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• Diego Alejandro Leyton Trigo

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Tabla de contenido 1.

Introducción ................................................................................................................................ 2

2.

Sistemas de Ventilación Auxiliar ................................................................................................ 3 i)

3.

Sistemas Impelentes, aspirantes y combinados .................................................................... 4 Tipos de ductos ........................................................................................................................... 6

i)

Ductos metálicos .................................................................................................................... 6

ii)

Ductos plásticos ...................................................................................................................... 7 Ductos plásticos flexibles lisos ........................................................................................... 7 Ductos plásticos reforzados ............................................................................................... 8

4.

Uniones ....................................................................................................................................... 9

5.

Empresas proveedoras de ductos de ventilación .................................................................... 11 5.1

INAV (http://www.inav.cl) ................................................................................................ 11

5.2

Cidelsa (http://www.cidelsa.com) .................................................................................... 12

5.3

Temovent (http://www.termovent.cl) ............................................................................. 13

5.4

Ziebtec (http://www.ziebtec.cl/) ...................................................................................... 14

6.

Comparación entre distintos tipos de ductos.......................................................................... 15

7.

Conclusión ................................................................................................................................. 16

8.

Bibliografía ................................................................................................................................ 17

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1. Introducción

Hoy en día la minería es el mayor pilar económico del país, gracias a la gran calidad y cantidad de la materia mineral existente en nuestra larga y angosta faja de tierra. Es por esto que las actividades relacionadas a la minería casi siempre son sinónimo de buena inversión, pero dicha inversión generalmente es de una considerable suma, por lo que cada detalle en las actividades que se realicen en una faena minera puede representar, a la larga, un gran ahorro para la industria. Las extracciones mineras pueden ser tanto a rajo abierto, como subterránea. En esta última hay un factor importantísimo, que de no ser por el, seria humanamente imposible trabajar en una explotación subterránea: La ventilación. La ventilación de minas no solo permite hacer circular el aire viciado a través de los túneles subterráneos, sino que también regula las altas temperaturas que se van encontrando a medida que vamos bajando por la corteza terrestre. Un componente esencial en la ventilación de minas son las mangas de ventilación, las cuales son ductos fabricados para evacuar aire, gases y polvo en las diferentes labores propias de la minería. En el presente informe veremos temas relacionados a dichas mangas como utilización, tipos de manga, ventajas y desventajas entre ellas, sus funciones, aplicaciones y algunos distribuidores nacionales e internacionales que ofrecen dichos productos.

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2. Sistemas de Ventilación Auxiliar

La ventilación auxiliar se refiere a los sistemas que se utilizan en la minería para suministrar aire fresco a las frentes de trabajo ciegas. La ventilación secundaria se puede clasificar en tres tipos básicos; sistemas de ventiladores y ductos, membranas de ventilación o brattice, y ventiladores sin ducto. El presente informe se restringe sólo a los sistemas de ventilación auxiliar con ventiladores y ductos. Idealmente, los sistemas auxiliares no deben tener ningún impacto en la distribución de los flujos de aire alrededor de la infraestructura de ventilación principal, permitiendo que la ventilación auxiliar sea planeada de manera independiente de la red de ventilación de la mina completa. Desafortunadamente, este ideal no siempre se logra, en particular cuando se emplean membranas. La figura 1 muestra el sistema impelente (Forcing) y el sistema aspirante (Exhausting) usando ventiladores auxiliares y conductos. En la mayoría de los casos, se utilizan ventiladores axiales aunque los ventiladores centrífugos son más silenciosos y dan presiones más altas para las partidas más largas. Las ventajas de un ventilador auxiliar y manga es que proporcionan un efecto más positivo y controlado de ventilación en la cara, no causan ninguna resistencia adicional al sistema de ventilación de la mina. Para las partidas de más de unos 30 metros, ventiladores auxiliares son el único medio factible de producir los flujos de aire Figura 1 Sistema de ventiladores y ductos en la ventilación requeridos. Un conducto aspirante también auxiliar de labores subterráneas. permite que el aire se pueda filtrar, una ventaja para el control del polvo que se aplica la serie de ventilación. Las desventajas incluyen el costo de capital inicial, la necesidad de energía eléctrica a los ventiladores, el espacio necesario para los conductos y el ruido producido por los ventiladores. El Reglamento de Seguridad Minera Decreto Supremo N°132 de Chile establece en el artículo 141 establece que en las galerías en desarrollo donde se use ventilación auxiliar, el extremo del tubo no deberá estar a más de 30 metros de la frente. Para distancias mayores se deberá utilizar sopladores, venturi o ventiladores adicionales, tanto para hacer llegar el aire del ducto a la frente (sistema impelente) como para hacer llegar los gases y polvo al ducto (sistema aspirante).

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i)

Sistemas Impelentes, aspirantes y combinados

La figura 1 ilustra los sistemas impelentes y aspirantes de ventilación auxiliar para sistemas ventilador/conducto, respectivamente. La elección entre estos sistemas depende principalmente de los contaminantes de mayor preocupación, polvo, gases o de calor, etc. Cuanto mayor sea la velocidad de la corriente de aire que emerge de la cara final de un conducto impelente mayor será la mezcla turbulenta de cualquier gas nocivo que puede haberse emitido durante la tronadura o desde las superficies recién expuestas. También ayuda a evitar la formación de capas de metano a nivel del techo, en el caso de la minería del carbón. En las minas donde las temperaturas de trabajo son elevadas, el sistema impelente entrega aire frío en la frente, incluso después de haber tomado la energía añadida por el ventilador en cuenta. Además, como el sistema trabaja con una presión total positiva, es posible utilizar el tipo más barato de conducto flexible, la manga lisa. Este es también el sistema más fácil de transportar y las fugas se detecten más fácilmente. La principal desventaja de un sistema impelente es que los contaminantes añadidos (polvo y gases) al aire en la frente afectan a la longitud total de la partida que el aire pasa de nuevo, de forma relativamente lenta, a lo largo de ella. Cuando el polvo es el principal peligro, se prefiere un sistema aspirante. El aire contaminado se extrae directamente por el conducto en la frente de trabajo, permitiendo que el aire fresco fluya a través de la longitud de la labor. Sin embargo, la falta de un efecto de chorro resulta en una mala mezcla del aire. De hecho, a menos que el final del conducto se mantenga cerca de la frente pueden ocurrir bolsillos locales de recirculación lento y no controlada de aire. En todos los casos, es importante que el conducto se extienda regularmente para que se mantenga dentro de unos tres metros de distancia de la frente de trabajo. Una ventaja adicional de este sistema es que un filtro de polvo puede ser incluido dentro del él. En este caso, la caída de presión adicional a través del filtro debe tenerse en cuenta en la elección del ventilador y el filtro a fin de que su resistencia no se convierte en excesiva. Los sistemas aspirantes deben emplear necesariamente el conducto rígido o una manga flexible reforzada, ambos más caros que los ductos empleados en el sistema impelente. Para las labores de gran longitud, la resistencia del conducto puede ser tan grande que múltiples ventiladores conectados en serie deben ser empleado. Si éstas se agrupan en los extremos de los conductos entonces la alta presión manométrica (positiva o negativa) exacerbará las fugas. Es preferible espaciar los ventiladores a lo largo de la longitud de los conductos con el fin de evitar presiones excesivas. El uso de diagramas de gradiente hidráulico asiste en la ubicación óptima de los ventiladores y además es posible evitar la recirculación incontrolada de aire de fuga. Monitores de presión se emplean para detectar ruptura accidental o la obstrucción del conducto. El método más común para combinar las ventajas de los sistemas aspirante e impelente son sistemas combinados o también llamados de superposición. Dos ejemplos se muestran en la 4

Figura 2. La dirección y la velocidad media del aire en la labor dentro de la zona de solapamiento dependen claramente de las corrientes de aire en cada uno de los conductos. Estos deben ser diseñados de tal manera que el flujo de aire general del cuerpo en esta región no se convierte en inaceptablemente bajo. Cuando lo permita la ley, la recirculación controlada puede utilizarse con ventaja en sistemas de superposición. Cuando se emplean tuneladoras, el ventilador en superposición puede ser montado Figura 2 Sistema combinado de ventilación auxiliar. A la izquierda se muestra un sistema impelente combinado con un sistema aspirante. A sobre la máquina. En todos los casos, la derecha se muestra un sistema aspirante combinado con un es importante que los ventiladores se sistema impelente. entrelazan de manera que el sistema de solapamiento no puede funcionar cuando el ventilador de conducto principal está apagado.

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3. Tipos de ductos

En la actualidad, existen variadas alternativas para la ventilación de minas subterráneas, ya sea por su forma o por su material de composición. A continuación se detallan los tipos de ductos más utilizados actualmente.

i)

Ductos metálicos

Fabricados en acero inoxidable debido a la alta humedad presente en las labores subterráneas. Son una buena opción, ya que presentan un bajo coeficiente de roce y prácticamente no presenta fugas en las uniones, además de resistir golpes de materiales contundentes. Su peso es la gran desventaja, ya que dificulta la instalación y maniobrabilidad en el caso de tener que ser retirada, lo cual aumenta los costos. Para túneles de secciones superiores a las 4 * 4 m2 desarrollados desde la superficie y con la longitud mayor a los 800 metros, el ducto metálico supera en ventajas prácticas a los flexibles, aun considerando su mayor costo inicial que se recupera con su eficiencia, menor potencia requerida y menor manutención del tendido. Los ductos metálicos se suelen usar en las dos siguientes formas:

-

Circular Elíptica

Los ductos circulares se usan en minas en las cuales el espacio no es un problema, ya que vienen en diámetros mayores a 8”, dependiendo de lo que estime el planificador de minas.

