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

OBJETIVOS Y PRINCIPIOS DE LA VENTILACIÓN MINERA

VENTILACION EN MINAS SUBTERRANEA VENTILACION NATURAL: En una mina sin ventiladores se establece una ventilación natural como consecuencia del calentamiento del aire por tal razón el caudal tiende a subir.

CIRCUITOS DE VENTILACON La forma como se encuentren conectadas las galerías en una mina subterránea deciden la manera de como se distribuirá el caudal de aire dentro de ellas y la depresión del circuito. La mayor o menor complicación en la resolución de un sistema de ventilación esta íntimamente ligado a las conexiones de las galerías dentro de él.

1.- Circuitos básicos de ventilación. Los tipos básicos de combinación de ductos y galerías en un sistema son el serie y el paralelo. Además de estos se presentan combinaciones complejas llamados mixtos. 1.1.- Circuitos en serie: El flujo en serie resulta cuando todas la galerías se conectan extremos a extremos, la energía en los circuito en serie es elevada, Para un caudal dado las caídas son acumulativas y las resistencias son acumulativas.

Si no existieran pérdidas, el caudal de aire permanece constante. Q1 = Q2 = Q3 = ... = Qn La resistencia total del sistema es igual a la suma de las resistencias parciales. R = R1 + R2 + R3 + ... + Rn La caída de presión total del sistema es igual a la suma de las depresiones parciales. H = H1 + H2 + H3 + ... + Hn

1.2.- Circuitos en paralelos. Las galerías se ramifican en un punto, en dos o más circuitos que se unen en otro punto. Cuando dos o más galerías parten de un punto y en el otro extremo se comunican con la atmósfera, también están en paralelo. La unión en paralelo puede ser abierta o cerrada. Es abierta cuando los extremos salen a la superficie. Es cerrada cuando los dos puntos de unión se encuentran en el interior de la mina.

h b d f j i g l k a c e

Las caídas de presiones de los ramales paralelos son iguales independientemente del largo, resistencia y caudal de aire. H = H1 = H2 = H3 = ... = Hn El caudal total del sistema en galerías en paralelo es: Q = Q1 + Q2 + Q3 + ... +Qn. La raíz cuadrada del valor recíproco de la resistencia aerodinámica del circuito es igual a la suma de las raíces cuadradas de los valores recíprocos de las resistencias aerodinámicas parciales. 1/ √R = 1/ √R1 + 1/ √R2 + ... + 1/ √Rn

La ventaja de galerías múltiples de entrada y de retorno, esta bien comprendida para mejorar la ventilación.

2.- Repartición de corrientes de aire. Una ventilación subdividida es necesaria por razones tanto económicas como de seguridad. La división del sistema de ventilación de una mina en múltiples galerías provee sectores separados en la mina y permite mejor control del aire. La reparticiones deben hacerse lo más cerca posible de la toma de aire y juntarlas cerca de la salida, para reducir pérdidas de presión y volumen mediante el completo aprovechamiento del flujo paralelo.

Son reparticiones naturales aquellas en que el flujo de aire se divide en forma natural. Cada subdivisión lleva un volumen de aire que depende de la caída de presión y del factor de resistencia.

3.- Reguladores. Un regulador consiste en un resistencia artificial que se instala en una sector de la galería. Los reguladores pueden consistir de pequeñas aberturas en tapados, controlados por puertas de correderas, o puertas parcialmente abiertas mediante un pestillo. La regulación de aire, se utiliza para controlar volúmenes de aire en áreas de trabajo, para equilibrar la repartición y controlar la operación.

A = 40 x Q (H)1/2 A = Área de abertura del regulador, en pies2. Q = Volumen de aire, expresado en unidades de 100000 pies3/min. H = Caída de presión a través del regulador, en pulgadas de agua. Ejercicios: 1.- ¿Qué tamaño de regulador se necesita para pasar 20.000 pie3/min con una caída de presión de 2 Pulg H2O?. 2.- ¿Cuál será la perdida aproximada de presión de un agujero en un tapado de 2 pies2, con un paso de 8000 pies3/min?.

Determinación de la potencia del aire. Para tener circulación de aire a través de un circuito es necesario entregar energía al sistema. Esta energía es función de la caída total del sistema y del caudal que se desee circular quedando esto representado por la siguiente expresión AHP = Ht x Q (HP) 6,346 Ht = Caída del sistema (pulg. Columna de agua). Q = Caudal circulante (cfm). AHP = Energía en HP que se debe proporcional al sistema para mover un caudal.

Consideraciones para los ventiladores: Potencia para mover un Q de aire y potencia al freno de un AHP = Q x H (Hp). BHP = A x V x CosB x 31/2 (HP) 6,346 746 E = AHP x 100 (%) BHP AHP = Potencia para mover un caudal de aire BHP = Potencia al freno del ventilador Q = Caudal (c.f.m.) H = Depresión del circuito (Pulgada de agua). P = Potencia del motor (HP). A = Amperaje (Amp) V = Voltaje (Volt) E = Eficiencia la cual varia entre 70 a 85 %. ¿Cuál será la potencia de un ventilador para mover 9,44 mts3/seg con una caída de presión de 2 Pulg H2O, cual será su eficiencia si la potencia al freno es 7800 HP.?

