Optimización Del Sistema De Ventilación De La Mina Charito, Compañía Minera Poderosa S A

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(1)BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS. ‘‘OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN DE LA MINA CHARITO, COMPAÑÍA MINERA PODEROSA S.A. ’’ TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO DE MINAS AUTOR: BCH. VERGARAY VALLE, ROY MARLON ASESOR: ING. MORALES RODRÍGUEZ, FRANCISCO GUSTAVO. TRUJILLO – PERÚ 2017. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ‘‘OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN DE LA MINA CHARITO, COMPAÑÍA MINERA PODEROSA S.A. ’’. JURADOS:. Secretario. Presidente Ing. Alberto Cipriano Galván Maldonado. Ing. Filomeno Bilmer Gamarra Reyes. Reg. CIP: 49937. Reg. CIP: 22843. Vocal Ing. Francisco Gustavo Morales Rodriguez Reg. CIP: 50917. i Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. DEDICATORIA A mis padres por ayudarme a lograr mis objetivos y a la vez brindarme la motivación para ser mejor cada día.. i Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. AGRADECIMIENTO. A Dios y mis padres por haberme apoyado incondicionalmente en todo momento. Un agradecimiento a todos los catedráticos e ingenieros de mi alma mater, la escuela de Ingeniería de Minas, por inculcar sus conocimientos y compartir sus experiencias para mi formación profesional. A la empresa Luz del Carmenc SAC así mismo a los ingenieros de Compañía Minera Poderosa SA por permitir desarrollar esta investigación. Al asesor por haberme guiado durante toda la investigación.. ii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. RESUMEN El presente trabajo de Investigación titulado: “Optimización del sistema de ventilación de la mina Charito, Compañía Minera Poderosa S.A.”, cuyo objetivo fue determinar el diseño y método de ventilación más adecuado, para optimizar el sistema de ventilación de la mina Charito, Proyecto Palca - Compañía Minera Poderosa S.A. La mina Charito tiene labores ciegas, por lo que se utiliza ventilación auxiliar. En un inicio el método de ventilación utilizado fue combinada, con dos ventiladores de 10 000 CFM uno instalado como aspirante y el otro como impelente; siendo el principal problema el prolongado tiempo de ventilación para evacuar los gases producto de las voladuras y la necesidad de ventilación en otros puntos de la mina, que no estaban considerados en el sistema inicial. Para el presente proyecto de investigación se realizó un levantamiento de ventilación y cálculos, para determinar el caudal requerido; presentándose dos escenarios, en el primero donde se evalúa el caudal requerido para personas y el segundo, para dilución de gases producto de la voladura. Obteniendo que el caudal requerido en la etapa de desarrollo es de 8,534 CFM, teniendo presente que el caudal para personal, es de 2,966 CFM, cuyo valor es menor a la necesidad de personal. Además, se realizó una comparación de rendimiento entre un ventilador de 20 000 CFM y dos de 10 000 CFM enseriado, conectados a mangas de ventilación de 24”, dando mejores resultados los dos ventiladores de 10 000 CFM enseriados. Para el diseño del sistema de ventilación se determinó la necesidad de usar dos ventiladores enseriados de 10 000 CFM cada uno, teniendo en cuenta que el ángulo de ataque del alabe del ventilador es de 80°, los cuales inyectaran aire fresco a los diferentes frentes de trabajo en interior mina a través de mangas de ventilación de 24”x100m, con lo que se cumple la hipótesis planteada. Palabras Claves: Ventilación, Control y Flujo de aire.. iii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ABSTRACT This research work entitled: "Optimization of the ventilation system of the Charito mine, Compañía Minera Poderosa", whose objective was to determine the most suitable design and ventilation method, to optimize the ventilation system of the Charito mine, Palca Project of Compañía Minera Poderosa SA. The Charito mine has blind fronts of work, so auxiliary ventilation is used. In the beginning, the ventilation method was used in the combination, with two fans of 10,000 CFM one installed as an aspirant and the other as impeller; the main problem being the prolonged ventilation time to evacuate the gases produced by blasting and the need for ventilation at other points of the mine, which are not considered in the initial system. For the present research project, a ventilation and calculations survey was carried out to determine the required flow; Two scenarios are presented, in the first where the required flow for people is evaluated and the second, for dilution of gases produced by blasting. Obtaining the flow required in the development stage of 8,534 CFM, taking into account the flow for personnel, is 2,966 CFM, whose value is less than the need for personnel. In addition, a performance comparison was made between a fan of 20,000 CFM and two of 10,000 CFM in total, connected to a 24 "fan, giving the best results of the 10,000 CFM fans trained. of 10 000 CFM each, taking into account that the angle of attack of the fan of 80 °, which will inject fresh air to the different work fronts in indoor mine through of ventilation sleeves of 24 "x100m, which meets the hypothesis. Key Words: Ventilation, Control and Air Flow.. iv Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. INDICE DE CONTENIDOS DEDICATORIA..……………………………………………………………..…….……i AGRADECIMIENTO…………..………………………………………………….……ii RESUMEN…………..……………………………………………………………….…iii ABSTRACT.……………………………………………………………………….…...iv INDICE DE CONTENIDOS……….…………………………………………………....v LISTADO DE TABLAS…..