tilación de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
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7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
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tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable Para
crear las condiciones necesarias para que los trabajadores se encuentren en una atmoacutesfera
agradable Este proceso se realiza mediante un circuito con el objetivo de que en todas las
aacutereas de trabajo se lleve a cabo de igual manera Para esto es necesario que la mina tenga
dos puertas de acceso independiente dos pozos un pozo y un socavoacuten y dos socavones La
ventilacioacuten secundaria se lleva a cabo en aquellos espacios donde solo hay un acceso para ello
se colocan tubos de ventilacioacuten cuya longitud debe de abarcar la puerta de entrada hasta la
puerta de la salida La ventilacioacuten de una mina subterraacutenea es muy importante para preservar
la vida de los trabajadores hay que asegurar que debajo de la mina exista una porcioacuten
necesaria de oxigeno para la respiracioacuten de los trabajadores Tambieacuten una causa por la cual se
necesita de mas ventilacioacuten de oxigeno dentro de la mina es que en muchas ocasiones los
minerales que se estaacuten explotando pueden ser toacutexicos al igual que puede resultar alguna
emanacioacuten peligrosa por parte de las maquinas que se utilizan para explotar el mineral
Ademaacutes hay que considerar que mientras mas profunda es una mina la temperatura tiende a
aumentar por lo que es necesaria la climatizacioacuten adecuada del ambiente Existen dos tipos
de ventiladores estaacuten los ventiladores axiales o de heacutelices y los ventiladores radiales o
centriacutefugos Estas maquinas tienen como responsabilidad permitir el flujo de aire en el interior
en ambos tipos de ventilacioacuten Existe otra clasificacioacuten para la ventilacioacuten de las minas estaacuten
las soplantes y las aspirantes La ventilacioacuten soplante es aquella donde el sistema impulsa el
aire hacia la parte interna de la mina a traveacutes de algunas tuberiacuteas mientras que la ventilacioacuten
aspirante es donde el sistema absorbe el aire de la parte interna de la mina y luego procede a
depositarlo fuera En muchas regiones del mundo se utiliza la ventilacioacuten aspirante
especialmente en la regioacuten europea Mediante este sistema los europeos permiten la entrada
de un aire purificado por una de las entradas de la mina y el ventilador succiona el aire
perjudicial para llevarlo hacia fuera Tanto el manejo adecuado de la ventilacioacuten de una mina
asiacute como la deteccioacuten de incendios son temas muy importantes ya que los incendios producen
gases toacutexicos que son trasmitidos a cada parte de la mina La profundidad de las minas puede
producir riesgos ya que las tensiones a que estaacuten sometidas las galeriacuteas por el peso de las
rocas situadas encima pueden superar la resistencia de la roca y hacer que eacutesta se derrumbede forma explosiva Se han realizado muchos estudios e investigaciones para adecuar el
disentildeo de las minas de modo que se elimine o reduzca el peligro de dichos derrumbes A parte
de los riesgos anteriormente mencionados los trabajadores de una mina tambieacuten pueden
contraer enfermedades peligrosas Esto se puede observar claramente en las minas
subterraacuteneas En todas las minas se produce polvo y su inhalacioacuten puede causar diversas
enfermedades de los pulmones como la silicosis o neumoconiosis en las minas de carboacuten la
asbestosis y otras Ademaacutes en las minas pueden aparecer gases toacutexicos como sulfuro de
hidroacutegeno o monoacutexido de carbono En algunos casos se pueden presentar problemas de
radiacioacuten por las emanaciones de radoacuten procedentes de la roca Equipo arquitectura y
construccioacuten de ARQHYScom Carta de colores para la decoracion Carta de colores para
la decoracion Se ha dado a conocer la nueva carta de colores que Elevadores en casas yviviendas Elevadores en casas y viviendas Muchas de las tareas sencillas que realizan las
person Publicaciones relacionadas Minas esculpidas en paredes de sal Minas esculpidas en
paredes Ventilacion natural La ventilacioacuten se logra Ventilacion mecanica La ventilacioacuten
mecaacutenica es Arrastre de ventilacion Arrastre de ventilacion Un Rejillas de ventilacion
Rejillas de ventilacioacuten En el Ventilacion de una construccion En una edificacioacuten la
Ventilacion de edificios industriales Siempre que no se Deja un comentario
Fuente httpwwwarqhyscomarquitecturaventilacion-minashtml tudio comparativo del sistema de ventilacioacuten de una mina subterraacutenea
utilizando un nuevo programa de caacutelculo
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IacutendiceGonzaacutelez P L Mariacuten M Grasso A B Molina W GResumen
VENTILA es un Programa de Aplicacioacuten para el caacutelculo de la ventilacioacuten de minas subterraacuteneas desarrollado en elmarco de un proyecto de investigacioacuten llevado a cabo en el Instituto de Investigaciones Mineras (IIM) de laUniversidad Nacional de San Juan (UNSJ) El programa puede ser ejecutado en una computadora personal (PC)
y estaacute totalmente dirigido al ingeniero a cargo de la seguridad del yacimiento evitando la necesidad deoperadores o expertos en informaacutetica En la validacioacuten y puesta a punto del programa partipiparon alumnos dela carrera Ingenieriacutea de Minas del Departamento de Ingenieriacutea de Minas de la UNSJ quienes ejecutaronnumerosos casos reproduciendo estudios de distintos yacimientos de nuestro paiacutes Uno de esos estudioscomparativos se presenta en este artiacuteculo Se contrastan los resultados obtenidos al aplicar VENTILA a unproblema real de ventilacioacuten con los valores logrados por medio del VNETPC Vs 10 para Windows un programadesarrollado por Mine Ventilation Services Inc Tambieacuten se presentan los resultados obtenidos por meacutetodostradicionales de caacutelculo adaptando ecuaciones para circuitos eleacutectricos Este estudio se realizoacute sobre laconfiguracioacuten que presentaba hace algunos antildeos Mina Aguilar Entonces fue resuelto en la forma tradicional yposteriormente verificado con mediciones
VENTILA es un Programa de Aplicacioacuten para el caacutelculo de la ventilacioacuten de minas subterraacuteneas desarrollado en elmarco de un proyecto de investigacioacuten llevado a cabo en el Instituto de Investigaciones Mineras (IIM) de laUniversidad Nacional de San Juan (UNSJ) El programa puede ser ejecutado en una computadora personal (PC)y estaacute totalmente dirigido al ingeniero a cargo de la seguridad del yacimiento evitando la necesidad de
operadores o expertos en informaacutetica En la validacioacuten y puesta a punto del programa partipiparon alumnos dela carrera Ingenieriacutea de Minas del Departamento de Ingenieriacutea de Minas de la UNSJ quienes ejecutaronnumerosos casos reproduciendo estudios de distintos yacimientos de nuestro paiacutes Uno de esos estudioscomparativos se presenta en este artiacuteculo Se contrastan los resultados obtenidos al aplicar VENTILA a unproblema real de ventilacioacuten con los valores logrados por medio del VNETPC Vs 10 para Windows un programadesarrollado por Mine Ventilation Services Inc Tambieacuten se presentan los resultados obtenidos por meacutetodostradicionales de caacutelculo adaptando ecuaciones para circuitos eleacutectricos Este estudio se realizoacute sobre laconfiguracioacuten que presentaba hace algunos antildeos Mina Aguilar Entonces fue resuelto en la forma tradicional yposteriormente verificado con mediciones
Abstract
VENTILA is an application program for calculating underground mines ventilation systems It was developedwithin an investigation project carried out at the Instituto de In nes Mineras (IIM) of the Universidad Nacional de
San Juan (UNSJ) VENTILA can be executed in a personal computer (PC) and it is completely intended for theengineer in charge of the security of the location avoiding the need of computer experts and operators MiningEngineering studen ts from the Department of Engineering of Mines of the UNSJ participated in the validationand setting of the program They executed numerous cases by reproducing studies of different locations of ourcountry One of those comparative studies is presented in this article The results obtained when applying VENLA to a real ventilation problem are contrasted with values achieved by means of the VNETPC Vs 10 forWindows a program developed by ine Ventilation Services Inc Fi res found by traditional methods of calculation are also presented adapting electric circuits equations This study was carried out on theconfiguration that presented Aguilar Mine some years ago when it was solved in the traditional way and verifiedlater on by measurements
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Ventilacioacuten de minas
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Ventilador de la mina de carboacuten Pocahontas Virginia EUA
La ventilacioacuten en una mina subterraacutenea es el proceso mediante el cual se hace
circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar
unaatmoacutesfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos
La ventilacioacuten se realiza estableciendo un circuito para la circulacioacuten del aire a
traveacutes de todas las labores Para ello es indispensable que la mina tenga doslabores de acceso independientes dos pozos dos socavones un pozo y un
socavoacuten etc
En las labores que soacutelo tienen un acceso (por ejemplo una galeriacutea en avance) es
necesario ventilar con ayuda de una tuberiacutea La tuberiacutea se coloca entre la entrada
a la labor y el final de la labor Esta ventilacioacuten se conoce como secundaria en
oposicioacuten a la que recorre toda la mina que se conoce comoprincipal
Necesidad de la ventilacioacuten[editar]
Es necesario establecer una circulacioacuten de aire dentro de una mina subterraacutenea
por las siguientes razones
Es necesario asegurar un contenido miacutenimo de oxiacutegeno en la atmoacutesfera de
la mina para permitir la respiracioacuten de las personas que trabajan en su
interior
En el interior se desprenden diferentes tipos de gases seguacuten el mineral a
explotar y la maquinaria utilizada Estos gases pueden
ser toacutexicos asfixiantes yoexplosivos por lo que es necesario diluirlos por debajo de los liacutemites legales establecidos en cada paiacutes
A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura aumenta
El gradiente geoteacutermico medio es de 1ordm cada 33 m Adicionalmente los
equipos y maacutequinas presentes en el interior contribuyen a elevar la
temperatura del aire En este caso la ventilacioacuten es necesaria para la
climatizacioacuten de la mina
Ventiladores[editar]
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Los ventiladores son los responsables del movimiento del aire tanto en la
ventilacioacuten principal como en la secundaria Generalmente los ventiladores
principales se colocan en el exterior de la mina en la superficie
Los tipos de ventiladores utilizados son
Axiales o de heacutelice
Radiales o centriacutefugos
Tipos de ventilacioacuten[editar]
La ventilacioacuten de una mina puede ser soplante o aspirante En la soplante el
ventilador impulsa el aire al interior de la mina o de la tuberiacutea En el caso de
aspirante el ventilador succiona el aire del interior de la mina (o la tuberiacutea) y loexpulsa al exterior
En Europa los maacutes habitual es que la ventilacioacuten principal sea aspirante El aire
limpio entra por una (o varias) de las entradas de la mina y el aire viciado tras
recorrer la mina es aspirado por el ventilador principal
Esquema de ventilacioacuten aspirente en una mina subterraacutenea
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Bibliografiacutea[editar]
De la Cuadra Irizar Luis (1974) Curso de Laboreo de Minas MadridUniversidad Politeacutecnica de Madrid ISBN 84-600-6254-6
Fernaacutendez Felgueroso Joseacute Manuel Luque Cabal Vicente
(1975) Lecciones de ventilacioacuten de minas Escuela Teacutecnica Superior de
Ingenieros de Minas de Oviedo
Luque Cabal Vicente (1988) Manual de ventilacioacuten de minasAsociacioacuten de Investigacioacuten Tecnoloacutegica de Equipos Mineros
(AITEMIN) ISBN 84-404-3192-9
a ventilacioacuten en las minas carboniferas refrinoticias | nov 16 2010 | Comentarios 0
Grandes ventiladores en una mina carbonifera
Uno de los primeros problemas que han enfrentado los mineros al extraer el carboacuten es la naturaleza
peligrosa del gas producido por la extraccioacuten del carboacuten La ventilacioacuten de una mina de carboacutensubterraacutenea se ha convertido en una operacioacuten necesaria y de vital importancia para la seguridad de los
mineros y las instalaciones La ventilacioacuten de la mina tiene un doble en propoacutesito
Primero mantiene la vida de quienes laboran en ella
Segundo lleva hacia el exterior los gases peligrosos como el metano que se desprende del
carboacuten
Historia
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En el pasado la mineriacutea se daba cerca de la superficie donde estaban disponibles la luz y la ventilacioacuten
naturales Las fogatas eran utilizadas para introducir el aire fresco dentro de la mina y habiacutea la necesidad
de ventilar el humo caliente fuera de la mina
Mucho antes de que el carboacuten fuera minado en Norteameacuterica las minas de carboacuten en Europa fueron
disentildeadas con entradas duales una mediante la cual el aire limpio del exterior fluyera hacia el interior dela mina y otra mediante la cual se expulsara este mismo aire viciado o contaminado con los gases
naturales de la extraccioacuten Inicialmente la ventilacioacuten de las minas fue asistida por hornos subterraacuteneos
que utilizaron el principio praacutectico de la corriente aeacuterea ascendente derivada de un fuego causa una
succioacuten del aire de la mina y este aire era substituido por el aire exterior que era inyectado dentro al
terrapleacuten o la boca mina este meacutetodo era especialmente peligroso debido a los gases explosivos que se
acumulaban dentro de la mina
La presencia del gas es siempre apuro en una mina El gas de metano oacute el gas del pantano (conocido
tambieacuten por los mineros como el bao del diablo) en concentraciones de 125 oacute maacutes puede causar una
explosioacuten subterraacutenea de gran alcance especialmente si es acompantildeado por una alta concentracioacuten del
polvo de carboacuten Otros gases a menudo presentes en una mina de carboacuten son el monoacutexido de carbono y
sulfuro del hidroacutegeno
La presencia de estos gases hizo necesario que la ventilacioacuten apropiada esteacute asegurada en instalaciones
subterraacuteneas Cabe hacer notar que las concentraciones de gas metano cerradas son altamente
explosivas al contacto del oxigeno por lo que la ventilacioacuten se debe dar de forma precisa y controlada
En otro tiempo los canarios soliacutean haber sido utilizados para detectar el gas en minas de carboacuten en los