SISTEMAS DE VENTILACION SECUNDARIA La ventilación secundaria se define como aquellos sistemas que, haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de la mina subterránea Empleando para ello los circuitos de alimentación de aire fresco y de evacuación del aire viciado que le proporcione el sistema de ventilación general.

El objetivo de la ventilación secundaria: Mantener las galerías en desarrollo, con un ambiente adecuado para el buen desempeño de los hombres y maquinarias: 1.- Manteniendo un nivel de contaminación ambiental bajo las concentraciones máximas permitidas. 2.- Con una alimentación de aire fresco suficiente para cubrir los requerimientos de las maquinarias utilizadas en el desarrollo y preparación de nuevas labores.

Una ventilación secundaria eficaz de los desarrollos de galerías, no solo proporciona un ambiente más sano y confortable para los trabajadores, sino que además permite: 1.- Obtener mejores rendimientos y velocidad de avance al acortar los tiempos de espera para la evacuación de polvo y gases de tronaduras. 2.- Mejorar la productividad de los hombres y equipos, la visibilidad, la seguridad y otros efectos beneficiosos que se traducen finalmente en una rebaja de los costos de desarrollo y en el término de los mismo dentro de los plazos establecidos.

1.- Determinación del tipo de sistema de ventilación a usar. La ventilación secundaria o ventilación de labores en desarrollo con frente ciega consiste en conducir por la labor, una cantidad de aire variable desde unos pocos metros hasta algunos cientos de metros. El objetivo de este aire puro y fresco es proporcionar al oxigeno para los mismos fines que una ventilación principal, es decir. 1.- Respiración del personal. 2.- Dosificación del calor generado por el movimiento de equipos. 3.- Dilución y arrastre del contanminante; polvo, gases de escape de equipos diesel y gases de explosivos.

1.1.- Ventilación Aspirante. La corriente de aire circula en dirección a la frente, luego esta converge muy rápido y se introduce en el ducto, de modo que todo movimiento de aire desaparece delante de la boca de aspiración a una distancia muy corta.

Ventajas: 1.- El aire fresco ingresa hacia las labores por el mismo túnel, y se extrae ya contaminado por el interior de la manga. 2.- Proporciona aire fresco a las labores intermedias, entre la boca del túnel y el frente e desarrollo. Desventaja: 1.- La zona entre ducto y el frente requiere de elementos auxiliares de ventilación Zona Muerta. 2.- Para evitar que el aire viciado no sea recirculado, es necesario colocar el extremo de salida del ducto a una cierta distancia de la entrada de aire fresco a la galería.

1.2.- Ventilación impelente o soplante. El aire fresco sale por el extremo del ducto en dirección del fondo de la labor, realiza un barrido y el aire viciado sale por reflujo de la galería, sistema ideal para avances horizontales.

Ventajas 1.- Buena ventilación de labores ejecutadas en el frente en desarrollo. Desventaja. 1.- Se ocupa mucho tiempo de espera para ventilar túneles después de cada tronadura. El aire contaminado afecta a las labores intermedias. En Minas con alta temperatura el aire fresco produce agrietamiento de la roca y planchoneo.

1.3.- Ventilación Aspirante – Impelente. Se precisa de dos ductos de ventilación, cada uno provisto de su ventilador respectivo, uno extrae el aire contaminado y el otro inyecta aire al frente.

2.- Instalación de ventiladores Secundarios. La elección de un ventilador para entregar un caudal determinado en el extremo de la manga implica determinar. ¿Qué cantidad de aire y a que presión es necesario mandar? 1.- Estimación del caudal según condiciones impuestas por el desarrollo. 2.- Determinación por perdidas de fricción. 3.- Determinación de perdidas singulares.

4.- Determinación de presión total del sistema. 5.- Análisis de curva característica del ventilador. 6.- Estimación del punto de operación del sistema. 7.- Estimación de potencia requerida.

3.- defecto más frecuentes en la instalación de potencia requerida. Las anomalías más comunes que se observan en la instalación de ventiladores y afectan sus funcionamientos son: 1.- No uso del cono de entrada en instalaciones de ventiladores impelentes. 2.- No uso de rejilla de protección en el cono de entrada. 3.- El uso de piezas defectuosas en unión entre el ventilador y ducto. 4.- Instalación de conos de descarga con radios menores. 5.- Conexiones directas de ductos plásticos a los ventiladores producen estrechamiento de sección, con la consiguiente pérdida de presión. 6.- No unir la manga al ventilador para evitar que esta se colapse. 7.- El montaje de un ventilador aspirante con descarga libre sin cono o ducto que reduzca la velocidad de salida del aire.