…………………………………………………………….ix LISTADO DE FIGURAS…………………………………………………………….....x INDICE DE ANEXOS…………………………………………………………………xii CAPITULO I 1.1 Realidad problemática……………………..………………………………………...1 1.2 Antecedentes…………………………………………………………………………2 1.3. Marco Teórico……………………………………………………………………….3 1.3.1. Ventilación……………………………………………………………………..3 1.3.2. Ventilación Subterránea………………………………………………………..4 1.3.3. Tipos de Ventilación……………………………………………………………5 1.3.4. Ventilación Natural…………………………………………………………….5 1.3.5. Ventilación mecánica…………………………………………………………..6 1.3.6. Requerimientos de Aire………………………………………………………...7 1.3.6.1. Requerimiento de Aire por el personal…………………………………….7 1.3.6.2. Requerimiento por el polvo en suspensión………………………………..7 1.3.6.3. Requerimiento por consumo de explosivos……………………………….8 1.3.6.4. Requerimiento por Temperatura…………………………………………..9 1.3.6.5. Requerimiento por diseño de labor………………………………………..9 1.3.7. Sistemas de ventilación……………………………………………….………10 1.3.7.1. Ventilación impelente……………………………………………………10 v Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3.7.2. Ventilación aspirante………………………………………………….…10 1.3.7.3. Ventilación impelente con apoyo aspirante………………………………11 1.3.8. Ventilador……………………………………………………………………..11 1.3.9. Tipos de ventiladores………………………………………………………….11 1.3.9.1. Ventilador centrifugo…………………………………………………….12 1.3.9.2. Ventilador de hélice…………………………………………………...…12 1.3.9.3. Ventilador axial……………………………………………………….…12 1.3.9.4. Curva característica del ventilador………………………………………13 1.3.10. Mangas de ventilación……………………………………………………….14 1.3.11. La atmósfera de la mina……………………………………………………..15 1.3.11. 1. Dióxido de carbono (CO2)…………………………………………….15 1.3.11. 2. Monóxido de carbono (CO)……………………………………………15 1.3.11. 3. Sulfuro de hidrogeno (SH2)……………………………………………15 1.3.11. 4. Dióxido de azufre (SO2)……………………………………………….16 1.3.11. 5. Hidrógeno (H2)…………………………………...……………………16 1.3.11. 6. Óxidos Nitrosos (NO+NO2)…………………………………………...16 1.3.12. Leyes de Kirchof……………………………………………………………..16 1.3.12.1. Primera Ley de Kirchof………………………………………………...17 1.3.12.2. Segunda Ley de Kirchof………………………………………………..17 1.3.12.3. Algoritmo de Hardy Cross……………………………………..……….17 1.3.13. Perdida por fricción………………………………………………………….18 1.4 Propiedades físicas del aire…………………………………………………………19 1.5 Mediciones de la ventilación………………………………………………………..21 1.5.1 Medición de caudal de aire……………………………………………….……21 1.5.2 Sondas de medida. Tubo de Pitot……………………………………………...22. vi Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.5.3 Método de barrido…………………………………..…………………………23 1.6 Enunciado del problema……………………………………………………………25 1.7 Hipótesis……………………………………………………………………………25 1.8 Objetivos…………………………………………………………………………...25 1.8.1. Objetivo General……………………………………………………………..25 1.8.2. Objetivos Específicos…………………………………………………………25 CAPITULO II 2.1. Materiales…………………………………………………………………………..26 2.1.1. Material de estudio……………………………………………………………26 2.1.2. Equipos y Herramientas………………………………………………………26 2.1.2.1. Anemómetro……………………………………………………………..26 2.1.2.2. Detector de gases………………………………………………………...27 2.1.2.3. Equipo autocontenido……………………………………………………27 2.1.2.4. Tubo de Pitot…………………………………………………………….28 2.1.2.5. Flexómetro……………………………………………………………….29 2.1.3. Equipo de procesamiento……………………………………………………..29 2.1.4. Herramientas informáticas de proceso de datos………………………………29 2.2. Métodos……………………………………………………………………………29 2.2.1. Etapa 1. Mapeo de la ventilación……………………………………………..29 2.2.1.1. Levantamiento inicial de la ventilación………………………………….29 2.2.1.2. Toma de datos de concentración de Monóxido de Carbono (CO)………35 2.2.2. Etapa 2. Calculo de la demanda de Aire del de la mina……………………..38 2.2.2.1. Requerimientos de aire para personal…………………………………...40 2.2.2.2. Requerimientos de Aire para dilución de Gases por voladuras…………40 2.2.2.3. Requerimiento Global de aire …………………………………………..41. vii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 2.2.3. Etapa 3. Elección del ventilador……………………………………………..43 2.2.4. Etapa 4. Corrección de fugas de aire en las mangas de ventilación………….48 CAPITULO III 3.1. Resultados y Discusión…………………………………………………………….50 3.1.1. Descripción del sistema de ventilación……………………………………….50 CAPITULO IV 4.1. Conclusiones……………………………………………………………………….51 CAPITULO V 5.1. Referencias Bibliográficas…………………………………………………………52. viii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. LISTADO DE TABLAS Tabla N° 1: Datos del levantamiento inicial de la ventilación…………………………34 Tabla N° 2: Relación de personal de mina por turno…………………………………..39 Tabla N° 3: Cálculo de requerimiento de aire para Personal……………………….….40 Tabla N° 4: Requerimiento de aire para dilución de gases……………………………..41 Tabla N° 5: Resumen de caudales requeridos según RSSO……………………………41 Tabla N° 6: Escenarios de consumo de aire por nivel de desarrollo…………………...42 Tabla N° 7: Datos de medición en ventilador de 20 000 CFM – Removex……………45 Tabla N° 8: Datos de medición en los ventiladores de 10 000 CFM (Airtec)………….47 Tabla N° 09: Punto de Operación y Costo Energético por Ventilación………………..49 Tabla N° 10: Costo del sistema de ventilación…………………………………………49 Tabla N° 11: Accesibilidad hacia la mina Charito…………………………………..