equipos pesados y trackless, soportan los humos y la baja iluminación, y
entonces reclaman la falta de ventilación y protestan por las dificultades que
ocasionan estos contaminantes.
En ambos casos se requiere buen movimiento de aire limpio y conocimiento
de ventilación para seguir respirando y trabajando y de esto es lo trata este
libro que presentamos ahora.
El Control de la Contaminación del Aire
El control de la contaminación del aire dentro de las minas
subterráneas y túneles se puede ejecutar por diferentes métodos
siendo la ventilación minera con sus velocidades efectivas la más
usada, la cual requiere el conocimiento del comportamiento y
manejo del aire para evitar su contaminación.
Recordemos que el hombre vive mediante la respiración del aire de
calidad, el cual contiene el oxígeno que nos permite conservar la
vida automáticamente en todo momento y NO podemos estar sin
éste por más de tres minutos porque si nos faltase, la sangre no
llega oxígeno al cerebro y éste fracasa en sus múltiples funciones, y
la persona muere.
Un aire con menos del 16% de oxígeno ocasiona la muerte,
debiendo haber en el aire más de 19.5% de oxígeno para seguir
viviendo.
Y tratándose de equipos pesados cuando no hay aire de calidad
estos toman su propio gas evacuado y los motores no pueden
operar eficientemente, o no tienen fuerza, o paran por haber
deficiencia de oxígeno en el aire que succiona.
Estos datos y hechos nos hacen ver que debemos evitar la
contaminación del aire en los diferentes lugares de trabajo y
circuitos de aire de mina.
¿Qué Aporta este Libro?
Este libro es un aporte a esa tendencia del ingeniero de
ADQUIRIR conocimientos prácticos y experimentales,
resumiendo conocimientos dispersos en diferentes libros
sobre ventilación minera sin acudir a diferenciales ni integrales
y también es un aporte de mis experiencias sobre ventilación
minera adquirida en diferentes minas del Perú.
Contenido del Libro
Este es un libro de 255 páginas, que he tratado de resumir al
máximo para esta presentación de corto tiempo, en que ustedes
encontrarán las bases y adelantos en la ventilación minera, los
instrumentos necesarios para la evaluación de la ventilación de una
mina y su respectivo balance de aire, haciendo conocer:
− Las diferentes velocidades efectivas que debe haber en un
conducto específico.
− Esquemas, diagramas, circuitos de ventilación.
− Ejemplos de diferentes cálculos y diseños de circuitos.
− Modos de valuar, pedir o seleccionar un ventilador para mina.
− Como se ejecuta un modelo de ventilación de una mina.
− Como reducir el costo de operación del ventilador y,
− Otra tantas determinaciones para determinados momentos que sepresentan en minas y en suma comprende 10 partes que
mencionamos a continuación de modo breve, y que en el libro
es extenso y en muchos con soluciones matemáticas a los
diferentes problemas que ahora no es el momento explicar.
1ra. Parte.- Explica los factores de la ventilación, los
instrumentos usados, la ventilación efectiva, el cambio total de
aire de un punto a otro, ejemplo de un mapeo de mina y su
balance, esquemas de circuitos después del mapeo, circuitos de
aire para rampas de profundidad, que se muestran en las
páginas 15, 36, 66 y 72.
Página 15
EL MANÓMETRO: MAGNEHELIC
EL BARÓMETROEL ALTÍMETRO
Página 36RPM Ventilador
Punto de Operación
ventilador y curva de
mina
2
3
Q1Q2
H2
H1
Curva de resistencia de mina Vs. RPM del ventilador
El volumen Q1 disminuye al pasar al punto 2 y aumenta al pasar al
punto 3 debido al aumento de la estática o disminución de esta
respectivamente.
Q3
H3
Página 36
Cambio de aire total de de 300 pies.
Un pie³ a 20/Ft/m emplea 15 minutos.
Un pie³ a 60 Ft/m emplea 5 minutos.
Esta es más rápida que la anterior en la misma longitud de 300 m.,
por lo tanto hay más cambios por hora y el ambiente es más limpio.
300 pies
1Pie³ 1Pie³
A B
Página 66
LEVANTADO Y CORTE VERTICAL
POR Ing: Pablo Jimenez Ascanio
Página 72
Diseño de circuitos de ventilación minera para
rampas de profundización
Circuito de succión del aireque desciende contra loscamiones que ascienden porla rampa. Este en el mejorcircuito.