primeros tiempos de las minas Este paacutejaro que es extremadamente sensible al medio ambiente era
colocado en los tuacuteneles y si esteacute falleciacutea los mineros saldriacutean inmediatamente de la mina
Sin embargo antes de 1870 los encargados y las personas calificadas utilizaban rusticas laacutemparas de
seguridad para detectar el gas este meacutetodo pronto fue remplazado por las laacutemparas de petroacuteleo lo queles permitiacutea a los trabajadores iluminar el aacuterea de extraccioacuten asiacute mismo comenzaron a rociar las paredes
con caliza para evitar la ignicioacuten del carboacuten en los tuacuteneles
Pronto los ventiladores fueron utilizados para extraer fuera de la mina el gas contenido en los lugares de
trabajo y transportado en corrientes de aire principales al exterior
Las puertas de las trampas de succioacuten fueron colocadas estrateacutegicamente como parte del sistema de
ventilacioacuten para dirigir el flujo del aire a o desde aacutereas seleccionadas sin embargo al fijar las trampas de
succioacuten situadas en las puertas maacutes ocupadas que se abriacutean para permitir el paso del carboacuten de los
materiales y de los hombres las ldquocorrientes del airerdquo fueron cortadas con frecuencia a traveacutes del carboacuten y
de la roca provocando accidentes
En los antildeos 20 los ventiladores antiguos fueron substituidos por los ventiladores pequentildeos eleacutectricos de
turbina Los ventiladores grandes del tipo de la succioacuten fueron colocados en la superficie y aumentados
gradualmente de tamantildeo con el paso del tiempo El aire de los compresores superficiales fue transportado
mediante tubos en la mina a la maquinaria que provee de energiacutea y ayuda en el proceso de ventilacioacuten
Dentro de las minas carboniacuteferas se pueden encontrar diversos gases (Tabla 1) producidos por la
extraccioacuten del mineral y entre los mas importantes encontramos
Oxiacutegeno
No tiene color sabor u olor sus efectos al 21 cualquier fuente de ignicioacuten puede encenderlo al 15 la
respiracioacuten comienza a ser difiacutecil al 10 se considera muy perjudicial para la salud
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Dioacutexido de Carbono
Es incoloro e inodoro es producto de la combustioacuten puede causar sofocacioacuten y la muerte sus efectos al
3 son dificultad para respirar y al 10 puede causar la muerte
Monoacutexido de Carbono
Muy poco color y olor es producto de una combustioacuten incompleta su efecto al 005 es riesgoso para
quien lo respira
Metano
Muy poco color y olor y altamente inflamable se vuelve explosivo al contacto con el aire
Sulfato de Hidrogeno
Tiene un olor desagradable y sus efectos al 15 son fatales para la vida
Hidrogeno
Es explosivo al mezclarlo con el aire
Dioacutexido de Nitroacutegeno
Tiene la caracteriacutestica de poseer un color rojizo
Tabla 1
El Carboacuten
Debemos recordar que el carboacuten es un combustible soacutelido de origen vegetal en eras geoloacutegicas remotas
y sobre todo en el periodo carboniacutefero (que comenzoacute hace 345 millones de antildeos y duroacute unos 65 millones)
grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetacioacuten muy abundante que creciacutea en
pantanos Muchas de estas plantas eran tipos de helechos algunos de ellos tan grandes como aacuterboles Al
morir las plantas quedaban sumergidas por el agua y se descomponiacutean poco a poco A medida que se
produciacutea esa descomposicioacuten la materia vegetal perdiacutea aacutetomos de oxiacutegeno e hidroacutegeno con lo que
quedaba un depoacutesito con un elevado porcentaje de carbono
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Asiacute se formaron los depoacutesitos con el paso del tiempo la arena y lodo del agua fueron acumulaacutendose
sobre algunos de estos pantanos La presioacuten de las capas superiores asiacute como los movimientos de la
corteza terrestre y en ocasiones el calor volcaacutenico comprimieron y endurecieron los depoacutesitos hasta
formar el carboacuten que hoy se extrae de las minas
Los diferentes tipos de carboacuten se clasifican seguacuten su contenido de carbono fijo en
Turba
Constituye la primera etapa en la formacioacuten de carboacuten tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto
iacutendice de humedad
Lignito
El carboacuten de peor calidad tiene un contenido de carbono mayor
Carboacuten Bituminoso
Tiene un contenido auacuten mayor que el lignito por lo que su poder caloriacutefico tambieacuten es superior
Antracita
Es el carboacuten con el mayor contenido en carbono y el maacuteximo poder caloriacutefico
Grafito
Se forma por la presioacuten y el calor adicionales sobre el carboacuten el grafito es praacutecticamente carbono puro
Las aplicaciones del carboacuten obtenido (Tabla 2) son variadas y representa una fuente de energiacutea muy
importante
Tabla 2
Ventilacioacuten
Cuando el mineral se encuentra a grandes profundidades se cavan pozos hasta llegar a la veta y despueacutes
se forma una galeriacutea para extraerlo
Para ventilar este tipo de explotacioacuten se utiliza un meacutetodo que consiste en comunicar entre siacute estos pozos
para que los gases que emana el carboacuten salgan al exterior y no se produzcan explosiones Para evitar
que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado la extraccioacuten
completa de la veta se provoca el derrumbe de la mina
Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotacioacuten
minera estaacute maacutes modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores El carboacuten por
su naturaleza siempre sale con materiales que dificultan su utilizacioacuten y disminuye su calidad con
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respecto al poder caloriacutefico del mismo Para limpiarlo se utilizan medios fiacutesicos como la trituracioacuten y el
lavado
Las minas subterraacuteneas se abren en zonas con yacimientos minerales prometedores El pozo es la
perforacioacuten vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral
Un sistema de ventilacioacuten situado cerca del pozo principal lleva aire fresco a los mineros y evita laacumulacioacuten de gases peligrosos como el metano ademaacutes un sistema de galeriacuteas transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles que a su vez estaacuten conectados por
aberturas llamadas alzamientos Las gradas son las caacutemaras donde se extrae el mineral (Figura 1)
Figura 1
Para la correcta ventilacioacuten se instalan sistemas de ventilacioacuten capaces de mantener un porcentaje
miacutenimo de gas inflamable (grisuacute) a niveles que no sea posible dicha inflamacioacuten Aunado a los sistemas
de ventilacioacuten correcta el personal y el equipo deben de contar con equipos certificados para garantizar laseguridad en sus tareas y asiacute mismo tener el material necesario y equipos de salvamento siempre
disponibles
Para producir con seguridad el carboacuten el ambiente gaseoso de las minas subterraacuteneas se ve en la
necesidad de recircular grandes cantidades de aire para diluir las peligrosas concentraciones de gas
metano derivado de la extraccioacuten del carboacuten Tiacutepicamente las minas carboniacuteferas necesitan guardar
niveles de funcionamiento debajo de un 1 de concentracioacuten de gas metano
Casi todo el porcentaje de este gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de la mina (SVM) es
expulsado por los respiraderos a la atmoacutesfera La agencia para la proteccioacuten del ambiente (EPA) de los
Estados Unidos estimo que en el antildeo 2000 los niveles de emisiones derivados de la ventilacioacuten global al
medio ambiente de gas metano proveniente de la extraccioacuten de carboacuten excedieron los 17 billones de
metros cuacutebicos (600 Bcf) que son el equivalente a 237 millones de toneladas de bioacutexido de carbono Para
poner esto en perspectiva eacutestos niveles representan las emisiones anuales totales de CO2 de maacutes de 50
millones de automoacuteviles funcionando ininterrumpidamente
Asiacute mismo la emisioacuten de gas metano contribuye al efecto invernadero en la atmoacutesfera e impacta a las
actividades humanas a modo de comparacioacuten podemos ver en la siguiente tabla la eficacia radiativa de
ciertos gases entre ellos el metano esto significa su capacidad de absorcioacuten de la radiacioacuten infrarroja
tomando como punto de partida el CO2 (unidad 1 en el cuadro anexo) y su contribucioacuten relativa en el
aumento del efecto invernadero del planeta
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Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
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Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
trabajo
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Acerca del autor REFRINOTICIAS AL AIRE es la revista liacuteder en refrigeracioacuten aire
acondicionado ventilacioacuten calefaccioacuten y automatizacioacuten HVACR en Meacutexico desde 1986 cubriendo toda
Latinoameacuterica
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IacutendiceGonzaacutelez P L Mariacuten M Grasso A B Molina W GResumen
VENTILA es un Programa de Aplicacioacuten para el caacutelculo de la ventilacioacuten de minas subterraacuteneas desarrollado en elmarco de un proyecto de investigacioacuten llevado a cabo en el Instituto de Investigaciones Mineras (IIM) de laUniversidad Nacional de San Juan (UNSJ) El programa puede ser ejecutado en una computadora personal (PC)
y estaacute totalmente dirigido al ingeniero a cargo de la seguridad del yacimiento evitando la necesidad deoperadores o expertos en informaacutetica En la validacioacuten y puesta a punto del programa partipiparon alumnos dela carrera Ingenieriacutea de Minas del Departamento de Ingenieriacutea de Minas de la UNSJ quienes ejecutaronnumerosos casos reproduciendo estudios de distintos yacimientos de nuestro paiacutes Uno de esos estudioscomparativos se presenta en este artiacuteculo Se contrastan los resultados obtenidos al aplicar VENTILA a unproblema real de ventilacioacuten con los valores logrados por medio del VNETPC Vs 10 para Windows un programadesarrollado por Mine Ventilation Services Inc Tambieacuten se presentan los resultados obtenidos por meacutetodostradicionales de caacutelculo adaptando ecuaciones para circuitos eleacutectricos Este estudio se realizoacute sobre laconfiguracioacuten que presentaba hace algunos antildeos Mina Aguilar Entonces fue resuelto en la forma tradicional yposteriormente verificado con mediciones
VENTILA es un Programa de Aplicacioacuten para el caacutelculo de la ventilacioacuten de minas subterraacuteneas desarrollado en elmarco de un proyecto de investigacioacuten llevado a cabo en el Instituto de Investigaciones Mineras (IIM) de laUniversidad Nacional de San Juan (UNSJ) El programa puede ser ejecutado en una computadora personal (PC)y estaacute totalmente dirigido al ingeniero a cargo de la seguridad del yacimiento evitando la necesidad de
operadores o expertos en informaacutetica En la validacioacuten y puesta a punto del programa partipiparon alumnos dela carrera Ingenieriacutea de Minas del Departamento de Ingenieriacutea de Minas de la UNSJ quienes ejecutaronnumerosos casos reproduciendo estudios de distintos yacimientos de nuestro paiacutes Uno de esos estudioscomparativos se presenta en este artiacuteculo Se contrastan los resultados obtenidos al aplicar VENTILA a unproblema real de ventilacioacuten con los valores logrados por medio del VNETPC Vs 10 para Windows un programadesarrollado por Mine Ventilation Services Inc Tambieacuten se presentan los resultados obtenidos por meacutetodostradicionales de caacutelculo adaptando ecuaciones para circuitos eleacutectricos Este estudio se realizoacute sobre laconfiguracioacuten que presentaba hace algunos antildeos Mina Aguilar Entonces fue resuelto en la forma tradicional yposteriormente verificado con mediciones
Abstract
VENTILA is an application program for calculating underground mines ventilation systems It was developedwithin an investigation project carried out at the Instituto de In nes Mineras (IIM) of the Universidad Nacional de
San Juan (UNSJ) VENTILA can be executed in a personal computer (PC) and it is completely intended for theengineer in charge of the security of the location avoiding the need of computer experts and operators MiningEngineering studen ts from the Department of Engineering of Mines of the UNSJ participated in the validationand setting of the program They executed numerous cases by reproducing studies of different locations of ourcountry One of those comparative studies is presented in this article The results obtained when applying VENLA to a real ventilation problem are contrasted with values achieved by means of the VNETPC Vs 10 forWindows a program developed by ine Ventilation Services Inc Fi res found by traditional methods of calculation are also presented adapting electric circuits equations This study was carried out on theconfiguration that presented Aguilar Mine some years ago when it was solved in the traditional way and verifiedlater on by measurements
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Ventilacioacuten de minas
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Ventilador de la mina de carboacuten Pocahontas Virginia EUA
La ventilacioacuten en una mina subterraacutenea es el proceso mediante el cual se hace
circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar
unaatmoacutesfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos
La ventilacioacuten se realiza estableciendo un circuito para la circulacioacuten del aire a
traveacutes de todas las labores Para ello es indispensable que la mina tenga doslabores de acceso independientes dos pozos dos socavones un pozo y un
socavoacuten etc
En las labores que soacutelo tienen un acceso (por ejemplo una galeriacutea en avance) es
necesario ventilar con ayuda de una tuberiacutea La tuberiacutea se coloca entre la entrada
a la labor y el final de la labor Esta ventilacioacuten se conoce como secundaria en
oposicioacuten a la que recorre toda la mina que se conoce comoprincipal
Necesidad de la ventilacioacuten[editar]
Es necesario establecer una circulacioacuten de aire dentro de una mina subterraacutenea
por las siguientes razones
Es necesario asegurar un contenido miacutenimo de oxiacutegeno en la atmoacutesfera de
la mina para permitir la respiracioacuten de las personas que trabajan en su
interior
En el interior se desprenden diferentes tipos de gases seguacuten el mineral a
explotar y la maquinaria utilizada Estos gases pueden
ser toacutexicos asfixiantes yoexplosivos por lo que es necesario diluirlos por debajo de los liacutemites legales establecidos en cada paiacutes
A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura aumenta
El gradiente geoteacutermico medio es de 1ordm cada 33 m Adicionalmente los
equipos y maacutequinas presentes en el interior contribuyen a elevar la