…56. ix Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. LISTADO DE FIGURAS: Figura N° 01: Ventilación impelente……………………………………………………10 Figura N° 02: Ventilación aspirante…………………………………………………….10 Figura N° 03: Ventilación impelente con apoyo aspirante……………………………..11 Figura N° 04: Ventilador centrífugo……………………………………………………12 Figura N° 05: Ventilador de hélice……………………………………………………..12 Figura N° 06: Ventilador de axial………………………………………………………13 Figura N° 07: Curva característica del ventilador………………………………………14 Figura N° 08: Mangas y Accesorios…………………………………………………….14 Figura N° 09: Anemómetros con molinete……………………………………………..22 Figura N° 10: Medida de la velocidad del aire con tubo de Pitot………………………22 Figura N° 11: Método de barrido……………………………………………………….23 Figura N° 12: Método Polar…………………………………………………………….24 Figura N° 13: Labores y sistema de ventilación actual de la mina Charito…………….26 Figura N° 14: Anemómetro Pacer……………………………………………………...27 Figura N° 15: Detector de gases Dräger X-am 2500…………………………………..27 Figura N° 16: Equipo autocontenido…………………………………………………..28 Figura N° 17: Tubo de Pitot……………………………………………………………28 Figura N° 18: Plano del sistema de ventilación actual de la mina Charito…………….30 Figura N° 19: Ventilador de 10,000 CFM (Airtec) en interior mina…………………..32 Figura N° 20: Mangas de Ventilación de 24”x15m……………………………………32 Figura N° 21: Puntos de toma de datos, en la sección de la labor……………………..33 Figura N° 22: Sección de toma de datos, en las mangas de ventilación……………….33 Figura N° 23: Ubicación de los puntos de monitoreo y distribución del personal……..36 Figura N° 24: Personal capacitado, utilizando el equipo autocontenido……………….36. x Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura N° 25: Concentración de Monóxido de Carbono (ppm) – Pto 1………………..….37 Figura N° 26: Concentración de Monóxido de Carbono (ppm) – Pto 2……………….…..37 Figura N° 27: Concentración de Monóxido de Carbono (ppm) – Pto 3…………………...37 Figura N° 28: Concentración de Monóxido de Carbono (ppm) – Pto 4…………………...38 Figura N° 29: Instalación de Ventilador de 20 000 CFM (Removex) en bocamina……43 Figura N° 30: Toma de datos, al final de la manga de ventilación……………………..43 Figura N° 31: Angulo de ataque del alabe del ventilador………………………………44 Figura N° 32: Toma de datos de presión, en el ventilador………………………………44 Figura N° 33: Ventiladores enseriado de 10 000 CFM (Airtec), en bocamina…………46 Figura N° 34: Toma de datos de la potencia eléctrica, en tablero de arranque…………46 Figura N° 35: Mangas de ventilación de 24”x100m……………………………………48 Figura N° 36: Plano del sistema de Ventilación propuesto…………………………….50 Figura N° 37: Ubicación de la mina Charito…………………………………………….57 Figura N°38: Era Geológica paleozoica, sistema pérmico correspondiente a CIA…….59. xi Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. INDICE DE ANEXOS I. Ubicación y accesibilidad…………………………………………………………….55 I.1. Ubicación………………………………………………………………………..55 I.2. Accesibilidad……………………………………………………………………55 I.3. Generalidades de la operación mina…………………………………………….58 II. Geología……………………………………………………………………………..58 II.1. Geología local…………………………………………………………………..58 II.2. Geometría y formación del yacimiento…………………………………………58 II.3. Características del yacimiento………………………………………………….60 III. Clima y vegetación…………………………………………………………………60 III.1. Clima……………………………………………………………………….….60 III.2. Vegetación……………………………………………………………………..61 IV. Topografía………………………………………………………………………….61. xii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPÍTULO I 1. INTRODUCCIÓN: 1.1.- Realidad problemática. La mina Charito, de la Compañía Minera Poderosa, está ubicada en la zona sur del Anexo de Suyubamba, de la provincia de Pataz, a una altura de 2 890 m.s.n.m, tiene un solo nivel con dos cortadas principales, CR Charito de 800 m y CR NW de 700m, además de galerías, las cuales son labores de exploración, con sección de 2.5x2.5 m. El sistema de ventilación inicial consiste en la combinación de un ventilador impelente y otro aspirante, ambos con una capacidad de 10 000 CFM, ubicados en interior mina a una distancia de 450 m de bocamina y mangas de ventilación de 24’’x15m. El aire fresco ingresa por presión natural a través de la labor y es conducido hacia el frente por intermedio del ventilador impelente a través de mangas de ventilación, diluyendo la concentración de gases y polvo generados por la voladura, mientras que el ventilador aspirante saca este aire viciado a través de las mangas de ventilación hacia superficie. La distancia del ventilador impelente hacia el frente es excesiva, y se va incrementado con el avance diario que llega a un aproximado de 70 m por mes, generando que el caudal de aire llegue con baja presión, además de la presencia de fugas de aire en los empates y por roturas de las mangas de ventilación, generándose recirculación de aire viciado. Por lo que el tiempo promedio requerido, para que el ambiente de trabajo tenga concentraciones de gases por debajo de los límites máximos permisibles es de 2 horas, lo cual tiene un porcentaje de incidencia significativo en el tiempo total del ciclo de minado. Por otro lado, se tiene la necesidad de desarrollar otros puntos de trabajo, los cuales no está considerados dentro en el sistema de ventilación inicial. Por tal motivo el presente trabajo de investigación tiene por finalidad optimizar el sistema de ventilación de la mina Charito, con el objetivo de no solo garantizar una buena. 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ventilación para el confort del personal, sino también diluir los gases producto de la voladura a un nivel por debajo de los límites máximos permisibles en menor tiempo, así como satisfacer las necesidades de ventilación futuras, en otros frentes de trabajo. 