Circuito auxiliar en el fondo de la rampa cuando el aire viaja contra los camiones que suben cargados.
Circuito A
Página 72
Diseño de circuitos de ventilación minera para
rampas de profundización
Circuito B
Circuito auxiliar en el fondo de la rampa cuando el aireviaja detrás de los camiones que ascienden.
Circuito de insuflamiento delaire cuando el camión y el aireascienden por la rampa y el aireasciende por detrás de este.
2da. Parte.- Explica los diferentes tipos de ventilación minera, la
densidad del aire, el principio del flujo de aire y su compresión,
que son datos y ecuaciones.
3ra. Parte.- Explica la relación que hay entre el flujo de aire a
través de la galería con la resistencia de esta y el volumen que
viaja por ella, ecuaciones y ejemplos de cálculos de la
resistencia de un tramo de galería que también se indican.
4ta. Parte.- Explica los diferentes tipos de circuitos en la
ventilación minera y sus leyes, así como diferentes esquemas o
redes y el diagrama unifilar para calcular las redes de ventilación
de una mina o circuito, siendo un ejemplo lo que se muestra en
la página 107.
Red isométrica del circuito de
ventilación que hay en la mina
Página 107
Página 107
5ta. Parte.- Explica sobre el
ventilador axial, sus leyes,
su curva, la curva de mina y
el punto de operación, la
determinación de la
eficiencia de un ventilador
con ejemplos de cálculos,
así como diferentes gráficos
que indican errores hallados
en la instalación de
ventiladores, como se ve en
las páginas 136,145 y 146.PÁG. 136.- FIGURA 1 CURVA DE UN VENTILADOR
AXIAL CON SU CURVA DE INFLEXIÓN A2, A3, A4
Página 136
FIGURA 2 INDICA LA INTERSECCIÓN DE LA CURVA DEL VENTILADOR CON LA
CURVA DE RESISTENCIA DE MINA QUE VIENE A SER EL PUNTO DE OPERACIÓN DEL
VENTILADOR CON LA MINA EN DIFERENTES OPORTUNIDADES
Gráficos que indican errores hallados en la instalación de ventiladores principales que deben evitarse
en las minas peruanas
Página 145
Gráficos que indican errores hallados en la instalación de ventiladores principales que deben evitarse
en las minas peruanas
Página 145
Gráficos que indican errores hallados en la instalación de ventiladores principales que deben evitarse
en las minas peruanas
Página 145
Página 146
ESQUEMA DE LO HALLADO EN LA
INSTALACIÓN DE UN VENTILADOR
PRINCIPAL
MOTOR DE 200 HP CON S.F. = 1 PARA UN
VENTILADOR DE 100,000 CFM. EL FLUJO
SUFRE CHOQUE Y TORSIÓN ADEMÁS DE
REDUCCIÓN DE DIÁMETRO INDICANDO QUE
LA ESTÁTICA DEL VENTILADOR SE
INCREMENTÓ SUSTANCIALMENTE DEBIDO A
LA FORMA COMO LO INSTALARON, EL
VENTILADOR NO SUCCIONABA EL VOLUMEN
DESEADO.
6ta. Parte.- Presenta
ejemplos de ventilación
en serie para mina, túnel
o cortada y ventiladores
instalados en paralelo y
la importancia de saber
elegir el K de una mina,
como se muestra en las
páginas 154, 158 y 159.
Esquema de circuito de ventilación para cortada
de mina o túnel con indicación de los ventiladores
en serie para un túnel de 4,000 m., circuito
combinado insuflando y succionando . Pág. 154.
Ventiladores Axiales Instalados en Paralelo
Página 158
Todo depende del área de la Galería Principal, a mayor área menor resistencia.
Ejemplo: 120,000CFM
Ventiladores Axiales Instalados en Serie
Página 158
Ejemplo de dos ventiladores iguales
instalados en paralelo en una mina , que no
llegan a duplicar el volumen de uno de
ellos.
Página 159
7ma. Parte.- Presenta ejemplos de diseño y cálculo de ventilación
auxiliar para diferentes labores en trabajo y las tablas para un rápido
cálculo de resistencias en mangas, como se indica en página 169.
Las distancias, curvas y
servicios los tomamos del
campo o de los planos y
las reducciones de los
fabricantes, de 28” a 18” y
24”, de 24” a 18” y de 18”
a 12” .