temperatura del aire En este caso la ventilacioacuten es necesaria para la
climatizacioacuten de la mina
Ventiladores[editar]
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Los ventiladores son los responsables del movimiento del aire tanto en la
ventilacioacuten principal como en la secundaria Generalmente los ventiladores
principales se colocan en el exterior de la mina en la superficie
Los tipos de ventiladores utilizados son
Axiales o de heacutelice
Radiales o centriacutefugos
Tipos de ventilacioacuten[editar]
La ventilacioacuten de una mina puede ser soplante o aspirante En la soplante el
ventilador impulsa el aire al interior de la mina o de la tuberiacutea En el caso de
aspirante el ventilador succiona el aire del interior de la mina (o la tuberiacutea) y loexpulsa al exterior
En Europa los maacutes habitual es que la ventilacioacuten principal sea aspirante El aire
limpio entra por una (o varias) de las entradas de la mina y el aire viciado tras
recorrer la mina es aspirado por el ventilador principal
Esquema de ventilacioacuten aspirente en una mina subterraacutenea
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Bibliografiacutea[editar]
De la Cuadra Irizar Luis (1974) Curso de Laboreo de Minas MadridUniversidad Politeacutecnica de Madrid ISBN 84-600-6254-6
Fernaacutendez Felgueroso Joseacute Manuel Luque Cabal Vicente
(1975) Lecciones de ventilacioacuten de minas Escuela Teacutecnica Superior de
Ingenieros de Minas de Oviedo
Luque Cabal Vicente (1988) Manual de ventilacioacuten de minasAsociacioacuten de Investigacioacuten Tecnoloacutegica de Equipos Mineros
(AITEMIN) ISBN 84-404-3192-9
a ventilacioacuten en las minas carboniferas refrinoticias | nov 16 2010 | Comentarios 0
Grandes ventiladores en una mina carbonifera
Uno de los primeros problemas que han enfrentado los mineros al extraer el carboacuten es la naturaleza
peligrosa del gas producido por la extraccioacuten del carboacuten La ventilacioacuten de una mina de carboacutensubterraacutenea se ha convertido en una operacioacuten necesaria y de vital importancia para la seguridad de los
mineros y las instalaciones La ventilacioacuten de la mina tiene un doble en propoacutesito
Primero mantiene la vida de quienes laboran en ella
Segundo lleva hacia el exterior los gases peligrosos como el metano que se desprende del
carboacuten
Historia
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En el pasado la mineriacutea se daba cerca de la superficie donde estaban disponibles la luz y la ventilacioacuten
naturales Las fogatas eran utilizadas para introducir el aire fresco dentro de la mina y habiacutea la necesidad
de ventilar el humo caliente fuera de la mina
Mucho antes de que el carboacuten fuera minado en Norteameacuterica las minas de carboacuten en Europa fueron
disentildeadas con entradas duales una mediante la cual el aire limpio del exterior fluyera hacia el interior dela mina y otra mediante la cual se expulsara este mismo aire viciado o contaminado con los gases
naturales de la extraccioacuten Inicialmente la ventilacioacuten de las minas fue asistida por hornos subterraacuteneos
que utilizaron el principio praacutectico de la corriente aeacuterea ascendente derivada de un fuego causa una
succioacuten del aire de la mina y este aire era substituido por el aire exterior que era inyectado dentro al
terrapleacuten o la boca mina este meacutetodo era especialmente peligroso debido a los gases explosivos que se
acumulaban dentro de la mina
La presencia del gas es siempre apuro en una mina El gas de metano oacute el gas del pantano (conocido
tambieacuten por los mineros como el bao del diablo) en concentraciones de 125 oacute maacutes puede causar una
explosioacuten subterraacutenea de gran alcance especialmente si es acompantildeado por una alta concentracioacuten del
polvo de carboacuten Otros gases a menudo presentes en una mina de carboacuten son el monoacutexido de carbono y
sulfuro del hidroacutegeno
La presencia de estos gases hizo necesario que la ventilacioacuten apropiada esteacute asegurada en instalaciones
subterraacuteneas Cabe hacer notar que las concentraciones de gas metano cerradas son altamente
explosivas al contacto del oxigeno por lo que la ventilacioacuten se debe dar de forma precisa y controlada
En otro tiempo los canarios soliacutean haber sido utilizados para detectar el gas en minas de carboacuten en los
primeros tiempos de las minas Este paacutejaro que es extremadamente sensible al medio ambiente era
colocado en los tuacuteneles y si esteacute falleciacutea los mineros saldriacutean inmediatamente de la mina
Sin embargo antes de 1870 los encargados y las personas calificadas utilizaban rusticas laacutemparas de
seguridad para detectar el gas este meacutetodo pronto fue remplazado por las laacutemparas de petroacuteleo lo queles permitiacutea a los trabajadores iluminar el aacuterea de extraccioacuten asiacute mismo comenzaron a rociar las paredes
con caliza para evitar la ignicioacuten del carboacuten en los tuacuteneles
Pronto los ventiladores fueron utilizados para extraer fuera de la mina el gas contenido en los lugares de
trabajo y transportado en corrientes de aire principales al exterior
Las puertas de las trampas de succioacuten fueron colocadas estrateacutegicamente como parte del sistema de
ventilacioacuten para dirigir el flujo del aire a o desde aacutereas seleccionadas sin embargo al fijar las trampas de
succioacuten situadas en las puertas maacutes ocupadas que se abriacutean para permitir el paso del carboacuten de los
materiales y de los hombres las ldquocorrientes del airerdquo fueron cortadas con frecuencia a traveacutes del carboacuten y
de la roca provocando accidentes
En los antildeos 20 los ventiladores antiguos fueron substituidos por los ventiladores pequentildeos eleacutectricos de
turbina Los ventiladores grandes del tipo de la succioacuten fueron colocados en la superficie y aumentados
gradualmente de tamantildeo con el paso del tiempo El aire de los compresores superficiales fue transportado
mediante tubos en la mina a la maquinaria que provee de energiacutea y ayuda en el proceso de ventilacioacuten
Dentro de las minas carboniacuteferas se pueden encontrar diversos gases (Tabla 1) producidos por la
extraccioacuten del mineral y entre los mas importantes encontramos
Oxiacutegeno
No tiene color sabor u olor sus efectos al 21 cualquier fuente de ignicioacuten puede encenderlo al 15 la
respiracioacuten comienza a ser difiacutecil al 10 se considera muy perjudicial para la salud
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Dioacutexido de Carbono
Es incoloro e inodoro es producto de la combustioacuten puede causar sofocacioacuten y la muerte sus efectos al
3 son dificultad para respirar y al 10 puede causar la muerte
Monoacutexido de Carbono
Muy poco color y olor es producto de una combustioacuten incompleta su efecto al 005 es riesgoso para
quien lo respira
Metano
Muy poco color y olor y altamente inflamable se vuelve explosivo al contacto con el aire
Sulfato de Hidrogeno
Tiene un olor desagradable y sus efectos al 15 son fatales para la vida
Hidrogeno
Es explosivo al mezclarlo con el aire
Dioacutexido de Nitroacutegeno
Tiene la caracteriacutestica de poseer un color rojizo
Tabla 1
El Carboacuten
Debemos recordar que el carboacuten es un combustible soacutelido de origen vegetal en eras geoloacutegicas remotas
y sobre todo en el periodo carboniacutefero (que comenzoacute hace 345 millones de antildeos y duroacute unos 65 millones)
grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetacioacuten muy abundante que creciacutea en
pantanos Muchas de estas plantas eran tipos de helechos algunos de ellos tan grandes como aacuterboles Al
morir las plantas quedaban sumergidas por el agua y se descomponiacutean poco a poco A medida que se
produciacutea esa descomposicioacuten la materia vegetal perdiacutea aacutetomos de oxiacutegeno e hidroacutegeno con lo que
quedaba un depoacutesito con un elevado porcentaje de carbono
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Asiacute se formaron los depoacutesitos con el paso del tiempo la arena y lodo del agua fueron acumulaacutendose
sobre algunos de estos pantanos La presioacuten de las capas superiores asiacute como los movimientos de la
corteza terrestre y en ocasiones el calor volcaacutenico comprimieron y endurecieron los depoacutesitos hasta
formar el carboacuten que hoy se extrae de las minas
Los diferentes tipos de carboacuten se clasifican seguacuten su contenido de carbono fijo en
Turba
Constituye la primera etapa en la formacioacuten de carboacuten tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto
iacutendice de humedad
Lignito
El carboacuten de peor calidad tiene un contenido de carbono mayor
Carboacuten Bituminoso
Tiene un contenido auacuten mayor que el lignito por lo que su poder caloriacutefico tambieacuten es superior
Antracita
Es el carboacuten con el mayor contenido en carbono y el maacuteximo poder caloriacutefico
Grafito
Se forma por la presioacuten y el calor adicionales sobre el carboacuten el grafito es praacutecticamente carbono puro
Las aplicaciones del carboacuten obtenido (Tabla 2) son variadas y representa una fuente de energiacutea muy
importante
Tabla 2
Ventilacioacuten
Cuando el mineral se encuentra a grandes profundidades se cavan pozos hasta llegar a la veta y despueacutes
se forma una galeriacutea para extraerlo
Para ventilar este tipo de explotacioacuten se utiliza un meacutetodo que consiste en comunicar entre siacute estos pozos
para que los gases que emana el carboacuten salgan al exterior y no se produzcan explosiones Para evitar
que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado la extraccioacuten
completa de la veta se provoca el derrumbe de la mina
Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotacioacuten
minera estaacute maacutes modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores El carboacuten por
su naturaleza siempre sale con materiales que dificultan su utilizacioacuten y disminuye su calidad con
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respecto al poder caloriacutefico del mismo Para limpiarlo se utilizan medios fiacutesicos como la trituracioacuten y el
lavado
Las minas subterraacuteneas se abren en zonas con yacimientos minerales prometedores El pozo es la
perforacioacuten vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral
Un sistema de ventilacioacuten situado cerca del pozo principal lleva aire fresco a los mineros y evita laacumulacioacuten de gases peligrosos como el metano ademaacutes un sistema de galeriacuteas transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles que a su vez estaacuten conectados por
aberturas llamadas alzamientos Las gradas son las caacutemaras donde se extrae el mineral (Figura 1)
Figura 1
Para la correcta ventilacioacuten se instalan sistemas de ventilacioacuten capaces de mantener un porcentaje
miacutenimo de gas inflamable (grisuacute) a niveles que no sea posible dicha inflamacioacuten Aunado a los sistemas
de ventilacioacuten correcta el personal y el equipo deben de contar con equipos certificados para garantizar laseguridad en sus tareas y asiacute mismo tener el material necesario y equipos de salvamento siempre
disponibles
Para producir con seguridad el carboacuten el ambiente gaseoso de las minas subterraacuteneas se ve en la
necesidad de recircular grandes cantidades de aire para diluir las peligrosas concentraciones de gas
metano derivado de la extraccioacuten del carboacuten Tiacutepicamente las minas carboniacuteferas necesitan guardar
niveles de funcionamiento debajo de un 1 de concentracioacuten de gas metano
Casi todo el porcentaje de este gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de la mina (SVM) es
expulsado por los respiraderos a la atmoacutesfera La agencia para la proteccioacuten del ambiente (EPA) de los
Estados Unidos estimo que en el antildeo 2000 los niveles de emisiones derivados de la ventilacioacuten global al
medio ambiente de gas metano proveniente de la extraccioacuten de carboacuten excedieron los 17 billones de
metros cuacutebicos (600 Bcf) que son el equivalente a 237 millones de toneladas de bioacutexido de carbono Para
poner esto en perspectiva eacutestos niveles representan las emisiones anuales totales de CO2 de maacutes de 50
millones de automoacuteviles funcionando ininterrumpidamente
Asiacute mismo la emisioacuten de gas metano contribuye al efecto invernadero en la atmoacutesfera e impacta a las
actividades humanas a modo de comparacioacuten podemos ver en la siguiente tabla la eficacia radiativa de
ciertos gases entre ellos el metano esto significa su capacidad de absorcioacuten de la radiacioacuten infrarroja
tomando como punto de partida el CO2 (unidad 1 en el cuadro anexo) y su contribucioacuten relativa en el
aumento del efecto invernadero del planeta
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Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
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Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
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acondicionado ventilacioacuten calefaccioacuten y automatizacioacuten HVACR en Meacutexico desde 1986 cubriendo toda
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Ventilador de la mina de carboacuten Pocahontas Virginia EUA
La ventilacioacuten en una mina subterraacutenea es el proceso mediante el cual se hace
circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar
unaatmoacutesfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos
La ventilacioacuten se realiza estableciendo un circuito para la circulacioacuten del aire a
traveacutes de todas las labores Para ello es indispensable que la mina tenga doslabores de acceso independientes dos pozos dos socavones un pozo y un
socavoacuten etc
En las labores que soacutelo tienen un acceso (por ejemplo una galeriacutea en avance) es
necesario ventilar con ayuda de una tuberiacutea La tuberiacutea se coloca entre la entrada
a la labor y el final de la labor Esta ventilacioacuten se conoce como secundaria en
oposicioacuten a la que recorre toda la mina que se conoce comoprincipal
Necesidad de la ventilacioacuten[editar]
Es necesario establecer una circulacioacuten de aire dentro de una mina subterraacutenea
por las siguientes razones
Es necesario asegurar un contenido miacutenimo de oxiacutegeno en la atmoacutesfera de
la mina para permitir la respiracioacuten de las personas que trabajan en su
interior
En el interior se desprenden diferentes tipos de gases seguacuten el mineral a
explotar y la maquinaria utilizada Estos gases pueden
ser toacutexicos asfixiantes yoexplosivos por lo que es necesario diluirlos por debajo de los liacutemites legales establecidos en cada paiacutes
A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura aumenta
El gradiente geoteacutermico medio es de 1ordm cada 33 m Adicionalmente los
equipos y maacutequinas presentes en el interior contribuyen a elevar la
temperatura del aire En este caso la ventilacioacuten es necesaria para la
