Universidad de Aconcagua

Presentación del tema: "Universidad de Aconcagua"— Transcripción de la presentación:

1 Universidad de Aconcagua
Clases de Ventilación de Minas Esteban López Araya. Universidad de Aconcagua TECNICO EN MINAS

2 EL AIRE EN LA MINA SUBTERRANEA Y SUS CONTAMINANTES.

3 1.- EL AIRE Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre, que permanecen alrededor de la Tierra por acción de la fuerza de gravedad. El aire es esencial para la vida en el planeta. Es particularmente delicado, fino, etéreo y -si está limpio- transparente en distancias cortas y medias.

4 El AIRE : Siendo un fluido básico de la vida, el cual, al pasar por una mina altera su composición, se define como una mezcla mecánica de gases que en su estado puro y seco tiene la composición % en Volumen % en peso Nitrógeno N2 78,09 75,53 Oxígeno O2 20,95 23,14 Anh. Carb. CO2 0,03 0,046 Argón y otros gases 0,93 1,284

5 CARACTERISTICAS DEL OXIGENO.
No tiene Olor. Color, Sabor Pe Peso especifico 1,11, con respecto al aire. Es un gas presente en el aire que sustenta la vida y la combustión. El hombre respira mejor y trabaja más fácilmente cuando el aire contiene alrededor de 21 % de oxigeno, cantidad normal que contiene la atmosfera a nivel del mar.

6 DEFICIENCIA DE OXIGENO.
La deficiencia de oxigeno en una mina subterránea puede ser causada: 1.- Introducción de gas diluyente. 2.- Desplazamiento del oxígeno. 3.- Una combinación de ambos procesos.

7 Efectos de la deficiencia de oxígeno
Contenido de oxigeno Efecto 17% Respiración rápida y profunda equiv a m.s.n.m. 15% Vértigo, vahído, zumbido en oídos, aceleración latidos. 13% Pérdida de conocimiento en exposición prolongada. 9% Desmayos inconsciencia. 7% Peligro de muerte equiv a m.s.n.m. 6% Movimientos convulsivos muerte. Las principales características de la disminución del oxigeno del aire de Minas son: 1.- Proceso de oxidación lenta de materiales. 2.- Desprendimiento de gases por las rocas. 3.- Respiración del hombre. 4.- Incendios, combustión de lámparas y motores, etc.

8 EL AIRE EN LAS MINAS SUBTERRANEAS.
El aire sufre cambios en el interior de una Mina subterránea, el oxigeno disminuye, el anhídrido carbónico aumenta, como también la cantidad de Nitrógeno y vapor de agua. Además al aire se agregan diversos gases y polvos. Se considera que el aire en la se Mina se compone: 1.- Aire atmosférico. 2.- Gases activos (gases explosivos o nocivos que se forman en el interior de la Mina) 3.- Aire Muerto (mezcla de anhídrido carbónico al 15 % y nitrógeno al 85 %)

9 Reglamento de seguridad minera, articulo 144 : No se permitirán trabajos en interior de una Mina Subterránea cuya concentración de oxigeno en el aire, en cuanto a peso, sea inferior a 19,5%. Decreto Supremo 594, articulo 58 : Se prohíbe la realización de trabajos, sin la protección personal correspondiente, en ambiente en que la atmosfera contenga menos de 18% de oxigeno, en % de volumen.

10 LA RESPIRACION HUMANA. La razón primordial para proveer aire limpio y con adecuado contenido de oxigeno es la sustentación de la vida humana. El sistema respiratorio permite proporcionar oxígeno a la sangre y eliminar anhídrido carbónico. Composición del aire exhalado N2 : 79 % O2 : 16 % CO2 : 5 %

11 Cuociente respiratorio:
Es la razón entre CO2 expelido con el oxigeno consumido, en volúmenes. CR = CO2 expelido O2 consumido Este CR relaciona el oxigeno con el Anhídrido Carbónico, para tener un índice que nos entregue una luz sobre el esfuerzo que hace el organismo humano.

