Calculos De Requerimientos De Aire Fresco En Interior Mina

CALCULOS DE REQUERIMIENTOS DE AIRE FRESCO EN INTERIOR MINA

CALCULO DE REQUERIMIENTOS DE AIRE FRESCO EN INTERIOR MINA 1. GENERALIDADES Todo sistema de ventilación parte del conocimiento de los requerimientos de aire fresco (caudales), el RSSO en minería expresa lo siguiente: Art. 246

1.1. REQUERIMIENTOS DE AIRE FRESCO PARA MINAS METALICAS Y NO METALICAS. En toda Unidad Minera Subterránea debe calcularse necesariamente los requerimientos de aire fresco para el personal que labora en interior mina; para los equipos diésel autorizados (Scooptram, Dumper, Volquetes, camiones, camionetas) y para la dilución de los contaminantes.

a) Para el personal. Se utiliza la siguiente fórmula: Q1= n * q1; m3/min. Donde: n = número de trabajadores en interior mina q1 = cantidad mínima de aire necesaria por c/d trabajador. RSSO en minería Art. 246

Actividad

Respiraciones por minuto

Aire inhalado por respiración lt/min.

Consumo de aire lt/min.

Consumo de oxígeno lt/min.

Reposo

16

0.5

8

2

Moderada

30

1.6

48

10

Intensa

40

2.5

100

20

La mayor parte de los trabajos en interior mina son en condiciones diferentes a los trabajos en superficie y asumiendo por exceso que el trabajador, cualquiera sea la cota de trabajo, consume 100 lt/min (0.1 m3/min) de aire fresco.

Cota de trabajo m.s.n.m.

Caudal requerido por trabajador m3/min

Caudal consumido por trabajador m3/min

Caudal no consumido por trabajador m3/min

Porcentaje aire fresco no consumido por trabajador %

Hasta 1500

3.00

0.10

2.9

96.67

1500 a 3000

4.2

0.10

4.1

97.61

3000 a 4000

5.1

0.10

5.0

98.04

4000 a más

6.0

0.10

5.9

98.33

El cuadro nos muestra que el trabajador sólo consumirá entre 3.33 y 1.67% del volumen de aire fresco que realmente se le abastece. Analizando el abastecimiento/consumo de aire fresco para una mina que se encuentra entre 0 y 1500 m.s.n.m., se tiene: Por norma es de 3 m3/min (3000 lt/min) por trabajador Elemento vital para el organismo, el contenido de oxígeno es aprox. la quinta parte, es decir 0.6 m3(600 lt.) El O2 que ingresa al organismo contiene 20.95% en volumen y el exhalado 16.00%; es decir, se consume realmente:

20.95……….100% 16.00……….. X 16 x 100 X = ___________ 29.95 X = 76.37 – 100 = 23.63% de O2 por respiración conversión en litros. 600 lt……… 100% X ………… 23.63 X = 141.78 lt por respiración El O2 abastecido por cada respiración, en teoría, será consumido en: 600 lt/141.78 lt = 4.23 min.

0-1500 m.s.n.m.

1500 – 3000 m.s.n.m.

3000 – 4000 m.s.n.m.

4000 a más m.s.n.m.

Abastecimiento aire fresco; lt/min.

3000

4200

5100

6000

Contenido de oxígeno; lt/min.

600

840

1020

1200

Consumo de O2/ trabajador; lt/min.

141.78

198.49

241.03

283.56

Tiempo de consumo; min.

4.23

4.24

4.23

4.23

Las condiciones ambientales de interior mina son diferentes a superficie y que las cotas de las minas y de sus labores son diferentes, es necesario cumplir y hacer cumplir las reglamentaciones en cuanto a abastecimiento de aire fresco. CONTENIDO DE AIRE.

AIRE ATMOSFERICO

OXIGENO

ANHIDRIDO CARBONICO

Aire inhalado

20.95% en volumen

0.03% en volumen

Aire inhalado

16.00% en volumen

4.00% en volumen.

FORMULA EMPIRICA PARA HALLAR EL CAUDAL (Q) DE AIRE FRESCO. PARA OXIGENO: Q = A/(B-C) cfm PARA ANHIDRIDO CARBONICO: Q = A/(D-E)

donde: A = Cantidad de O2 consumido en actividad moderada (10 lt/min). B = Cantidad de O2 que se inhala en cada respiración (21%) C = Cantidad de O2 mínimo en el aire (19.5%) D = Límite máximo permisible del CO2 (0.5%) E = Cantidad existente de CO2 en la atmósfera(0.03%)