climatizacioacuten de la mina
Ventiladores[editar]
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Los ventiladores son los responsables del movimiento del aire tanto en la
ventilacioacuten principal como en la secundaria Generalmente los ventiladores
principales se colocan en el exterior de la mina en la superficie
Los tipos de ventiladores utilizados son
Axiales o de heacutelice
Radiales o centriacutefugos
Tipos de ventilacioacuten[editar]
La ventilacioacuten de una mina puede ser soplante o aspirante En la soplante el
ventilador impulsa el aire al interior de la mina o de la tuberiacutea En el caso de
aspirante el ventilador succiona el aire del interior de la mina (o la tuberiacutea) y loexpulsa al exterior
En Europa los maacutes habitual es que la ventilacioacuten principal sea aspirante El aire
limpio entra por una (o varias) de las entradas de la mina y el aire viciado tras
recorrer la mina es aspirado por el ventilador principal
Esquema de ventilacioacuten aspirente en una mina subterraacutenea
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Bibliografiacutea[editar]
De la Cuadra Irizar Luis (1974) Curso de Laboreo de Minas MadridUniversidad Politeacutecnica de Madrid ISBN 84-600-6254-6
Fernaacutendez Felgueroso Joseacute Manuel Luque Cabal Vicente
(1975) Lecciones de ventilacioacuten de minas Escuela Teacutecnica Superior de
Ingenieros de Minas de Oviedo
Luque Cabal Vicente (1988) Manual de ventilacioacuten de minasAsociacioacuten de Investigacioacuten Tecnoloacutegica de Equipos Mineros
(AITEMIN) ISBN 84-404-3192-9
a ventilacioacuten en las minas carboniferas refrinoticias | nov 16 2010 | Comentarios 0
Grandes ventiladores en una mina carbonifera
Uno de los primeros problemas que han enfrentado los mineros al extraer el carboacuten es la naturaleza
peligrosa del gas producido por la extraccioacuten del carboacuten La ventilacioacuten de una mina de carboacutensubterraacutenea se ha convertido en una operacioacuten necesaria y de vital importancia para la seguridad de los
mineros y las instalaciones La ventilacioacuten de la mina tiene un doble en propoacutesito
Primero mantiene la vida de quienes laboran en ella
Segundo lleva hacia el exterior los gases peligrosos como el metano que se desprende del
carboacuten
Historia
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En el pasado la mineriacutea se daba cerca de la superficie donde estaban disponibles la luz y la ventilacioacuten
naturales Las fogatas eran utilizadas para introducir el aire fresco dentro de la mina y habiacutea la necesidad
de ventilar el humo caliente fuera de la mina
Mucho antes de que el carboacuten fuera minado en Norteameacuterica las minas de carboacuten en Europa fueron
disentildeadas con entradas duales una mediante la cual el aire limpio del exterior fluyera hacia el interior dela mina y otra mediante la cual se expulsara este mismo aire viciado o contaminado con los gases
naturales de la extraccioacuten Inicialmente la ventilacioacuten de las minas fue asistida por hornos subterraacuteneos
que utilizaron el principio praacutectico de la corriente aeacuterea ascendente derivada de un fuego causa una
succioacuten del aire de la mina y este aire era substituido por el aire exterior que era inyectado dentro al
terrapleacuten o la boca mina este meacutetodo era especialmente peligroso debido a los gases explosivos que se
acumulaban dentro de la mina
La presencia del gas es siempre apuro en una mina El gas de metano oacute el gas del pantano (conocido
tambieacuten por los mineros como el bao del diablo) en concentraciones de 125 oacute maacutes puede causar una
explosioacuten subterraacutenea de gran alcance especialmente si es acompantildeado por una alta concentracioacuten del
polvo de carboacuten Otros gases a menudo presentes en una mina de carboacuten son el monoacutexido de carbono y
sulfuro del hidroacutegeno
La presencia de estos gases hizo necesario que la ventilacioacuten apropiada esteacute asegurada en instalaciones
subterraacuteneas Cabe hacer notar que las concentraciones de gas metano cerradas son altamente
explosivas al contacto del oxigeno por lo que la ventilacioacuten se debe dar de forma precisa y controlada
En otro tiempo los canarios soliacutean haber sido utilizados para detectar el gas en minas de carboacuten en los
primeros tiempos de las minas Este paacutejaro que es extremadamente sensible al medio ambiente era
colocado en los tuacuteneles y si esteacute falleciacutea los mineros saldriacutean inmediatamente de la mina
Sin embargo antes de 1870 los encargados y las personas calificadas utilizaban rusticas laacutemparas de
seguridad para detectar el gas este meacutetodo pronto fue remplazado por las laacutemparas de petroacuteleo lo queles permitiacutea a los trabajadores iluminar el aacuterea de extraccioacuten asiacute mismo comenzaron a rociar las paredes
con caliza para evitar la ignicioacuten del carboacuten en los tuacuteneles
Pronto los ventiladores fueron utilizados para extraer fuera de la mina el gas contenido en los lugares de
trabajo y transportado en corrientes de aire principales al exterior
Las puertas de las trampas de succioacuten fueron colocadas estrateacutegicamente como parte del sistema de
ventilacioacuten para dirigir el flujo del aire a o desde aacutereas seleccionadas sin embargo al fijar las trampas de
succioacuten situadas en las puertas maacutes ocupadas que se abriacutean para permitir el paso del carboacuten de los
materiales y de los hombres las ldquocorrientes del airerdquo fueron cortadas con frecuencia a traveacutes del carboacuten y
de la roca provocando accidentes
En los antildeos 20 los ventiladores antiguos fueron substituidos por los ventiladores pequentildeos eleacutectricos de
turbina Los ventiladores grandes del tipo de la succioacuten fueron colocados en la superficie y aumentados
gradualmente de tamantildeo con el paso del tiempo El aire de los compresores superficiales fue transportado
mediante tubos en la mina a la maquinaria que provee de energiacutea y ayuda en el proceso de ventilacioacuten
Dentro de las minas carboniacuteferas se pueden encontrar diversos gases (Tabla 1) producidos por la
extraccioacuten del mineral y entre los mas importantes encontramos
Oxiacutegeno
No tiene color sabor u olor sus efectos al 21 cualquier fuente de ignicioacuten puede encenderlo al 15 la
respiracioacuten comienza a ser difiacutecil al 10 se considera muy perjudicial para la salud
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Dioacutexido de Carbono
Es incoloro e inodoro es producto de la combustioacuten puede causar sofocacioacuten y la muerte sus efectos al
3 son dificultad para respirar y al 10 puede causar la muerte
Monoacutexido de Carbono
Muy poco color y olor es producto de una combustioacuten incompleta su efecto al 005 es riesgoso para
quien lo respira
Metano
Muy poco color y olor y altamente inflamable se vuelve explosivo al contacto con el aire
Sulfato de Hidrogeno
Tiene un olor desagradable y sus efectos al 15 son fatales para la vida
Hidrogeno
Es explosivo al mezclarlo con el aire
Dioacutexido de Nitroacutegeno
Tiene la caracteriacutestica de poseer un color rojizo
Tabla 1
El Carboacuten
Debemos recordar que el carboacuten es un combustible soacutelido de origen vegetal en eras geoloacutegicas remotas
y sobre todo en el periodo carboniacutefero (que comenzoacute hace 345 millones de antildeos y duroacute unos 65 millones)
grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetacioacuten muy abundante que creciacutea en
pantanos Muchas de estas plantas eran tipos de helechos algunos de ellos tan grandes como aacuterboles Al
morir las plantas quedaban sumergidas por el agua y se descomponiacutean poco a poco A medida que se
produciacutea esa descomposicioacuten la materia vegetal perdiacutea aacutetomos de oxiacutegeno e hidroacutegeno con lo que
quedaba un depoacutesito con un elevado porcentaje de carbono
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Asiacute se formaron los depoacutesitos con el paso del tiempo la arena y lodo del agua fueron acumulaacutendose
sobre algunos de estos pantanos La presioacuten de las capas superiores asiacute como los movimientos de la
corteza terrestre y en ocasiones el calor volcaacutenico comprimieron y endurecieron los depoacutesitos hasta
formar el carboacuten que hoy se extrae de las minas
Los diferentes tipos de carboacuten se clasifican seguacuten su contenido de carbono fijo en
Turba
Constituye la primera etapa en la formacioacuten de carboacuten tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto
iacutendice de humedad
Lignito
El carboacuten de peor calidad tiene un contenido de carbono mayor
Carboacuten Bituminoso
Tiene un contenido auacuten mayor que el lignito por lo que su poder caloriacutefico tambieacuten es superior
Antracita
Es el carboacuten con el mayor contenido en carbono y el maacuteximo poder caloriacutefico
Grafito
Se forma por la presioacuten y el calor adicionales sobre el carboacuten el grafito es praacutecticamente carbono puro
Las aplicaciones del carboacuten obtenido (Tabla 2) son variadas y representa una fuente de energiacutea muy
importante
Tabla 2
Ventilacioacuten
Cuando el mineral se encuentra a grandes profundidades se cavan pozos hasta llegar a la veta y despueacutes
se forma una galeriacutea para extraerlo
Para ventilar este tipo de explotacioacuten se utiliza un meacutetodo que consiste en comunicar entre siacute estos pozos
para que los gases que emana el carboacuten salgan al exterior y no se produzcan explosiones Para evitar
que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado la extraccioacuten
completa de la veta se provoca el derrumbe de la mina
Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotacioacuten
minera estaacute maacutes modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores El carboacuten por
su naturaleza siempre sale con materiales que dificultan su utilizacioacuten y disminuye su calidad con
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respecto al poder caloriacutefico del mismo Para limpiarlo se utilizan medios fiacutesicos como la trituracioacuten y el
lavado
Las minas subterraacuteneas se abren en zonas con yacimientos minerales prometedores El pozo es la
perforacioacuten vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral
Un sistema de ventilacioacuten situado cerca del pozo principal lleva aire fresco a los mineros y evita laacumulacioacuten de gases peligrosos como el metano ademaacutes un sistema de galeriacuteas transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles que a su vez estaacuten conectados por
aberturas llamadas alzamientos Las gradas son las caacutemaras donde se extrae el mineral (Figura 1)
Figura 1
Para la correcta ventilacioacuten se instalan sistemas de ventilacioacuten capaces de mantener un porcentaje
miacutenimo de gas inflamable (grisuacute) a niveles que no sea posible dicha inflamacioacuten Aunado a los sistemas
de ventilacioacuten correcta el personal y el equipo deben de contar con equipos certificados para garantizar laseguridad en sus tareas y asiacute mismo tener el material necesario y equipos de salvamento siempre
disponibles
Para producir con seguridad el carboacuten el ambiente gaseoso de las minas subterraacuteneas se ve en la
necesidad de recircular grandes cantidades de aire para diluir las peligrosas concentraciones de gas
metano derivado de la extraccioacuten del carboacuten Tiacutepicamente las minas carboniacuteferas necesitan guardar
niveles de funcionamiento debajo de un 1 de concentracioacuten de gas metano
Casi todo el porcentaje de este gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de la mina (SVM) es
expulsado por los respiraderos a la atmoacutesfera La agencia para la proteccioacuten del ambiente (EPA) de los
Estados Unidos estimo que en el antildeo 2000 los niveles de emisiones derivados de la ventilacioacuten global al
medio ambiente de gas metano proveniente de la extraccioacuten de carboacuten excedieron los 17 billones de
metros cuacutebicos (600 Bcf) que son el equivalente a 237 millones de toneladas de bioacutexido de carbono Para
poner esto en perspectiva eacutestos niveles representan las emisiones anuales totales de CO2 de maacutes de 50
millones de automoacuteviles funcionando ininterrumpidamente
Asiacute mismo la emisioacuten de gas metano contribuye al efecto invernadero en la atmoacutesfera e impacta a las
actividades humanas a modo de comparacioacuten podemos ver en la siguiente tabla la eficacia radiativa de
ciertos gases entre ellos el metano esto significa su capacidad de absorcioacuten de la radiacioacuten infrarroja
tomando como punto de partida el CO2 (unidad 1 en el cuadro anexo) y su contribucioacuten relativa en el
aumento del efecto invernadero del planeta
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Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
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Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
trabajo
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Acerca del autor REFRINOTICIAS AL AIRE es la revista liacuteder en refrigeracioacuten aire
acondicionado ventilacioacuten calefaccioacuten y automatizacioacuten HVACR en Meacutexico desde 1986 cubriendo toda
Latinoameacuterica
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Los ventiladores son los responsables del movimiento del aire tanto en la
ventilacioacuten principal como en la secundaria Generalmente los ventiladores
principales se colocan en el exterior de la mina en la superficie
Los tipos de ventiladores utilizados son
Axiales o de heacutelice
Radiales o centriacutefugos
Tipos de ventilacioacuten[editar]
La ventilacioacuten de una mina puede ser soplante o aspirante En la soplante el
ventilador impulsa el aire al interior de la mina o de la tuberiacutea En el caso de
aspirante el ventilador succiona el aire del interior de la mina (o la tuberiacutea) y loexpulsa al exterior
En Europa los maacutes habitual es que la ventilacioacuten principal sea aspirante El aire
limpio entra por una (o varias) de las entradas de la mina y el aire viciado tras
recorrer la mina es aspirado por el ventilador principal
Esquema de ventilacioacuten aspirente en una mina subterraacutenea
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Bibliografiacutea[editar]
De la Cuadra Irizar Luis (1974) Curso de Laboreo de Minas MadridUniversidad Politeacutecnica de Madrid ISBN 84-600-6254-6
Fernaacutendez Felgueroso Joseacute Manuel Luque Cabal Vicente
(1975) Lecciones de ventilacioacuten de minas Escuela Teacutecnica Superior de
Ingenieros de Minas de Oviedo
Luque Cabal Vicente (1988) Manual de ventilacioacuten de minasAsociacioacuten de Investigacioacuten Tecnoloacutegica de Equipos Mineros
(AITEMIN) ISBN 84-404-3192-9
a ventilacioacuten en las minas carboniferas refrinoticias | nov 16 2010 | Comentarios 0
Grandes ventiladores en una mina carbonifera
Uno de los primeros problemas que han enfrentado los mineros al extraer el carboacuten es la naturaleza
