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UNIVERSIDAD NACIONAL
"SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS Y
METALURGIA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE
INGENIERA DE MINAS
TESIS
SISTEMA DE VENTILACIÓN, USANDO EL SOFTWARE
VENTSIM EN LA COMPAÑÍA MINERA CHALHUANE, CAMANA,
AREQUIPA, 2017.
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERO DE MINAS
PRESENTADO POR:
Bach.:
SAAVEDRA BUSTAMANTE, Yrvin Jhoel
Dr. Ing. ISIDRO GIRALDO, Jacinto Cornelio
MSc. Ing. BOJORQUEZ HUERTA, Gustavo Roberto
ii
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
A Dios, mis padres y a mi familia porque son la luz y la fuerza de todos los días
para guiar mis pasos, por enseñarme los valores de la perseverancia, la responsabilidad, la honestidad y el respeto hacia el prójimo.
Así mismo expreso mi más profundo agradecimiento a mi alma mater, Facultad
de Ingeniería de Minas, Geología y Metalurgia de la Universidad Nacional “Santiago Antúnez de Mayolo”, quienes me encaminaron hacia mi formación profesional en la
carrera de Ingeniería de Minas.
Agradezco a todas las personas que me apoyaron en esta tesis con sus ideas y comentarios, gracias al MSc. Ing. Jacinto Cornelio G. Isidro, quienes han
contribuido con el asesoramiento del presente trabajo de investigación, del mismo modo al Gerente de Operaciones –Empresa Minera Chalhuane
iv
RESUMEN
El presente trabajo de investigación diseño y simulación de red de ventilación con el software
Ventsim visual en la Cía. Minera Chalhuane SA.C.; se encuentra en Proyecto de profundización y desarrollo en Longitud de sus labores en un promedio de 8 Km., es muy complejo la red de ventilación Natural por ello el objetivo es desarrollar el diseño y
simulación red de ventilación efectiva con el software Ventsim visual cumpliendo la cobertura de aire en el proceso productivo de mina. donde el procedimiento de la metodología
se ha realizado toma de datos de campo con instrumento como el anemómetro y datos de gabinete ;luego se hizo un análisis del comportamiento de caudal de aire y se ha hecho una descripción del comportamiento del red de ventilación ; donde se ha diagnosticado un ingreso
de aire 16,229 cfm con un requerimiento de 14,864 cfm que llegó a una cobertura de 107 %, en el cual observamos la cantidad de Flujo que la Mina tiene el cual es buena cantidad, el
objetivo es re direccionar el flujo para las operaciones que tiene en la actualidad déficit de aire en cantidad y calidad, para ello se ha planteado elegir chimeneas de ventilación procediendo a eliminar toda madera que obstaculice el paso del aire y así ganar presión a la
zona más lejana de la mina y direccionar el flujo con puertas, tapones y/o agujeros de ventilación para ello con el software Ventsim se simulara y se determinara la ubicación de
las puertas y agujeros de ventilación, además la simulación nos permitió direccionar el flujo de aire y minimizar las temperaturas en los tajos.
ABSTRACT
The present research project design and simulation of ventilation network with the
Ventsim visual software in Cía. Minera Chalhuane SA.C .; It is in Project of deepening and development in Length of its work in an average of 8 km., The Natural ventilation network is very complex, therefore the objective is to develop the design
and simulation of effective ventilation network with the visual Ventsim software fulfilling the air coverage in the mine production process. where the procedure of the
methodology has been carried out taking field data with an instrument such as the anemometer and cabinet data, then an analysis of the air flow behavior was made and a description of the behavior of the ventilation network has been made; where an air
intake 16,229 cfm has been diagnosed with a requirement of 14,864 cfm that reached a coverage of 107%, in which we observe the amount of Flow that the Mine has
which is a good amount, the objective is to redirect the flow for the operations that currently have an air deficit in quantity and quality, for this purpose it has been proposed to choose ventilation chimneys proceeding to eliminate all wood that
hinders the passage of air and thus gain pressure to the furthest area of the mine and direct the flow with doors, plugs and / or ventilation holes for this with the Ventsim
software will be simulated and the location of the doors and ventilation holes will be determined, in addition the simulation allowed us to direct the air flow and minimize the temperatures in the pits.
vi
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo de investigación es una preocupación constante de las minas
subterráneas; donde cada día se hace más difícil dotar de aire fresco a causa de la profundización y expansión de labores y eso ha sido nuestra principal desafío en esta unidad minera y por ello se desarrolló este proyecto el cual se titula SISTEMA DE
VENTILACIÓN, USANDO EL SOFTWARE VENTSIM EN LA COMPAÑÍA
MINERA CHALHUANE, CAMANÁ, AREQUIPA, 2017.,a fin de solucionar el
problema que se ha presentado, donde el contenido es:
En el Capítulo I: Se mencionara los detalles con respecto al entorno Físico y geológico de la mina a evaluar, en el capítulo II: Marco teórico, se desarrolla la teoría de mallas
complejas de Hardy Cross y las pérdidas de presión de Atkinson y ley de Kirchhoff, En el Capítulo III: El planteamiento de problema, se detalla formulación de problema,
objetivos planteados y la justificación del presente trabajo, en el capítulo IV : Exposición y análisis de resultados con el soporte de software Ventsim Visual donde inicialmente se hizo un diagnóstico inicial de trabajo de investigación en donde se
identifican los ingresos y salida del circuito principal; también se realizó el cálculo de la cobertura de aire y así plantear proyectos de mejora en donde se pueda re direccionar
tanto en cantidad como en calidad de aire a los laboreos de la mina.