1.2 Antecedentes Se revisaron estudios de sistemas de ventilación de minas subterráneas y los informes de investigación realizadas relacionadas al tema: Hidalgo, F. (1991) en su tesis “Ventilación de minas Catuva, Hada y Esperanza” indica que, al seleccionar ventiladores principales y auxiliares de tecnología y tamaños correctos, el rendimiento del trabajador mejora (p2). Agüero, H y Alvarez, H. (2012) en su tesis “Influencia de la ventilación natural y mecánica en el diseño del sistema de ventilación de las galerías - del nivel 1950 Mina Calpa - Arequipa” concluyeron que: Para definir apropiadamente el sistema de ventilación, hay que conocer bien la red de ventilación y su dimensionamiento, El caudal necesario y la presión que se genera en la mina serán los datos primordiales para el dimensionamiento de los equipos, por eso, un buen cálculo de la red de ventilación implica un diseño más adecuado de los ventiladores (p64). Mendez, F. (2012) en su tesis “Optimización del sistema de ventilación utilizando programa Vnet Pc2003, Mina San Cristóbal” afirma que en la actualidad la velocidad de las operaciones en Mina requiere se planifique la ventilación por anticipado para evitar problemas de orden legal y de productividad, ya que la velocidad de avance en las operaciones mineras es más rápida con el uso de equipos Diésel y estos requieren cantidades mayores de aire para su buen funcionamiento (pp1-2). Chambergo, G. (2013) en su tesis “Propuesta de un sistema de ventilación, aplicando tecnologías de información y manejo de escenarios técnico económico en la unidad. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. productiva San Cristóbal, de Minera Bateas SAC” recomienda enfatizar en un adecuado plan de minado detallado a largo plazo para una mejor ingeniería de los sistemas de ventilación de minas (p103). 1.3. Marco Teórico 1.3.1. Ventilación Según el reglamento de seguridad y salud ocupacional en minería (D. S. Nº 024-2016EM), la ventilación en toda labor minera deberá ser con aire limpio a las labores de trabajo de acuerdo a las necesidades del trabajador, de los equipos y para evacuar los gases, humos y polvo suspendido que pudieran afectar la salud del trabajador, así como para mantener condiciones termo-ambientales confortables. Todo sistema de ventilación en la actividad minera, en cuanto se refiere a la calidad del aire, deberá mantenerse dentro de los límites de exposición ocupacional para agentes químicos: Polvo inhalable:. 10 mg/ m³.. Polvo respirable:. 3 mg/ m³.. Oxigeno (O2):. mínimo 19.5 % y máx. 22.5 %. Dióxido de carbono:. máximo 5000 ppm.. Monóxido de carbono:. máximo 25 ppm. Metano (NH4):. máximo 5000 ppm. Gases Nitrosos (NO2):. 3 ppm a 5 ppm máximo. Gases Nitrosos (NO):. 25 ppm. Anhídrido Sulfuroso:. 2 ppm mínimo a 5 ppm máximo. Aldehídos:. máximo 5 ppm. Hidrogeno (H):. máximo 5000 ppm. Ozono Trabajo Ligero:. máximo 0.1 ppm. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Teniendo en consideración lo estipulado en el reglamento (D. S. Nº 024-2016-EM), se tomará en cuenta lo siguiente: En todas las labores subterráneas se mantendrá una circulación de aire limpio y fresco en cantidad y calidad suficientes de acuerdo con el número de trabajadores, con el total de HPs de los equipos con motores de combustión interna, así como para la dilución de los gases que permitan contar en el ambiente de trabajo con un mínimo de diecinueve punto cinco por ciento (19.5%) de oxígeno. En los lugares de trabajo de las minas ubicadas hasta mil quinientos (1,500) metros sobre el nivel del mar, la cantidad mínima de aire necesario por hombre será de tres metros cúbicos por minuto (3 m3/min). En otras altitudes la cantidad de aire será de acuerdo a la siguiente escala: . De 1,500 a 3,000 msnm aumentará en 40% que será igual a 4 m³/min. . De 3,000 a 4,000 msnm aumentará en 70% que será igual a 5 m³/min. . Sobre los 4,000 msnm aumentará en 100% que será igual a 6 m³/min. En ningún caso la velocidad del aire será menor de veinte metros por minuto (20 m/min) ni superior a doscientos cincuenta metros por minuto (250 m/min) en las labores de explotación, incluido el desarrollo y preparación. Cuando se emplee explosivo ANFO u otros agentes de voladura, la velocidad del aire no será menor de veinticinco metros por minuto (25 m/min). (D. S. Nº 024-2016-EM) 1.3.2. Ventilación Subterránea La ventilación en una mina subterránea es el proceso mediante el cual se hace circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar una atmósfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos, la ventilación se realiza estableciendo un circuito para la circulación del aire a través de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina tenga dos labores de acceso independientes: dos pozos, dos socavones, un pozo y. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. un socavón, en las labores que sólo tienen un acceso (por ejemplo, una galería en avance) es necesario ventilar con ayuda de una tubería, la tubería se coloca entre la entrada a la labor y el final de la labor, esta ventilación se conoce como secundaria, en oposición a la que recorre toda la mina que se conoce como principal, los ventiladores son los responsables del movimiento del aire, tanto en la ventilación principal como en la secundaria. Generalmente los ventiladores principales se colocan en el exterior de la mina, en la superficie. (De la cuadra, I. 1974) 1.3.3. Tipos de Ventilación Se pueden clasificar en dos grandes grupos: . Ventilación natural. . Ventilación mecánica. Dentro de los tipos de ventilación de una mina existe la ventilación mixta o combinada como es impelente y aspirante, en la impelente el ventilador impulsa el aire al interior de la mina o por la tubería, en el caso de aspirante el ventilador succiona el aire del interior de la mina por la tubería y lo expulsa al exterior, el caudal requerido será calculado: . De acuerdo por número de personas. . De acuerdo por polvo en suspensión. . De acuerdo por aumento de temperatura.. . De acuerdo por consumo de explosivos. (Mallqui, T. 1981). 