Figura 3 Tuberías Metálicas circulares.

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En cambio, los ductos elípticos se usan habitualmente en labores donde el espacio es acotado debido a la presencia de máquinas y equipos trabajando en las labores.

Figura 4 Tuberías metálicas elípticas.

ii)

Ductos plásticos

Dentro del mercado actual, son dos las opciones más elegidas, los ductos plásticos flexibles lisos y los reforzados.

-

Ductos plásticos flexibles lisos

Estos ductos confeccionados en PVC con tejidos sintéticos de alta resistencia, se proporcionan en tiras de largo y diámetro a pedido, para su uso en sistemas impelentes de ventilación, provisto de anillos de acero en sus extremos para ser conectados entre sí con o sin uso de collarines de unión. Su aplicación en sistemas impelentes para desarrollos horizontales ha desplazado los tendidos de ductos metálicos por las ventajas derivadas de su menor peso y flexibilidad, lo que facilita su Figura 5 Manga plástica lisa. almacenamiento, transporte e instalación con un costo muy

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inferior al metálico. La gran desventaja que tiene es que al ser de plástico es susceptible a rasgaduras por golpes de rocas o materiales que puedan salir disparados debido a las tronaduras. -

Ductos plásticos reforzados

Estos ductos confeccionados en el mismo material que el anterior, se refuerzan con una espiral de anillos de acero espaciados entre sí con 150 mm o de 75 mm para su uso en sistemas de ventilación aspirante, con diámetros que van de 250 mm a 1.200 mm y tiras de 5 o de 10 m de largo. Para unirlos entre sí se requiere el uso de collarines de unión y vienen provistos de ganchos con el fin de que el ducto quede suspendido del techo de la labor. Su aplicación principal es para la extracción de aire, pero igualmente pueden usarse en sistemas impelentes, siempre que no sea posible utilizar el tipo liso, ya que esta manga es más resistiva y de mayor costo que el tipo liso.

Figura 6 Manga plástica reforzada.

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4. Uniones

Estas piezas especiales, también llamadas singularidades, de tela poliéster y recubiertas por ambas caras por PVC, se utilizan para cambiar la dirección del flujo del aire. En la siguiente figura se muestran los tipos de uniones más usados en la actualidad:

Figura 7 Tipos de uniones.

-

Codos: Para hacer giros de 45º, 60º, 90º, 120º, etc.; una instalación de codo es apropiado para cualquier instalación de curvas.

-

Reducción: Aplicaciones para transiciones entre diámetro menor a mayor de tubería.

-

Tee: Para dividir un conducto con un ángulo bifurcado de 90º.

-

Lateral: Manga con brazo para dividir un conducto con un ángulo bifurcado de 45º.

-

Yes: Es un adaptador de un ducto flexible de mayor diámetro a dos ductos flexibles de menor diámetro en paralelo.

Actualmente se pueden encontrar con facilidad, en las distintas minas subterráneas, los siguientes tipos de conexiones: tapas de terminación y codos con chapas deflectoras.

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-

Tapa de terminación: Para cortar el suministro de aire en un extremo de la manga.

Figura 8 Tapa de terminación.

-

Codos con chapas deflectoras: Reduce en 50% la pérdida de fricción.

Figura 9 Codos con chapas deflectoras.

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5. Empresas proveedoras de ductos de ventilación En Chile existe gran variedad de empresas que ofrecen productos y servicios de ventilación de minas. En este informe presentaremos 4 de ellas, con sus respectivos productos ofrecidos:

5.1 INAV (http://www.inav.cl)

Empresa que ha participado de forma permanente en suministros de equipos de ventilación minera durante 7 años. Actualmente desarrolla ingeniería y métodos certificados de fabricación de ventiladores axiales mineros, dampers y ductos de ventilación. Además de mangas de ventilación, también ofrecen ventiladores axiales, ventiladores centrífugos, manejadoras de aire, tableros eléctricos, dampers y silenciadores, así como también ofrecen servicios de mantención y reparación de ventiladores, montajes de sistemas de ventilación y aforos in-situ. Las mangas que ofrecen son aspirantes e impelentes, y poseen las siguientes características Ductos Aspirantes: -Ductos circulares de tela de poliéster recubierta con pvc por ambas caras con anillos metálicos en todo el tramo. -Diámetros de 400 a 2000 mm con paso de hélice de 50, 75,100 y 150 mm. -Calidad de la tela IN-2000, IN-2500 y IN-3000, todas con filtro UV y retardante de llama. -Tramos de 5, 10 y 15 metros. Ductos Impelentes: -Ductos circulares de tela de poliéster recubierta con pvc por ambas caras, se utiliza para inyectar aire al frente de trabajo. -Diámetro de 300 a 2000 mm. - Calidad de la tela IN-2000, IN-2500 y IN-3000, todas con filtro UV y retardante de llama. -Tramos de 5, 10, 15, 20 y 25 metros