ÍNDICE
DEDICATORIA... ii
AGRADECIMIENTO ... iii
RESUMEN ... iv
ABSTRACT ... v
INTRODUCCIÓN ... vi
INDICE DE TABLAS ... x
INDICE DE FIGURAS ... xi
INDICE DE ANEXOS ... xii
CAPITULO I GENERALIDADES... 1
1.1. ENTORNO FÍSICO ... 1
1.1.1. Ubicación y acceso ... 1
1.1.2. Topografía ... 3
1.1.3. Clima ... 4
1.1.4. Recursos Humanos ... 6
1.2. ENTORNO GEOLÓGICO ... 6
1.2.1. Geología regional ... 6
1.2.2. Geología local ... 10
1.2.3. Geología Estructural ... 11
1.2.4. Geología Económica ... 12
1.2.5. Operaciones Mineras ... 15
viii
CAPITULO II
FUNDAMENTACION ... 24
2.1. MARCO TEÓRICO ... 24
2.1.1. Antecedentes de la investigación ... 24
2.1.2. Definición de términos. ... 29
2.1.3. Fundamentos teóricos ... 33
CAPITULO III METODOLOGIA ... 69
3.1. EL PROBLEMA ... 69
3.1.1. Descripción de la realidad problemática. ... 69
3.1.2. Planteamiento y formulación del problema. ... 70
3.1.3. Objetivos. ... 71
3.1.4. Justificación de la investigación. ... 72
3.1.5. Limitaciones. ... 72
3.2. HIPOTESIS ... 73
3.2.1. Hipótesis general ... 73
3.2.2. Hipótesis específica ... 73
3.3. VARIABLE ... 73
3.4. DISEÑO DE LA INVESTIGACION. ... 74
3.4.1. Tipo de Investigación. ... 74
3.4.2. Población y muestra. ... 75
3.4.3. Técnicas de muestreo. ... 75
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACION ... 78
4.1. DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD Y PROCESAMIENTO DE DATOS ... 78
4.1.1. Diagnóstico inicial de red de ventilación ... 78
4.1.3. Salida de aire viciado ... 79
4.1.4. Cobertura de aire. ... 79
4.1.5. Resumen de requerimiento general de la mina ... 86
4.2. SIMULACIÓN DE RED DE VENTILACIÓN ... 87
4.2.1. Introducir o importar a Ventsim Visual ... 87
4.2.2. Visualización previa a la simulación ... 87
4.2.3. Calibración de red de ventilación ... 91
4.2.4. Software de Airtec ... 92
4.2.5. Selección e introducción del ventilador. ... 93
4.2.6. Resultados de la simulación ... 93
4.3. RELACIÓN FINAL DE DATOS. ... 95
CONCLUSIONES ... 96
RECOMENDACIONES ... 97
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. ... 98
x
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. caudal Lts./Seg. de las quebradas ... 5
Tabla 2. Producción y Reservas-2018 ... 15
Tabla 3. Cuadro plan de Avances anual 2018 ... 16
Tabla 4. Cuadro del plan de producción anual 2018. ... 17
Tabla 5. Cuadro de la composición del aire. ... 33
Tabla 6. Formulas Psicométricas ... 39
Tabla 7. Ingreso de Aire ... 79
INDICE DE FIGURAS
Figura Nº 1. Ubicación de Minera Chalhuane SAC. ... 2
Figura Nº 2. Geología Regional de Minera Chalhuane SAC... 9
Figura Nº 3. Geología Local de Minera Chlahuane SAC. ... 11
Figura Nº 4. Perforaciones de Producción ... 18
Figura Nº 5. Partes de una malla de Perforación ... 19
Figura Nº 6. Cebo o prima para el carguío del taladro. ... 21
Figura Nº 7. Sostenimiento con cuadros de madera. ... 22
Figura Nº 8. Sostenimiento con malla Electrosoldada, Split Set, en la Galería ... 22
Figura Nº 9. Muestra de acarreo y limpieza en la Galería ... 23
Figura Nº 10. Primera ley de Kirchhoff Fuente: Hartman, L. (2001) ... 41
Figura Nº 11.Primera ley de Kirchhoff: Fuente: Hartman, L. (2001) ... 42
Figura Nº 12.Gráfico de la presión Fuente: PUCP (2011)... 43
Figura Nº 13. Curva característica de ventilador Fuente: OPSIVEN (2015) ... 49
Figura Nº 14.Trabajo en serie de 2 ventiladores Fuente: Castro, A. (2015) ... 50
Figura Nº 15.Trabajo en paralelo de 2 ventiladores Fuente: Castro, A. (2015) ... 51
Figura Nº 16.Requerimiento de aire según altura Fuente: Castro, A. (2015) ... 52
Figura Nº 17.Circuito en serie ... 59
Figura Nº 18.Circuito en paralelo ... 62
Figura Nº 19.Ventana de Herramientas Software Ventsim ... 88
Figura Nº 20. Software de Airtec 2011 ... 92
xii
INDICE DE ANEXOS
Anexo 1. Tabla Matriz de Consistencia ... 101
Anexo 2 Diagrama de Diseño de Ventilación ... 102
Anexo 3 Set Climatización Smart-Probes ... 103
Anexo 4 Anemometro Tenmars ... 103
Anexo 5 Tabla Registro de monitoreo de gases (Dic17 – Ene18 – Febr18) ... 104
Anexo 6 Tabla de Valores de Factores de fricción ... 105
Anexo 7 Comparativo CO Vs O% por niveles ... 106
Anexo 8 Tabla de parámetros de Ventilación ... 107
Anexo 9 Relleno o Carga, Restricción temporal, varia con la cantidad en % ... 117
Anexo 10 Tapón o Bloqueo de Madera u otro Material - Obstrucción como tablas en m2(Agujeros) ... 117
Anexo 11 Análisis de Velocidades de Flujo por niveles ... 118
Anexo 12 Resumen de velocidades por niveles... 119
Anexo 13 Isométrico de la mina y las chimeneas obstruidas. ... 120
Anexo 14 Resultados de la simulación en Ventsim proyecto Nª 1 ... 121
Anexo 15 Isométrico en Ventsim del Proy. N°1 ... 122
Anexo 16 Resultados de la simulación en Ventsim Proy. N°2 ... 123
CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1. ENTORNO FÍSICO
1.1.1. Ubicación y acceso
El Proyecto y Minas Chalhuane se localiza en el sector medio de la
Quebrada Chalhuane, a 12 Km al Este de la Mina San Juan de Chorunga.
Paraje : Chalhuane.
Distrito : Andaray.
Provincia : Condesuyos.
Departamento : Arequipa
Geográficamente se encuentra en las coordenadas UTM PSAD 56:
COORDENADAS
NORTE ESTE ALTITUD (m.s.n.m.)
2 La Mina es Accesible desde Arequipa por dos rutas:
Figura Nº 1. Ubicación de Minera Chalhuane SAC.
Fuente: Copia de Departamento de Geología e Ingeniería
PRIMERA RUTA: Arequipa-Panamericana Sur-Ruta a Mina San Juan-Qda
Esbilla- Mina Chalhuane.
TRAMO DISTANCIA TIEMPO TIPO DE
CARRETERA
Arequipa - Panamericana Sur 238 Km 4 Horas Asfaltado Panamericana Sur Km 238 - Ruta Mina San
Juan (Desvió) 37 Km 2 Horas Afirmado Desvió Mina San Juan - Quebrada Esbilla
Km 0 70 Km 2 Horas Trocha *Quebrada Esbilla (Km 0) - Mina
Chalhuane 26 Km 1 Hora Trocha Nueva TOTAL 371 Km 7 Horas
SEGUNDA RUTA: Arequipa-Camana-Qda Chagerioc-Qda Esbilla-Mina
TRAMO DISTANCIA TIEMPO TIPO DE CARRETERA
Arequipa – Camaná 198 Km 2 Horas Asfaltado Camaná -Quebrada Chagerioc 35 Km 1.5 Horas Trocha Qda Chageioc - Quebrada Esbilla Km 0 38 Km 1.5 Horas Trocha *Quebrada Esbilla (Km 0) - Mina Chalhuane 26 Km 1 Hora Trocha Nueva TOTAL 297 Km 6 Horas
1.1.2. Topografía
El área presenta una topografía abrupta con desniveles del orden de 500 – 700 m; la altitud del relieve es de 1300 – 2000 m.s.n.m. Donde la
quebrada Chalhuane es la principal y de fuerte dinamismo en la época de lluvias.
El clima es seco y caluroso; las lluvias son esporádicas entre los meses de enero a marzo. La vegetación natural se desarrolla en épocas de lluvia y en forma muy reducida en el fondo de quebradas.
La Quebrada Chalhuane, nace en las estribaciones SW del nevado Coropuna, en el lugar llamado Escalerias, Sector Andaray y es afluente
del rio Churunga. Es de curso temporal, solo en los meses de lluvia circula agua, el resto del año permanece seco. Además, las lluvias temporales en las partes altas ocasionan frecuentes huaycos que discurren a través de las
diversas quebradas de la mina.
La configuración topográfica de la Mina es dominantemente
4
1.1.3. Clima
El clima en Chalhuane es predominantemente seco en invierno,
otoño y primavera debido a la humedad atmosférica con lluvias en los meses de Enero – Abril .
1.1.3.1. Recursos Hídricos
Con respecto a los recursos hídricos, están íntimamente ligados a periodos de lluvias, cuando son abundantes en las partes
altas, discurre agua normalmente por la quebrada Chalhuane, quebrada San José y Purimarca. De otra parte, en la estación seca existen vertientes naturales en las quebradas principales, que en
total llegan hasta 2.2 litros/seg. Los recursos hídricos de la zona están constituidos por manantiales entre abril a diciembre y
escorrentía en los meses de Enero a Marzo, los manantiales están ubicados en las quebradas antes mencionadas.