1.3.4. Ventilación Natural Es el flujo natural de aire fresco que ingresa al interior de una labor sin necesidad de equipos de ventilación, en una galería horizontal o en labores de desarrollo en un plano horizontal no se produce movimiento de aire, en minas profundas, la dirección y el movimiento del flujo de aire, se produce debido a las siguientes causas: diferencias de. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. presiones, entre la entrada y salida. Diferencia de temperaturas durante las estaciones. (Mallqui, T. 1981) (Ramírez, H. 2005), menciona las causas del movimiento de aire: . En una mina que cuente con labores horizontales hasta verticales existirá una diferencia de peso entre el aire superficial y del interior, equivale a la altura H.. . En verano, el aire en la chimenea se encuentra a menor temperatura que en superficie y por lo mismo es más denso, ejerciendo presiones sobre el aire de la galería obligando a que el flujo ingrese por la chimenea y salga por la galería. Pero por las noches es difícil predecir.. . En el invierno se invierte el proceso. En otras estaciones difíciles predecir.. 1.3.5. Ventilación mecánica: Es la ventilación secundaria y son aquellos sistemas que haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares ventilan áreas restringidas de las minas subterráneas, empleando para ello los circuitos de alimentación de aire fresco y de evacuación del aire viciado que le proporcione el sistema de ventilación general. El caudal de aire es la cantidad de aire que ingresa a la mina y que sirve para ventilar labores, cuya condición debe ser que el aire fluya de un modo constante y sin interrupciones, el movimiento de aire se produce cuando existe una alteración del equilibrio: diferencia de presiones entre la entrada y salida de un ducto, por causas naturales (gradiente térmica) o inducida por medios mecánicos. (Ramírez, H. 2005) (Según Mallqui, T. 1981), las reglas de ventiladores son:  La presión requerida es directamente proporcional a la longitud.  La presión es directamente proporcional al perímetro.  La potencia requerida es directamente proporcional al cubo de la velocidad o volumen. 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN.  La presión requerida es directamente proporcional a cuadrado de la velocidad o volumen. 1.3.6. Requerimientos de Aire Las necesidades de aire en el interior de la mina, se determinará en base al número de personas, polvo en suspensión, aumento de temperatura y consumo de explosivos además de conocer el método de explotación, para determinar el requerimiento de aire total se utilizan los siguientes parámetros operacionales. 1.3.6.1. Requerimiento de Aire por el personal Los objetivos a cumplir con respecto al personal es proporcionar 4 m³/min, por cada persona, debido a la corrección por altitud de 2890 m.s.n.m., a la que se encuentran la mina. (D. S. Nº 024-2016-EM) Q1= n x q Donde: Q = Caudal total para “n” personas que trabajen en interior mina (m3 / min.) q = Caudal mínimo por persona (4 m3 / min.) En alturas entre 1500 y 3000 m.s.n.m. n = Número de personas en el lugar. 1.3.6.2. Requerimiento por el polvo en suspensión El criterio más aceptado es hacer pasar una velocidad de aire determinado por las áreas contaminadas y arrastrar el polvo, a zonas donde no cause problemas. De acuerdo a lo establecido en el Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería en el Art. 274, en el literal (c) nos indica; que la concentración promedio de polvo respirable en la atmosfera de la mina, a la cual el trabajador está expuesto, no será mayor de 3 mg/m3 de aire. Así también la ventilación en los espacios indicados deberá cumplir con el estándar de velocidad del aire de veinte (20) metros por minuto con una cantidad de aire establecido en el artículo 248° del presente reglamento. (D. S. Nº 024-2016-EM). 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3.6.3. Requerimiento por consumo de explosivos Según la “Guía metodológica de seguridad para proyectos de ventilación de minas”, Anexo A, Inciso f), el cual se basa en el Decreto Supremo Nº 072, “Reglamento de Seguridad Minera", del año 1985, y Decreto Supremo Nº 132, de 2002, de Chile, la fórmula que se conoce para este cálculo toma en cuenta la formación de productos tóxicos por la detonación de explosivos, el tiempo que se estima para despejar las galerías de gases y la cantidad máxima permitida, según normas de seguridad de gases en la atmósfera. Para el cálculo de este caudal, se emplea la siguiente. Relación empírica: Q = 100 x A x a /d x t (m³/min.) Dónde: Q = Caudal de aire requerido por consumo de explosivo detonado (m³/min.) A = Cantidad de explosivo detonado, equivalente a dinamita 60% (Kg.) a = Volumen de gases generados por cada Kg. de explosivo. a = 0.04 (m³/Kg. de explosivo); valor tomado como norma general. d = % de dilución de los gases en la atmósfera, deben ser diluidos a no menos de 0.008 % y se aproxima a 0.01 % t = tiempo de dilución de los gases (minutos); generalmente, este tiempo no es mayor de 30 minutos, cuando se trata de detonaciones corrientes. Reemplazando en la fórmula tendremos: Q = (0,04 x A x100) / (30 x 0,008) m³/min. Entonces, tendríamos finalmente: Qe = 16,67 x A (m³/min). 