12 1.1.- INHALACION DE OXIGENO Y AIRE EN LA RESPIRACION HUMANA
Actividad Reposo Moderada Muy vigorosa Ritmo respiratorio por minuto 12 30 40 Aire inhalado en cada respiración (litros) 0.4 – 0.71 1.5 – 2 2.5 Total aire inhalado (litros/min) 5 - 13 98 Oxigeno consumido (litros/min) 0.283 1.98 2.83 Cuociente Respiratorio “CR” 0.75 0.90 1.00

13 Con los datos de la tabla anterior puede calcularse la cantidad mínima de aire requerido para la respiración, para esto se debe considerar. 1.- Contenido de O2 será diluido bajo del límite recomendado de seguridad. 2.- El contenido de dióxido de carbono se elevará por encima del umbral límite.

14 Considerar ecuación de consumo
Dado el contenido mínimo permisible de oxigeno, 19,5 %, en cuanto peso. Calcular el caudal de aire requerido (Q) en m3/seg para una actividad vigorosa. Considerar ecuación de consumo Cant. de O2 en el aire – Cant. de O2 para respiración = Cant. de O2 en el aire de salida. 0,21 Q ,20 x = 0,195 Q Q = 0,003 m3 /seg.

15 Propiedades del aire Según la altitud, la temperatura y la composición del aire, la atmósfera terrestre se divide en cuatro capas: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera. A mayor altitud disminuyen la presión y el peso del aire.

16 PROPIEDADES FISICAS DEL AIRE:
Expansión: aumento de volumen de una masa de aire por reducción de la presión ejercida por una fuerza o debido a incorporación de calor. Contracción: reducción de volumen del aire al ser presionado por una fuerza, pero el volumen llega a un límite y el aire tiende a expandirse. Densidad: Es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. Se expresa como la masa de un cuerpo dividida por el volumen que ocupa Volumen: Es el espacio que ocupa el aire. Fluido: Se denomina a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas hay una fuerza de atracción débil. Humedad: Se denomina humedad ambiental a la cantidad de vapor de agua presente en el aire Presión atmosférica: Fuerza que ejerce el aire a todos los cuerpos. Masa: Cantidad de materia que tiene un cuerpo. La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales.

17 1.2.- PARAMETROS BASICOS 1.- VOLUMEN
El volumen es una magnitud escalar definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una función derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones. En matemáticas el volumen es una medida que se define como los demás conceptos métricos a partir de una distancia o tensor métrico. La unidad de medida de volumen en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico, aunque temporalmente también acepta el litro, que se utiliza comúnmente en la vida práctica.

18 Unidades de volumen: Unidades de volumen sólido.
Miden al volumen de un cuerpo utilizando unidades de longitud elevadas a la tercera potencia. Se le dice volumen sólido porque en geometría se utiliza para medir el espacio que ocupan los cuerpos tridimensionales, y se da por hecho que el interior de esos cuerpos es sólido. Unidades de volumen líquido. Fueron creadas para medir el volumen que ocupan los líquidos dentro de un recipiente. Unidades de volumen de áridos. También llamadas tradicionalmente unidades de capacidad. Estas unidades fueron creadas para medir el volumen que ocupan las cosechas (legumbres, tubérculos, forrajes y frutas) almacenadas en graneros y silos.

19 2.- DENSIDAD DEL AIRE. Es la cantidad de masa de aire contenida en la unidad de Volumen. d = m v d : Densidad (grs/cm3 ) – (lbs/pie3) m : Masa (grs) - (lbs) v : Volumen (cm3) – (pie3) EJERCICIO.

20 3.- PRESION En Física, presión (P) se define como la relación que existe entre una fuerza (F) y la superficie (S) sobre la que se aplica, y se calcula con la fórmula P = F s P = Presión F = Fuerza s = Superficie En nuestras fórmulas usaremos como unidad de presión la atmósfera (atm) y el milímetro de mercurio (mm Hg). 1 atmósfera (atm) = 760 mm Hg.

21 4.- FLUIDO Se denomina fluido a un medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas hay una fuerza de atracción. Los fluidos se caracterizan por cambiar de forma sin que existan fuerzas restituidas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal diferencia con un sólido deformable). Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre si por fuerzas cohesivas débiles y/o las paredes de un recipiente; el término engloba a los líquidos y los gases. Los líquidos toman la forma del recipiente que los aloja, manteniendo su propio volumen, mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma propios.

22 5.- TEMPERATURA La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio, frío que puede ser medida. Está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía cinética“, la cual esta asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslación, rotacional o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más "caliente"; es decir, que su temperatura es mayor. ¿Por qué?