peligrosa del gas producido por la extraccioacuten del carboacuten La ventilacioacuten de una mina de carboacutensubterraacutenea se ha convertido en una operacioacuten necesaria y de vital importancia para la seguridad de los
mineros y las instalaciones La ventilacioacuten de la mina tiene un doble en propoacutesito
Primero mantiene la vida de quienes laboran en ella
Segundo lleva hacia el exterior los gases peligrosos como el metano que se desprende del
carboacuten
Historia
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
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En el pasado la mineriacutea se daba cerca de la superficie donde estaban disponibles la luz y la ventilacioacuten
naturales Las fogatas eran utilizadas para introducir el aire fresco dentro de la mina y habiacutea la necesidad
de ventilar el humo caliente fuera de la mina
Mucho antes de que el carboacuten fuera minado en Norteameacuterica las minas de carboacuten en Europa fueron
disentildeadas con entradas duales una mediante la cual el aire limpio del exterior fluyera hacia el interior dela mina y otra mediante la cual se expulsara este mismo aire viciado o contaminado con los gases
naturales de la extraccioacuten Inicialmente la ventilacioacuten de las minas fue asistida por hornos subterraacuteneos
que utilizaron el principio praacutectico de la corriente aeacuterea ascendente derivada de un fuego causa una
succioacuten del aire de la mina y este aire era substituido por el aire exterior que era inyectado dentro al
terrapleacuten o la boca mina este meacutetodo era especialmente peligroso debido a los gases explosivos que se
acumulaban dentro de la mina
La presencia del gas es siempre apuro en una mina El gas de metano oacute el gas del pantano (conocido
tambieacuten por los mineros como el bao del diablo) en concentraciones de 125 oacute maacutes puede causar una
explosioacuten subterraacutenea de gran alcance especialmente si es acompantildeado por una alta concentracioacuten del
polvo de carboacuten Otros gases a menudo presentes en una mina de carboacuten son el monoacutexido de carbono y
sulfuro del hidroacutegeno
La presencia de estos gases hizo necesario que la ventilacioacuten apropiada esteacute asegurada en instalaciones
subterraacuteneas Cabe hacer notar que las concentraciones de gas metano cerradas son altamente
explosivas al contacto del oxigeno por lo que la ventilacioacuten se debe dar de forma precisa y controlada
En otro tiempo los canarios soliacutean haber sido utilizados para detectar el gas en minas de carboacuten en los
primeros tiempos de las minas Este paacutejaro que es extremadamente sensible al medio ambiente era
colocado en los tuacuteneles y si esteacute falleciacutea los mineros saldriacutean inmediatamente de la mina
Sin embargo antes de 1870 los encargados y las personas calificadas utilizaban rusticas laacutemparas de
seguridad para detectar el gas este meacutetodo pronto fue remplazado por las laacutemparas de petroacuteleo lo queles permitiacutea a los trabajadores iluminar el aacuterea de extraccioacuten asiacute mismo comenzaron a rociar las paredes
con caliza para evitar la ignicioacuten del carboacuten en los tuacuteneles
Pronto los ventiladores fueron utilizados para extraer fuera de la mina el gas contenido en los lugares de
trabajo y transportado en corrientes de aire principales al exterior
Las puertas de las trampas de succioacuten fueron colocadas estrateacutegicamente como parte del sistema de
ventilacioacuten para dirigir el flujo del aire a o desde aacutereas seleccionadas sin embargo al fijar las trampas de
succioacuten situadas en las puertas maacutes ocupadas que se abriacutean para permitir el paso del carboacuten de los
materiales y de los hombres las ldquocorrientes del airerdquo fueron cortadas con frecuencia a traveacutes del carboacuten y
de la roca provocando accidentes
En los antildeos 20 los ventiladores antiguos fueron substituidos por los ventiladores pequentildeos eleacutectricos de
turbina Los ventiladores grandes del tipo de la succioacuten fueron colocados en la superficie y aumentados
gradualmente de tamantildeo con el paso del tiempo El aire de los compresores superficiales fue transportado
mediante tubos en la mina a la maquinaria que provee de energiacutea y ayuda en el proceso de ventilacioacuten
Dentro de las minas carboniacuteferas se pueden encontrar diversos gases (Tabla 1) producidos por la
extraccioacuten del mineral y entre los mas importantes encontramos
Oxiacutegeno
No tiene color sabor u olor sus efectos al 21 cualquier fuente de ignicioacuten puede encenderlo al 15 la
respiracioacuten comienza a ser difiacutecil al 10 se considera muy perjudicial para la salud
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Dioacutexido de Carbono
Es incoloro e inodoro es producto de la combustioacuten puede causar sofocacioacuten y la muerte sus efectos al
3 son dificultad para respirar y al 10 puede causar la muerte
Monoacutexido de Carbono
Muy poco color y olor es producto de una combustioacuten incompleta su efecto al 005 es riesgoso para
quien lo respira
Metano
Muy poco color y olor y altamente inflamable se vuelve explosivo al contacto con el aire
Sulfato de Hidrogeno
Tiene un olor desagradable y sus efectos al 15 son fatales para la vida
Hidrogeno
Es explosivo al mezclarlo con el aire
Dioacutexido de Nitroacutegeno
Tiene la caracteriacutestica de poseer un color rojizo
Tabla 1
El Carboacuten
Debemos recordar que el carboacuten es un combustible soacutelido de origen vegetal en eras geoloacutegicas remotas
y sobre todo en el periodo carboniacutefero (que comenzoacute hace 345 millones de antildeos y duroacute unos 65 millones)
grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetacioacuten muy abundante que creciacutea en
pantanos Muchas de estas plantas eran tipos de helechos algunos de ellos tan grandes como aacuterboles Al
morir las plantas quedaban sumergidas por el agua y se descomponiacutean poco a poco A medida que se
produciacutea esa descomposicioacuten la materia vegetal perdiacutea aacutetomos de oxiacutegeno e hidroacutegeno con lo que
quedaba un depoacutesito con un elevado porcentaje de carbono
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Asiacute se formaron los depoacutesitos con el paso del tiempo la arena y lodo del agua fueron acumulaacutendose
sobre algunos de estos pantanos La presioacuten de las capas superiores asiacute como los movimientos de la
corteza terrestre y en ocasiones el calor volcaacutenico comprimieron y endurecieron los depoacutesitos hasta
formar el carboacuten que hoy se extrae de las minas
Los diferentes tipos de carboacuten se clasifican seguacuten su contenido de carbono fijo en
Turba
Constituye la primera etapa en la formacioacuten de carboacuten tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto
iacutendice de humedad
Lignito
El carboacuten de peor calidad tiene un contenido de carbono mayor
Carboacuten Bituminoso
Tiene un contenido auacuten mayor que el lignito por lo que su poder caloriacutefico tambieacuten es superior
Antracita
Es el carboacuten con el mayor contenido en carbono y el maacuteximo poder caloriacutefico
Grafito
Se forma por la presioacuten y el calor adicionales sobre el carboacuten el grafito es praacutecticamente carbono puro
Las aplicaciones del carboacuten obtenido (Tabla 2) son variadas y representa una fuente de energiacutea muy
importante
Tabla 2
Ventilacioacuten
Cuando el mineral se encuentra a grandes profundidades se cavan pozos hasta llegar a la veta y despueacutes
se forma una galeriacutea para extraerlo
Para ventilar este tipo de explotacioacuten se utiliza un meacutetodo que consiste en comunicar entre siacute estos pozos
para que los gases que emana el carboacuten salgan al exterior y no se produzcan explosiones Para evitar
que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado la extraccioacuten
completa de la veta se provoca el derrumbe de la mina
Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotacioacuten
minera estaacute maacutes modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores El carboacuten por
su naturaleza siempre sale con materiales que dificultan su utilizacioacuten y disminuye su calidad con
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respecto al poder caloriacutefico del mismo Para limpiarlo se utilizan medios fiacutesicos como la trituracioacuten y el
lavado
Las minas subterraacuteneas se abren en zonas con yacimientos minerales prometedores El pozo es la
perforacioacuten vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral
Un sistema de ventilacioacuten situado cerca del pozo principal lleva aire fresco a los mineros y evita laacumulacioacuten de gases peligrosos como el metano ademaacutes un sistema de galeriacuteas transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles que a su vez estaacuten conectados por
aberturas llamadas alzamientos Las gradas son las caacutemaras donde se extrae el mineral (Figura 1)
Figura 1
Para la correcta ventilacioacuten se instalan sistemas de ventilacioacuten capaces de mantener un porcentaje
miacutenimo de gas inflamable (grisuacute) a niveles que no sea posible dicha inflamacioacuten Aunado a los sistemas
de ventilacioacuten correcta el personal y el equipo deben de contar con equipos certificados para garantizar laseguridad en sus tareas y asiacute mismo tener el material necesario y equipos de salvamento siempre
disponibles
Para producir con seguridad el carboacuten el ambiente gaseoso de las minas subterraacuteneas se ve en la
necesidad de recircular grandes cantidades de aire para diluir las peligrosas concentraciones de gas
metano derivado de la extraccioacuten del carboacuten Tiacutepicamente las minas carboniacuteferas necesitan guardar
niveles de funcionamiento debajo de un 1 de concentracioacuten de gas metano
Casi todo el porcentaje de este gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de la mina (SVM) es
expulsado por los respiraderos a la atmoacutesfera La agencia para la proteccioacuten del ambiente (EPA) de los
Estados Unidos estimo que en el antildeo 2000 los niveles de emisiones derivados de la ventilacioacuten global al
medio ambiente de gas metano proveniente de la extraccioacuten de carboacuten excedieron los 17 billones de
metros cuacutebicos (600 Bcf) que son el equivalente a 237 millones de toneladas de bioacutexido de carbono Para
poner esto en perspectiva eacutestos niveles representan las emisiones anuales totales de CO2 de maacutes de 50
millones de automoacuteviles funcionando ininterrumpidamente
Asiacute mismo la emisioacuten de gas metano contribuye al efecto invernadero en la atmoacutesfera e impacta a las
actividades humanas a modo de comparacioacuten podemos ver en la siguiente tabla la eficacia radiativa de
ciertos gases entre ellos el metano esto significa su capacidad de absorcioacuten de la radiacioacuten infrarroja
tomando como punto de partida el CO2 (unidad 1 en el cuadro anexo) y su contribucioacuten relativa en el
aumento del efecto invernadero del planeta
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Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
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Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
trabajo
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Acerca del autor REFRINOTICIAS AL AIRE es la revista liacuteder en refrigeracioacuten aire
acondicionado ventilacioacuten calefaccioacuten y automatizacioacuten HVACR en Meacutexico desde 1986 cubriendo toda
Latinoameacuterica
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Bibliografiacutea[editar]
De la Cuadra Irizar Luis (1974) Curso de Laboreo de Minas MadridUniversidad Politeacutecnica de Madrid ISBN 84-600-6254-6
Fernaacutendez Felgueroso Joseacute Manuel Luque Cabal Vicente
(1975) Lecciones de ventilacioacuten de minas Escuela Teacutecnica Superior de
Ingenieros de Minas de Oviedo
Luque Cabal Vicente (1988) Manual de ventilacioacuten de minasAsociacioacuten de Investigacioacuten Tecnoloacutegica de Equipos Mineros
(AITEMIN) ISBN 84-404-3192-9
a ventilacioacuten en las minas carboniferas refrinoticias | nov 16 2010 | Comentarios 0
Grandes ventiladores en una mina carbonifera
Uno de los primeros problemas que han enfrentado los mineros al extraer el carboacuten es la naturaleza
peligrosa del gas producido por la extraccioacuten del carboacuten La ventilacioacuten de una mina de carboacutensubterraacutenea se ha convertido en una operacioacuten necesaria y de vital importancia para la seguridad de los
mineros y las instalaciones La ventilacioacuten de la mina tiene un doble en propoacutesito
Primero mantiene la vida de quienes laboran en ella
Segundo lleva hacia el exterior los gases peligrosos como el metano que se desprende del
carboacuten
Historia
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En el pasado la mineriacutea se daba cerca de la superficie donde estaban disponibles la luz y la ventilacioacuten
naturales Las fogatas eran utilizadas para introducir el aire fresco dentro de la mina y habiacutea la necesidad
de ventilar el humo caliente fuera de la mina
Mucho antes de que el carboacuten fuera minado en Norteameacuterica las minas de carboacuten en Europa fueron
disentildeadas con entradas duales una mediante la cual el aire limpio del exterior fluyera hacia el interior dela mina y otra mediante la cual se expulsara este mismo aire viciado o contaminado con los gases
naturales de la extraccioacuten Inicialmente la ventilacioacuten de las minas fue asistida por hornos subterraacuteneos
que utilizaron el principio praacutectico de la corriente aeacuterea ascendente derivada de un fuego causa una
succioacuten del aire de la mina y este aire era substituido por el aire exterior que era inyectado dentro al
terrapleacuten o la boca mina este meacutetodo era especialmente peligroso debido a los gases explosivos que se
acumulaban dentro de la mina
La presencia del gas es siempre apuro en una mina El gas de metano oacute el gas del pantano (conocido
tambieacuten por los mineros como el bao del diablo) en concentraciones de 125 oacute maacutes puede causar una
explosioacuten subterraacutenea de gran alcance especialmente si es acompantildeado por una alta concentracioacuten del
polvo de carboacuten Otros gases a menudo presentes en una mina de carboacuten son el monoacutexido de carbono y
sulfuro del hidroacutegeno
La presencia de estos gases hizo necesario que la ventilacioacuten apropiada esteacute asegurada en instalaciones
subterraacuteneas Cabe hacer notar que las concentraciones de gas metano cerradas son altamente
explosivas al contacto del oxigeno por lo que la ventilacioacuten se debe dar de forma precisa y controlada
En otro tiempo los canarios soliacutean haber sido utilizados para detectar el gas en minas de carboacuten en los
primeros tiempos de las minas Este paacutejaro que es extremadamente sensible al medio ambiente era
