Aire en lo Profundo

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La gestión en la obtención de aire limpio para la minería subterránea, no es un mero trámite o procedimiento a realizar, sino que su trasfondo es de suma importancia para la seguridad y vida de quienes desempeñan a diario sus funciones en las profundidades de la tierra

La minería subterránea presenta una serie de desafíos en materia de seguridad, que exige una constante supervisión y reinvención, conforme avanza el tiempo y el desarrollo de la tecnología.

El tema central que hoy nos convoca es la ventilación en la minería subterránea, pero hemos hecho mención a la seguridad, porque es precisamente esta la razón principal de por qué la obtención de aire limpio es fundamental.

Concretamente, establecer una circulación de aire limpio dentro de una mina subterránea se torna de importancia para la obtención del oxígeno, climatización, y equilibrar la liberación de gases tóxicos. Lograr condiciones ambientales y termo-ambientales adecuadas para todo el personal, es obligación. De acuerdo a esto, considerar lo siguiente es trascendental:

 

  1. Es fundamental tener un contenido mínimo deoxígeno en la atmósfera de la mina para permitir la respiración de los trabajadores. Además, es necesario proporcionar el volumen de aire para los equipos diesel, e instalaciones subterráneas.
  2. A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura aumenta. El gradiente geotérmicomedio es de 1º cada 33 m. Adicionalmente, los equipos y máquinas presentes en el interior contribuyen a elevar la temperatura del aire. En este caso, la ventilación es necesaria para la climatización de la mina, y la reducción de la temperatura.
  3. En el interior hay polvo en suspensión, además de desprenderse diferentes tipos de gases, según el mineral a explotar, y la maquinaria utilizada. Estos gases pueden ser tóxicos, asfixiantes y/o explosivos, por lo que es necesario extraerlos, o diluirlos por debajo de los límites legales establecidos.

 

Los ventiladores son los responsables del movimiento del aire, y juegan un papel fundamental tanto en la ventilación principal, como en la secundaria. Los tipos de ventiladores utilizados son: Axiales o de hélice y Radiales o centrífugos.

Presentación de Proyectos de Ventilación en Minas Subterráneas

 

Respecto a la gestión en la obtención de aire limpio, Sernageomin, consciente de la importancia de incorporar la variable seguridad a los proyectos mineros del país, ha desarrollado guías metodológicas, con el propósito de que los empresarios mineros cuenten con un apoyo que les permita la aplicación correcta de la legislación vigente en materias de seguridad minera, en cada uno de sus proyectos, y a su vez logren un desempeño eficiente en la tramitación de ellos.

A continuación, compartiremos con usted las indicaciones necesarias para orientar al proponente en su trabajo de ventilación de las labores mineras, en el sentido de que su trabajo se enmarque dentro de la reglamentación contenida en el “Reglamento de Seguridad Minera” (RSM).

 

Descripción General del Proyecto: La descripción del sistema de ventilación, según lo expuesto en el documento publicado por Sernageomin, debe incluir una descripción resumida del método de explotación y los equipos necesarios. Normalmente, es una parte del Proyecto de Explotación y, en tal caso en términos generales, la descripción del sistema deberá contener, si correspondiere, la siguiente información:

 

♦ Nombre de la mina u obra y objetivo de ello.

♦ Ubicación geográfica y política, de la mina u obra.

♦ Nombre del establecimiento.

♦ Nombre y ubicación de las pertenencias que amparan los lugares de trabajo, cuando corresponda.

♦ Nombre del propietario y representante legal de la empresa.

♦ Método o Métodos de explotación proyectados y sus parámetros principales.

♦ Profesionales mineros que firman el proyecto y profesional minero responsable de la faena.

 

Antecedentes Técnicos Generales del Proyecto de Ventilación:

 

  1. Se deberá calcular la cantidad de aire requerido, considerando los siguientes aspectos:

 

♦ Velocidad del aire a la entrada del túnel

♦ Cantidad de aire para el equipo Diesel

♦ Cantidad de aire para la gente

♦ Aire necesario para diluir o remover los gases y el polvo

♦ Cantidad de aire adecuado para enfriar u otras necesidades.

 

  1. Cálculo de la caída de presión del sistema:

 

♦ Pérdidas por fricción y pérdidas por choque.