1.1.3.2. Hidrología
Las instalaciones de Minera Chalhuane – veta buenos aires están ubicados en una depresión rodeada de áridos de tipo
intrusivo por donde disertan pequeñas quebradas secas. De acuerdo a las mediciones que se realizó existe un caudal regular de abril a agosto que varían entre 15- 11.5 lts/seg, entre setiembre
y diciembre la caída es fuerte desde 5 hasta 2.97 lts/seg., luego de enero a marzo se incrementa notablemente debido al periodo de
Tabla 1. caudal Lts./Seg. de las quebradas
Aguas Superficiales
Las aguas superficiales están representadas en gran porcentaje por las precipitaciones que discurren por las quebradas: Chalhuane, Purimarca.
Modelos de drenaje:
Se puede observar un modelo de drenaje
predominantemente sub-paralelo, característico de rocas ígneas.
Riesgo de inundación:
El área representa una época de secano, es casi
imposible que se produzca inundaciones, solo en tiempo de lluvia se presenta escorrentía por la quebrada Chalhuane y
esporádicamente por la Quebrada Purimarca.
Uso y Calidad del Agua Superficial:
El uso que se le da en la actualidad a las aguas de los
Mes Quebrada
Purimarca
Quebrada Chalhuane
Marzo 1.69 14.08
Abril 1.67 13.61
Mayo 1.53 8.03
Junio 1.4 7.92
Julio 1.4 7.9
Agosto 1.22 7.06
Setiembre 1.06 2.01
Octubre 0.8 0.5
Noviembre 0.8 0.52
6 consumo humano y para irrigación de cultivos. Los parámetros analizados en laboratorio para la calidad de sus
aguas arrojan valores inferiores a los de los Límites Máximos Permisibles.
1.1.4. Recursos Humanos
Las manos de obra especializada en minería son procedentes de diferentes lugares del país, mientras el personal no calificado (lamperos,
carretilleros, etc.) no se consiguen fácilmente el cual es distribuida de la siguiente manera:
Minera Chalhuane cuenta dentro de su planilla y personal de
contrato con lo siguiente:
Personal Profesional y Empleados: 10 Personas.
Personal Administrativo: 2 Personas.
Personal de Contratistas: 150 Personas.
1.2. ENTORNO GEOLÓGICO
1.2.1. Geología regional
En el lugar existe una fuerte alteración hidrotermal que imprime a las
rocas porfiríticas del Complejo Bella Unión una coloración blanco amarillenta en el cruce de las quebradas Purimarca y Chalhuane, producto de la alteración argílica avanzada. Rodeando a esta zona se observa una
coloración marrón con una alteración argílica y propilítica.
En la región se exponen 3 grandes unidades geológicas conformadas
Rocas Sedimentarias del Cretáceo.
Corresponden a las rocas más antiguas, afloran en la parte sur
del área de estudio con rumbos variados con tendencia E-W, buzamiento 37º Sur y como remanentes pequeños en algunas quebradas.
Litológicamente compuesto por lutitas, areniscas y cuarcitas, pertenecientes a la parte superior del Grupo Yura del Cretáceo
Inferior.
Rocas Intrusivas del Cretáceo-Terciario.
Granodioritas-Tonalitas.
Ampliamente expuestas en la parte NE, desde la Mina San
Juan, quebrada Callalli, Cerro Privado, Cerro Huasaca. La litología compuesta mayormente por granodiorita de grano medio, faneriticas, con facies que gradan a tonalitas. Esta roca al norte de
la quebrada Verde Yura presenta mayor cantidad de ferromagnesianos. Se observan también intrusivos menores de
pequeños stocks de microgranito. Se les asigna una edad terciario inferior.
Dioritas Monzodioritas.
Afloran en la parte oeste de la Mina, principalmente en los sectores de Araqui y Tinajas. Están compuestas por plagioclasas en
8 monzodiorita, en algunos sectores. Las dioritas presentan una textura de grano fino a medio con aparente coloración verdosa.
Pórfido Dioritico alterado.
Afloran en forma circular en los alrededores del cerro
chalhuane y quebrada la Soledad, corresponde a dioritas de grano medio a grueso y se encuentran fuertemente argilizado
con presencia de hematitas – limonitas. Esta diorita se encuentra cortada por diques dioriticos más recientes y también apliticos.
Rocas Volcánicas del terciario.
Se presenta como pequeños aforamientos aislados, como techos
recubriendo a las unidades precedentes especialmente sobre las rocas plutónicas, principalmente en la parte NW (quebrada verde yura) y en la parte SE, quebrada Esbilla y alrededores.
Litológicamente constituida por tufos rioliticos – daciticos, con presencia de fenocristales de biotita y vidrio volcánico, de color
marrón claro-rojizo. Presenta un grado de compactación variable y textura homogénea, con disyunción columnar, se correlaciona con los volcánicos senca de edad Plioceno inferior-medio y probablemente
proceden del Volcán Coropuna.
Figura Nº 2. Geología Regional de Minera Chalhuane SAC
10
1.2.2. Geología local
En el sector de Chalhuane Afloran rocas intrusivas entre las cuales se tienen el pórfido dioritico, dioritas hornblendicas, monzonita porfiritica, diques
de diversa composición.
El pórfido dioritico aflora en la parte central del Cº Chalhuane y Cº Esperanza, tiene forma circular domica y se muestra argilizado, presentando una topografía más suave que sus encajonantes.
En la quebrada purimarca y cortes de la nueva trocha se observa
claramente fracturamientos y relleno tipo stock Word, similar a los yacimientos porfiriticos.
En la parte alta del cerro Chalhuane aflora la diorita hornblendica gris
verdosa en reducidos afloramientos.
La monzonita porfiritica aflora principalmente en el Cº Esperanza.
Tanto la diorita como el pórfido dioritico son encajonantes de la veta
Buenos Aires.
Estructuralmente en el sector de Chalhuane predomina el fracturamiento N60ºW, buzamiento 72º NORTE, pertenece a este sistema la Veta Buenos Aires, tiene una continuidad de 1.2 Km, este fracturamiento es tipo cizalla,
Figura Nº 3. Geología Local de Minera Chlahuane SAC.
Fuente: Copia de Departamento de Geología e Ingeniería.
1.2.3. Geología Estructural
Fallas regionales o grandes lineamientos con rumbos de N30ºW y con tendencias a E-W. Fractura miento menor que sirvieron de receptáculo de mineralización de oro con rumbos N55ºW hasta E-W y con Buzamientos de
64º y 85º NORTE. Estas son angostas y algunas con longitud que llegan hasta 2 Km. Las fracturas con rumbo NE son de corta longitud y poco relleno de
12
1.2.4. Geología Económica
1.2.4.1. Tipo de yacimiento
El área Chalhuane encierra un sistema pórfido Cu- vetas Au el
cual está metalogenéticamente ubicado en la bien conocida Franja Aurífera Regional Nazca Ocoña. El depósito aurífero es epitermal, mesotermal, y está rodeado de minas cercanas auríferas como San
Juan de Chorunga que ha producido ya cerca de un millón de onzas y la mina Alpacay cuya producción histórica está por encima de 150 mil
onzas.
La Mina, está cubierto por 3,893 hectáreas en las cuales ocurre
un agregado de aproximadamente 4 km de vetas con clavos mineralizados de alta ley.
1.2.4.2. Mineralización.
Las vetas, como Buenos Aires, Fortuna, Esperanza, La
Española, ocupan el halo externo del sistema porfirítico dentro de un
complejo de rocas intrusivas intermedias mientras que las vetas
Sangre de Toro, Yudith y Esther ocurren dentro de rocas
granodioríticas. Otras vetas como vetas Ubaldina, Santa Rosa,
Victoria, también ocurren en rocas porfiríticas, alejados del halo
principal de alteración del pórfido.
angostas entre las que destacan las vetas Sangre de Toro (700 m.) qué es sin embargo la más rica en oro de este depósito, Otras como El
Viento (200 m.), Yudith, Ubaldina, Santa Rosa, Jollpa y La
Española tienen una exposición menor.