colocado en los tuacuteneles y si esteacute falleciacutea los mineros saldriacutean inmediatamente de la mina
Sin embargo antes de 1870 los encargados y las personas calificadas utilizaban rusticas laacutemparas de
seguridad para detectar el gas este meacutetodo pronto fue remplazado por las laacutemparas de petroacuteleo lo queles permitiacutea a los trabajadores iluminar el aacuterea de extraccioacuten asiacute mismo comenzaron a rociar las paredes
con caliza para evitar la ignicioacuten del carboacuten en los tuacuteneles
Pronto los ventiladores fueron utilizados para extraer fuera de la mina el gas contenido en los lugares de
trabajo y transportado en corrientes de aire principales al exterior
Las puertas de las trampas de succioacuten fueron colocadas estrateacutegicamente como parte del sistema de
ventilacioacuten para dirigir el flujo del aire a o desde aacutereas seleccionadas sin embargo al fijar las trampas de
succioacuten situadas en las puertas maacutes ocupadas que se abriacutean para permitir el paso del carboacuten de los
materiales y de los hombres las ldquocorrientes del airerdquo fueron cortadas con frecuencia a traveacutes del carboacuten y
de la roca provocando accidentes
En los antildeos 20 los ventiladores antiguos fueron substituidos por los ventiladores pequentildeos eleacutectricos de
turbina Los ventiladores grandes del tipo de la succioacuten fueron colocados en la superficie y aumentados
gradualmente de tamantildeo con el paso del tiempo El aire de los compresores superficiales fue transportado
mediante tubos en la mina a la maquinaria que provee de energiacutea y ayuda en el proceso de ventilacioacuten
Dentro de las minas carboniacuteferas se pueden encontrar diversos gases (Tabla 1) producidos por la
extraccioacuten del mineral y entre los mas importantes encontramos
Oxiacutegeno
No tiene color sabor u olor sus efectos al 21 cualquier fuente de ignicioacuten puede encenderlo al 15 la
respiracioacuten comienza a ser difiacutecil al 10 se considera muy perjudicial para la salud
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Dioacutexido de Carbono
Es incoloro e inodoro es producto de la combustioacuten puede causar sofocacioacuten y la muerte sus efectos al
3 son dificultad para respirar y al 10 puede causar la muerte
Monoacutexido de Carbono
Muy poco color y olor es producto de una combustioacuten incompleta su efecto al 005 es riesgoso para
quien lo respira
Metano
Muy poco color y olor y altamente inflamable se vuelve explosivo al contacto con el aire
Sulfato de Hidrogeno
Tiene un olor desagradable y sus efectos al 15 son fatales para la vida
Hidrogeno
Es explosivo al mezclarlo con el aire
Dioacutexido de Nitroacutegeno
Tiene la caracteriacutestica de poseer un color rojizo
Tabla 1
El Carboacuten
Debemos recordar que el carboacuten es un combustible soacutelido de origen vegetal en eras geoloacutegicas remotas
y sobre todo en el periodo carboniacutefero (que comenzoacute hace 345 millones de antildeos y duroacute unos 65 millones)
grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetacioacuten muy abundante que creciacutea en
pantanos Muchas de estas plantas eran tipos de helechos algunos de ellos tan grandes como aacuterboles Al
morir las plantas quedaban sumergidas por el agua y se descomponiacutean poco a poco A medida que se
produciacutea esa descomposicioacuten la materia vegetal perdiacutea aacutetomos de oxiacutegeno e hidroacutegeno con lo que
quedaba un depoacutesito con un elevado porcentaje de carbono
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
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Asiacute se formaron los depoacutesitos con el paso del tiempo la arena y lodo del agua fueron acumulaacutendose
sobre algunos de estos pantanos La presioacuten de las capas superiores asiacute como los movimientos de la
corteza terrestre y en ocasiones el calor volcaacutenico comprimieron y endurecieron los depoacutesitos hasta
formar el carboacuten que hoy se extrae de las minas
Los diferentes tipos de carboacuten se clasifican seguacuten su contenido de carbono fijo en
Turba
Constituye la primera etapa en la formacioacuten de carboacuten tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto
iacutendice de humedad
Lignito
El carboacuten de peor calidad tiene un contenido de carbono mayor
Carboacuten Bituminoso
Tiene un contenido auacuten mayor que el lignito por lo que su poder caloriacutefico tambieacuten es superior
Antracita
Es el carboacuten con el mayor contenido en carbono y el maacuteximo poder caloriacutefico
Grafito
Se forma por la presioacuten y el calor adicionales sobre el carboacuten el grafito es praacutecticamente carbono puro
Las aplicaciones del carboacuten obtenido (Tabla 2) son variadas y representa una fuente de energiacutea muy
importante
Tabla 2
Ventilacioacuten
Cuando el mineral se encuentra a grandes profundidades se cavan pozos hasta llegar a la veta y despueacutes
se forma una galeriacutea para extraerlo
Para ventilar este tipo de explotacioacuten se utiliza un meacutetodo que consiste en comunicar entre siacute estos pozos
para que los gases que emana el carboacuten salgan al exterior y no se produzcan explosiones Para evitar
que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado la extraccioacuten
completa de la veta se provoca el derrumbe de la mina
Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotacioacuten
minera estaacute maacutes modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores El carboacuten por
su naturaleza siempre sale con materiales que dificultan su utilizacioacuten y disminuye su calidad con
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respecto al poder caloriacutefico del mismo Para limpiarlo se utilizan medios fiacutesicos como la trituracioacuten y el
lavado
Las minas subterraacuteneas se abren en zonas con yacimientos minerales prometedores El pozo es la
perforacioacuten vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral
Un sistema de ventilacioacuten situado cerca del pozo principal lleva aire fresco a los mineros y evita laacumulacioacuten de gases peligrosos como el metano ademaacutes un sistema de galeriacuteas transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles que a su vez estaacuten conectados por
aberturas llamadas alzamientos Las gradas son las caacutemaras donde se extrae el mineral (Figura 1)
Figura 1
Para la correcta ventilacioacuten se instalan sistemas de ventilacioacuten capaces de mantener un porcentaje
miacutenimo de gas inflamable (grisuacute) a niveles que no sea posible dicha inflamacioacuten Aunado a los sistemas
de ventilacioacuten correcta el personal y el equipo deben de contar con equipos certificados para garantizar laseguridad en sus tareas y asiacute mismo tener el material necesario y equipos de salvamento siempre
disponibles
Para producir con seguridad el carboacuten el ambiente gaseoso de las minas subterraacuteneas se ve en la
necesidad de recircular grandes cantidades de aire para diluir las peligrosas concentraciones de gas
metano derivado de la extraccioacuten del carboacuten Tiacutepicamente las minas carboniacuteferas necesitan guardar
niveles de funcionamiento debajo de un 1 de concentracioacuten de gas metano
Casi todo el porcentaje de este gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de la mina (SVM) es
expulsado por los respiraderos a la atmoacutesfera La agencia para la proteccioacuten del ambiente (EPA) de los
Estados Unidos estimo que en el antildeo 2000 los niveles de emisiones derivados de la ventilacioacuten global al
medio ambiente de gas metano proveniente de la extraccioacuten de carboacuten excedieron los 17 billones de
metros cuacutebicos (600 Bcf) que son el equivalente a 237 millones de toneladas de bioacutexido de carbono Para
poner esto en perspectiva eacutestos niveles representan las emisiones anuales totales de CO2 de maacutes de 50
millones de automoacuteviles funcionando ininterrumpidamente
Asiacute mismo la emisioacuten de gas metano contribuye al efecto invernadero en la atmoacutesfera e impacta a las
actividades humanas a modo de comparacioacuten podemos ver en la siguiente tabla la eficacia radiativa de
ciertos gases entre ellos el metano esto significa su capacidad de absorcioacuten de la radiacioacuten infrarroja
tomando como punto de partida el CO2 (unidad 1 en el cuadro anexo) y su contribucioacuten relativa en el
aumento del efecto invernadero del planeta
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Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
httpslidepdfcomreaderfulltilacion-de-una-mina-consiste-en-un-proceso-de-hacer-pasar-un-flujo-de-aire 1113
Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
trabajo
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Acerca del autor REFRINOTICIAS AL AIRE es la revista liacuteder en refrigeracioacuten aire
acondicionado ventilacioacuten calefaccioacuten y automatizacioacuten HVACR en Meacutexico desde 1986 cubriendo toda
Latinoameacuterica
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En el pasado la mineriacutea se daba cerca de la superficie donde estaban disponibles la luz y la ventilacioacuten
naturales Las fogatas eran utilizadas para introducir el aire fresco dentro de la mina y habiacutea la necesidad
de ventilar el humo caliente fuera de la mina
Mucho antes de que el carboacuten fuera minado en Norteameacuterica las minas de carboacuten en Europa fueron
disentildeadas con entradas duales una mediante la cual el aire limpio del exterior fluyera hacia el interior dela mina y otra mediante la cual se expulsara este mismo aire viciado o contaminado con los gases
naturales de la extraccioacuten Inicialmente la ventilacioacuten de las minas fue asistida por hornos subterraacuteneos
que utilizaron el principio praacutectico de la corriente aeacuterea ascendente derivada de un fuego causa una
succioacuten del aire de la mina y este aire era substituido por el aire exterior que era inyectado dentro al
terrapleacuten o la boca mina este meacutetodo era especialmente peligroso debido a los gases explosivos que se
acumulaban dentro de la mina
La presencia del gas es siempre apuro en una mina El gas de metano oacute el gas del pantano (conocido
tambieacuten por los mineros como el bao del diablo) en concentraciones de 125 oacute maacutes puede causar una
explosioacuten subterraacutenea de gran alcance especialmente si es acompantildeado por una alta concentracioacuten del
polvo de carboacuten Otros gases a menudo presentes en una mina de carboacuten son el monoacutexido de carbono y
sulfuro del hidroacutegeno
La presencia de estos gases hizo necesario que la ventilacioacuten apropiada esteacute asegurada en instalaciones
subterraacuteneas Cabe hacer notar que las concentraciones de gas metano cerradas son altamente
explosivas al contacto del oxigeno por lo que la ventilacioacuten se debe dar de forma precisa y controlada
En otro tiempo los canarios soliacutean haber sido utilizados para detectar el gas en minas de carboacuten en los
primeros tiempos de las minas Este paacutejaro que es extremadamente sensible al medio ambiente era
colocado en los tuacuteneles y si esteacute falleciacutea los mineros saldriacutean inmediatamente de la mina
Sin embargo antes de 1870 los encargados y las personas calificadas utilizaban rusticas laacutemparas de
seguridad para detectar el gas este meacutetodo pronto fue remplazado por las laacutemparas de petroacuteleo lo queles permitiacutea a los trabajadores iluminar el aacuterea de extraccioacuten asiacute mismo comenzaron a rociar las paredes
con caliza para evitar la ignicioacuten del carboacuten en los tuacuteneles
Pronto los ventiladores fueron utilizados para extraer fuera de la mina el gas contenido en los lugares de
trabajo y transportado en corrientes de aire principales al exterior
Las puertas de las trampas de succioacuten fueron colocadas estrateacutegicamente como parte del sistema de
ventilacioacuten para dirigir el flujo del aire a o desde aacutereas seleccionadas sin embargo al fijar las trampas de
succioacuten situadas en las puertas maacutes ocupadas que se abriacutean para permitir el paso del carboacuten de los
materiales y de los hombres las ldquocorrientes del airerdquo fueron cortadas con frecuencia a traveacutes del carboacuten y
de la roca provocando accidentes
En los antildeos 20 los ventiladores antiguos fueron substituidos por los ventiladores pequentildeos eleacutectricos de
turbina Los ventiladores grandes del tipo de la succioacuten fueron colocados en la superficie y aumentados
gradualmente de tamantildeo con el paso del tiempo El aire de los compresores superficiales fue transportado
mediante tubos en la mina a la maquinaria que provee de energiacutea y ayuda en el proceso de ventilacioacuten
Dentro de las minas carboniacuteferas se pueden encontrar diversos gases (Tabla 1) producidos por la
extraccioacuten del mineral y entre los mas importantes encontramos
Oxiacutegeno
No tiene color sabor u olor sus efectos al 21 cualquier fuente de ignicioacuten puede encenderlo al 15 la
respiracioacuten comienza a ser difiacutecil al 10 se considera muy perjudicial para la salud
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Dioacutexido de Carbono
Es incoloro e inodoro es producto de la combustioacuten puede causar sofocacioacuten y la muerte sus efectos al
3 son dificultad para respirar y al 10 puede causar la muerte
Monoacutexido de Carbono
Muy poco color y olor es producto de una combustioacuten incompleta su efecto al 005 es riesgoso para
quien lo respira
Metano
Muy poco color y olor y altamente inflamable se vuelve explosivo al contacto con el aire
Sulfato de Hidrogeno
Tiene un olor desagradable y sus efectos al 15 son fatales para la vida
Hidrogeno
Es explosivo al mezclarlo con el aire
Dioacutexido de Nitroacutegeno
Tiene la caracteriacutestica de poseer un color rojizo
Tabla 1
El Carboacuten
Debemos recordar que el carboacuten es un combustible soacutelido de origen vegetal en eras geoloacutegicas remotas
y sobre todo en el periodo carboniacutefero (que comenzoacute hace 345 millones de antildeos y duroacute unos 65 millones)
grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetacioacuten muy abundante que creciacutea en
pantanos Muchas de estas plantas eran tipos de helechos algunos de ellos tan grandes como aacuterboles Al
morir las plantas quedaban sumergidas por el agua y se descomponiacutean poco a poco A medida que se
produciacutea esa descomposicioacuten la materia vegetal perdiacutea aacutetomos de oxiacutegeno e hidroacutegeno con lo que
quedaba un depoacutesito con un elevado porcentaje de carbono
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Asiacute se formaron los depoacutesitos con el paso del tiempo la arena y lodo del agua fueron acumulaacutendose
sobre algunos de estos pantanos La presioacuten de las capas superiores asiacute como los movimientos de la
corteza terrestre y en ocasiones el calor volcaacutenico comprimieron y endurecieron los depoacutesitos hasta
formar el carboacuten que hoy se extrae de las minas