 

  1. Plano detallado de la mina u obra, indicando los sectores en que serán ubicados los equipos.

 

  1. d) Listado de equipos seleccionados.

 

Antecedentes Técnicos Específicos del Proyecto de Ventilación:

 

  1. Cálculo de los caudales parciales de aire por cada operación.

 

♦ Perforación.

♦ Carguío de explosivos, acuñaduras y trabajos varios al interior de la mina.

♦ Tronadura de avance y producción.

♦ Caudal requerido para carguío y transporte.

 

  1. Considerar en el cálculo de las pérdidas, las siguientes restricciones físicas:

 

♦ Espacio existente entre los equipos de carguío y transporte y la labor.

♦ Longitud del ducto.

♦ Problemas con el manejo de insumos o material suspendido en la labor.

♦ Daños potenciales de la tronadura y otras actividades.

 

  1. Otras consideraciones:

 

♦ Los ductos y ventiladores deben ser calculados de manera que los ventiladores puedan mover el aire requerido.

♦ Señalar las direcciones preferentes del flujo de aire (succión y soplado).

 

  1. Potencia y eficiencia de los ventiladores, más ductería empleada.

 

Descripción General de los métodos de ventilación de minas

 

A continuación, les presentamos los métodos de ventilación de minas, según descripción contenida en documento de Sernageomin.

 

Ventilación Natural: La energía más barata y abundante en la naturaleza es el aire natural, que se utiliza en la ventilación para minas subterráneas. Este aire se introduce por la bocamina principal de ingreso, recorriendo el flujo del aire por la totalidad del circuito de ventilación, hasta la salida del aire por la otra bocamina.

Para que funcione la ventilación natural tiene que existir una diferencia de alturas entre las bocaminas de entrada y salida. En realidad, más importante que la profundidad de la mina, es el intercambio termodinámico que se produce entre la superficie y el interior. La energía térmica agregada al sistema se transforma a energía de presión, susceptible de producir un flujo de aire (el aire caliente desplaza al aire frío produciendo circulación).

 

Ventilación Auxiliar: Como ventilación auxiliar o secundaria, definimos aquellos sistemas que, haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las minas subterráneas, empleando para ello circuitos de alimentación de aire fresco y de evacuación del aire viciado que les proporciona el sistema de ventilación general.

Por extensión, esta definición la aplicamos al laboreo de túneles desde la superficie, aún cuando en estos casos no exista un sistema de ventilación general.

Los sistemas de ventilación auxiliar que pueden emplearse en el desarrollo de galerías horizontales, utilizando ductos y ventiladores auxiliares, son:

 

Sistema impelente: El aire es impulsado dentro del ducto y sale por la galería en desarrollo ya viciado.

 

Sistema aspirante: El aire fresco ingresa a la frente por la galería y el contaminado es extraído por la ductería. Para ventilar desarrollos de túneles desde la superficie, es el sistema aspirante el preferido para su ventilación.

 

Un tercer sistema es el combinado, aspirante-impelente, que emplea dos tendidos de ductería, una para extraer aire y el segundo para impulsar aire limpio a la frente en avance. Este sistema reúne las ventajas de los dos tipos básicos, en cuanto a mantener la galería y la frente en desarrollo con una renovación constante de aire limpio y en la velocidad de la extracción de los gases de disparos, con la desventaja de su mayor costo de instalación y manutención.

 

La aplicación de sistemas auxiliares para desarrollar galerías verticales está limitada a su empleo para ventilar la galería donde se inicia el desarrollo de la chimenea o pique, dado que la destrucción de los tendidos de ductos dentro de la labor vertical por la caída de la roca en los disparos es inevitable (en su reemplazo se utiliza el aire comprimido).

 

Uso de Aire Comprimido:

 

Por su alto costo, en relación a la ventilación mecanizada, el uso del aire comprimido para atender la aireación de desarrollos debe limitarse exclusivamente a aquellas aplicaciones donde no es posible por razones prácticas el utilizar sistemas auxiliares de ventilación como es el caso particular del desarrollo manual de chimeneas, o piques inclinados.