Minerales de Mena y Ganga.
Minerales De Mena.
El oro ocurre en los minerales Sulfuros y diversos, como:
Oro libre (Au).
Malaquita (Cu2CO3(HO)2).
Galena (PbS).
Esfalerita (SZn).
Crisocola (Cu2H2Si2O5(OH)4).
Covelina (CuS).
Bornita (Cu5FeS4).
Calcopirita (CuFeS) y otros.
Minerales De Ganga
Calcita (CaCO3).
Cuarzo (SiO2).
Arsenopirita (AsFeS).
14
Rocas Encajonantes.
Las rocas encajonantes en donde se ha emplazado la
mineralización están constituidas mayormente por rocas ígneas intrusivas (Granodioritas, Andesitas, Dioritas, Monzonitas, biotita,
Hornblenda, Piroxeno, entre otros).
Las rocas intrusivas son favorables para la mineralización, y las rocas sedimentarias son menos favorables para la mineralización.
1.2.4.3. Estimación de Reservas
A comienzos de 2010 había alrededor de 500 onzas de reservas
en la veta Buenos Aires y cero reservas en Sangre de Toro. Una reevaluación del depósito, un cambio de la exploración y un acelerado
desarrollo de túneles tanto en Buenos Aires y Sangre de Toro permitieron incrementar las reservas de modo que a fines del 2011 se obtuvieron 12,326 onzas de las cuales 8,313 provinieron de la veta
Sangre de Toro.
Las reservas continuaron incrementándose llegando a fines del 2012 a la suma de 16.6 mil onzas de oro que se distribuyeron así: 12.2 mil onzas en Sangre de Toro, 3.5 mil onzas en la veta Buenos Aires y
0.9 mil onzas en la veta El Viento.Este nuevo cálculo de reservas, válido hasta fines del 2013, ha llegado a 19.3 mil onzas, es decir 2.7
La explotación ha sido de 511 onzas de oro en el 2010, de 1,502 onzas en el 2011, de 1,556 onzas en el 2012 y de 3,300 onzas en el año
2013.
A inicios del año 2017 MINERA LA SOLEDAD controló las reservas de las Veta “Buenos aires” y “española” el cual venía siendo
controlado por la empresa MINERA CHALHUANE en cual ambas Mineras perteneces a un corporativo.
Tabla 2. Producción y Reservas-2018
1.2.5. Operaciones Mineras
1.2.5.1. Método de Explotación.
El método de minado considerado para el planeamiento de
minado en Cía. Minera Chalhuane S.A.C. – veta Buenos aires es Corte y Relleno Ascendente - convencional “Cut and fill Stoping”; esto debido a que se utiliza relleno detrítico extraídas de las rocas
encajonantes (huecos de perro). Este método consiste en realizar los tajeos tanto en realce como en breasting selectivamente, a media
guardia se acumula taladros en mineral y a fin de guardia descaje, (o
RESERVAS TMH gr/t Au gr Au Oz Au
RSV AL 30 DE ABRIL 2018 13.229,21 11.65 154.081 4.954
PRODUCCION -532,71 10.45 5.569 -179
RSV GANADAS POR EXPLORACION 287,71 12.18 3.506 113
RSV GANADAS POR RE-EVALUACION 567,73 15.02 8.528 274
RSV GANADAS POR RE-CUBICACION 406,67 11.35 4.615 148
RSV AL 30 DE MAYO 2018 13.958,62 12.01 167.605 5.389
16 viceversa), siempre en coordinación entre las guardias tanto de día como de noche y para evitar la dilución sobre el relleno detrítico
tendido, se cubre con una manta de jebe a lo largo y ancho del piso del tajo, de modo que se envía por los chuts y el Ore Pass, mineral ya
seleccionado, pampillado y aprobado por control de calidad. Las rocas encajonantes tienen una condición estable (RMR 50-60). Se considera en los extremos de estos tajos la construcción de chutes y caminos,
además la construcción de una chimenea estándar de ventilación en la parte intermedia del tajo.
1.2.5.2. Programa de avance mina.
El total de avance lineal programado para el año 2018 es de
4,322 m, descompuesto en exploraciones, desarrollos y preparaciones, tal como se resume, pueden verse el detalle del plan de avances lineales para el año 2018 (ver tabla Nº3)
Fuente: Minera Chalhuane S.A.C.
Tabla 3. Cuadro plan de Avances anual 2018
1.2.5.3. Programa de producción mina.
El Programa de producción del año 2018. El plan considera producir 8,830 ton de mineral con ley de cabeza promedio de 15.8
gr/ton, distribuidos como se muestra en el cuadro siguiente.
FASES ENE18 FEBR18 MAR18 II TRIM III TRIM IV TRIM TOTAL
DESARROLLO 35 60 65 218 180 113 670
EXPLORACION 225 250 255 848 675 583 2.835
PREPARACION 66 84 69 184 207 207 817
Fuente: Minera Chalhuane S.A.C.
Tabla 4. Cuadro del plan de producción anual 2018.
1.2.6. Operaciones unitarias
1.2.6.1. Perforación.
La perforación es la primera operación, en la preparación de una
voladura. En las labores de preparación y explotación se realiza equipos Jack Leg (SECO y RNP). El ciclo de minado comprende varias etapas y uno de los más importantes es la perforación y en
MINERA CHALHUANE - VETA BUENOS AIRES. Para lograr
este objetivo, el área de operaciones mina cuanta con 8 equipos de
perforación principales.
Los taladros varían en longitudes que pueden ser de 3, 4, 5, 6
pies. Para ésta operación se emplea aire comprimido que se abastece desde el nivel 1550, el cual es el nivel principal en la cual se ubica el
pulmón principal, el aire comprimido es suministrado a través de tuberías de diámetros de 6, 4, 2, 1 pulgadas, que están conectados por
toda la mina a través de labores de servicios exclusivos, a través de chimeneas, y empotrados a través de los cruceros y galerías por los taladros de servicios.
PLAN 2018 ENE18 FEBR18 MAR18 II TRIM. III TRIM. IV TRIM. TOTAL
PRODUCCIÓN(TMS) 600 600 600 2.290 2.370 2.370 8.830
LEY (gr./Ton) 14,3 14,3 14,3 16,3 16,2 16,2 15,8
18
Figura Nº 4. Perforaciones de Producción
Malla de Perforación:
Son líneas de pintura cuadriculadas ya pre calculado, que se marca en un frente para guiar al perforista. Cada tipo de roca tiene sus tipos de malla estandarizada con la cual se puede hacer el diseño de la malla.
Algunas de las mallas siempre en el techo tienen taladros de alivio para que la
labor tenga acabado arqueado para un mejor control del terreno.
Objetivo de la malla de perforación.
Distribuir los taladros
Determinar el orden de la salida de los taladros
Reducir los gastos de perforación y cantidad de explosivo.
Obtener un buen avance.
Mantener el tamaño o la sección de la labor uniforme.
Partes de la malla.
Primera ayuda.
Segunda ayuda.
Cuadradores.
Ayuda cuadradores.
Corona (alzas).
Ayuda corona.
Arrastres.
Ayuda arrastre.
Figura Nº 5. Partes de una malla de Perforación
1.2.6.2. Voladura.
La voladura, como se suele decir en mina es la actividad principal, que permite cumplir con los objetivos de producción trazados en
20 Corte y Relleno Ascendente - convencional “Cut and fill Stoping” el cual permite explotar el mineral.
Para ésta operación se utiliza cartuchos de dinamita EXSA; el Exsadit 45 (cartuchos de 7/8” x 7”) para los tajos, Exadit 65 (cartuchos de 7/8” x 7”) y el Semexsa 80 (cartuchos de 7/8” x 7”) para labores
desarrollo y preparación, mechas de seguridad blancas y fulminante común Nº8. Sin embargo, cabe la posibilidad de utilizar explosivos de
emulsión más adelante.
El cebo o prima: Comprende en la combinación de un cartucho de alto
explosivo (dinamita o emulsión explosiva) con un iniciador (fulminante Nº
8, detonador o cordón detonante), y que es la misma dinamita empleada en los taladros. Cabe mencionar que se emplea un cebo para cada taladro a
disparar. Primero se inserta el fulminante en la mecha de seguridad, luego con un punzón de cobre o madera se realiza un orificio en el cartucho de dinamita, para insertar el fulminante de la mecha armada en el interior del
Figura Nº 6. Cebo o prima para el carguío del taladro.
1.2.6.3. Ventilación.
En su 100% de las labores se emplea la ventilación natural, haciendo uso de las chimeneas, los cuales tienen salida a superficie y en el caso de avances (labores ciegas), se ventila con aire comprimido.
1.2.6.4. Sostenimiento
En esta etapa del proceso productivo se realizan el sostenimiento
mediante 2 sistemas de sostenimientos, teniendo en cuentas las condiciones Geomecánica, y considerando el costo.
a. Cuadros de madera redondos o cachacos con dimensiones que oscilan
de 2 m y 2.5 m cuyo diámetro es de 7-8 pulgadas.
22
Figura Nº 7. Sostenimiento con cuadros de madera.
Figura Nº 8. Sostenimiento con malla Electrosoldada, Split Set, en la Galería
1.2.6.5. Acarreo y extracción
Se realiza mediante los carros mineros Z-20 de ½ TM, de capacidad que son empujadas manualmente por dos trabajadores
encargados para esta actividad, los denominados CARREROS; y en los Niveles se emplea la Locomotora de Batería de línea de 30 lb/yardas y carros U35, el cual Transporta 3 carros U35, la locomotora y los vagones
se trasladan por los rieles que están instaladas sobre las durmientes a una gradiente de 2%; la razón de dicha pendiente es para evitar la aceleración
CAPITULO II
FUNDAMENTACION
2.1. MARCO TEÓRICO
2.1.1. Antecedentes de la investigación
2.1.1.1. Antecedentes internacionales
(Toro & Rueda, 2012) en el artículo denominado “Estandarización del proceso de ventilación en minas de carbón Caso Carbones del Caribe
S.A.S. Colombia”, publicado en la revista North American Mine
Ventilation Symposium; nos hace referencia a las minera Nechi, la cual
es una mina carbonera de la zona del Caribe, las cuales han desarrollado un proyecto de estandarización de los sistemas de ventilación. Durante el diagnóstico se recopiló información de la mina, se calculando los
Visual), se realizaron mediciones en campo y se caracterizaron los ventiladores según norma ANSI/AMCA 210-07. En la etapa de
optimización se plateó el rediseño y proyección del sistema de acuerdo al planeamiento minero, permitiendo la sostenibilidad y eficiencia de la
mina a largo plazo. Por último, se realizó el seguimiento y monitoreo de las condiciones de operación, con lo cual se mantuvo los estándares de calidad del sistema.
(Gutiérrez Aravena, 2010) en su proyecto de tesis denominado
“Recirculación controlada en minera subterranea” presentado a la
Universidad Nacional de Chile construye un modelo de ventilación de
aire minera, dando como resultado un sistema que trabaja de manera eficiente, detallando que, cuando una mina profunda con una alta producción comienza a experimentar problemas de baja velocidad de aire
en las frentes, la aplicación de recirculación controlada mejorar las condiciones ambientales de una manera económica, entrega una dilución
más efectiva de metano en la fuente, mediante el incremento de velocidad en el aire, reduce el riesgo de ignición de gases inflamables y finalmente mantiene o disminuye la concentración de la fracción respirable del
polvo.
(Campillos Prieto, 2015) presento a la Universidad Politécnica de Madrid su tesis titulada “Optimización y modelización del circuito de
ventilación de una mina subterránea” en el 2015 realiza múltiples
26 simulaciones mencionadas se lograron obtener resultados positivos en cuanto a la circulación de aire y uso eficiente de los recursos energéticos.
2.1.1.2. Antecedentes nacionales
(Sutty Vilca, 2016) en su tesis titulada “Influencia de la ventilación
mecánica, en el diseño del sistema de ventilación del nivel 4955 Mina de
Urano SAC” presentado en la Universidad Nacional del Altiplano de
Puno realiza un estudio de impacto después de la implementación de un
sistema de ventilación mecánica, mediante el uso de Anemómetro marca Kestrel 4300 y tubos de humo como instrumentos de medición. El sistema
implementado este diseñado acorde a los requerimientos del personal y la normativa vigente. En esta tesis el autor afirma que gracias al sistema de
ventilación implementado se logró minimizar la recirculación de aire viciado en las operaciones mineras. A su vez el autor sugiere que es necesario el uso de software de ventilación para realizar la evaluación del
sistema de ventilación de la mina, considerando el uso de ventiladores y costo de energías.
(Enrique Ramos J. , 2011) en su tesis titulada “Evaluación de sistema de ventilación de la mina San Vicente - Compañia San Ignacio
de Morococha aplicando el software ventsim 3.9.” presentado en la
Universidad Nacional del Altiplano de Puno en sus conclusiones N° 1 y
N° 3 afirma que para tener una buena base de datos de campo es necesario capacitar al personal de ventilación en el levantamiento de los puntos de
muestreo y poder ingresar dicha base al software VENTSIM 3.9, para poder realizar una buena distribución del aire limpio.
(Sacsi Umasi, 2013) en su trabajo de tesis titulado “ Cálculo de
parámetros y diseño de red de ventilación en labores de veta clara de
acuerdo al D.S. 055-2010 E.M. en mina San Juan de Chorunga”
presentado en la Universidad Nacional de san Agustín de Arequipa, en
sus conclusiones N° 1 y 3, indica que se realizó el cálculo de los parámetros de ventilación y el diseño del circuito colocando un ventilador
extractor en el nivel 1232 con un caudal de 300 00 cfm el cual según los estudios realizados mejorara el circuito de ventilación de veta clara teniendo las velocidades de aire en las galerías y tajos de acuerdo a lo
exigido por el D.S. 055-2010-EM. Mientras que en la conclusión N° 3 nos afirma que circuito de ventilación de las diferentes vetas que están
funcionando actualmente tiene algunas dificultades por cuanto están utilizando algunas chimeneas de los tajos, los cuales se ve interrumpiendo al paso de aire porque estas chimeneas en algunos casos lo usan para echar
material de relleno.
(Chambergo Orihuela, 2013) en su tesis de título “Propuesta de un sistema de ventilación aplicando tecnologías de información y manejo
de escenarios técnico económico en la unidad productiva San
Cristóbal, de minera Bateas SAC” presenta a la Universidad Nacional
28 aplicando, variadores de velocidad, sistema de control bajo fibra óptica y consola de control, cuya estimación de producción de la
unidad minera es de 1,200 tpd. Producto del diagnóstico realizado, el sistema de ventilación de la mina Ánimas evidenció una deficiencia
en la cobertura general de la ventilación, llegando esta solo a cubrir el 73% de la demanda total. La propuesta final considera la adquisición e instalación de 02 ventiladores de 100,000cfm adicionales a los
actuales, excavación de 02 chimeneas con equipos raise borer de 2.1m de diámetro al noreste; adquisición de 04 variadores de velocidad,
instalación de red de fibra óptica, puntos de monitoreo y consola de control de equipos
2.1.1.3. Antecedentes locales
(Quezada Berrú & Sánchez Domínguez, 2009) en su proyecto de tesis titulado “Optimización técnico – económica del consumo energético
en el sistema de ventilación de interior mina en la unidad minera
PARCOY” presentado en la Universidad Nacional del Santa realiza un
estudio e implementación de procesos que optimicen el uso de recursos en el sistema de ventilación existente. Los autores aplicaron dos técnicas; la primera consistió en el reemplazo de cinco motores eléctricos estándar
por motores eléctricos de alta eficiencia, la segunda técnica aplicada fue la optimización del tiempo efectivo de operación de 18 ventiladores
2.1.2. Definición de términos.
2.1.2.1. Sistema de ventilación en Minera Chalhuane S.A.C.
El concepto general del sistema de ventilación es "flujo de un lado a otro", puede haber algunas áreas en las que se vuelve a utilizar el aire (esto
se puedo confirmar con un mayor seguimiento y un modelo).
Hay un número de diferentes ventiladores en el sistema de ventilación (ventiladores centrífugos - en la superficie, ventiladores axiales - en superficie, y subterráneo). Los ventiladores en los circuitos primarios
situados en interior mina y superficie son "ventiladores aspirar antes" y por lo general se encuentran en el lado de retorno de las áreas de trabajo.
Ventiladores auxiliares y el conducto (mangas) se utilizan según sea necesario, y están tan cerca como sea posible a los frentes de trabajo de las áreas de desarrollo y producción.
2.1.2.2. Caudal de aire para diluir la cantidad de gases en Cía. Minera
Chalhuane S.A.C.
Minera Chalhuane en su preocupación constante por mejorar las condiciones termo ambiéntales y polvos de operación tiene por objetivo invertir en la mejora de su caudal direccionando la cantidad y calidad de
30
2.1.2.3. Dilución de gases en Cía. Minera Chalhuane S.A.C.
Para La dilución de gas es proporcionar más oxígeno y reducir los agentes contaminantes como gases tóxicos, polvos. Teniendo un ambiente
seguro, confortable y saludable con un flujo de aire acondicionado.
2.1.2.4. Ventsim Visual.
Es un software de ventilación mina que tiene herramientas de analizar y simular flujos de aire cuyo autor es Craig Stewart (Australia) que fue lanzado al mercado el año 2009.
2.1.2.5. Red.
Una serie de conductos interconectados que juntos forman el modelo
de diseño de conductos.
2.1.2.6. Pérdida de presión.
Pérdida de presión de aire a lo largo de un conducto debido a
pérdidas por fricción, ventiladores, presiones fijas, etc.
2.1.2.7. Resistencia.
Valor que describe la dificultad que tiene el aire para moverse por un conducto. Se calcula a partir de una combinación de tamaño del conducto, factor de fricción, longitud, pérdidas por choque y densidad del
2.1.2.8. Pérdidas por choque.
Factor que estima el efecto que tiene sobre el caudal un cambio de dirección o tamaño. Cualquiera de estos cambios incrementa la turbulencia
en el caudal y causa pérdidas de energía que se pueden identificar como resistencias. Ventsim Visual utiliza las pérdidas por choque como una
longitud extra que se agrega a la longitud original.
2.1.2.9. Flujo de aire.
Realiza una simulación de caudal de aire constante en el modelo La
versión Estándar solo realizará una simulación de caudal incomprensible, mientras que las versiones advanced y premium, opcionalmente realizarán
simulaciones de masa de flujo equilibrada comprensible si se selecciona en los ajustes.
2.1.2.10. Factor de fricción.
Factor de fricción de Atkinson que describe la rugosidad de una pared. Afecta directamente la resistencia en un conducto. Los factores de
fricción se miden en una densidad de aire específica, comúnmente normalizada a 1,2 kg/m3
2.1.2.11. Pérdidas por fricción.
32
2.1.2.12. Método Hardy Cross.
El método de simulación que usa Ventsim Visual para realizar los cálculos de los caudales en un modelo. Utiliza un método de estimación
iterativo que ajusta los caudales en el modelo hasta que los errores de estimación estén dentro de los límites aceptables. Ventsim Visual
advanced utiliza un método modificado que toma en cuenta los cambios
en la densidad del aire y el balance de flujo de masas.
2.1.2.13. Carga (presión).
Estimación de cuánta carga o peso desarrolla una pérdida de presión a lo largo de una resistencia. Normalmente se usa para determinar la carga
en una puerta deslizante o un mamparo y se calcula en base a las pérdidas de presión en el área cercana a la resistencia.
2.1.2.14. Humedad relativa.
La humedad relativa describe la cantidad de vapor de agua presente en una mezcla gaseosa de aire y agua. Se define como la proporción de la
cantidad de vapor de agua presente en el aire en relación con la cantidad que lo saturaría a una temperatura dada. Normalmente, la humedad relativa se expresa como un porcentaje.
2.1.2.15. Densidad.
La densidad de un material se define como su masa por unidad de
psicométricas. La densidad de la roca influencia a la transferencia de calor y al comportamiento de la capacidad térmica.
2.1.2.16. Entalpía.
Similar al calor Sigma, es la suma del contenido total de calor de una
unidad de peso de aire (incluyendo el vapor de agua) a, típicamente, cero (0) grados Celsius o 32 grados Fahrenheit. A diferencia del calor sigma, no toma en cuenta el proceso de saturación adiabático y, por lo tanto, no
es útil en términos psicométricos.
2.1.3. Fundamentos teóricos
2.1.3.1. El aire
Gas % en volumen % en peso
Nitrógeno - N2 78,09 75,53
Oxígeno - O2 20,95 23,14
Anhídrido Carbónico - CO2 0,03 0,046
Argón y otros 0,93 1,284
Vejarano, A (2000)
34 El aire normal es aire húmedo, con contenido de vapor de agua que varían de 0,1 % a 3 % en volumen (en las minas generalmente excede el 1%).
Oxigeno (O2)
Este gas es sumamente importante ya que es gracias al que
podemos mantenernos vivos. Es incoloro, inodoro, insípido y ligeramente más pesado que el aire. Aunque estamos acostumbrados a respirar aire que contiene 21 % de oxígeno, el cuerpo humano puede
funcionar en atmosferas con cantidades mayores o menores de este gas. Sin embargo, cuando el contenido de oxigeno baja hasta 16 % (a
1atm de presión), muchas personas tienen dificultades para respirar. IIMP (1989).
Nitrógeno (N2)
Gas sin color, olor ni sabor; de peso específico 0,97 químicamente inerte. No mantiene la respiración, ni la combustión.
No es nocivo, pero el aumento de su contenido en el aire de minas es perjudicial para el hombre, por ser la causa de una fuerte diminución
del oxígeno. Novitzky A. (1962)
Anhídrido carbónico (CO2)
Se ha mencionado anteriormente, el anhídrido carbónico se
encuentra también en los suelos, en el carbón y en muchas rocas. IIMP (1989)
Polvo Mina
El polvo de minas es un conjunto de finas y finísimas
partículas minerales suspendidas en el aire de la atmosfera de las minas o asentadas sobre las paredes, el piso y el techo de las labores mineras.
La duración de la suspensión de una partícula de polvo en
el aire inmóvil se determina básicamente por interacciones de dos fuerzas: la gravedad de la partícula y la fuerza de resistencia del aire.
2.1.3.2. Gases de mina
Monóxido de carbono (CO)
Gas extremadamente venenoso, es incoloro, inodoro, insípido y ligeramente más liviano que el aire. Su presencia en las minas se debe a
los disparos, los incendios subterráneos y al empleo de motores de combustión interna mal regulados. El peligro de monóxido de carbono
para la salud se debe a que la hemoglobina de la sangre se combina con el gas con mucha más facilidad que con el oxígeno, lo cual limita la capacidad de absorción de oxigeno por parte de la sangre. Claverías, J.
36
Gases nitrosos (NO, NO2)
Los gases nitrosos en concentraciones bajas no tienen color, olor y sabor. En concentraciones altas se pueden detectar por su color a
pólvora quemada, familiar de las voladuras y por sus humos de color rojizo. Los gases tóxicos e irritantes, se producen por: La combustión
-Trabajos realizados con explosivos -Mayor concentración por detonaciones incompletas de la dinamita. - Gases que emiten equipos o vehículos que funcionan con diésel y gasolina. Sacsi, R. (2013).
Ácido sulfhídrico (H2S)
Es un gas incoloro, fuertemente tóxico de olor característico a
huevos podridos gusto dulzón que fácilmente es soluble en agua, arde formando mezclas explosivas cuando su concentración en el aire es de 6 % a 45 %. Irrita las mucosas de los ojos y las vías respiratorias, atacando
así mismo el sistema nervioso. El H2S se forma en el proceso de putrefacción de sustancias orgánicas, como madera de entibación, la
descomposición de piritas sulfurosas y el yeso por agua. Claverías, J. (2014).
Dióxido de carbono (CO2)
Es un gas incoloro, inodoro y con un ligero sabor ácido, cuya molécula es CO2.Se produce por combustión u oxidación de materiales
la acción del calor o los ácidos. Según el Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional, el metano no debe sobrepasar 5000 ppm. Marín, E.
(2015)
Anhídrido sulfuroso (SO2)
Es un gas incoloro, sofocante, con fuerte olor a azufre y sulfuroso inflamable, más pesado que el aire, se disuelve fácilmente en agua. Se forma por la combustión de minerales con alto contenido de azufre en
incendios subterráneos y por las voladuras en minas que contienen sulfuros. Su efecto extremadamente irritante lo hace fácil de detectar y es
difícil que una persona pueda permanecer más de unos minutos en una atmosfera que contienen este gas. Enríquez, F. (2011).
2.1.3.3. Ventilación
Es el arte y ciencia que trata de distribuir y encausar la circulación de volúmenes de aire dentro de las operaciones mineras de modo más
económico, ya sea por medios naturales o mecánicos, a fin satisfacer las necesidades de oxigeno del personal , de las máquinas y diluir ,
transportar los contaminantes sólidos y gaseosos para que no afecte la capacidad de trabajo y salud de trabajador y más bien mejoren las condiciones ambientales y termo ambientales de la mina a
38
2.1.3.4. Psicrometría
Ra|ma de la ciencia que estudia las propiedades termodinámicas del aire húmedo y del efecto de la humedad sobre los materiales y sobre
las condiciones del confort humano (ver Tabla 2.2). Incluyendo métodos para controlar las propiedades de aire húmedo.
Temperatura efectiva en mina
Permite medir el grado de bienestar que experimenta el cuerpo humano en ciertas condiciones de temperatura, humedad relativa y
velocidad del aire circulante. Varias combinaciones de humedad relativa, y velocidad del aire pueden producir el mínimo valor de temperatura.
La temperatura máxima medida en el termómetro de bulbo
húmedo, en el interior de la mina deberá exceder los 30 °C, con una duración de la jornada de trabajo de ocho horas, y deberá disminuirse la jornada de trabajo de ocho horas, y deberá disminuirse la jornada a 6
horas si dicha temperatura se eleva a 32 °C. PUCP (2011)
La temperatura húmedo máximo (Th máx.) Admisible = 32 °C, Temperatura húmeda (Th) recomendada ≤ 27 °C, Se recomienda que en
las minas que la temperatura seca menos la temperatura húmeda debe ser
Presión de vapor saturado
(T °C)
𝑃𝑉𝑆(𝑇) 611.2 𝑒(17.502 𝑇 /(240.97+𝑇) Pa.
Presión de
vapor 𝑃𝑉
𝑃𝑉𝑆(𝑇𝑏ℎ) − 9[𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣𝑆(𝑇𝑏ℎ)](𝑇𝑏𝑆
− 𝑇𝑏ℎ)/(13,792 − 11.7𝑇𝑏ℎ)
𝑘𝑔 𝑚3
Densidad de
aire seco ⍴𝑎.𝑠 (𝑃𝑎𝑡𝑚− 𝑃𝑣)/287.04 [273.15 + 𝑇𝑏𝑆]
𝑘𝑔 𝑚3
Densidad del
vapor de agua ⍴𝑣 ⍴𝑎.𝑠 + ⍴𝑣
𝑘𝑔 𝑚3
Densidad del
aire húmedo ⍴𝑎.ℎ (
𝑃𝑣
𝑃𝑣𝑠(𝑇𝑏𝑆)) 100
𝑘𝑔 𝑚3
Humedad
relativa HR (
𝑃𝑣
𝑃𝑣𝑠(𝑇𝑏𝑆)) 100 %
Contenido de
humedad W 622 (
𝑃𝑣
𝑃𝑎𝑡𝑚− 𝑃𝑣)
𝑔𝑟 𝑘𝑔
Porcentaje de
humedad PH (
𝑃𝑣 𝑃𝑣𝑠) (
𝑃𝑎𝑡𝑚− 𝑃𝑣𝑠
𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣) 100 %
Temperatura
de rocio 𝑇𝑟 240.97 ln (
𝑃𝑣
611.2) / (17.502 − ln [ 𝑃𝑣
611.2] ) °C
Fuente: Castro, A. (2015)
Tabla 6. Formulas Psicométricas
Humedad relativa
Es el cociente en la humedad absoluta y la cantidad máxima de agua que admite el aire por unidad de volumen.
𝐻𝑅 = 𝑃𝑣
𝑃𝑣𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜100
40 con la temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo húmedo del aire se hace con la ayuda de un psicrómetro. PUCP (2011)
Termómetro de bulbo húmedo
Es un termómetro de mercurio que tiene el bulbo envuelto en un
paño de algodón empapado de agua. Al proporcionarle una corriente de aire, el agua se evapora más o menos rápidamente dependiendo de la humedad relativa del ambiente, enfriándose más cuanto menor sea ésta,
debido al calor latente de evaporación del agua. PUCP (2011)
Termómetro de bulbo seco
Termómetro convencional para medición de temperatura de bulbo seco. Temperatura de bulbo seco o temperatura seca es la medida
con un termómetro convencional de mercurio o similar cuyo bulbo se encuentra seco. El termómetro debe ser de mercurio con un rango de escala de 5 °C a 50 ºC y una precisión de +/-0,5 ºC. Castro, A. (2011)
2.1.3.5. Leyes de Kirchhoff
Las leyes de Kirchhoff aplicadas originalmente en circuitos
eléctricos, también puede aplicarles en los circuitos de ventilación de minas, donde los caudales de aire y caídas de presión son análogos a la corriente y voltaje respectivamente. Gustav Robert Kirchhoff (1824 –
La primera ley Kirchhoff (Ley de continuidad)
La primera ley de Kirchhoff para redes de ventilación de minas establece que la suma algebraica de todo flujo de aire en cualquier unión
o nodos es cero. Esto se refiere a que la suma de todas las cantidades de aire que fluye hacia la unión debe ser igual a la suma de todas las
cantidades de aire que salen del nodo. Enríquez. (2011)
∑ Q = 0 Q1 + Q 2 = Q3 + Q4
Figura Nº 10. Primera ley de Kirchhoff Fuente: Hartman, L. (2001)
Segunda ley de Kirchhoff (Ley De Circulación)
La segunda ley Kirchhoff, en forma análoga establece que la suma
algebraica de las caídas de presión de todos los ramales integrantes de una malla es cero. En el caso específico de ventilación minera, es normal que existan de por medio de presiones de ventiladores (pf) ubicados en alguna
malla, así como presiones por ventilación natural (pvm), los cuales hay que tener en cuenta estos factores. Enríquez J.
∑ P = 0
42
Figura Nº 11.Primera ley de Kirchhoff: Fuente: Hartman, L. (2001)
2.1.3.6. Método de Hardy Cross
La técnica que ha encontrado la más amplia difusión es el método
desarrollado por Hardy Cross. Esta técnica iterativa considera un flujo de aire Q a través que pasa de un conducto de resistencia R. en el cual se cumple la relación.
ΔQP= RQ2
Donde ΔQ es el error existente en el Qa asumido. El problema
ahora es encontrar el valor ΔQa ser aplicado al valor asumido de Qa. Si
encontramos la representación real de los conductos de aire en una mina,
esto no se encuentra aislado, sino integrados a una red de con ductos cuya magnitud también depende de la extensión de la red.
Q= Qa + ΔQ
Donde ΔQ sería el error cometido al asumir un valor de Q que no
es el valor verdadero. Del mismo modo, ΔP sería el error cometido en el
determinar el valor de la corrección ΔQ que habrá que aplicar a Qa, para
encontrar el valor real del caudal Q.
Figura Nº 12.Gráfico de la presión Fuente: PUCP (2011)
En este gráfico, la curva que corresponde a la ecuación p = RQn representa al caudal a lo largo del conducto a través del cual está
circulando el fluido, a la que se denomina curva de la característica del sistema. PUPC (2011).
2.1.3.7. Sistema de ventilación de minas
Ventilación natural
El tiro natural se debe en las minas a la diferencia de peso
específico del aire entrante y saliente. Esta diferencia de peso específico proviene principalmente de la diferencia de temperatura del aire, en menor grado de la diferencia de presión, y todavía tiene menor influencia
44
Ventilación Mecánica
Los sistemas de ventilación artificial que pueden emplearse son los siguientes:
a. Longitudinal. - Con circulación longitudinal por el túnel. Este sistema aplicable fundamentalmente en túneles de corta longitud
se funda en la inyección del aire de una de las bocas del túnel por medio de una central de ventilación, aire que es repulsado por una serie de aceleradores colocados a lo largo del túnel fuera del
galibo, en entrante por encima del techo o bóveda a fin de que no perturben la circulación de vehículos. AIRTEC (2006)
b. Transversal. -La circulación del aire fresco y la extracción del
aire viciado se realizan en sentido transversal en el túnel. Para la sección adicional que requieren los conductos de ventilación, es preciso un estudio previo en el que se determina la necesidad o no
de centrales de ventilación intermedias, así como la de las centrales de ambas boca. AIRTEC (2006)
2.1.3.8. Planeamiento del sistema de ventilación
El planeamiento de ventilación de una mina deberá necesariamente ser compatible y estar con el método de explotación empleado. El diseño
del sistema de ventilación comprende:
La ubicación y distribución de los ramales que constituyen el
El cálculo del volumen total de aire requerido en la mina.
El cálculo de la presión requerida para hacer circular dicho caudal
a través del circuito.
El cálculo de la presión de ventilación natural existente en la mina.
La selección del ventilador requerido para lograr el flujo
calculado.
El cálculo del costo de ventilación.
Una vez seleccionado en sistema de ventilación a emplearse, será
necesario decidir la ubicación de los ventiladores principales y si deberán ser impelentes o aspirantes. La instalación de los ventiladores principales en superficie ofrece las siguientes ventajas:
Un control más sencillo y seguro en casos de emergencia.
El acceso es más fácil, tanto para su mantenimiento como para su
control en una emergencia.
Su instalación es más simple.
Es poco probable que en caso de un incendio o explosión, se dañe
el ventilador.
La posibilidad de que ocurra recirculación del aire a través de las
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2.1.3.9. Ventiladores.
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 mantener un flujo continuo de dicho fluido.
Cada ventilador vendrá definido por una curva característica que es el lugar geométrico de todos los puntos de funcionamiento del mismo para cada Angulo de regulación de los alabes y se clasifican:
a. Ventilador centrífugo.
Son turbo máquinas compuesto de una rueda de alabes y de
una caja espiral, que ingresa aire lo largo del eje denominado canal de aspiración, donde se encuentra un impulsor con aletas o alabes,
el cual descarga aire.
Se construyen con entradas de aire de uno o dos lados, esto
cuando el aire es admitido al ventilador por ambos extremos de la rueda, se le conoce como un ventilador de doble entrada; estos
pueden trabajar como aspirante o impelente. La potencia útil del ventilador (Nt) en kW, o potencia descontada las perdidas, se expresa por el producto del caudal (Q) en m3/s por el peso
b. Ventilador axial.
De flujo axial, tiene una rueda es como eje o tornillo, y al
girar esta rueda el aire se desplaza a lo largo del eje del rotor del ventilador y luego pasa a través de las paletas del impulsor o hélice,
para luego ser descargado en dirección axial.
Las pérdidas se producen en:
En la rueda por resistencia de los perfiles de la paleta y en el espacio anular.
A la salida de la rueda por desviación.
En el difusor por transformación de la energía.
Por pérdidas mecánicas.
c. Factores que afectan la operación de los ventiladores.
Diámetro del impulsor y su velocidad de rotación.
El orificio equivalente del sistema al que se conecta el ventilador.
Región de la curva característica en al que debe operar el ventilador, recomendándose que sea siempre en la zona de pendiente negativa.
La eficiencia del ventilador, ya que ésta define la forma como se está aprovechando la energía mecánica consumida en operar la turbo máquina.
48 El corto- circuitos en la instalación de superficie constituye un problema serio en los sistemas de ventilación de
minas, pudiendo reducir hasta en un 10% la cantidad de aire que ingresa con efectividad en la mina. Marín, E. (2015)
d. 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 alabes 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).
El punto de funcionamiento, estamos definiendo e1 punto de corte de la curva característica del ventilador con la
curva resistente del circuito de ventilación. Por tanto, el punto Ph y k g pertenece a la curva resistente de la mina (ver Figura
2.4).
Realmente, tendremos definido con este punto la resistencia equivalente de la mina, o lo que es lo mismo, el orificio equivalente:
𝑅𝑒 = 𝑃𝑜
𝑄𝑜(𝐾𝑢) = 𝑃𝑜 ∗ 1000
Figura Nº 13. Curva característica de ventilador Fuente:
OPSIVEN (2015)
e. Acoplamiento de ventiladores
En instalaciones importantes de ventilación, cuando es
necesario disponer de caudales o presiones con grandes variaciones, puede resultar conveniente de dotarlas de equipos
acoplados de forma que trabajando en conjunto o bien separados proporcionen la prestación exigida en cada
momento. Si las variaciones necesarias son discretas puede bastar un único ventilador con un sistema de regulación, pero cuando sean precisas unas capacidades muy elevadas, hay que
recurrir a un sistema de acoplamiento de equipos, tanto en serie como en paralelo.
f. Trabajo en serie de 2 ventiladores
Con el trabajo en serie de dos ventiladores, el caudal de aire que pasa por ambos ventiladores debe ser igual, de valor
Q1 y la depresión total es igual a la suma de las depresiones producidas por cada ventilador PT = PT/2 + PT/2. En
50 ventiladores se construye sumando las ordenadas de sus curvas características individuales. El caudal total de dos ventiladores
iguales, instalados en serie y que giran con igual número de revoluciones, es mayor que cada caudal parcial, pero, siempre
inferior a la suma de los caudales del trabajo individual.Es decir, Q < IT < Qi Q3 =2xQ; Para una resistencia dada, como podemos ver en el gráfico adjunto, un solo ventilador podría
trabajar en un punto próximo al bombeo, en cambio, al acoplarle otro ventilador, se puede observar que (PT, QT), está
bastante alejado del régimen inestable (ver Figura 15).
Figura Nº 14.Trabajo en serie de 2 ventiladores Fuente: Castro, A. (2015)
g. Trabajo en paralelo de 2 ventiladores
En un sistema de trabajo de dos ventiladores en paralelo, cada ventilador es concebido para la mitad del caudal