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3.6.4. Requerimiento por Temperatura De acuerdo a lo establecido en el Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería en el Art. 246 nos indica que las labores subterráneas se mantendrán una circulación de aire limpio y fresco en cantidad y calidad suficiente de acuerdo al número de trabajadores. Y el concepto de temperatura efectiva es el resultado de la combinación de tres factores; temperatura, humedad relativa y velocidad de aire que expresa un solo valor de grado de confort termo ambiental. En la guía N° 2 de dicho reglamento obtenemos la medición de estrés térmico (calor) deberá realizarse según el método descrito en la guía mencionada, para la medición de estrés térmico. Ver el Anexo N°13 de los Valores Límites de Referencia para el Estrés Térmico. (D.S. N° 024-2016-EM) 1.3.6.5. Requerimiento por diseño de labor el circuito de ventilación en serie se caracteriza por que la corriente de aire se mueve sin ramificación, por lo que el flujo permanece constante, en este caso todas las galerías se conectan extremo a extremo. (Hartman, H. 2012) Propiedades: Qt = Q1 = Q2 =.........= Qn Ht = H1 + H2 +.....+ Hn RT = R1 +R2 +R3 +…….. Rn Circuito de ventilación en paralelo, las labores se ramifican en un punto, en dos o varios circuitos que se unen en otro punto, la característica básica de las uniones en paralelo, es que las caídas de presión de los ramales que la componen son iguales, independientemente. (Hartman, H. 2012) Qt = Q1 + Q2 + Q3 +.....+ Qn H1 = H2 = H3 =....= Hn 1 /√ R = 1 / √ R1 + 1 / √ R2 +..............+ 1 / √ R. 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3.7. Sistemas de ventilación 1.3.7.1. Ventilación impelente El aire entra al frente del fondo de saco a través de la tubería, impulsando por ventiladores, y desplaza la masa de aire viciado hacia la corriente principal de aire, a través de la galería. Este es el sistema predominado usado en la mayoría de las minas (Ver Figura N° 01).. Figura N° 01: Ventilación impelente. Fuente: Manual de Ventilación de minas, IIMP (1989) (p. 81).. 1.3.7.2. Ventilación aspirante En este método el aire contaminado del frente es succionado a través del conducto debido a la depresión creada por ventiladores situados en ambos puntos de extremo. Este aire es evacuado en la corriente de ventilación principal, procedente de la cual entra aire limpio a través de la galería o ducto de ventilación (Ver Figura N° 02).. Figura N° 02: Ventilación aspirante. Fuente: Manual de ventilación de minas, IIMP (1989) (p. 81).. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3.7.3. Ventilación impelente con apoyo aspirante Impelente con apoyo aspirante, forma parte de los sistemas mixtos también llamados sistema solapado, utiliza un ventilador auxiliar de refuerzo, situado frente a la labor, y con un tramo de conducto de poca longitud. Estos sistemas combinan las ventajas de cada sistema, consiguiendo el mejor efecto de ventilación en situaciones concretas de minería, son posibles dos configuraciones en función de que la línea principal sea la aspirante o la impelente, una línea impelente con solape aspirante consta de un sistema impelente principal con una instalación auxiliar aspirante, cuya función por lo general es la de recoger y evacuar el polvo generado del frente (Ver Figura N° 03).. Figura N° 03: Ventilación impelente con apoyo aspirante. Fuente: Manual de Ventilación de minas. IIMP (1989) (p. 81).. 1.3.8. Ventilador Un ventilador es una máquina que transmite energía a un fluido (aire o gases), produciendo el incremento de presión necesario (Presión Total) con la que logra mantener un flujo continuo de dicho fluido. (Zitron, 2010, p.7) 1.3.9. Tipos de ventiladores Según Los ventiladores se dividen en el sentido más general en 3 tipos: Ventiladores de hélice, axiales y centrífugos. (Zitron, 2010, p.7) 1.3.9.1. Ventilador centrifugo Ventilador centrífugo consiste en un rotor encerrado en una envolvente de forma espiral; el aire, que entra a través del ojo del rotor paralelo a la flecha del ventilador, es 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. succionado por el rotor y arrojado contra la envolvente se descarga por la salida en ángulo recto a la flecha; puede ser de entrada sencilla o de entrada doble. Son ventiladores de flujo radial. La trayectoria del fluido sigue la dirección del eje del rodete a la entrada y está perpendicular al mismo a la salida. (Zitron, 2010, pp.7-8). Figura N° 04: Ventilador centrífugo Fuente: Ventilación de minas – Zitron 2010 (p.7). 1.3.9.2. Ventilador de hélice Este ventilador está formado por un rodete dentro de un anillo o carcasa de montaje. La dirección de la corriente de aire es paralela a la flecha del ventilador. Se emplea para movilizar aire en circuitos cuya resistencia es muy pequeña. Puede manejar grandes volúmenes de aire a una presión estática baja. (Zitron, 2010, p.10). Figura N° 05: Ventilador de hélice Fuente: Ventilación de minas – Zitron 2010 (p.9). 1.3.9.3. Ventilador axial El ventilador axial es de diseño aerodinámico. Este tipo de ventilador consiste esencialmente en un rodete alojado en una envolvente cilíndrica o carcasa. La adición de 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. álabes-guía, detrás del rotor, convierte al ventilador turbo-axial en un ventilador axial con aletas guía. Puede funcionar en un amplio rango de volúmenes de aire, a presiones estáticas que van de bajas a moderadamente altas y es capaz de desarrollar mayores presiones estáticas que el ventilador centrífugo a la vez que es mucho más eficiente. Los álabes-guía, en la succión o en la descarga, o en ambas partes, se han añadido para enderezar el flujo del aire fuera de la unidad a la vez que sirven de apoyo en el diseño. (Zitron, 2010, p.10). Figura N° 06: Ventilador de axial Fuente: Ventilación de minas – Zitron 2010 (p.10). 