El uso de sopladores de aire comprimido para ventilar los desarrollos horizontales, se debe limitar a aquellas galerías de pequeña sección que por la falta de espacio físico no hacen posible los tendidos de mangas de ventilación y para acelerar la salida de los gases en los sistemas aspirantes, instalando los sopladores en el extremo de la cañería de aire comprimido cercana a las frentes (zona muerta), siempre que no sea posible el uso de ventiladores eléctricos portátiles con manga lisa que impulse aire a la frente en avance.

 

ART. 141, DS 72: En las galerías en desarrollo donde se use ventilación auxiliar, el extremo de la tubería no deberá estar a más de 30 metros de la frente*

 

Consideraciones Técnicas para la Ventilación de Minas Subterráneas 

 

  • En todos los lugares de la mina donde accede personal, el ambiente deberá ventilarse por medio de una corriente de aire fresco, de no menos de 3 metros cúbicos por minutos y por persona, en cualquier sitio de la mina, y la velocidad promedio no podrá ser mayor de 150 [m/min], ni inferior a 15 metros por minutos.
  • En toda mina subterránea se deberá disponer de circuitos de ventilación natural, o forzado, a objeto de mantener un suministro permanente de aire fresco y retorno del aire viciado.
  • En las minas se deberá realizar semestralmente un aforo de ventilación en las entradas y salidas principales de la mina, y anualmente un control general de toda la mina. Los resultados obtenidos a estos aforos deberán registrarse y mantenerse disponible para el Servicio.
  • En las minas donde en el desarrollo de las galerías se use ventilación auxiliar, el extremo de la manga de ventilación no deberá estar a más de treinta metros de la frente.
  • En caso de ser necesario ventilar galerías y/o chimeneas con aire comprimido se deberá adicionar a esto sopladores tipo venturi.
  • No se permitirá la ejecución de trabajos en el interior de las minas subterráneas cuya concentración de oxígeno en el aire, en cuanto a peso, sea inferior a 19,5 %.
  • Los ventiladores principales de la mina, se instalaran en lugares a prueba de fuego.
  • En caso de paralización imprevista de los ventiladores principales, el personal deberá ser evacuado de los frentes, hacia lugares ventilados, o a la superficie si es necesario, según las condiciones ambientales existentes.
  • Los reguladores de ventilación no deben ubicarse en galerías de acceso o de transporte.
  • Los ductos de ventilación y los ventiladores, deberán poseer descarga a tierra.
  • Las puertas principales de ventilación y sus marcos, deben ser construidas de materiales incombustibles o resistentes al fuego, y empotrados en la galería. Tales puertas, serán dobles cuando constituyan la única separación entre los flujos de aire principal de entrada y de retorno de la mina. Deben instalarse convenientemente espaciadas para que durante su utilización, como el paso de personas y/o materiales, a lo menos una de ellas permanezca cerrada. Así también, la puerta que esté abierta, debe estar bien sujeta a la caja, de manera que esta no se cierre por efecto de caudales de aire.
  • En las minas en que se haya comprobado la presencia de gases explosivos, estará prohibido ventilar los “frentes” de explotación por medio de una inyección de aire.
  • En las faenas de la minería del carbón se deberá contar con un barómetro ubicado en un sitio apropiado en superficie, a fin de conocer la tendencia de la concentración de metano en el interior, cuando la presión barométrica desciende.
  • En toda faena carbonífera subterránea, deberán efectuarse mediciones del contenido de metano (CH4), por lo menos cada treinta (30) minutos en el flujo de ventilación y en los frentes de trabajo, después de cada disparo. Este control será efectuado por personal calificado y autorizado, consignando por escrito en libretas especiales o en otro medio adecuado, los valores obtenidos.
  • Cada vez que ocurra una acumulación de grisú, de cualquier valor que ella sea, deben adoptarse medidas inmediatas para desalojar el gas y medidas especiales para normalizar la ventilación, todo lo cual se registrara en el libro de novedades del turno.
  • No serán considerados lugares aptos para la presencia de personas, los frentes de trabajo, vías de acceso o de comunicación, si el aire contiene más de un 2% de metano, en los frentes de arranque, y más de un 0,75% de metano en las galerías de retorno general del aire de la mina.

 

*La información contenida en esta nota, corresponde en su mayoría a las publicaciones de Sernageomin, tituladas “Guía Metodológica de Seguridad para Proyectos de Ventilación de Minas” (2008) del Departamento de Seguridad Minera; y a “Ventilación de Minas” (octubre, 2015).

 

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