Los diferentes tipos de carboacuten se clasifican seguacuten su contenido de carbono fijo en
Turba
Constituye la primera etapa en la formacioacuten de carboacuten tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto
iacutendice de humedad
Lignito
El carboacuten de peor calidad tiene un contenido de carbono mayor
Carboacuten Bituminoso
Tiene un contenido auacuten mayor que el lignito por lo que su poder caloriacutefico tambieacuten es superior
Antracita
Es el carboacuten con el mayor contenido en carbono y el maacuteximo poder caloriacutefico
Grafito
Se forma por la presioacuten y el calor adicionales sobre el carboacuten el grafito es praacutecticamente carbono puro
Las aplicaciones del carboacuten obtenido (Tabla 2) son variadas y representa una fuente de energiacutea muy
importante
Tabla 2
Ventilacioacuten
Cuando el mineral se encuentra a grandes profundidades se cavan pozos hasta llegar a la veta y despueacutes
se forma una galeriacutea para extraerlo
Para ventilar este tipo de explotacioacuten se utiliza un meacutetodo que consiste en comunicar entre siacute estos pozos
para que los gases que emana el carboacuten salgan al exterior y no se produzcan explosiones Para evitar
que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado la extraccioacuten
completa de la veta se provoca el derrumbe de la mina
Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotacioacuten
minera estaacute maacutes modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores El carboacuten por
su naturaleza siempre sale con materiales que dificultan su utilizacioacuten y disminuye su calidad con
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respecto al poder caloriacutefico del mismo Para limpiarlo se utilizan medios fiacutesicos como la trituracioacuten y el
lavado
Las minas subterraacuteneas se abren en zonas con yacimientos minerales prometedores El pozo es la
perforacioacuten vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral
Un sistema de ventilacioacuten situado cerca del pozo principal lleva aire fresco a los mineros y evita laacumulacioacuten de gases peligrosos como el metano ademaacutes un sistema de galeriacuteas transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles que a su vez estaacuten conectados por
aberturas llamadas alzamientos Las gradas son las caacutemaras donde se extrae el mineral (Figura 1)
Figura 1
Para la correcta ventilacioacuten se instalan sistemas de ventilacioacuten capaces de mantener un porcentaje
miacutenimo de gas inflamable (grisuacute) a niveles que no sea posible dicha inflamacioacuten Aunado a los sistemas
de ventilacioacuten correcta el personal y el equipo deben de contar con equipos certificados para garantizar laseguridad en sus tareas y asiacute mismo tener el material necesario y equipos de salvamento siempre
disponibles
Para producir con seguridad el carboacuten el ambiente gaseoso de las minas subterraacuteneas se ve en la
necesidad de recircular grandes cantidades de aire para diluir las peligrosas concentraciones de gas
metano derivado de la extraccioacuten del carboacuten Tiacutepicamente las minas carboniacuteferas necesitan guardar
niveles de funcionamiento debajo de un 1 de concentracioacuten de gas metano
Casi todo el porcentaje de este gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de la mina (SVM) es
expulsado por los respiraderos a la atmoacutesfera La agencia para la proteccioacuten del ambiente (EPA) de los
Estados Unidos estimo que en el antildeo 2000 los niveles de emisiones derivados de la ventilacioacuten global al
medio ambiente de gas metano proveniente de la extraccioacuten de carboacuten excedieron los 17 billones de
metros cuacutebicos (600 Bcf) que son el equivalente a 237 millones de toneladas de bioacutexido de carbono Para
poner esto en perspectiva eacutestos niveles representan las emisiones anuales totales de CO2 de maacutes de 50
millones de automoacuteviles funcionando ininterrumpidamente
Asiacute mismo la emisioacuten de gas metano contribuye al efecto invernadero en la atmoacutesfera e impacta a las
actividades humanas a modo de comparacioacuten podemos ver en la siguiente tabla la eficacia radiativa de
ciertos gases entre ellos el metano esto significa su capacidad de absorcioacuten de la radiacioacuten infrarroja
tomando como punto de partida el CO2 (unidad 1 en el cuadro anexo) y su contribucioacuten relativa en el
aumento del efecto invernadero del planeta
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Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
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Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
trabajo
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Acerca del autor REFRINOTICIAS AL AIRE es la revista liacuteder en refrigeracioacuten aire
acondicionado ventilacioacuten calefaccioacuten y automatizacioacuten HVACR en Meacutexico desde 1986 cubriendo toda
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Dioacutexido de Carbono
Es incoloro e inodoro es producto de la combustioacuten puede causar sofocacioacuten y la muerte sus efectos al
3 son dificultad para respirar y al 10 puede causar la muerte
Monoacutexido de Carbono
Muy poco color y olor es producto de una combustioacuten incompleta su efecto al 005 es riesgoso para
quien lo respira
Metano
Muy poco color y olor y altamente inflamable se vuelve explosivo al contacto con el aire
Sulfato de Hidrogeno
Tiene un olor desagradable y sus efectos al 15 son fatales para la vida
Hidrogeno
Es explosivo al mezclarlo con el aire
Dioacutexido de Nitroacutegeno
Tiene la caracteriacutestica de poseer un color rojizo
Tabla 1
El Carboacuten
Debemos recordar que el carboacuten es un combustible soacutelido de origen vegetal en eras geoloacutegicas remotas
y sobre todo en el periodo carboniacutefero (que comenzoacute hace 345 millones de antildeos y duroacute unos 65 millones)
grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetacioacuten muy abundante que creciacutea en
pantanos Muchas de estas plantas eran tipos de helechos algunos de ellos tan grandes como aacuterboles Al
morir las plantas quedaban sumergidas por el agua y se descomponiacutean poco a poco A medida que se
produciacutea esa descomposicioacuten la materia vegetal perdiacutea aacutetomos de oxiacutegeno e hidroacutegeno con lo que
quedaba un depoacutesito con un elevado porcentaje de carbono
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Asiacute se formaron los depoacutesitos con el paso del tiempo la arena y lodo del agua fueron acumulaacutendose
sobre algunos de estos pantanos La presioacuten de las capas superiores asiacute como los movimientos de la
corteza terrestre y en ocasiones el calor volcaacutenico comprimieron y endurecieron los depoacutesitos hasta
formar el carboacuten que hoy se extrae de las minas
Los diferentes tipos de carboacuten se clasifican seguacuten su contenido de carbono fijo en
Turba
Constituye la primera etapa en la formacioacuten de carboacuten tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto
iacutendice de humedad
Lignito
El carboacuten de peor calidad tiene un contenido de carbono mayor
Carboacuten Bituminoso
Tiene un contenido auacuten mayor que el lignito por lo que su poder caloriacutefico tambieacuten es superior
Antracita
Es el carboacuten con el mayor contenido en carbono y el maacuteximo poder caloriacutefico
Grafito
Se forma por la presioacuten y el calor adicionales sobre el carboacuten el grafito es praacutecticamente carbono puro
Las aplicaciones del carboacuten obtenido (Tabla 2) son variadas y representa una fuente de energiacutea muy
importante
Tabla 2
Ventilacioacuten
Cuando el mineral se encuentra a grandes profundidades se cavan pozos hasta llegar a la veta y despueacutes
se forma una galeriacutea para extraerlo
Para ventilar este tipo de explotacioacuten se utiliza un meacutetodo que consiste en comunicar entre siacute estos pozos
para que los gases que emana el carboacuten salgan al exterior y no se produzcan explosiones Para evitar
que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado la extraccioacuten
completa de la veta se provoca el derrumbe de la mina
Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotacioacuten
minera estaacute maacutes modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores El carboacuten por
su naturaleza siempre sale con materiales que dificultan su utilizacioacuten y disminuye su calidad con
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
httpslidepdfcomreaderfulltilacion-de-una-mina-consiste-en-un-proceso-de-hacer-pasar-un-flujo-de-aire 913
respecto al poder caloriacutefico del mismo Para limpiarlo se utilizan medios fiacutesicos como la trituracioacuten y el
lavado
Las minas subterraacuteneas se abren en zonas con yacimientos minerales prometedores El pozo es la
perforacioacuten vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral
Un sistema de ventilacioacuten situado cerca del pozo principal lleva aire fresco a los mineros y evita laacumulacioacuten de gases peligrosos como el metano ademaacutes un sistema de galeriacuteas transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles que a su vez estaacuten conectados por
aberturas llamadas alzamientos Las gradas son las caacutemaras donde se extrae el mineral (Figura 1)
Figura 1
Para la correcta ventilacioacuten se instalan sistemas de ventilacioacuten capaces de mantener un porcentaje
miacutenimo de gas inflamable (grisuacute) a niveles que no sea posible dicha inflamacioacuten Aunado a los sistemas
de ventilacioacuten correcta el personal y el equipo deben de contar con equipos certificados para garantizar laseguridad en sus tareas y asiacute mismo tener el material necesario y equipos de salvamento siempre
disponibles
Para producir con seguridad el carboacuten el ambiente gaseoso de las minas subterraacuteneas se ve en la
necesidad de recircular grandes cantidades de aire para diluir las peligrosas concentraciones de gas
metano derivado de la extraccioacuten del carboacuten Tiacutepicamente las minas carboniacuteferas necesitan guardar
niveles de funcionamiento debajo de un 1 de concentracioacuten de gas metano
Casi todo el porcentaje de este gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de la mina (SVM) es
expulsado por los respiraderos a la atmoacutesfera La agencia para la proteccioacuten del ambiente (EPA) de los
Estados Unidos estimo que en el antildeo 2000 los niveles de emisiones derivados de la ventilacioacuten global al
medio ambiente de gas metano proveniente de la extraccioacuten de carboacuten excedieron los 17 billones de
metros cuacutebicos (600 Bcf) que son el equivalente a 237 millones de toneladas de bioacutexido de carbono Para
poner esto en perspectiva eacutestos niveles representan las emisiones anuales totales de CO2 de maacutes de 50
millones de automoacuteviles funcionando ininterrumpidamente
Asiacute mismo la emisioacuten de gas metano contribuye al efecto invernadero en la atmoacutesfera e impacta a las
actividades humanas a modo de comparacioacuten podemos ver en la siguiente tabla la eficacia radiativa de
ciertos gases entre ellos el metano esto significa su capacidad de absorcioacuten de la radiacioacuten infrarroja
tomando como punto de partida el CO2 (unidad 1 en el cuadro anexo) y su contribucioacuten relativa en el
aumento del efecto invernadero del planeta
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
httpslidepdfcomreaderfulltilacion-de-una-mina-consiste-en-un-proceso-de-hacer-pasar-un-flujo-de-aire 1013
Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
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Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
trabajo
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7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
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Acerca del autor REFRINOTICIAS AL AIRE es la revista liacuteder en refrigeracioacuten aire
acondicionado ventilacioacuten calefaccioacuten y automatizacioacuten HVACR en Meacutexico desde 1986 cubriendo toda
Latinoameacuterica
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Asiacute se formaron los depoacutesitos con el paso del tiempo la arena y lodo del agua fueron acumulaacutendose
sobre algunos de estos pantanos La presioacuten de las capas superiores asiacute como los movimientos de la
corteza terrestre y en ocasiones el calor volcaacutenico comprimieron y endurecieron los depoacutesitos hasta
formar el carboacuten que hoy se extrae de las minas
Los diferentes tipos de carboacuten se clasifican seguacuten su contenido de carbono fijo en
Turba
Constituye la primera etapa en la formacioacuten de carboacuten tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto
iacutendice de humedad
Lignito
El carboacuten de peor calidad tiene un contenido de carbono mayor
Carboacuten Bituminoso
Tiene un contenido auacuten mayor que el lignito por lo que su poder caloriacutefico tambieacuten es superior
Antracita
Es el carboacuten con el mayor contenido en carbono y el maacuteximo poder caloriacutefico
Grafito
Se forma por la presioacuten y el calor adicionales sobre el carboacuten el grafito es praacutecticamente carbono puro
Las aplicaciones del carboacuten obtenido (Tabla 2) son variadas y representa una fuente de energiacutea muy
importante
Tabla 2
Ventilacioacuten
Cuando el mineral se encuentra a grandes profundidades se cavan pozos hasta llegar a la veta y despueacutes
se forma una galeriacutea para extraerlo
Para ventilar este tipo de explotacioacuten se utiliza un meacutetodo que consiste en comunicar entre siacute estos pozos
para que los gases que emana el carboacuten salgan al exterior y no se produzcan explosiones Para evitar
que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado la extraccioacuten
completa de la veta se provoca el derrumbe de la mina
Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotacioacuten
minera estaacute maacutes modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores El carboacuten por
su naturaleza siempre sale con materiales que dificultan su utilizacioacuten y disminuye su calidad con
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
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respecto al poder caloriacutefico del mismo Para limpiarlo se utilizan medios fiacutesicos como la trituracioacuten y el
lavado
Las minas subterraacuteneas se abren en zonas con yacimientos minerales prometedores El pozo es la
perforacioacuten vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral
Un sistema de ventilacioacuten situado cerca del pozo principal lleva aire fresco a los mineros y evita laacumulacioacuten de gases peligrosos como el metano ademaacutes un sistema de galeriacuteas transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles que a su vez estaacuten conectados por
aberturas llamadas alzamientos Las gradas son las caacutemaras donde se extrae el mineral (Figura 1)
Figura 1
Para la correcta ventilacioacuten se instalan sistemas de ventilacioacuten capaces de mantener un porcentaje
