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Ventilación en fase de excavación
Ventilación en fase de excavación
¿Qué función tiene la ventilación
durante la fase de excavación?
La ventilación durante la fase de excavación en un túnel, tiene como objeto mantener las condiciones ambientales en el interior del mismo, de tal modo que se permita la estancia y el desarrollo de trabajo por personas en su
interior, manteniendo las condiciones de
Ventilación en fase de excavación
¿Por qué es necesaria la ventilación en
fase de excavación?
El SERNAGEOMIN es la Entidad que regula las necesidades de ventilación a través del D.S. 132/04, dentro del Reglamento de Seguridad Minera:
• Art. 138: velocidad mínima 15,00 m/min.
• Art. 132: dilución de humos 2,83 m3/min/cv.
Ventilación en fase de excavación
¿Cómo actúa la ventilación en fase de
excavación?
1- Suministrar aire fresco para las personas. 2- Diluir los humos de máquinas diésel.
3- Evacuar los gases / humos de la tronadura. 4- Combatir / eliminar el polvo.
Ventilación en fase de excavación
¿Cómo se calcula una ventilación en
fase de excavación?
1- Sección (m2)
2- Potencia máquinas diésel (Cv) 3- Explosivos por tronadura (Kg) 4- Cantidad de trabajadores
5- Longitud (m)
6- Diámetro máx. tubería (mm)
7- Altitud y temperatura, densidad (Kg/m3)
Caudal de
aire al
frente
Presión circuito
Ventilación en fase de excavación
Ventilación en fase de excavación
Métodos comunes de excavación
1- Rozadora / Roadheader.
2- Tuneladora / TBM.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con rozadora
Los trabajos con rozadora requieren, además de una aportación de aire fresco, una captación de polvo para recoger y tratar el generado durante la operación de rozado.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con rozadora
Ventilación en fase de excavación
Ventilación en fase de excavación
Ventilación en fase de excavación
Excavación con rozadora
Al tratarse de una ventilación combinada soplante-aspirante con una captación de polvo debe existir una relación entre los caudales del orden de 2/3 a 3/4 entre la aspirante y la soplante respectivamente. Es decir la aspirante tiene que estar comprendido entre el 66% y el 75% del caudal insuflado por la soplante.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con rozadora
Esto es necesario para formar una pared de polvo en el frente y evitar que el mismo se escape descontrolado y contamine todo el túnel.
El dimensionamiento en este método de
excavación resulta por la dilución de
contaminantes de los vehículos diésel, pala cargadora y camiones básicamente.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con rozadora
Habitualmente la ventilación de un frente excavado con rozadora no es muy exigente.
Los caudales de aire no son muy altos debido a que la producción es continua y permite un ritmo de transporte continuado sin momentos punta.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Tuneladora TBM
Los trabajos con Tuneladora requieren
básicamente una ventilación soplante para insuflar aire fresco al frente.
Adicionalmente la Tuneladora incorpora de fábrica una captación de polvo para recoger y tratar el generado durante la operación de excavado.
Ventilación en fase de excavación
Instalación tipo:
Ventilación en fase de excavación
Ventilación en fase de excavación
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Tuneladora TBM
Los frentes con TBM son ventilados con el
método clásico de ventilación soplante
insuflando aire al frente de trabajo.
En este caso el aire llega al final del back up de
la maquina y con otros ventiladores
incorporados en la máquina es repartido allí donde se requiere.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Tuneladora TBM
En este caso el dimensionamiento resulta por la dilución de contaminantes de los vehículos diésel. En este método de excavación los vehículos de transporte son locomotoras.
La ventilación en este método de trabajo se considera para grandes longitudes. Hasta de 15 o mas kilómetros en fondo de saco.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Tuneladora TBM
La tubería va asociada al back up de la máquina siempre está perfectamente alineada y estirada por lo que se reducen significativamente las perdidas tanto las debidas a mala instalación como a las fugas, hecho relevante en el cálculo.
Es muy típica la instalación de ventilación con todos los ventiladores en el portal.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
Cuando el avance de la excavación se realiza por Perforación y Tronadura, se utiliza comúnmente una ventilación soplante para inyectar aire fresco al frente.
Solamente en algunos casos se utiliza una aspirante para acceder mas rápidamente al frente de trabajo.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
Ventilación en fase de excavación
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
Al tratarse de un método con arranque puntual el número de camiones necesarios para realizar el desescombro es variable, incrementándose paulatinamente a medida que la longitud del frente se incrementa.
Con este método de excavación es donde se puede encontrar la mayor diferencia de aire fresco necesario si el túnel excavado es largo.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
Sección túnel 76 m2
longitud del frente 2.000m número de camiones: 6
longitud del frente 4.000m número de camiones: 10
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
tuberia de diametro 2.400 mm longitud del fondo
de saco caudal de aire potencia en ventiladores
2.000m 87 m3/s 500 kW
4.000m 118 m3/s 950 kW
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
En túneles largos la cantidad de camiones necesaria para poder cumplir el ciclo de desescombro es elevada y por tanto el caudal de aire fresco también lo es.
A mayor longitud de tubería, mayores pérdidas de carga, mayor cantidad de potencia en los ventiladores con el consiguiente costo de inversión y de energía.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
Si el túnel es único y no se dispone de otra forma de modificar el circuito, se puede o modificar el tiempo del ciclo o construir anchurones para almacenar provisionalmente con el fin de liberar el frente.
Esa operación permitirá caudales de aire menores al utilizarse menor número de camiones en los recorridos cortos.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
En el caso de que se construyan dos tubos en paralelo y los mismos se unen por galerías transversales cada cierta longitud, se puede realizar un ciclo de extracción mixto utilizando el tubo sobre el que está extrayendo la marina solamente para salida de camiones cargados y el tubo paralelo para la entrada del vacío hasta el punto o galería transversal que se determine.
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
Los tubos deben tener instalada la misma capacidad de ventilación y los ciclos de la tronadura tienen que ser NO COINCIDENTES.
En el ejemplo que se ve seguidamente los
caudales de aire necesarios en cada tubo en el momento de la situación de la imagen son:
Ventilación en fase de excavación
Ventilación en fase de excavación
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
Los resultados del ejemplo muestran la
reducción del caudal necesario en un 35-40 %, suponiendo un importante ahorro tanto en inversión inicial como en energía.
Es importante la colaboración entre la
constructora y el diseñador de la ventilación
durante las distintas fases constructivas
Ventilación en fase de excavación
Excavación con Perforación y Tronadura
Conclusiones, para una optima ventilación:
1.Utilización de maquinaria adecuada.
2. Manga del mayor diámetro que permita el gálibo de las maquinas rodantes.
3.Mantener la tuberia libre de roturas y fugas y correctamente instalada, es decir estirada y sin acodamientos.