1.3.9.4. Curva característica del ventilador Un ventilador podemos caracterizarlo por su curva, que es el lugar geométrico de los puntos de funcionamiento del mismo. Para cada ángulo de regulación de los álabes tendremos una curva distinta. El punto de corte de la curva del ventilador con la resistencia del circuito es el punto de funcionamiento del ventilador, (Po,Qo). Con un punto de funcionamiento, estamos definiendo el punto de corte de la curva característica del ventilador con la curva resistente del circuito de ventilación. Por tanto, el punto P0 y Q0 pertenece a la curva resistente de la mina. (Zitron, 2010, p.29). 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura N° 07: Curva característica del ventilador Fuente: Ventilación de minas – Zitron, 2010 (p.29). 1.3.10. Mangas de ventilación Las mangas de ventilación es un ducto fabricado para evacuar aire, gases y polvo en las diferentes labores propias de la minería. Así como también es utilizado para insuflar aire (presión positiva). Para realizar un sistema de ventilación apropiado se usan diferentes tipos de acoples (Yes, Tees, reductores, derivaciones, etc.). Para ventilar una mina se necesitan ciertas cantidades de flujo de aire, con una caída de presión determinada, a cierta densidad del aire. Conocidas la caída y el caudal de lámina (punto de operación del sistema), existen casi un número infinito de ventiladores en el mundo que. satisfacen. el. punto. operacional. adecuado.. (Tomado. de. http://www.tecnologiaminera.com/tm/x/novedad.php?id=204). Figura N° 08: Mangas y Accesorios Fuente: http://www.cidelsa.com/media/web_brochure/Mangas_de_Ventilacion.pdf. 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3.11. La atmósfera de la mina El aire es una mezcla de varios gases, cuya composición es aproximadamente: Oxigeno (O2) 20,93%, Nitrógeno (N2) 78,10%, Argón (Ar) 0,9325%, Dióxido de carbono (CO2) 0,03%, Hidrogeno (H2) 0,01% Neón (Ne) 0,0018%, Helio (He) 0,0005% Kriptón (Kr) 0,0001% y Xenón (Xe) 0,000009%. (Zitron, 2010, p.59) 1.3.11.1. Dióxido de carbono (CO2) Es el resultado final de la combustión completa del carbono. Es un gas asfixiante, incoloro, es soluble en el agua, tiene un sabor y un olor (en altas concentraciones) ligeramente ácido, es incombustible y pesa más que el aire. Para su detección se usa la lámpara de seguridad, detectores automáticos de lectura digital y tubos colorimétricos. Se forma en grandes cantidades en los incendios de mina y en las explosiones de grisú y polvo de carbón. Se tiende a acumular en los lugares bajos de las labores. (Zitron, 2010, p.59) 1.3.11.2. Monóxido de carbono (CO). Es el resultado de la combustión incompleta del carbono. Es altamente toxico, incoloro, inodoro, insípido y es combustible. Se detecta con detectores automáticos de lectura digital y tubos colorimétricos. Suele aparecer por rozamientos, calentamientos, explosiones o cualquier proceso en el que falte el oxígeno. Rara vez se presenta en solitario ya que suele venir acompañado de otros gases. (Zitron, 2010, p.59) 1.3.11.3. Sulfuro de hidrogeno (SH2). Se origina en la descomposición de piritas y sustancias que contengan azufre. Es un gas muy toxico, provoca irritaciones en las mucosas de los ojos y conductos respiratorios, inflamación del aparato respiratorio, edema pulmonar y parálisis respiratoria irreversible. Es incoloro, tiene un sabor azucarado y un olor a huevos podridos, pesa más que el aire y. 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. por encima de una concentración del 4 % es explosivo. Se detecta con detectores automáticos de lectura digital y tubos colorimétricos. (Zitron, 2010, pp.59-60) 1.3.11.4. Dióxido de azufre (SO2). Se produce por la combustión de compuestos de azufre. Es toxico, puede producir edemas pulmonares muy graves y quemaduras en ojos y piel. Es un gas incoloro con un olor picante y a -10º C (10 bajo cero) es líquido. Detección por medio de tubos colorimétricos. Es el causante de la llamada "lluvia ácida". (Zitron, 2010, p60) 1.3.11.5. Hidrógeno (H2) En la minería aparece en estado libre, también lo encontramos en la descomposición del ácido sulfúrico en las salas de baterías. Si se apaga con agua el carbón incandescente también se puede formar hidrogeno. Al reaccionar con el oxígeno es explosivo en algunas ocasiones, siendo la concentración más peligrosa la compuesta por 71 % de aire y 28 % de hidrogeno, siendo en este caso más inflamable que el grisú. Es también un gas asfixiante, incoloro, inodoro, insípido y más ligero que el aire. Los toxímetros y los tubos colorimétricos se usan para detectarlo. (Zitron, 2010, p60) 1.3.11.6. Óxidos Nitrosos (NO+NO2). Son gases que raramente se presentan separados NO+NO2. Son óxidos de nitrógeno que son habituales en las voladuras. Son tóxicos y pueden llegar a producir la muerte por edema pulmonar. Son de color pardo rojizo (en elevadas proporciones) y de olor acre. Los tubos colorimétricos son los usados para detectarlos. Hay que poner especial cuidado en disolverlos bien después de la pega. (Zitron, 2010, p60) 1.3.12. Leyes de Kirchof Las leyes de Kirchof se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchof.. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3.12.1. Primera Ley de Kirchof Esta ley también es llamada ley de continuidad de masa en los nudos, nos dice que: En cualquier nodo de la red, la suma de los caudales que ingresan a un nudo es igual a la suma de las caudales que salen, en otras palabras, la suma algebraica de los caudales que ingresan y salen es igual a cero. (Chambergo, 2013, p16) 1.3.12.2. Segunda Ley de Kirchof Esta ley es llamada también ley de conservación de la energía en los circuitos. Esta ley nos dice que: la suma de todas las pérdidas de energía en los tramos que conforman un anillo cerrado es igual a cero. (Chambergo, 2013, pp. 16-17) 1.3.12.3. Algoritmo de Hardy Cross Hardy Cross, 1885-1959, ingeniero de estructuras, creador del método de Hardy Cross la cual es el soporte de las herramientas de cálculo en diseños de circuitos de ventilación, a su vez este algoritmo se fundamenta por las leyes de Kirchof (primera y sega ley). (Chambergo, 2013, p17) Basándose en la función P = RQn, se determina los valores de Q y P. Q = Qa +ΔQ P= Pa + ΔP Donde Qa= caudal asumido Pa= caudal asumido ΔQ= error de corrección de caudal ΔP=error de corrección de la presión El método busca minimizar el error cometido al asumir una variable, para el cálculo de este error de corrección, Hardy Cross determina el siguiente algoritmo. 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Para el cálculo de número de mallas (m) nos basamos en la siguiente relación:. 1.3.13. Perdida por fricción En 1850 el Ing. de minas John Atkinson, establece que la diferencia de presión requerida para inducir un flujo de aire a través de una galería de mina, es proporcional al cuadrado de la velocidad por la longitud del perímetro e inverso al área de la misma. Para su cálculo se utiliza la siguiente fórmula:. Dónde: Hf: perdida de presión expresadas en pulg. de H20 L: longitud total (Longitud real + longitud equivalente) O: perímetro A: sección K: Factor de fricción (ver tabla 01) V: velocidad de partícula. La pérdida de energía que se genera en interior de la mina se debe a dos causas principales: . Fricción que se genera en el contacto entre el aire y las paredes de las. excavaciones. . Impacto de aire, contra elementos u objetos presentes en interior de la mina.. (Chambergo, 2013, p19). 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.4 Propiedades físicas del aire . Densidad es la cantidad de masa de aire contenida en una unidad de volumen: m  =. = v. Kgr*seg2. G ; g*v. m4. Donde: G. = peso, kgr;. g. = aceleración de la fuerza de gravedad, m/seg2;. m = masa kgr. seg2/m; v. = Volumen, m3; (Troncoso, R. 2004). . Peso específico del aire, es el peso G del aire en unidad de volumen: = G/v ; kgr/m3. En la ventilación de minas se utiliza el peso específico standard = 1,2 kgr/m3 que es el peso de 1 m3 de aire, con la presión de 1 atm., temperatura de 15ºC y humedad de 60%. De la fórmula anterior tenemos: = /g. El peso específico indica también cuántas veces un gas es más pesado o más liviano que el aire. (Troncoso, R. 2004) . Volumen específico es el volumen v y en m3 ocupado por 1 Kgr. de aire a presión. y temperatura dadas: v = 1/G m3/kgr. . Presión, la presión de un gas se expresa en atmósferas absolutas o atmósferas. técnicas. (Troncoso, R. 2004). 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Por una atmósfera absoluta se entiende la presión p o = 1,0333 Kg/cm2 de una columna de 760 mm. de mercurio a 0ºC y al nivel del mar. Con el cambio de la altura sobre el nivel del mar y de la temperatura, la presión "p" cambia según la relación siguiente: a log. p =. log. po. -. 18,04 - 0,667t Donde: po = 760 mm. de mercurio, presión al nivel del mar; a. = altura sobre el nivel del mar; m;. p. = presión en la altura a; mm. de mercurio;. t. = temperatura media del aire entre el nivel del mar y el punto. considerado; ºC.. Como en la ventilación de minas las presiones encontradas tienen valores muy pequeños, estas presiones se miden en kilogramos por metro cuadrado (kg/m2) o en milímetro de columna de agua (mm. c.a.) los que numéricamente son iguales conforme a la definición hecha de la atmósfera técnica o métrica. (Troncoso, R. 2004) La transformación en mm. de columna de agua de la presión atmosférica expresada en mm. de mercurio se hace multiplicando los mm. de mercurio por el peso específico de éste = 13,6 kg/m3. (Troncoso, R. 2004) La presión de una labor minera es: p = po +  * h/13,6 ; mm. de mercurio. Donde: po = presión en la superficie; mm. de mercurio; 13,6. = peso específico del mercurio kg./lt.. h. = profundidad de la labor, m.. . = peso específico. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Con el aumento de profundidad, la presión aumenta en 9 a 10mm. de mercurio cada m. así en una mina profunda a 3.000 m, la presión es: p = 760 + 9,5 * 3.000/100 = 1.045 mm. de mercurio, mayor que la presión normal en 33,5%. . Temperatura. La temperatura del aire se expresa en las minas, en grados Celcius.. A veces se utiliza también la temperatura absoluta. La relación entre ambas es: T = t + 273 ºK (grados Kelvin). Donde: t = temp. en ºC T= temp. en ºK. Por la temperatura normal en ventilación de minas se toman 15 ºC. (Troncoso, R. 2004) . Calor específico. Es la cantidad de calor, en calorías, que se necesitan para. calentar 1 Kg. de gas de 0 a 1 ºC. Para calentar G Kg. de gas de la temperatura t 1 a t2 se necesitan W calorías. W = G C (t2 - t1 ) Se diferencia el calor específico del aire a presión constante C = 0,24 y a volumen constante C = 0,17 kcal(Kg. grado). El calor específico del agua es de 0,46 kcal/kg. grado. (Troncoso, R. 2004) . Viscosidad es la resistencia del aire a los esfuerzos tangenciales. En los cálculos. de ventilación, se utiliza el coeficiente cinemática de viscosidad "" m2/seg. Para el aire a t = 15 ºC,  = 1,44 * 10-5 m2/seg. (Troncoso, R. 2004) 1.5 Mediciones de la ventilación 1.5.1 Medición de caudal de aire El cálculo de los caudales de ventilación en las galerías se realiza a partir de las mediciones de velocidad del aire y de la sección de la galería Q = v * S (Zitron, 2010, p83) 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.