miacutenimo de gas inflamable (grisuacute) a niveles que no sea posible dicha inflamacioacuten Aunado a los sistemas
de ventilacioacuten correcta el personal y el equipo deben de contar con equipos certificados para garantizar laseguridad en sus tareas y asiacute mismo tener el material necesario y equipos de salvamento siempre
disponibles
Para producir con seguridad el carboacuten el ambiente gaseoso de las minas subterraacuteneas se ve en la
necesidad de recircular grandes cantidades de aire para diluir las peligrosas concentraciones de gas
metano derivado de la extraccioacuten del carboacuten Tiacutepicamente las minas carboniacuteferas necesitan guardar
niveles de funcionamiento debajo de un 1 de concentracioacuten de gas metano
Casi todo el porcentaje de este gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de la mina (SVM) es
expulsado por los respiraderos a la atmoacutesfera La agencia para la proteccioacuten del ambiente (EPA) de los
Estados Unidos estimo que en el antildeo 2000 los niveles de emisiones derivados de la ventilacioacuten global al
medio ambiente de gas metano proveniente de la extraccioacuten de carboacuten excedieron los 17 billones de
metros cuacutebicos (600 Bcf) que son el equivalente a 237 millones de toneladas de bioacutexido de carbono Para
poner esto en perspectiva eacutestos niveles representan las emisiones anuales totales de CO2 de maacutes de 50
millones de automoacuteviles funcionando ininterrumpidamente
Asiacute mismo la emisioacuten de gas metano contribuye al efecto invernadero en la atmoacutesfera e impacta a las
actividades humanas a modo de comparacioacuten podemos ver en la siguiente tabla la eficacia radiativa de
ciertos gases entre ellos el metano esto significa su capacidad de absorcioacuten de la radiacioacuten infrarroja
tomando como punto de partida el CO2 (unidad 1 en el cuadro anexo) y su contribucioacuten relativa en el
aumento del efecto invernadero del planeta
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Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
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Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
trabajo
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Acerca del autor REFRINOTICIAS AL AIRE es la revista liacuteder en refrigeracioacuten aire
acondicionado ventilacioacuten calefaccioacuten y automatizacioacuten HVACR en Meacutexico desde 1986 cubriendo toda
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respecto al poder caloriacutefico del mismo Para limpiarlo se utilizan medios fiacutesicos como la trituracioacuten y el
lavado
Las minas subterraacuteneas se abren en zonas con yacimientos minerales prometedores El pozo es la
perforacioacuten vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral
Un sistema de ventilacioacuten situado cerca del pozo principal lleva aire fresco a los mineros y evita laacumulacioacuten de gases peligrosos como el metano ademaacutes un sistema de galeriacuteas transversales conecta
el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles que a su vez estaacuten conectados por
aberturas llamadas alzamientos Las gradas son las caacutemaras donde se extrae el mineral (Figura 1)
Figura 1
Para la correcta ventilacioacuten se instalan sistemas de ventilacioacuten capaces de mantener un porcentaje
miacutenimo de gas inflamable (grisuacute) a niveles que no sea posible dicha inflamacioacuten Aunado a los sistemas
de ventilacioacuten correcta el personal y el equipo deben de contar con equipos certificados para garantizar laseguridad en sus tareas y asiacute mismo tener el material necesario y equipos de salvamento siempre
disponibles
Para producir con seguridad el carboacuten el ambiente gaseoso de las minas subterraacuteneas se ve en la
necesidad de recircular grandes cantidades de aire para diluir las peligrosas concentraciones de gas
metano derivado de la extraccioacuten del carboacuten Tiacutepicamente las minas carboniacuteferas necesitan guardar
niveles de funcionamiento debajo de un 1 de concentracioacuten de gas metano
Casi todo el porcentaje de este gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de la mina (SVM) es
expulsado por los respiraderos a la atmoacutesfera La agencia para la proteccioacuten del ambiente (EPA) de los
Estados Unidos estimo que en el antildeo 2000 los niveles de emisiones derivados de la ventilacioacuten global al
medio ambiente de gas metano proveniente de la extraccioacuten de carboacuten excedieron los 17 billones de
metros cuacutebicos (600 Bcf) que son el equivalente a 237 millones de toneladas de bioacutexido de carbono Para
poner esto en perspectiva eacutestos niveles representan las emisiones anuales totales de CO2 de maacutes de 50
millones de automoacuteviles funcionando ininterrumpidamente
Asiacute mismo la emisioacuten de gas metano contribuye al efecto invernadero en la atmoacutesfera e impacta a las
actividades humanas a modo de comparacioacuten podemos ver en la siguiente tabla la eficacia radiativa de
ciertos gases entre ellos el metano esto significa su capacidad de absorcioacuten de la radiacioacuten infrarroja
tomando como punto de partida el CO2 (unidad 1 en el cuadro anexo) y su contribucioacuten relativa en el
aumento del efecto invernadero del planeta
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
httpslidepdfcomreaderfulltilacion-de-una-mina-consiste-en-un-proceso-de-hacer-pasar-un-flujo-de-aire 1013
Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
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Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
7282019 tilacioacuten de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
trabajo
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Acerca del autor REFRINOTICIAS AL AIRE es la revista liacuteder en refrigeracioacuten aire
acondicionado ventilacioacuten calefaccioacuten y automatizacioacuten HVACR en Meacutexico desde 1986 cubriendo toda
Latinoameacuterica
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Una de las tecnologiacuteas maacutes robustas para la ventilacioacuten y extraccioacuten del gas metano de las minas
carboniacuteferas son las turbinas de flujo reversible (Figura 2) que pueden capturar hasta 100 por ciento del
metano extraiacutedo y el calor producido de la extraccioacuten puede ser utilizado localmente para procesos de
calefaccioacuten en regiones de temperaturas muy bajas tal es el caso de las minas situadas en regiones
extremadamente friacuteas
Estas tecnologiacuteas de ventilacioacuten y de extraccioacuten emplean el principio del intercambio de calor regenerativo
entre un gas y una pared soacutelida del medio de intercambio de calor
Figura 2
El gas metano extraiacutedo por el sistema de ventilacioacuten de las minas carboniacuteferas puede tambieacuten ser
utilizado como aire de combustioacuten para la energiacutea de proyectos dentro de las instalaciones Este uso estaacute
teacutecnica y comercialmente probado en algunas modernas instalaciones mineras por desgracia la mayor
parte del gas extraiacutedo de las minas de carboacuten es expulsado al medio ambiente
Los principales tipos de ventiladores usados en las minas de carboacuten son los de tipo axial deben ser
ajustables controlables y su disentildeo debe ajustarse completamente al volumen de aire que requiera
controlarse
Para los caacutelculos comunes de la ventilacioacuten los procedimientos asumen que el aire es un liacutequido
incompresible que contesta a la ecuacioacuten de DrsquoArcy
Las foacutermulas y los caacutelculos basados en los trabajos de investigacioacuten realizados por Atkinson y McElroy
emplean los ldquofactores empiacutericos de la friccioacutenrdquo que no toman completamente en cuenta las variaciones en
la presioacuten la temperatura la evaporacioacuten y la condensacioacuten etc
En la mayoriacutea de los casos los procedimientos simplificados rinden resultados satisfactorios sin
embargo cuando el aire de mina se debe circular sobre una distancia vertical significativa o cuando el
aire se requiere para refrescar el ambiente viciado de las galeriacuteas de extraccioacuten un anaacutelisis maacutes
sofisticado es generalmente necesario Incluso cuando se utilizan las foacutermulas simplificadas los caacutelculos
requeridos para analizar la red de viacuteas aeacutereas a construir o la mina propuesta son inadecuados
La dificultad que surge es importante porque el circuito de ventilacioacuten para una mina en funcionamiento
cambia diacutea con diacutea Hoy la mayoriacutea de los problemas de ventilacioacuten de la red de ductos dentro de la mina
son solucionados por la computadora usando programas internos o software comercial disponible con los
fabricantes de los sistemas de ventilacioacuten (Figura 3)
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En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
El correcto disentildeo del sistema de ventilacioacuten dentro de una mina subterraacutenea es de vital importancia para
asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
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Figura 3
En climas templados el calor resultante del aire extraiacutedo de la ventilacioacuten puede tener que ser calentadodurante los meses del invierno para proporcionar comodidad a los mineros y para evitar la congelacioacuten de
los equipos
Las minas calientes en climas templados o tropicales requieren tiacutepicamente el aire fresco Las minas
subterraacuteneas profundas encuentran siempre temperaturas maacutes calientes de la roca y el aire es calentado
naturalmente por presioacuten mientras que viaja hacia abajo El enfriamiento por medio del aire de la
ventilacioacuten solamente puede llegar a ser inadecuado El enfriamiento maacutes eficiente es obtenido enfriando
y agregando hielo al agua obtenida durante el proceso y recirculaacutendola al subterraacuteneo
Disentildeo del circuito primario de ventilacioacuten
McElroy fue el primero que propuso un circuito ideal de ventilacioacuten para una mina de metal subterraacutenea
en 1935 Colocoacute los ventiladores en superficie en dos trampas de aire de vuelta en las extremidades del
cuerpo del mineral El aire fresco fue dibujado abajo del eje de funcionamiento (de la produccioacuten) que fue
situado cerca del centro de la zona del mineral El control de la circulacioacuten de aire fue proporcionado por
las puertas colocadas de cualquier lado del eje de la produccioacuten en cada nivel de funcionamiento
Veintiseacuteis antildeos maacutes adelante Hartman propuso una disposicioacuten similar ldquoel arreglo ideal de aberturas
principales es localizar el flujo de aire en o cerca del centro de operaciones y cubrir las aacutereas que minan
activas con las viacuteas aeacutereas del extractor
Para el caso ideal con una aplicacioacuten simple encontramos un ventilador con su trampa de aire colocado
desde la superficie hasta el extremo del cuerpo de la mina uno para el aire fresco (VAF) y uno mas para
el aire de retorno (VAR) Con los ventiladores en la superficie uno para (VAF) y otro para (VAR) el punto
de ventilacioacuten neutral lo encontramos en el centro de la instalacioacuten entre los trabajos y los arreglos lo cual
provee el mejor circuito lo que simplifica el control sobre la distribucioacuten del aire en la red de minas
Recientemente ha llegado a ser popular tener la instalacioacuten principal del ventilador en el (VAR)
solamente En teoriacutea este arreglo evita la instalacioacuten de cerraduras del aire y (cuando hay un apagoacuten) el
aire estancado de galeriacuteas sin salida no seraacute conducido dentro de funcionamientos activos de la mina Es
tambieacuten maacutes faacutecil eliminar la peacuterdida de la presioacuten de la velocidad con una instalacioacuten correctamente
disentildeada
En minas localizadas en terrenos montantildeosos existe una diferencia grande entre la temperatura de la
roca subterraacutenea y la atmoacutesfera las cantidades significativas de aire de ventilacioacuten fluiraacuten de una entrada
en una elevacioacuten a una salida en otra La circulacioacuten del aire puede convertirse en estancamiento Para
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
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asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
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proporcionar la circulacioacuten de aire confiable (ldquoforzadordquo) la ventilacioacuten mecaacutenica se requiere El disentildeo del
sistema debe ser capaz de dirigir (y de no de bloquear) la presioacuten de ventilacioacuten natural
Los ductos de ventilacioacuten se requieren para dirigir el flujo de aire incluyendo las trampas de aire para la
extraccioacuten Los dos tipos comunes de ductos de ventilacioacuten usados en las minas carboniacuteferas son los de
tuberiacutea de metal (ldquoliacutenea durardquo) y tuberiacutea de la tela (ldquotipo bolsordquo) El ducto de tipo bolso es solamenteconveniente para la ventilacioacuten forzada a menos que se refuerce con el cableado espiral que aumente
grandemente su resistencia
Los ductos son normalmente circulares en la seccioacuten transversal sin embargo en circunstancias
especiales se emplean los ductos ovales o rectangulares y eacutestos se pueden construir de fibra de vidrio
de metal o auacuten de concreto y aleaciones reforzadas
Ventiladores
Los ventiladores del sistema primero son disentildeados determinando la presioacuten total necesitada (Ht) para
entregar la cantidad requerida del aire (q) (Ht) es la suma de la presioacuten estaacutetica y de la presioacuten de la
velocidad
Los ventiladores que funcionan mediante el aire comprimido se emplean a menudo para los niveles de
exploracioacuten o de desarrollo donde no es praacutectico proporcionar corriente eleacutectrica
Estos ventiladores se disentildean en varios tamantildeos de hasta 24 pulgadas de diaacutemetro sin embargo el
tamantildeo maacutes comuacuten es de 12 pulgadas
El mejor lugar para medir el flujo de aire que entrega el sistema es justo contra la corriente donde el aacuterea
de la seccioacuten representativa se define bien y la circulacioacuten de aire es menos turbulenta
El fabricante del ventilador proporciona generalmente las aberturas convenientes para insertar un tubo
pitot Veinte lecturas se toman comuacutenmente cinco en cada cuadrante
La profundidad de las lecturas proporciona las aacutereas iguales cubiertas dentro de la entrada de modo que
un promedio aritmeacutetico simple proporcione un valor confiable La velocidad del aire se puede entonces
determinar de la presioacuten media por la foacutermula siguiente
V = 1100 (VPa)12
En donde
V=velocidad (piesminuto)
VP = presioacuten media (pulgadas de agua)
a = densidad del aire (libras pies cuacutebicos)
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asegurar la supervivencia de los trabajadores asiacute como el correcto funcionamiento de los equipos de
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