Ejercicio 01: ¿Cuántos pies cúbicos de aire por minuto se requieren para mantener el oxígeno por encima de 19.5%? Solución: QAIRE=10/(21-19.5) =6.67cfm=0.19m3/min Ejercicio 02: ¿Cuántos pies cúbicos por minuto se requieren para que la concentración de CO2 no sobrepase de su LMP? Solución: QAIRE=10/(0.5-0.03) =21.28cfm=0.60m3/min

b) PARA LOS EQUIPOS DIESEL AUTORIZADOS Fórmula que se utiliza para hallar requerimiento de aire fresco; cuando se utiliza equipos diesel: Q2 = 3*[HP-(HP*%)]; m3/min donde: 3 = Cantidad de aire circulante por cada HP que desarrollen los equipos, en base al RSSO Art. 246, aire circulante no será menor de 3 m3/min por c/d HP que desarrollen los equipos. HP: Potencia o HP de placa desarrollados por el total de vehículos diesel autorizados que trabajen en interior mina. % = Porcentaje de corrección de la potencia por altura de trabajo.

• Los fabricantes de equipos diesel determinan que la potencia de sus motores son referidos al nivel del mar y que la potencia de un motor de cuatro tiempos (>mente trabajan en interior mina), disminuye un 1% por cada 100 m. de altura de trabajo. Ejemplo: Si la potencia de placa de un LHD diesel es de 130 HP y está trabajando a 3,800 m.s.n.m., la potencia real que desarrolla a esta cota será de: 130 HP- (130 HP*0.38) = 80.6 HP

c) PARA DILUCION DE CONTAMINANTES Los requerimientos adicionales de aire fresco que se debe considerar en minas, los agentes contaminantes presentes en el ambiente de trabajo pueden causar incomodidad o daños a la salud y/o las condiciones de ventilación no sea las adecuadas. Considerando en el RSSO Art. 246 FORMULA: Q3 = AVN; m3/min Donde: A = Sección media de los conductos (galerías, chimeneas, rampas, ductos, etc.) por donde circula realmente el aire con fines de ventilación; m2 FORMULA EMPIRICA: A = ahfcg; donde: a = ancho medio del conducto; m h = altura media del conducto; m fcg= factor de corrección geométrica (0.9) V = Velocidad del flujo de aire en los conductos, en el Art. 246 del RSSO D.S. 024-2016-EM. N= Número de niveles en operación o por donde transite continuamente personal.

Ejercicio 01: En mina SC (Volcan), en la guardia de día y en el horario de mayor concentración de personal y equipo diesel, de acuerdo a la distribución de personal se tiene la cantidad de trabajadores y equipos en los 3 niveles operativos. Mina : 106 trabajadores Planeamiento : 06 trabajadores Geología : 06 trabajadores Seguridad : 05 trabajadores Mtto. Mecánico : 06 trabajadores Mtto. Eléctrico : 04 trabajadores Cámara de estacionamiento : 03 trabajadores Otros : 06 trabajadores TOTAL : 142 trabajadores

2 LHD con potencia de placa 125 hp cada uno 2 LHD con potencia de placa 125 hp cada uno 2 DUMPER (de bajo perfil) 125 hp cada uno TOTAL 750 HP Cota 4 360 m.s.n.m. Sección de las labores: Galerías 3.50 * 3.50 * 0.9 = 11.025 m2 Tajos 3.00 * 2.30 * 0.9 = 6.21 m2 Chimeneas 1.50 * 1.50 * 0.9 = 2.03 m2 Rampas 4.00 * 4.50 * 0.9 = 16.20 m2 TOTAL = 35.465 m2 Promedio: 35.465/4 = 8.866m2 Explosivo utilizado Emulnor (1000, 3000, 5000)

DESARROLLO:

Q1 = 6 * 142 Q2 = 3*(750 – (750 – 0.436))

= 852m3/min = 1269 m3/min

Q3= 8.866 *20 m/min * 3 niveles = 531.960 m3/min TOTAL

= 852 + 1269 + 531.960 = 2652.960 m3/min

1.2. REQUERIMIENTO DE AIRE FRESCO PARA MINAS DE CARBON a)

PARA EL PERSONAL:

= n * q; m3/min, donde: n = número de trabajadores en interior mina q1 = cantidad mínima de aire necesario por hombre RSSO D.S. 024 2016 EM Art. 258 - 259 FORMULA: Q1

4.50 m3/min 6.30 m3/min 7.65 m3/min 9.00 m3/min

hasta 1500 m.s.n.m. de 1500 a 3000 m.s.n.m. de 3000 a 4000 m.s.n.m. las minas se encuentran sobre los 4000 m.s.n.m.

b) PARA EQUIPOS DIESEL AUTORIZADOS Seguir similar procedimiento para minas metálicas y no metálicas (exceptuando carbón).

c) PARA DILUCION DE CONTAMINANTES Seguir el mismo procedimiento para minas metálicas y no metálicas (exceptuando carbón). La sumatoria de estos requerimientos, será el caudal total requerido.

Ejercicio 01: En una mina de carbón cuya cota media de trabajo es de 3670 msnm, se tienen los siguientes parámetros: Personal en el circuito con 3 niveles de ventilación, 85 trabajadores Trabaja una locomotora diesel de 80 HP. La sección media de las labores es 13.69 m2 Explosivo utilizado es dinamita Hallar los requerimientos de aire fresco Solución: Reemplazando en las fórmulas dadas para cada caso, tenemos:

PARA EL PERSONAL:

Q1 = n*q1 = 85 * 7.65

= 650.25 m3/min

PARA EQUIPO DIESEL

Q2 = 3 * (HP-(HP*%)) = 3*(80-(80*0.367)) =151.92 m3/min PARA DILUCION DE CONTAMINANTES

Q3 = A * V * N = 13.69 * 20 * 3 TOTAL

= 821.40 m3/min 1623.57 m3/min

1.3. REQUERIMIENTOS DE AIRE FRESCO PARA MINAS DE CARBON CON ALTO CONTENIDO DE GAS GRISU El RSSO en el Art. 258 - 259 a)

PARA EL PERSONAL

en el Art. 259 En zonas «gaseadas» la cantidad de aire por persona será el doble de la señalada en el Art. 258, es decir. RSSO

9 m3/min para minas que se encuentran entre 0 y 1500 m.s.n.m. 12.60 m3/min para minas que se encuentran en 1500 y 3000 msnm. 15.30 m3/min para minas que se encuentran en 3000 y 4000 msnm.

18.00 m3/min para minas que se encuentran sobre los 4000 msnm.

El mismo procedimiento se utiliza para hallar los requerimientos de aire fresco para el personal en minas de carbón, considerar, con sus requerimientos propios para el personal.

b) Para equipos Diesel autorizados: Se utiliza el mismo procedimiento para los equipos diesel para minas de carbón (Art. 236 enciso d) párrafo 4) c)

Según el consumo de explosivos

Q3 = (12.5 * A*B)/t; m3/min, donde: A = cantidad de explosivo; kg. B = volumen convencional de CO generado por 1 kg. de explosivo; 750 lt. (datos promedio de EXSA).

t = tiempo de ventilación; 30 minutos en voladuras convencionales y 480 a 1200 minutos en voladuras masivas.

d) Según la producción de carbón Q4 = q*T*b; m3/min, donde: q = caudal de aire fresco requerido por la mina m3/min, por cada m3 de mineral extraído de acuerdo a la siguiente categoría de la mina: Categoría de la mina

Desprendimiento de grisú (m3 de gas por m3 de mineral extraído)

Caudal de aire requerido m3/min.

I

Hasta 7 m3

1.4

II

7 a 14 m3

1.75

III

14 a 21 m3

2.10

IV

Más de 21 m3

De ser tal que el contenido de CH4 en la corriente de salida no exceda de 7500 ppm y el caudal de aire requerido debe ser mayor que 2.10

T = Producción por día en m3 de masa de carbón. b = Coeficiente de irregularidad de producción, oscila de 1.05 a 1.15 e) Según el desprendimiento de gas grisú Q5 =V/(14.4*C); m3/min, donde: V = volumen por día de gas desprendido por el carbón, m3 C = Límite permisible del gas grisú; 0.50% en el Perú.

Ejercicio 01: En una mina de carbón «gaseada» o altamente grisutosa cuya cota de trabajo es 2300 m.s.n.m., y tenemos los siguientes parámetros: Personal en el circuito 85 Trabaja una locomotora diesel de 80 HP El circuito cuenta con 3 niveles operativos. El explosivo utilizado es dinamita Cantidad de explosivo por disparo masivo 36 kg. Volumen de CO generado por 1 kg. de dinamita 750 lt. Tiempo de ventilación 480 minutos. Categoría de la mina II Producción de carbón 800 m3. Coeficiente de irregularidad de producción 1.10 Volumen de gas grisú desprendido 7 m3/m3 de mineral producido. Hallar los requerimientos de aire fresco para esta mina.

Solución: Para personal: Q1 = n*q1 = 85 * 12.60 = 1071.0 m3/min Para equipos diesel Q2 = 3*(HP-(HP*%) = 3*(80-(80*0.23)) = 184.80 m3/min Según el consumo de explosivo Q3 = 12.5*A*B/t = 12.5 * 36 * 750/480 = 703.13 m3/min Según la producción de carbón Q4 = q*T*b = 1.75 * 800 * 1.10 = 1540.00m3/min Según el desprendimiento de grisu Q5=V/(14.4 * C) = (800*7)/(14.4*0.50) = 777.77m3/min TOTAL = 4276.70 m3/min

Gracias