VENTILACIÓN DE MINAS

El aire es el fluido básico de la vida, el cual, al encontrarse en una mina su composición se altera disminuyendo su cantidad y aumentado el anhídrido carbónico, como también la cantidad de nitrógeno y vapor de agua. Además se agregan al aire diversos gases y polvos.  

           El aire de una mina esta compuesto por: 

MÉTODOS DE VENTILACIÓN DE MINAS

Generalmente en los proyectos mineros, el sistemas escogido es una combinación de los métodos que presentamos a continuación:

CÁLCULOS DE LOS CAUDALES REQUERIDOS:

• La normativa a cumplir en Chile, son el Reglamento de Seguridad Minera D.S. N°132, del Ministerio de Minería, artículos desde el N° 132 al N° 151 y el artículo N° 66 del D.S. N° 594, Reglamento sobre condiciones ambientales básicas en lugares de trabajo, del Ministerio de Salud.

• El caudal parcial para cada operación se deberá calcular, de acuerdo a normativa de suministrar 2,83 m3/min por cada HP motor de todo equipo diésel en operación (equivalente a 100 pie3/min por cada HP motor) (Art. 132, D.S. Nº 132).

• Al caudal de aire obtenido, según flota diésel operativa, se le debe agregar el caudal requerido por la totalidad de personas trabajando al interior de la mina (Art. 132 y 138, D.S. Nº 132) 

SELECCIÓN DE LOS VENTILADORES

Se debe considerar: 

1) PUNTO DE OPERACIÓN DEL SISTEMA:

Existen cientos de ventiladores que satisfacen cada Caída-Caudal característica. Además, cada ventilador puede variar su velocidad (RPM), las paletas o el diámetro. Todas estas características, esenciales para la selección del ventilador adecuado, pueden ser obtenidas de los fabricantes.

Las curvas de funcionamiento vienen trazadas en función de las variables operacionales principales: Caídas de Presión (H), Caudal (Q), Potencia (P) y Eficiencia (η) a densidad de aire normal, que a nivel del mar es de [¨1.2 Kg. / m³] (W) A una altura de 3.600 m.s.n.m. por ejemplo, la densidad del aire es de [0.866 Kg./m³], razón por la que la densidad debe corregirse por aquélla en donde se desempeñará la unidad.

La forma habitual del trazado de curvas es graficar el Caudal versus las demás variables (caída estática, caída total, potencia al freno, eficiencia estática y eficiencia total).

Normalmente, se logra una ventilación efectiva cuando se emplean varios ventiladores principales, los que se ubican de preferencia en las galerías principales de ventilación o en piques en la superficie y se distribuyen de manera que la carga o caída de presión del sistema esté dividido en forma equitativa entre los ventiladores.

2)POTENCIA DEL MOTOR:

La potencia que se debe instalar, con un factor de servicio de al menos 1.15, es mayor que la Potencia a consumir.

Las consideraciones que deben hacerse para calcular la potencia del motor son:

Q = Caudal de aire en m³/seg.

H = Depresión del circuito en Pa (presión estática en Pascales)

P = Potencia del motor en Kw.

η= Eficiencia del ventilador, la cual varía entre 70 a 85% (dependiendo de la fabricación, tamaño y punto de trabajo).

AHP = Potencia necesaria para mover el caudal Q de aire en un circuito cuya depresión es H, en Kw.

BHP = Potencia al freno del ventilador, en Kw.

DE = Eficiencia de la transmisión, la cual varía entre 90% 

para transmisión por poleas y correas, y 100% para transmisión directa.

ME = Eficiencia del motor, la cual varía entre 85% a 95%.

Como la Potencia del motor es directamente proporcional a la cantidad de aire y a la pérdida de presión del circuito se tendrá que:

1) AHP = Q x H / 1000

2) BHP = Q x H / 1000 x η

3) P = Q x H / 1000 x η x DE x ME

3) LEYES DEL VENTILADOR:

Se considera N = la velocidad de rotación del ventilador. La forma en que afecta al volumen de aire movido, a la presión capaz de producir y a la energía absorbida por el ventilador, constituyen las leyes de rendimiento básico de cualquier ventilador.

        Estas relaciones son:

Q ≈ N 

H ≈ N²

P ≈ N³

Estas leyes se aplican prescindiendo del sistema de unidades usadas, siempre que sean consistentes. Su importancia radica en que si la resistencia del sistema contra el cual está operando el ventilador no cambia, aunque aumentamos la velocidad del

ventilador, por ejemplo al doble:

Q1/Q2 = N1/N2 = ½ > Q2 = 2 x Q1 (El Caudal aumenta al doble)

H1/H2 = (N1/N2)² = ¼ > H2 = 4 x H1 (La Presión aumenta 4 veces)

P1/P2 = (N1/N2)³ = 1/8 > P2 = 8 x P1 (La Potencia aumenta 8 veces)

REQUERIMIENTOS DE AIRE

Las necesidades de aire al interior de la mina, deben ser determinadas en base al personal y el número de equipos que trabajan al interior de las labores en los niveles que componen la mina, además de conocer el método de explotación.

El cálculo de las necesidades, permitirá ventilar las labores mineras en forma eficiente, mediante un control de flujos tanto de inyección de aire fresco, como de extracción de aire viciado. Esto permite diluir y extraer el polvo en suspensión, gases producto de la tronadura o de la combustión de los vehículos.

Para determinar el requerimiento de aire total se utilizan los siguientes parámetros operacionales: