PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS
TESIS
“MODELAMIENTO DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN PARA MEJORAMIENTO DE COBERTURA DE AIRE FRESCO EN
UNIDAD MINERA PARCOY – CONSORCIO MINERO HORIZONTE”
PRESENTADA POR:
BACH. EDY LUIS QUISPE YALLI
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO DE MINAS HUANCAYO – PERÚ
2021
DEDICATORIA
A Dios, por guiar mis pasos y permitirme haber llegado hasta este momento importante de mi formación profesional.
A mis padres, Cliver Nestor y Angélica Alicia, quienes hicieron todo para que pudiera lograr mis sueños, por motivarme, por ser mi soporte en cada paso que daba en la vida.
AGRADECIMIENTO
A la “Universidad Nacional del Centro del Perú”, a todos los Ingenieros Docentes de Facultad de Ingeniería de Minas, que me brindaron conocimientos para poder desarrollarme eficazmente en el mundo minero, influyeron con sus lecciones y experiencias para formarme como persona de bien y preparárme para los retos que pone la vida, a todos y cada uno de ellos hago llegar mi infinito agradecimiento.
A la Compañía Minera “CONSORCIO MINERO HORIZONTE S.A.” por permitirme realizar este proyecto, por brindarme su confianza y permitirme desarrollar personal y profesionalmente.
A mi asesor Ms. José Alberto Hilario Berríos, por su dirección para el término de la investigación.
INDICE GENERAL
PÁGINA
DEDICATORIA i
AGRADECIMIENTO ii
INDICE GENERAL iii
INDICE DE TABLAS vii
INDICE DE FIGURAS viii
RESUMEN xi
ABSTRACT xii
Introducción 13
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Identificación y determinación del Problema 15
1.2 Formulación del Problema 16
1.2.1. Problema general 16
1.2.2. Problemas específicos 16
1.3 Objetivos 16
1.3.1. Objetivo general 16
1.3.2. Objetivos específicos 17
1.4 Justificación 17
1.5 Alcances y Limitaciones 18
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la investigación 19
2.2 Bases teóricas 20
2.2.1. Modelamiento de un sistema 20
2.2.2.1. Modelo 20
2.2.2.2. Clases de modelo 20
2.2.2.3. Sistema 22
2.2.2.4. Límites de un sistema 23
2.2.2. Ventilación subterránea 25
2.2.2.1. Tipos de ventilación 26
2.2.2.2. Circuitos de ventilación 26
2.2.3. Unidad Minera Parcoy 27
2.2.3.1. Generalidades 27
2.2.3.2. Geología 29
2.2.3.3. Minería 30
2.3 Definición de términos 31
2.4 Hipótesis 32
2.4.1. Hipótesis general 32
2.4.2. Hipótesis específicas 32
2.5 Variables 33
2.6 Operacionalización de las variables 33
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1 Método de Investigación 34
3.2 Tipo y nivel de investigación 34
3.2.1. Tipo de investigación 34
3.2.2. Nivel de Investigación 34
3.3 Diseño de investigación 35
3.4 Población y muestra 35
3.4.1. Población 35
3.4.2. Muestra 35
3.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos 35 3.6 Técnicas de procesamiento y análisis de los datos 36
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 Presentación de datos generales 37
4.1.1. Alcance del estudio 37
4.1.2. Resumen de estudio inicial 38
4.1.2.1 Balance y cobertura de aire global 38
4.1.2.2 Inventario de ventiladores 39
4.1.3 Costo de energía global 40
4.1.4 Caída de presión por ejes principales de salida de aire 40
4.1.5 Plan de minado y proyectos CMH 47
4.2 Análisis de los resultados 48
4.3 Prueba de hipótesis 71
4.3.1. Hipótesis general 71
4.3.1.1 Etapas del modelamiento 71
4.3.1.2 Modelamiento Zona Lourdes: EJE 01 72 4.3.1.3 Modelamiento Zona Lourdes: EJE 02 73 4.3.1.4 Modelamiento Zona Lourdes: EJE 03 75 4.3.1.5 Modelamiento Zona Lourdes: EJE 04 77
4.3.1.6 Modelamiento Zona Fortunata: EJE 01 78
4.3.7 Modelamiento Zona Fortunata: EJE 02 79 4.3.1.8 Modelamiento Zona Fortunata: EJE 03 81
4.3.1.9 Modelamiento Zona Sur: EJE 01 82
4.3.1.10 Modelamiento Zona Sur: EJE 02 83 4.3.1.11 Análisis de ventilación principal por Etapas 85 4.3.1.12 Resumen de ingresos de aire fresco y cobertura por zonas 85
4.3.2. Hipótesis específicas 87
4.4 Discusión de resultados 90
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS
INDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Cobertura del proyecto. 38
Tabla 2. Balance de aire y cobertura - Mina CMH. 39
Tabla 3. Cantidad de ventiladores por zona. 39
Tabla 4. Costo total de energía. 43
Tabla 5. Caída de presión por ejes principales. 43 Tabla 6. Parámetros termo-ambientales – Mina CMH. 49 Tabla 7. Factor de fricción por tipo de labores. 54 Tabla 8. Convergencia de ingresos y salidas de aire. 56
Tabla 9. Resumen de la red actual. 58
Tabla 10. Resumen de potencia. 59
Tabla 11. Inputs para calcular el calor que genera un equipo Diésel 60 Tabla 12. Outputs para el Ventsim de la emisión de calor por cada equipo diésel en
interior mina. 61
Tabla 13. Inputs por tipo de roca al modelo Ventsim 3D. 62
Tabla 14. Requerimiento de aire Proyectado. 66
Tabla 15. Requerimiento de aire proyectado - Zona Fortunata. 67 Tabla 16. Requerimiento de aire proyectado - Zona Lourdes. 67 Tabla 17. Requerimiento de aire proyectado - Zona Sur. 68 Tabla 18. Análisis de ventilación principal por Etapas. 82 Tabla 19. Resumen de ingresos de aire fresco y cobertura por zonas. 83 Tabla 20. Análisis de sección óptima RC vs RB. 85
INDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Representación de un modelo. 20
Figura 2. Modelo mental. 21
Figura 3. Modelo formal. 22
Figura 4. Configuración de un sistema. 23
Figura 5. Sistema dinámico. 23
Figura 6. Límite de un sistema. 24
Figura 7. Circuito en serie. 27
Figura 8. Circuito en paralelo. 27
Figura 9. Ubicación de la Mina Parcoy CMH S.A. 28
Figura 10. Plano Unidad Minera Parcoy. 29
Figura 11. Mapa geológico de Parcoy. 30
Figura 12. Corte y relleno ascendente mecanizado. 31 Figura 13. Vista isométrica Circuito MILAGROS. 41 Figura 14. Vista isométrica Circuito LOURDES. 42 Figura 15. Vista isométrica Circuito FORTUNATA / ROSA. 43
Figura 16. Vista isométrica Circuito ENCANTO. 44
Figura 17. Vista isométrica Circuito CANDELARIA (VE-44). 45 Figura 18. Vista isométrica Circuito CANDELARIA (VE-90). 46 Figura 19. Vista longitudinal de las zonas de la U.M. Parcoy – CMH. 47 Figura 20. Vista longitudinal de la orientación de vetas por zonas de la U.M. Parcoy –
CMH. 48
Figura 21. Vista en planta del modelo 3D – U.M. Parcoy “CMH”. 50
Figura 22. Vista longitudinal modelo 3D - U.M. "Parcoy" CMH. 51 Figura 23. Curvas características de los 08 ventiladores principales en el software VentSim. 53 Figura 24. Convergencia de entradas y salidas de aire. 54 Figura 25. Convergencia de estaciones secundarias zona Norte: Milagros, Balcón,
Horizonte. 57
Figura 26. Convergencia de estaciones secundarias zona Lourdes. 57 Figura 27. Convergencia de estaciones secundarias de zona Fortunata, Rosa. 57 Figura 28. Convergencia de estaciones secundarias de zona Candelaria, Encanto. 58
Figura 29. Curva de la resistencia de la mina. 59
Figura 30. Asistente de Calor en Ventsim. 61
Figura 31. Convergencias de las estaciones principales por calor. 62 Figura 32. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Norte: Milagros,
Balcón, Horizonte. 63
Figura 33. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Rosarito, Rosa
Orquidea, Rumpuy. 63
Figura 34. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Lourdes. 63 Figura 35. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Fortunata, Rosa. 64 Figura 36. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Candelaria, Encanto.64 Figura 37. Simulación del sistema de ventilación natural. 65 Figura 38. Distribución del requerimiento de aire proyectado. 66
Figura 39. Trazo Global de los diseños. 69
Figura 40. Ingreso de aire fresco Eje 01 Lourdes. 69 Figura 41. Eje 01 Lourdes Superficie BM Horizonte y CX 040. 70
Figura 42. Ingreso de aire fresco Eje 02 Lourdes. 71
Figura 43. Eje 02 Lourdes Superficie – NV 2430 72 Figura 44. Salida de aire viciado Eje 03 Lourdes. 73 Figura 45. Proyecto 4: Ingreso de aire fresco Eje 04 Lourdes. 74 Figura 46. Ingreso de aire fresco Eje 01 Fortunata. 76 Figura 47. Salida de aire viciado Eje 02 Fortunata. 77 Figura 48. Salida de aire viciado Eje 03 Fortunata. 78
Figura 49. Salida de aire viciado Eje 01 Sur. 80
Figura 50. Ingreso de aire fresco Eje 02 Sur. 81
Figura 51. Análisis comparativo RC vs RB. 84
Figura 52. Capex y tiempo de ejecución RC vs RB. 86
Figura 53. KPI de ventilación (US$/cfm). 87
RESUMEN
La ventilación de las minas es una actividad importante porque permite el suministro de aire fresco y con el caudal adecuado para poder mejorar la temperatura de trabajo, eliminar el aire viciado, entre otros. Por lo que se planteó como problema ¿De qué manera el modelamiento del sistema de ventilación influye en el mejoramiento de cobertura de aire fresco en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte? De tal manera que como objetivo se decidió establecer de qué manera el modelamiento del sistema de ventilación influye en el mejoramiento de cobertura de aire fresco en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte. De modo que el trabajo de investigación fue realizado usando el método científico, del tipo aplicado, nivel descriptivo-explicativo, con el diseño de una investigación descriptiva comparativa. Como población se consideró los circuitos de ventilación de la Unidad Minera Parcoy de Consorcio Minero Horizonte S.A. los cuales fueron incluidos como un sistema de ventilación para toda unidad minera Parcoy. Realizada la investigación se determinó que el requerimiento del caudal de aire para la U.M. Parcoy es de 1’197,672 CFM, cuya cobertura al mes de marzo del 2021 fue de 49% teniendo un déficit de 611,997 CFM;
el caudal proyectado para el diseño del circuito de ventilación es de 1’361,696 CFM. La cobertura de aire, para el modelamiento a Corto Plazo es 86%, a Mediano Plazo 105% y a Largo Plazo 120%. El costo de energía actual anual es de US$ 1’091,484, al término el consumo será de US$ 2’279,691; lográndose incrementar el caudal de aire de 585,674 cfm a 1’629,535 cfm (178%), según el modelamiento. La inversión total (CAPEX) es de US$
19’147,509, dicha inversión está justificada por los beneficios a obtener.
Palabras clave: ventilación, cobertura, caudal, aire fresco.
ABSTRACT
The ventilation of the mines is an important activity because it allows the supply of fresh air and with the adequate flow to be able to improve the working temperature, eliminate the stale air, among others. How does the modeling of the ventilation system influence the improvement of fresh air coverage in the Parcoy Mining Unit – Consorcio Minero Horizonte?
In such a way that as an objective it was decided to establish how the modeling of the ventilation system influences the improvement of fresh air coverage in the Parcoy Mining Unit – Consorcio Minero Horizonte. So, the research work was carried out using the scientific method, of the applied type, descriptive-explanatory level, with the design of a comparative descriptive research. As a population, the ventilation circuits of the Parcoy Mining Unit of Consorcio Minero Horizonte S.A. were considered, which were included as a ventilation system for all Parcoy mining unit. After the research, it was determined thatthe air flow requirement for the U.M. Parcoy is 1,197,672 CFM, whose coverage as of March 2021 was 49% having a deficit of 611,997 CFM; the projected flow for the design of the ventilation circuit is 1,361,696 CFM. Air coverage for short-term modeling is 86%, medium-term 105%
and long-term 120%. The current annual energy cost is US$ 1,091,484, at the end the consumption will be US$ 2,279,691; increasing the air flow from 585,674 cfm to 1,629,535 cfm (178%), according to the modeling. The total investment (CAPEX) is US$ 19'147,509, this investment is justified by the benefits to be obtained.
Keywords: ventilation, coverage, flow, fresh air.
INTRODUCCIÓN
Consorcio Minero Horizonte S.A. (CMH) dirigió la realización del modelamiento del sistema de ventilación de la Unidad Minera “Parcoy”, cuyo objetivo se centra en garantizar la cobertura del caudal volumétrico de aire fresco, necesario para los diferentes procesos del minado, optimizar el consumo energético por el uso de ventiladores;
mediante planes estratégicos a corto, mediano y largo plazo, con el soporte del software VentSim Design™ 5.2, en cumplimiento la normativa actual del estado peruano y las políticas internas de CMH.
El levantamiento de ventilación contempla el mapeo de los flujos de aire de 24 niveles operativos; donde se realizó las mediciones de parámetros de ventilación en 10 estaciones principales de ventilación, los cuales (03) estaciones fueron de ingreso de aire fresco y (07) estaciones de salida de aire viciado, contemplándose un total de 268 estaciones de ventilación, los cuales fueron procesados en Ventsim Design™ 5.2.
En “Parcoy” se ventila por extracción con (succión) forzada por (08) ventiladores eléctricos principales del tipo axial de álabes variables, (01) ventilador con una capacidad nominal de caudal de 180,000 cfm, (02) ventiladores de 150,000 cfm, (01) ventilador de 84,000 cfm, (01) ventilador de 80,000 cfm y (03) ventiladores de 60,000 cfm; ventilando aire viciado de 609,750 cfm.
El ingreso de aire fresco al sistema se da por las siguientes labores: BM RNG, BM JNG, BM BALCÓN, cuya suma es de 585,674 cfm.
Para el cálculo del caudal actual que requiere la mina, se tuvo como sustento técnico y Legal el Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional D.S. 024-2016-EM y su modificatoria D.S. 023-2017-EM, tomando como base el requerimiento actual de aire por personal, madera, equipos, temperatura y fugas obteniéndose un total de aire requerido de 1’197,672 cfm lo que representa una cobertura del 49% para un déficit de 611,998 cfm.
De acuerdo al cálculo del caudal proyectado que requiere la mina para los próximos 5 años, se obtuvo un total de 1’361,696 cfm. Estos fueron cubiertos con el modelamiento a largo plazo, en el que se logra una cobertura del 120%.
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 Identificación y determinación del Problema
La ventilación es un componente complejo y vital de cualquier mina subterránea. Cuando se realiza la ventilación en las labores subterráneas para los trabajadores subterráneos de manera segura, tenemos que tener en cuenta que el flujo de aire sea de forma suficiente en cantidad y calidad del mismo. De modo que aparte de contribuir con la ventilación a la seguridad en las operaciones mineras subterráneas lo que se debe alcanzar es que un buen sistema de ventilación permita lograr el cumplimiento de la producción programada.
En la compañía minera Consorcio Minero Horizonte S.A. (CMH) – Unidad Minera Acumulación Parcoy Nro. 1, de acuerdo a la información suministrada por el área de ventilación de acuerdo a sus observaciones realizadas en campo se puede señalar que el sistema de ventilación actual no está debajo de los estándares o son deficiente, sino que se tiene que tener en cuenta que debe cubrir los requerimientos de un buen sistema de ventilación para el cumplimiento del Plan de Minado 2021- 2023.
Por la razón indicada anteriormente Consorcio Minero Horizonte ha decidido realizar un trabajo de investigación para poder tener un sistema de ventilación adecuado a partir de las observaciones en campo de las operaciones mineras actuales y plantear las mejores alternativas a las condiciones observadas a fin
modelar el sistema de ventilación presente mediante: el levantamiento de campo, los planos de ventilación en 2D, el análisis de temperatura por niveles y labores, los registros de las velocidades críticas de aire del sistema de ventilación, etc. Todo ello nos permitirá identificar las zonas de mayor criticidad actual; diagrama unifilar y el plano isométrico.
1.2 Formulación del Problema 1.2.1. Problema general
¿De qué manera el modelamiento del sistema de ventilación influye en el mejoramiento de cobertura de aire fresco en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte?
1.2.2. Problemas específicos
a) ¿De qué manera el modelamiento del sistema de ventilación influye en la validación de la sección óptima de las chimeneas en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte?
b) ¿Cómo el modelamiento del sistema de ventilación influye en el caudal de aire fresco en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte?
1.3 Objetivos
1.3.1. Objetivo general
Establecer de qué manera el modelamiento del sistema de ventilación influye en el mejoramiento de cobertura de aire fresco en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte.
1.3.2. Objetivos específicos
a) Identificar de qué manera el modelamiento del sistema de ventilación influye en la validación de la sección óptima de las chimeneas en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte.
b) Analizar cómo el modelamiento del sistema de ventilación influye en el caudal de aire fresco en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte.
1.4 Justificación
El trabajo de investigación se tiene que realizar de manera indefectible, porque se va ampliar y profundizar la Unidad Minera Parcoy en el periodo 2021 al 2023, tal como está establecido por la empresa Consorcio Minero Horizonte S.A.
El para que de la investigación es para la generación del caudal de aire fresco requerido para mantener la temperatura de en las labores subterráneas en los niveles inferiores de acuerdo al requerimiento de los cálculos establecidos en los reglamentos de seguridad vigentes y brindar ambientes de trabajo que cumplan los estándares requeridos y que finalmente permitirán el cumplimiento del Plan de Minado propuesto para dicho periodo.
Los resultados serán implementados de manera inmediata en la Unidad Minera. También pueden ser usados en minas de similares características, tal como en la mina San Andrés de Marsa, por ejemplo.
1.5 Alcances y Limitaciones Alcances
Nuestra investigación involucra el análisis en el interior de la mina de todo el sistema de ventilación de la Unidad Minera Parcoy, para realizar un modelamiento real de la misma.
Limitaciones Temporales
La investigación se ejecutará desde el mes de febrero del 2021.
Espaciales
El trabajo se realizará en la Unidad Minera Parcoy que cuenta con un yacimiento aurífero.
Sustantivos
El tesista participará en el trabajo del modelamiento del sistema de ventilación porque actualmente se encuentra trabajando en dicha Unidad Minera y contará con el apoyo del personal encargado del área de ventilación de la empresa.
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes de la investigación
Mayta, C. y Mamani, E. (2018), en la Tesis “Modelación hidráulica de la defensa de calana con el fin de determinar la vulnerabilidad ante máximas avenidas”, concluye que: “El modelamiento hidráulico se realizó con el software HEC RAS; se modeló con flujo permanente, con periodo de retorno de 25, 50, 100 y 200 años, con caudales de 39 m3/s, 61 m3/s y 94 m3/s y 147 m3/s respectivamente”
(p.87).
Marín, C. (2013), en la Tesis “Diseño de un sistema de ventilación mediante el uso de CFD”, el autor concluye que: “Se diseñó un sistema de ventilación mecánica, basado en Jet fans y que requiere de una simulación CFD para garantizar su funcionamiento. El sistema de ventilación mecánica fue diseñado con las recomendaciones de ASHRAE” (p.87-89).
Durán, J. (2018), en la Tesis “Mejoramiento de la ventilación en la mina subterránea - Mina Colquijirca - Cía. de Minas Buenaventura S.A.A.”, se concluye que: “Es necesario comunicar chimeneas principales hacia superficie que lleguen cerca a los tajos en explotación para evitar usar ventiladores secundarios; también comunicar chimeneas menores entre niveles, para facilitar la evacuación del aire usado, y encausarlo hacia las chimeneas principales” (p.106-107).
2.2 Bases teóricas
2.2.1. Modelamiento de un sistema 2.2.2.1. Modelo
En un proceso cualquiera para tomar cualquier decisión se hace la elección entre posibles acciones considerando el efecto que cada acción vaya tener como resultado.
La relación que una de las posibles acciones y sus efectos es el modelo del sistema. Consecuentemente, para tomar decisiones se usa un modelo determinado del sistema.
Figura 1. Representación de un modelo.
En la Figura 1, la relación que liga las acciones Ui (entradas) con los efectos Yj (salidas), según Y = R(U), constituye la representación formal de un modelo.
2.2.2.2. Clases de modelo 1. Modelo Mental
Tiene como fundamento el conocimiento obtenido respecto a una realidad que se puede obtener con la experiencia así como
con la intuición, de aquellas se logra extraer aquellas las particularidades clave para representar el tema o actividad a considerar.
Figura 2. Modelo mental.
2. Modelo Formal
El modelo formal tiene como fundamento las hipótesis consideradas en aquellos modelos mentales. A partir de ellos se establece relaciones formales que permiten definir el comportamiento del tema en consideración. Se puede usar la ayuda de una computadora, la que aunque no tiene capacidad para establecer las relaciones de manera independiente, tiene la capacidad para desarrollar interrelaciones dinámicas de las interacciones del sistema basadas en el modelo.
Esta capacidad no lo tienen los modelos mentales, porque lo que se tiene en la mente es relacionar con el criterio de causa-efecto en una sola dirección, dejando de lado las estructuras existentes de realimentación.
De lo dicho se puede determinar que el llamado formal o más comúnmente denominado matemático es más explícito comparado a un modelo mental. La implementación del modelo en una computadora es denominada el modelo computarizado.
Figura 3. Modelo formal.
2.2.2.3. Sistema
Cuando se habla de sistema se puede definir como aquel conjunto de partes interrelacionadas operativamente, de este sistema lo que interesa es tener en cuenta de manera principal el comportamiento global de la misma.
Figura 4. Configuración de un sistema.
Respecto al sistema dinámico se considera de aquel como un proceso que a partir de algunas entradas se obtiene la producción de salidas.
Figura 5. Sistema dinámico.
2.2.2.4. Límites de un sistema
Como en muchos casos un sistema también tiene límites. Es decir, existe la separación entre el sistema respecto al medio ambiente en el que está inmerso.
D A
B
C
E
Para determinar los límites del sistema se debe considerar elementos que al ser elegidos para ser incluidos dentro de ella estos elementos deben ser los necesarios para generar el comportamiento que deseamos del sistema.
La selección de elementos debe considerar los que interactúan para producir el comportamiento a investigar (elementos interiores), excluyendo los que son irrelevantes o innecesarios (elementos exteriores).
Figura 6. Límite de un sistema.
Existe una regla para determinar el límite de un sistema, que dice que "las relaciones causa-efecto entre el medio y el sistema son unidireccionales, mientras que los elementos en el interior del sistema están relacionados por medio de bucles de realimentación que determinan una fuerte interacción entre ellos".
El comportamiento de interés del sistema se genera en el interior de los límites y no viene determinado por el exterior.
Considerando la definición de límite, se puede realizar la clasificación de aquellos elementos que conforman un sistema, como:
1. Elementos exógenos, susceptibles de ser modificados desde el exterior.
2. Elementos endógenos, cuyo comportamiento viene determinado por la estructura del sistema.
2.2.2. Ventilación subterránea
La ventilación de labores mineras es muy importante en la minería subterránea, por lo que los objetivos de la ventilación de en tal actividad serian:
1. Suministrar flujo de aire en cantidad y calidad suficiente para diluir contaminantes para el personal que está trabajando.
2. Suministrar aire limpio en gran proporción a las operaciones mineras es un desafío permanente durante las operaciones mineras.
Se puede decir entonces que la ventilación es un componente complejo y vital de cualquier mina subterránea. Una de las funciones más importantes cuando se ventila a un trabajador en minería subterránea asegurarnos de que el flujo de aire sea suficiente en cantidad y calidad.
2.2.2.1. Tipos de ventilación
En cuanto a los tipos de ventilación figuran principales, secundarios, los auxiliares y forzadas.
La ventilación principal es el sistema que gobierna e impacta significativamente en el caudal total de la mina.
En el caso de la ventilación secundaria son los sistemas que se instalan en serie con la ventilación principal, para compensar el incremento de resistencia de la operación en un determinado sector de la mina. El aire abundante que ingresa a la mina, sin necesidad de alguna fuerza mecánica externa, es denominado ventilación natural.
La ventilación auxiliar es el sistema que proporciona aire fresco a los frentes ciegos, lugar donde la ventilación principal no llega.
Finalmente, la ventilación forzada son los flujos de aire originados por la diferencia de presiones creadas por dispositivos mecánicos accionados por energía eléctrica, aire comprimido, máquinas de combustión interna, etc.
2.2.2.2. Circuitos de ventilación a) Circuito en serie
El circuito en serie tiene como característica que la corriente de aire se mueve sin ramificación, por lo que el caudal permanece constante, en este caso todas las galerías se conectan de extremo a extremo.
Figura 7. Circuito en serie.
b) Circuito en paralelo
En el circuito en paralelo, las labores se ramifican en un punto, en dos o varios circuitos que se unen en otro punto:
Figura 8. Circuito en paralelo.
2.2.3. Unidad Minera Parcoy 2.2.3.1. Generalidades
La Unidad Minera Parcoy de la empresa Consorcio Minero Horizonte S.A.C. se encuentra en Retamas, Parcoy capital del distrito de Parcoy, provincia de Pataz, departamento de La Libertad
Las coordenadas geográficas de este lugar son:
77º 27’ 30” Longitud Oeste y 08º 02’ 30” Latitud Sur.
Altitud de 2,750 msnm.
Figura 9. Ubicación de la Mina Parcoy CMH S.A.
La Mina Parcoy está compuesta de dos zonas de producción de las estructuras mineralizadas:
• Zona Norte, y
• Zona Sur.
La zona Norte está compuesta por las minas Milagros y Lourdes, también está el PEC (Milagros), que se comparte con Minera Aurífera Retama S.A.; luego, se tiene la zona intermedia
que comprende las vetas Rosarito y Rosa. En la zona Sur está compuesta por la mina Encanto y Candelaria.
Figura 10. Plano Unidad Minera Parcoy.
2.2.3.2. Geología
Respecto a la geología de la Mina Parcoy, las condiciones se pueden resumir en los siguientes:
La mina Parcoy se encuentra emplazadas en rocas Intrusivas ígneas de tipo granodiorita intensamente fracturadas y alteradas, con intrusiones localizadas de microdiorita y diques andesíticos menos competentes en menor proporción de observa tonalitas y dioritas en contacto indefinido.
El dominio litológico de la granodiorita termina con la Falla Parcoy - Yuracyacu al lado occidental con las rocas sedimentarias donde también termina la mineralización.
Figura 11. Mapa geológico de Parcoy.
Las estructuras mineralizadas siguen una orientación a las grandes fallas (NW-SE), que son vetas de potencia y alteración variable de pocos metros hasta los 17m. registrados.
Asociadas al Batolito de Pataz se encuentran las vetas de sulfuro que contienen oro, la edad de la mineralización fue determinada en edades de 312 Ma y 305 Ma para dos etapas de mineralización en el intrusivo.
2.2.3.3. Minería
En la Mina Parcoy el principal método de minado es método de corte y relleno ascendente convencional y mecanizado, es decir, que la extracción se realiza con el uso de equipos LHD.
Figura 12. Corte y relleno ascendente mecanizado.
Este método de explotación hace que la producción mensual sea de 45,000 toneladas. Para el tajeado del mineral se usan perforadoras neumáticas y manuales; mientras que para limpiar el mineral se tienen winches eléctricos con rastras. En el caso del sostenimiento en la mina de manera general se utilizan elementos de madera y en labores principales mayormente se usa shotcrete.
2.3 Definición de términos
Ventilación: Se dice a la renovación del aire del interior de una edificación u otra infraestructura mediante extracción o inyección de aire. La finalidad de la ventilación principalmente son Asegurar la calidad del aire interior; asegurar la salubridad del aire, tanto el control de la humedad, concentraciones de gases o partículas en suspensión.
Sistema: Se denomina sistema es un conjunto de partes operativamente interrelacionadas, del que interesa considerar fundamentalmente su comportamiento global.
Modelamiento: Es una técnica en el actualmente se usa software, es una técnica para tratar con la complejidad inherente a algunos sistemas. El uso de modelos ayuda al ingeniero de software a "visualizar" el sistema a construir.
Cobertura: La cobertura indica el espacio físico, zona o requerimiento que cubrirá un proyecto, se dice en cuanto a una prestación de servicios o al área de influencia.
Aire fresco: Se dice del aire puro, sin contaminantes; también se considera al aire libre.
2.4 Hipótesis
2.4.1. Hipótesis general
El modelamiento del sistema de ventilación influye positivamente en el mejoramiento de cobertura de aire fresco en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte.
2.4.2. Hipótesis específicas
a) El modelamiento del sistema de ventilación influye positivamente en la validación de la sección óptima de las chimeneas en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte.
b) El modelamiento del sistema de ventilación influye positivamente en el caudal de aire fresco en la Unidad Minera Parcoy – Consorcio Minero Horizonte.
2.5 Variables
Variable X: Modelamiento del sistema de ventilación.
Variable Y: Cobertura de aire fresco.
2.6 Operacionalización de las variables VARIABLE DEFINICION
CONCEPTUAL DIMENSIONES INDICADORES Variable X:
Modelamiento del sistema de ventilación
Es una técnica en el actualmente se usa software, es una técnica para tratar con la
complejidad inherente a algunos sistemas. El uso de modelos ayuda al ingeniero de software a "visualizar" el sistema a construir.
- Tipos de
ventilación. - Unidades.
- Identificación de los circuitos de ventilación.
- Unidades.
- Cantidad de trabajadores y equipos diésel.
- Unidades.
Variable Y:
Cobertura de aire fresco.
La cobertura indica el espacio físico, zona o requerimiento que cubrirá un proyecto, se dice en cuanto a una prestación de servicios o al área de influencia.
- Caudal de aire fresco
requerido.
- Temperatura de trabajo
adecuado.
- m3/minuto.
- °C
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1 Método de Investigación
Se utilizó en la investigación el método científico. “Método es el camino a seguir mediante reglas prefijadas para alcanzar un resultado propuesto. Según Ander Egg, el método científico tiene como características: Es fáctico, trasciende los hechos, es autocorrectivo, progresivo, sus formulaciones son de tipo general y es objetivo” (Sánchez y Reyes, 1988, p.26).
3.2 Tipo y nivel de investigación 3.2.1. Tipo de investigación
El tipo de investigación fue la aplicada. “La investigación aplicada es llamada también constructiva o utilitaria, se caracteriza por su interés en la aplicación de los conocimientos teóricos a determinada situación concreta y las consecuencias prácticas que de ella se deriven” (Sánchez y Reyes, 1988, p.13).
3.2.2. Nivel de Investigación
El nivel de investigación fue el descriptivo. “Corina Schmelkes (1988) señala que la investigación descriptiva tiene como objetivo indagar y presentar la situación del estado o momento actual de un fenómeno. Puede manejarse las hipótesis implícitamente” (Sánchez y Reyes, 1988, p.18).
También será del nivel explicativo para poder relacionar la causa con el efecto.
3.3 Diseño de investigación
El diseño de la investigación será el descriptivo comparativo.
M → O1 M → O2 Donde:
M = muestra.
O1 y O2 = observaciones.
3.4 Población y muestra 3.4.1. Población.
En la población se consideró los circuitos de ventilación de la Unidad Minera Parcoy de Consorcio Minero Horizonte S.A.
3.4.2. Muestra
Como muestra se tomó de manera no probabilística el sistema de ventilación de la Unidad Minera Parcoy, porque será ampliada para el periodo 2021-2023.
3.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos
La técnica para la recolección de datos será la observación directa planificada para poder identificar los circuitos de ventilación, los equipos de ventilación instalados, etc.
Entre los instrumentos se emplearon formatos adecuados para la medición de caudales, temperatura, cantidad de gases contaminantes, etc.
3.6 Técnicas de procesamiento y análisis de los datos
Entre la técnica del procesamiento de datos se utilizó la teoría y la aplicación de la estadística descriptiva, porque se tomaron datos que posteriormente al ser procesados se convirtieron en información para la toma de decisiones.
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 Presentación de datos generales
4.1.1. Alcance del estudio
La Unidad Minera Parcoy produce actualmente 1200 TMHD y está definida en tres (03) zonas principales: Zona Lourdes (NV 2300, NV 2285, NV 2250, NV 2215, NV 2165, NV 2115, NV 2100, NV 2065, NV 1965, NV 1915, NV 1865, NV 1815, NV 1765); Zona Fortunata (NV 2000, NV 1965, NV 1915) Zona Sur (Candelaria, Encanto, Rosa, Rosa Orquidea) (NV 2330, NV 2300, NV 2265, NV 2240, NV 2190, NV 2165, NV 2140, NV 2115); así como también la Rampa RNG (Rp 92441, 92442), Rampa JNG y BALCÓN (Cx 885, Rp 940) y Rampa 690.
El balance de ventilación registrado en el estudio fue de 585,674 cfm (ingreso de aire) y cuyo requerimiento de caudal fue de 1’197,672 cfm, teniendo una cobertura de 49%, con un déficit de aire de 611,998 cfm.
El sistema de ventilación actual es forzado y constituido por 08 ventiladores principales de tipo eléctrico axial de alabes variables que hacen un total de 824,000 cfm y 06 ventiladores secundarios del tipo eléctrico que representan un total de 276,600 cfm (nominal).
El desarrollo del presente estudio plantea la ejecución y el diseño de ventilación integral en 03 etapas:
Etapa a Corto plazo: 2020 - diciembre 2021
Etapa Mediano plazo: 2022 - 2023
Etapa Largo plazo: 2024 - 2025
Para ello, se plantean ejes de ventilación por zonas que permitan cubrir la cobertura proyectada con 06 máquinas Alimak y la adquisición de 10 nuevos Ventiladores principales, teniéndose una cobertura proyectada por etapas según la Tabla siguiente:
Tabla 1.
Cobertura del proyecto.
RAISE CLIMBER
2.5 x 2.5 m CAPEX TIEMPO DE
EJECUCIÓN COBERTURA PLAN INMEDIATO $ 397,622 6 meses 65%
CORTO PLAZO $ 11,982,639 1 año 86%
MEDIANO PLAZO $ 6,317,698 2 años 105%
LARGO PLAZO $ 449,550 2 años 120%
El costo del proyecto representa un CAPEX de US$ 19’147,509.
4.1.2. Resumen de estudio inicial
4.1.2.1 Balance y cobertura de aire global
En la tabla 2 se muestra el balance de aire global actual con una cobertura de 49% y un déficit de 611,998 cfm.
Tabla 2.
Balance de aire y cobertura - Mina CMH.
Balance total de aire
Caudal de aire m3/min cfm Total de aire requerido 33,914 1,197,672 Ingreso de aire a mina 16,584 585,674 Salida de aire 17,266 609,750
Cobertura (%) 49%
Déficit (cfm) -611,998
4.1.2.2 Inventario de ventiladores
Se tiene un total de 62 ventiladores en operación y 04 apagados.
Según, la figura el Gráfico 1, en las zonas Lourdes y Candelaria se tienen instalados la mayor cantidad de ventiladores, contándose un total de 31.
Tabla 3.
Cantidad de ventiladores por zona.
ZONA Nº Ventiladores
BALCÓN 2
CANDELARIA 13
ENCANTO 4
FORTUNATA 7
LOURDES 18
MILAGROS 2
ROSA 6
ROSA ORQUIDEA 1
ROSARITO 6
RUMPUY II 3
Total general 62
4.1.3 Costo de energía global Tabla 4.
Costo total de energía.
Costo Anual US$/año Costo de energía por ejes principales de
salida. 360,094
Costo de energía Secundario y Auxiliar 731,062
Total 1’091,156
El costo de energía global es US$ 1’091,156; el costo de energía es 0.03508 US$/kW-h.
4.1.4 Caída de presión por ejes principales de salida de aire
Se han determinado las caídas de presión de los 06 ejes principales con el soporte del modelo 3D elaborado en VentSim.
Tabla 5.
Caída de presión por ejes principales.
Item Circuito Nivel
superior Nivel inferior
Distancia total de recorrrido (m)
Resistencia (Ns2/m8)
Caida de presión ("C.A.) 1 Milagros (VE-126/VE-105) 2600 1965 2,719.0 2.82284 8.11 2 Lourdes (VE-117/VE-119) 2750 1715 2,718.9 0.34087 9.49 3 Fortunata/Rosa (VE-108) 2750 2140 5,968.2 0.77905 12.27
4 Encanto (VE-57) 2790 2265 1,050.2 1.84881 3.69
5 Candelaria (VE-44) 2700 2115 1,138.5 11.39853 9.1 6 Candelaria (VE-90) 2790 2115 2,008.5 6.54519 4.41
Circuito MILAGROS (VE-105, VE-126) (NV 2404 – CX631N)
El aire recorre una longitud de 2,719 m para ser evacuado hacia superficie, la caída de presión de 8.11 “CA.
Figura 13. Vista isométrica Circuito MILAGROS.
Circuito LOURDES (VE-117, VE-119) (NV1715 – CM)
El aire recorre una longitud de 2,718 m para ser evacuado hacia superficie, la caída de presión es 9.49 “CA.
Figura 14. Vista isométrica Circuito LOURDES.
Circuito FORTUNATA / ROSA (VE-108) (NV2430 – CX928N)
El aire recorre una longitud de 5,968 m para ser evacuado hacia superficie, la caída de presión es 12.27 “CA.
Figura 15. Vista isométrica Circuito FORTUNATA / ROSA.
Sec.=2.80 x 2.80 (m)
Sec.=2.40 x 2.40 (m)
Circuito ENCANTO (VE-57) (NV2265 – CM)
El aire recorre una longitud de 1,050 m para ser evacuado hacia superficie, la caída de presión es 3.69 “CA.
Figura 16. Vista isométrica Circuito ENCANTO.
Circuito CANDELARIA (VE-44) (NV2345 – CX1505S)
El aire recorre una longitud de 1,138 m para ser evacuado hacia superficie, la caída de presión es 9.1 “CA.
Figura 17. Vista isométrica Circuito CANDELARIA (VE-44).
Circuito CANDELARIA (VE-90) (NV2430 – CX1205S)
El aire recorre una longitud de 1,138 m para ser evacuado hacia superficie, la caída de presión es 9.1 “CA.
Figura 18. Vista isométrica Circuito CANDELARIA (VE-90).
Potencia = 111.9 HP
Sec.=2.40 x 2.40 (m)
Sec.=4.00 x 3.50 (m)
Sec.=2.50 x 2.50 (m)
4.1.5 Plan de minado y proyectos CMH
Actualmente la Gerencia de CMH, viene desarrollando Proyectos, enfocándose en las zonas: Norte, Centro, Sur y finalmente profundización que está integrada por las zonas Lourdes (NV 1715), Fortunata (NV 1915) y Candelaria (NV 2015).
Plan de minado 2020 - 2025
Para el año 2020 se plantea profundizar la zona Lourdes (NV 1715) hasta el NV 1665, donde se tiene la veta LOURDES.
En la zona Fortunata (NV 1915), se plantea seguir profundizando la explotación de la veta FORTUNATA. Para ello se está planteando hacer su propio circuito independiente de ingreso y salida de aire.
En la zona Candelaria (NV 2015), se plantea seguir profundizando hasta el NV 1915 y conectar con la zona de Fortunata a través de una Rampa (-) con el objetivo de evacuar el aire viciado por el circuito de Candelaria o considerarlo el circuito de Candelaria como ingreso de aire y desarrollar dos chimeneas paralelas como salida de aire.
Figura 19. Vista longitudinal de las zonas de la U.M. Parcoy – CMH.
Figura 20. Vista longitudinal de la orientación de vetas por zonas de la U.M. Parcoy – CMH.
4.2 Análisis de los resultados
Con los resultados obtenidos de lo que existe antes del diseño y la implementación de las nuevas condiciones de ventilación se hizo una modelización de Las condiciones existentes actualmente.
Modelo 3d del sistema de ventilación actual en VENTSIM DESIGN™ 5.2 La necesidad de analizar redes de ventilación complejas, permitieron optar por una de las herramientas computacionales más avanzadas para realizar el modelamiento, caracterización y obtener un modelo virtual para realizar simulaciones de flujo y calor de manera que ayude a diagnosticar el sistema de ventilación de la mina CMH a detalle para el planteamiento de alternativas de mejora, tomando como requisito fundamental el Estudio de ventilación detallada que fue realizada en la Fase I.
VETA GOLDEN VETA ROSA ORQUÍDEA
S
VETA VICTORIA
N
a) Configuración y entrada de parámetros de simulación
La arquitectura del modelo en 3D del sistema de ventilación, aplica data en su base de configuración del software, debiéndose mantener los parámetros fundamentales como son:
Tabla 6.
Parámetros termo-ambientales – Mina CMH.
b) Modelamiento y caracterización topográfica
La data topográfica entregada en el programa AutoCAD en 3D, fue procesada en Ventsim DesignTM 5.2.
Figura 21. Vista en planta del modelo 3D – U.M. Parcoy “CMH”.
ZONA MILAGROS
RP92442S BM BALCÓN
ZONA PEC BM JNG
CX 58090N
ZONA LOURDES RP 940
BM RNG
N S
ZONA ROSA
ZONA ENCANTO
ZONA CANDELARIA
ZONA FORTUNATA
Figura 22. Vista longitudinal modelo 3D - U.M. "Parcoy" CMH.
RP 940
BM RIMPUY
NV 2550
NV 1715 NV 1915 NV 2065
NV 2090 FERNANDINI
BM BALCÓN BM JNG
BM RNG
NV 1765
NV 2115
NV 1865
N S
NV 1965 NV 2000
NV 2015 NV 2040
NV 2215 NV 2285
NV 2345 NV 2350
NV 2430 NV 2600 NV 2700
NV 2790
En la Figura 21 y Figura 22, se muestran las vistas del modelo 3D, donde se detallan los aforos, zonas, estructuras mineralógicas y niveles.
c) Caracterización de ventiladores
La Ventilación de la Unidad Minera “Parcoy” es por extracción (succión) forzada por (08) ventiladores eléctricos principales del tipo axial de álabes variables:
(01) ventilador con una capacidad nominal de caudal de 180,000 cfm, (02) ventiladores de 150,000 cfm,
(01) ventilador de 84,000 cfm, (01) ventilador de 80,000 cfm y, (03) ventiladores de 60,000 cfm;
Estos ventiladores eléctricos generaban en el sistema principal la salida de aire viciado de 609,750 cfm.
Los ventiladores mencionados fueron caracterizados en el software AIRTEC para ser importados al software VentSim.
A continuación, se muestran las curvas características de los 08 ventiladores principales en el software VentSim.
Figura 23. Curvas características de los 08 ventiladores principales en el software VentSim.
VE - 108 ZONA ROSARITO VE - 117 ZONA RUMPUY II VE - 119 ZONA RUMPUY II VE - 44 ZONA CANDELARIA
VE - 90 ZONA CANDELARIA VE - 57 ZONA CANDELARIA VE - 105 ZONA MILAGROS VE - 126 ZONA MILAGROS
d) Factores de fricción (K)
A continuación, se muestran los factores de fricción calculados para las labores proyectadas de la U.M. “Parcoy” CMH.
Tabla 7.
Factor de fricción por tipo de labores.
Ecuación de Colebrook
# Tipo de labor Forma
Ancho Altura Área
Sostenimiento
Rugosidad Perímetro Diámetro K
(m) (m) (m2) e (m) C (m) Hidraúlico (m) Ns2/m4
1 Rampa Baúl 4.50 4.20 17.73 Shotcrete 0.250 15.887 4.19 0.01166
2 XC, BP Baúl 3.00 3.00 8.44 Shotcrete 0.200 10.943 2.89 0.01253
3 XC, BP Baúl 3.50 3.50 11.49 Shotcrete 0.200 12.767 3.38 0.01161
4 XC, BP Baúl 4.50 4.20 17.73 Shotcrete 0.200 15.887 4.19 0.01049
5 Raise Borer Circular 2.50 4.91 Shotcrete 0.020 7.854 2.50 0.00527
6 Raise Borer Circular 2.90 6.61 Cimbras 0.020 9.111 2.90 0.00503
7 Raise Borer Circular 3.60 10.18 Cimbras 0.020 11.310 3.60 0.00470
8 Raise Climber Rectangular 2.50 2.50 6.25 Cimbras 0.080 10.000 2.35 0.00904
9 Raise Climber Rectangular 2.90 2.90 8.41 Cimbras 0.080 11.600 2.72 0.00850
10Raise Climber Rectangular 3.60 3.60 12.96 Cimbras 0.080 14.400 3.38 0.00778
11Infraest.
Ventilador Circular 1.52 1.81 - 0.0004 4.775 1.43 0.00210
12Manga flexible Circular 0.76 0.45 - 0.0018 2.388 0.71 0.00370
13Manga anillada Circular 1.52 1.82 - 0.0065 4.788 1.43 0.00440
* Fuente: MALCOLM J. McPHERSON. "Libro de Ingeniería de Ventilación Subterránea". (2016).
e) Calibración del modelo por flujo de aire
La calibración consistió en lograr la convergencia de los flujos de aire entre los datos del software y medidos en campo. A menudo, los datos obtenidos pueden contener errores de medición, cuyo rango no debe superar
±10% por error de uso de equipos anemómetros, equipos en movimiento, puertas o reguladores, ventiladores apagados y otros disturbios temporales que afectan las mediciones.
e.1) Convergencia de estaciones principales y secundarias
A continuación, se muestran los gráficos de convergencia, incluyendo estaciones principales como secundarias.
Los resultados obtenidos en magnitud, las direcciones de los flujos de aire medidos indican la confiabilidad del modelo. Por ende, se pueden plantear proyecciones con los diseños de ventilación, según las necesidades del Departamento de Planeamiento, Ventilación, Seguridad y otras áreas competentes.
Convergencia de estaciones principales
En la Tabla 8, se pueden visualizar las convergencias de las estaciones principales por flujo de aire con un rango de variación dentro del ±10%.
Tabla 8
Convergencia de ingresos y salidas de aire.
AFOROS NIVELES ESTACIÓN LABOR CAUDAL (cfm) % VARIACIÓN CAMPO VENTSIM
INGRESOS
NV2430 EVP-01 RP JNG 234,543 234,789 -0.1%
NV2430 EVP-02 BM Balcon 94,600 88,474 6.5%
NV2750 EVP-03 RP RNG 231,094 236,506 -2.3%
SALIDAS
NV2600 EVP-04 CX 040 10,271 10,994 -7.0%
NV2750 EVP-05 BM Rumpuy 103,120 107,582 -4.3%
NV2750 EVP-06 BM Rumpuy 143,485 141,907 1.1%
NV2430 EVP-07 CX 1205 93,304 86,741 7.0%
NV2265 EVP-08 CM 1431 59,618 65,322 -9.6%
NV2600 EVP-09 CX 598S 128,179 131,954 -2.9%
NV2345 EVP-10 CX 1550S 71,773 72,104 -0.5%
Figura 24. Convergencia de entradas y salidas de aire.
Convergencia de estaciones secundarias
En los gráficos siguientes visualizan la convergencia de las estaciones secundarias por flujo de aire en el rango de ± 15%.
Figura 25. Convergencia de estaciones secundarias zona Norte: Milagros, Balcón, Horizonte.
Figura 26. Convergencia de estaciones secundarias zona Lourdes.
Figura 27. Convergencia de estaciones secundarias de zona Fortunata, Rosa.
Figura 28. Convergencia de estaciones secundarias de zona Candelaria, Encanto.
f) Simulación de flujo de aire
Una vez calibrado el modelo virtual, se pueden realizar las simulaciones de flujo de aire, calor y contaminantes.
f.1) Resumen de la red
El caudal de ingreso es 559,214 cfm y caudal de salida es 609,776 cfm con una variación de 8.29%.
Tabla 9. Resumen de la red actual.
f.2. Potencia Eléctrica Instalada
La potencia eléctrica instalada en VentSim indica un total de 4,523.5 HP, que genera un costo de energía anual de $ 1,036,592, este valor representa el funcionamiento de 62 ventiladores:
08 principales, 06 secundarios y 48 auxiliares, el costo de energía es 0.035 US$/KW-hr.
Tabla 10.
Resumen de potencia.
f.3) Curva característica de la mina
La resistencia de la mina es 0.06229 Ns2/m8, cuya caída de presión de la mina es 19.03 “CA
Figura 29. Curva de la resistencia de la mina.
Resistencia de la mina (sin conducto)
Resistencia de la mina (Incluyendo el conducto)
g) Caracterización del modelo por calor
Para la calibración del modelo por calor se han considerado los siguientes parámetros en la caracterización del modelo:
• Equipos Diésel
• Calor de la roca
g.1) Configuración del modelo para Equipos Diésel
Durante el funcionamiento de los equipos Diésel en interior mina estos generan una emisión de calor sensible calentando la temperatura del aire limpio que ingresa a los frentes operativos.
Para la caracterización de equipos diésel en el software Ventsim, se hizo ayuda de la calculadora de Calor del Ventsim. A continuación, se muestra los valores ingresados y los resultados obtenidos para caracterizar en el modelo 3D.
Tabla 11.
Inputs para calcular el calor que genera un equipo Diésel
VOLQUETE - FMX 8X4R
VOLVO FMX 8X4R
PARÁMETROS MECÁNICOS Ítem Unidad Valor POTENCIA NOMINAL Hp 420 DISPONIBILIDAD
MECÁNICA % 79
FACTOR DE
UTILIZACIÓN % 75
FACTOR DE ALTURA % 85 POTENCIA EFECTIVA Hp 357 UTILIZACIÓN PICO % 59.30 PROMEDIO SALIDA
DEL MOTOR Hp 211.52
Tabla 12.
Outputs para el Ventsim de la emisión de calor por cada equipo diésel en interior mina.
Item EQUIPO MARCA
POT.
NOMINAL
HP DM FU FA POT. EFEC.
(HP) UTILIZACIÓN PICO
% PROM SALIDA
DEL MOTOR (HP)
1 MIXER LORENZANA 138 0.79 0.36 0.85 117.3 28.44% 33.4
2 DUMPER SANDVIK 220 0.81 0.15 0.85 187 12.15% 22.7
3 VOLQUETE VOLVO 420 0.79 0.75 0.85 357 59.25% 211.5
4 VOLQUETE VOLVO 420 0.79 0.75 0.85 357 59.25% 211.5
5 CAMIONETA TOYOTA 130 0.78 0.67 0.85 110.5 52.26% 57.7
6 BUS MERCEDES BENZ 154 0.80 0.75 0.85 130.9 60.00% 78.5
7 COMBI TOYOTA 102 0.85 0.67 0.85 86.7 56.95% 49.4
8 SCOOPTRAM SANDVIK 95 0.86 0.35 0.85 80.75 30.10% 24.3
9 SCOOPTRAM CATERPILLAR 168 0.81 0.43 0.85 142.8 34.67% 49.5
10 SCOOPTRAM CATERPILLAR 270 0.77 0.49 0.85 229.5 37.65% 86.4
11 ROBOT LANZADOR DUX 168 0.80 0.35 0.85 39.98 28.00% 11.2
12 MINICARGADOR CATERPILLAR 75 0.86 0.33 0.85 18.09 28.38% 5.1
13 TELEHANDLER CATERPILLAR 74 0.90 0.42 0.85 23.78 37.80% 9.0
14 CAMIÓN HYUNDAI 103 0.77 0.67 0.85 45.17 51.59% 23.3
15 JUMBO SANDVIK 94 0.85 0.43 0.85 29.20 36.55% 10.7
16 EMPERNADOR SANDVIK 97 0.74 0.43 0.85 26.24 31.82% 8.3
Figura 30. Asistente de Calor en Ventsim.
g.2) Configuración del modelo por tipo de roca.
El tipo de roca que encontramos en interior mina también generan un calor sensible aumentando la temperatura del aire fresco.
Según la geología de la mina se cuenta con roca diorita y granodiorita.
Tabla 13.
Inputs por tipo de roca al modelo Ventsim 3D.
g.3) Convergencia de estaciones principales
En la figura siguiente se pueden visualizar las convergencias de las estaciones principales por calor con un rango de variación dentro del
±10%.
Figura 31. Convergencias de las estaciones principales por calor.
g.4) Convergencia de estaciones secundarias
En las figuras siguientes se visualizan la convergencia de las estaciones secundarias por calor en el rango de ± 10%.
Figura 32. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Norte: Milagros, Balcón, Horizonte.
Figura 33. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Rosarito, Rosa Orquidea, Rumpuy.
Figura 34. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Lourdes.
Figura 35. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Fortunata, Rosa.
Figura 36. Convergencia de estaciones secundarias por calor; zona Candelaria, Encanto.
g.5) Equipos Diésel en operación vs Equipos paralizados
En el tope de la RP 2705 de la Zona Lourdes se identificaron las temperaturas más altas. Por ello, se realizó el análisis de simulación de calor a detalle desde la altura del CX 2682 NV 1715 hasta el CX 2843 del NV 1815, teniendo en cuenta equipos Diésel en operación.