8va. Parte.- Explica sobre la ventilación de minas subterráneas
avanzada, con la selección y elección de un ventilador adecuado
para un circuito principal o auxiliar, con las curvas, como
especificar el pedido de compra de un ventilador, el diseño de un
circuito de ventilación para mina subterránea y el modelo de la
ventilación de una mina mediante el programa VinetPC2000.
Ahora con el vinetPC2007 se puede analizar y extender la
ventilación de una mina en el futuro, indica los pasos,
responsabilidad del modelo y demás que se explica
operacionalmente frente a la computadora en la cual ya se ha
instalado el mencionado software el cual recibe los datos
topográficos y de ventilación de la mina, lo que ahora no es del
caso explicar.
9na. Parte.- Explica el costo de la ventilación minera y su control.
Los diferentes costos, determinación del diámetro más
económico de una galería para un flujo, ejemplo de un costo
operacional mensual y anual de un ventilador en operación, la
relación del diámetro de un raise boring y la velocidad, maneras
de reducir el costo de operación de la ventilación minera, el
conocimiento del interés compuesto y anualidades en la solución
de costos de ventilación. Explicaciones basadas en cálculos.
10ma. Parte.- Presenta misceláneas de realidades a conocerse
en la ventilación minera que es largo mencionar y que están
indicadas en esta última parte del libro que presentamos.
¿Cómo se puede apreciar la calidad del contenido?
Revisando y entendiendo cuáles son las velocidades efectivas para
diferentes conductos de mina, las gráficas, los esquemas y diagramas,
los circuitos del punto de operación para no tener alta resistencia que
elevan el costo de ventilación, los cálculos sobre resistencias y redes de
ventilación indicados.
Asimismo, revisar los ejemplos de errores hallados en la instalación de
ventiladores, los que indican el procedimiento para pedir un ventilador,
las gráficas de instalaciones de ventiladores en serie y en paralelo, el
procedimiento para la ejecución de un modelo de ventilación para una
mina, las velocidades que debe haber en el raise boring, los cálculos
necesarios para determinar los costos de ventilación y otros asuntos
propios de la ventilación minera que dan importancia a este libro y que
son útiles en determinado momento a todo ingeniero minero.
¿Qué propone el autor?
Propone que las velocidades de aire dentro de las minas
subterráneas sean de más de 80ft/m cuando se trabaja con
dinamita y de 110ft/m para cuando se trabaja con Anfo, asimismo
para cuando se trata de humos y polvos.
1. Porque a estas velocidades hay mayor número de
renovaciones totales del aire interno de la mina.
2. Porque el N02 (5ppm) producto del Anfo es más tóxico que
el CO (25ppm) que produce la dinamita, los cuales deben ser
retirados inmediatamente a velocidades mayores.
3. Porque el aire al viajar de los niveles superiores hacia el
fondo de la mina cambia su estado Físico-Químico
cargándose de calor, polvo, humos y de pérdida de oxígeno
al pasar a través de las galerías, motores de las máquinas y
respiración de los hombres, cargándose de C02 pesado, el
que requiere ser trasladado rápidamente al exterior
juntamente con los polvos que se juntan en los hastiales de
las galerías por baja velocidad de aire.
4. Porque a menores velocidades de las mencionadas muchas
veces la iluminación no es tan buena.
5. Porque los equipos pesados en trabajo o en transporte
obstruyen el 65% del área de las galerías y las velocidades
bajan debido al obstáculo que presenta el equipo.
6. Porque en los niveles profundos con los obstáculos, curvas,
choques y contra choques que tiene que vencer el aire, la
velocidad y fuerza va disminuyendo y al retornar a los
lugares superiores su velocidad es baja y la renovación del
aire de una sección a otra sección es lenta.
7. Porque siendo las minas amplias, profundas y sinuosas hay
que estar allí, sentir y ver estas deficiencias para establecer
cambios hacia una mejor velocidad de aire que la regida por
ciertos reglamentos.
8. Lo anterior es positivo en el traslado y salidas de gases, más
aún ahora que ya se tienden a producir más de 2,000 t/día
con equipos pesados.
¿Qué propone el autor?
En suma se requiere más velocidad del aire en los niveles de
las minas para trasladar los contaminantes y obtener
operaciones rápidas y con buena iluminación, lo que
proporciona un mayor número total de renovaciones de aire
y conservación de la salud de los hombres que laboran en
mina.
Muchas Gracias
Expresadas estas experiencias y
conocimientos a grandes rasgos,
antes de finalizar, deseo reiterarles
mi agradecimiento por su presencia
y por haberme escuchado.