23 Unidades de temperatura
Las escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, las relativas y las absolutas. Temperatura Relativa. Grado Celsius (°C). Anders Celsius en 1742 estableció los puntos de fusión y ebullición del agua. Punto de fusión, cuando una mezcla de hielo y agua que se encuentra en equilibrio. Punto cuando una mezcla de agua y vapor de agua se encuentran en equilibrio (1 atm). Temperatura absoluta. Es el valor de la temperatura medida con respecto a una escala que comienza en el cero absoluto (0 K ó −273,15 °C). Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier escala de medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero absoluto. Otro detalle es que en las absolutas no existen temperaturas negativas las cantidades son siempre positivas.

24 6.- VISCOSIDAD Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. Todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento. µ = .__kg___ m x seg

25 7.- HUMEDAD AMBIENTAL Se denomina humedad ambiental a la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se puede expresar humedad relativa o grado de humedad. Evaluación de la humedad del aire ambiente Hay varios modos de estimar la cantidad de vapor en el aire ambiente. Presión de vapor, la presión de vapor es uno de los modos de estimar la cantidad de fuerza que genera una cantidad de vapor de agua contenida en el aire sobre una superficie (Pa o KPa).

26 Humedad absoluta, se llama humedad absoluta a la cantidad de vapor de agua (generalmente medida en gramos) por unidad de volumen de aire ambiente (medido en metros cúbicos). Humedad específica, es la cantidad de vapor de agua contenido en el aire, medido en gramos de vapor por kilogramo de aire húmedo. Humedad relativa, La humedad relativa es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que contiene el aire y la que necesitaría contener para saturarse a idéntica temperatura.

27 8.- PESO ESPECÍFICO. Se obtiene dividiendo un peso conocido de la sustancia entre el volumen que ocupa. Llamando p al peso y v al volumen, el peso específico, Pc, vale: Pc= p . v P = Peso V = Volumen

28 Pe = Peso específico del aire seco: 1,24 Kg/m3 a 10 °C y 1,205 a 20 °C
Pe = Peso especifico del agua es de 1000 Kg/m3

29 2.- GASES DE MINAS Características de algunos gases comunes que se encuentran en el Aire de Minas: 1.- ORIGEN DE LOS GASES: i.- Gases de estrata : Metano se libera de 0,6 a 1,2 m3/min por m2 de superficie fresca de carbón expuesta. ii.- Gases de tronadura : La dinamita se clasifican según su emisión de gases tóxicos al detonar, el fabricante debe entregar los gases que resultan del uso de sus productos.

30 Para dinamitas permisibles
Clases de explosivo Cantidad de gases m3 por Kg de explosivo A Menos de 0,078. B 0,08 – 0,156 C 0,16 – 0,232 iii.- Máquinas de combustión interna : pueden liberar gran cantidad de contaminantes, hasta 0,28 m3/min por HP, estos gases son CO, NO2, aldehídos, humos, metano y SO2.

31 iv.- Fuegos y explosiones : la combustión es generalmente incompleta en el caso de fuegos y explosiones, por lo cual, además de bióxido de carbono, pueden producir monóxidos de carbono, metano y otros gases. v.- Respiración humana : La respiración libera aproximadamente 47,20 x m3/s de dióxido de carbono por trabajador. vi.- Baterías : desprenden pequeñas cantidades de hidrógeno durante el proceso de recarga.

32 3.- POLVO DE MINAS El polvo de minas es un conjunto de partículas que se encuentran en el aire, paredes, techos y pisos. Cuando el polvo se encuentra en el aire, forma un sistema disperso llamado “aerosol”, el cual puede permanecer un largo tiempo, dependiendo, de varios factores, finura del polvo, peso especifico, velocidad del movimiento del aire, humedad y temperatura.

33 Suspensión de la partícula de polvo en el aire.
Para determinar la duración de una partícula de polvo en el aire sin movimiento se debe tener en cuenta la interacción de dos fuerzas: 1.- La gravedad de la partícula. 2.- La fuerza de resistencia del aire.

34 Cuando se trata de partículas menores de 10 micrones éstas caerán desde cierto instante, con velocidad constante determinada por la ley de Stokes. V = (2 x r2 x g x (Dp – Da)) 9 x ua V : Velocidad de la partícula en cm / seg r : Radio de la partícula cm g : Aceleración de gravedad cm / s2 ua : Viscocidad del aire Poises. Dp : Peso especifico de la partícula gr/cm3. Da : Peso especifico del aire gr/cm3.

35 Diámetro de la partícula micrones
Debido a que el peso específico del aire es muy pequeño respecto al de la partícula, éste puede omitirse y colocando en la formula. g : 981 cm/seg2. ua : 1,181 x 10-4 Poises. V = 1,2 x 106 x r2 x Dp (cm/seg) Considerando que la partícula cuarzo donde Dp 2,5 (gr/cm3) cae de una altura 2 metros en el aire absolutamente inmóvil según su diámetro cual será su tiempo de caída. Diámetro de la partícula micrones Tiempo de caída 100 2,67 seg. 10 4,45 min 5 17,54 min 1 hr.

36 3.1- Comportamiento básico del polvo
El polvo ocupa el segundo lugar entre los contaminantes del aire que preocupa al trabajo en la Mina Subterránea. El polvo tiene mucho en común con los gases en cuanto a su modo ocurrencia, comportamiento y control. Los siguientes principios básicos de comportamiento son aplicables al control de las partículas. 1.- Las partículas sólidas y líquidas, tienen características similares al estar suspendidas.

37 2.- Las partículas de polvo de consecuencia patológicas y combustibles están predominantemente bajo 10 um de tamaño (1micrón = 0,001 mm). 3.- Las partículas superiores a 10 micrones no se mantienen en suspensión en corrientes de aire aún de velocidad moderada. 4.- Los polvos industrial y mineros tienen característicamente un tamaño en rango de 0,5 a 3 um. 5.- Los polvos bajo los 10um son los importantes en la higiene industrial. 6.- Los polvos finos se controlan por una corriente de aire, donde se encuentran.

38 EFECTOS EN LA SALUD Y FUENTES DE ORIGEN DE LOS COTAMINANTES

39 1.- Control de ambientes mineros CAM
Control simultaneo, dentro de límites prefijados de la calidad, cantidad, temperatura y humedad del aire en un espacio determinado con el propósito de proporcionar un ambiente adecuado a la subsistencia humana.

40 Objetivos que persigue:
1.- Proporcionar el aire necesario para la vida y normal funcionamiento de las maquinas y equipos. 2.- Diluir y extraer los gases asfixiantes, tóxicos y/o inflamables que se generan permanentemente en la Mina Subterránea. 3.- Controlar los polvos nosivos para la salud humana y perjudiciales para el funcionamiento de los equipos. 4.- control de temperatura ambiental 5.- Control de flujo de aire en la Mina.

41 2.- Clasificación de los gases en las Minas
1.- Gases esenciales: Indispensables para la vida humana. a.- Aire atmosférico. b.- Oxígeno. 2.- Sofocantes : Se conocen como desplazadores. Estos Producen ahogo y altas concentraciones muerte. a.- N2 b.- CO2 c.- CH4

42 3.-Tóxicos venenosos : Nocivos al organismo por su acción venenosa.
a.- CO b.- Humos nitrosos. c.- Acido sulfhídrico H2S (LPP 8 ppm Huevo podrido. d.- Anídrido Sulfuroso SO2. > 15 % fatal. 4.- Explosivos o inflamable. a.- Metano CH4. b.- Monixido de carbono.

43 3.- Sílice y otros polvos de interés para la Salud Ocupacional.
1.- Sílice : Se da nombre al compuesto de Si y O2 llamado anhídrido de silicio, dióxido de silicio Sílice, siendo abundante en minerales y vegetales. 2.- Talco : (Talcosis) componente principal de la Silicato de Ca y Mg que se transforma en Talco. Se usa en farmacias, en industria de la goma, en extintores de polvo químico.

44 3. - Granitos : Es una mezcla heterogénea de Cuarzo, Feldespato y mica
3.- Granitos : Es una mezcla heterogénea de Cuarzo, Feldespato y mica. Se usa en caminos, estatuas. Edificios, etc. 4.- Asbesto : las fibras son las que producen la asbestosis, mayor riesgo se presenta en las industrias de demolición y mantención de aislaciones térmicas, en la minería es nulo. 5.- Carbón : Los lugares de mayor riesgo están en la minería de carbón, donde existe cuarzos y silicatos, se debe considerar los riesgo de exploción, CH4 y la sílice.