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5.2 Cidelsa (http://www.cidelsa.com)

Cidelsa es una empresa peruana con presencia activa desde hace 45 años con clientes de todo Sudamérica, la cual atiende servicios de minería, construcción, arquitectura, pesquería, petróleo, saneamiento, agricultura, industrias diversas y organismos gubernamentales, cubriendo grandes proyectos de infraestructura y arquitectónicos. Posee una gran cantidad y variedad de productos, entre ellos Geo sintéticos (gaviones, geo celdas, geo drenes, geo mallas, etc.), tuberías, tenso estructuras, almacenes industriales, tanques flexibles, módulos de campamentos, cortinas laterales, paneles sedimentadores y mangas de ventilación entre otros. Poseen su propia línea de ductos de ventilación, de succión e impulsión: Deltavent DVS Ducto fabricado especialmente para succionar aire con contenidos de polvo y gases nocivos producidos por laboreos propios de la minería, construcciones tuneladoras y obras civiles. Soportan altas presiones negativas y resisten desgarros por laboreo. Deltavent DVI Ducto especialmente diseñado para insuflar aire a túneles y galerías en grandes volúmenes. Soporta fuertes presiones efectivas de trabajo, siendo su estructura y material resistente al desgarro por laboreo y manipulación. También poseen diversos sistemas de acoples para permitir uniones herméticas, que funcionan principalmente por 2 sistemas: uno que funciona por trabazón entre aros del mismo diámetro, y otro que funciona por fricción entre 2 cintas con rugosidad en complemento. Otro producto de gran calidad que los diferencia de su competencia es su gran variedad de accesorios, diseñados para reducir al mínimo la caída de presión por los cambios de dirección. Algunos ejemplos son:

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5.3 Temovent (http://www.termovent.cl)

Termovent Ltda. Es una empresa especialista en sistemas de ventilación y filtración de material particular y gases para diversas aplicaciones, creada en 1997 tiene como misión otorgar a sus clientes sistemas, equipos y servicios de calidad certificada, para lo cual cuenta con un riguroso sistema de control y gestión de calidad ISO 9001-2008, aplicando a todos sus procesos de ingeniería, fabricación, asesorías técnicas de montaje y puestas en marcha. Sus productos están clasificados en 3 grupos: Primero Accesorios, donde se encuentran las mangas, válvulas, dampers, tornillos helicoidales, catridges, canastillos, etc. Segundo Calderería, donde encontramos ducteria de todo tipo y tercero Equipos, donde encontramos ciclones, scrubber, filtros de mangas y catridge, precipitadores hidrostáticos, etc. Además, también ofrecen servicios de montaje y mantenimiento de ventiladores, mediciones de presión y caudal, e ingeniería de control de polvos. Termovent ofrece sus mangas clasificándolas por su material, y luego mostrando los largos y diámetros disponibles, mostrados en la siguiente tabla: Material

Diámetros

Largos

Poliéster

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Poliéster Oleofóbico

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Polièster Antièstaco con Hilos 115,125,147,156,195 de Acero Polièster Microporado con 115,125,147,156,195 aplicación Gore-Tech Polipropileno 115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Polipropileno Oleofòbico

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Polipropileno Hidrofòbico

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Polipropileno Antièstatico

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Nomex

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Donalita

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Rayton

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Rayton con Teflòn

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

Poliamida P 84

115,125,147,156,195

2000-2500-3000-4000-4500

2000-2500-3000-4000-4500 2000-2500-3000-4000-4500

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5.4 Ziebtec (http://www.ziebtec.cl/)

Ziebtec Ltda. Fue fundada en el año 2000 y es una empresa Chilena de reconocido prestigio en el ámbito de los procesos industriales y minería. Se basa en el respaldo de un área de servicios altamente capacitada que proporciona confianza y seguridad a todas las empresas que conforman sus referencias de clientes, en un amplio espectro de mercados como son Minería Subterránea, Minería de Superficie, Energía, Cal, Cemento, Pulpa y Papel. Sus principales productos son ventiladores axiales mineros auxiliares, ventiladores axiales mineros principales, ventiladores neumáticos, silenciadores para ventiladores axiales, máquinas de shotcrete, bombas sumergibles, dampers y mangas de ventilación. También ofrecen servicios de arriendo, mantenimiento y reparación de ventiladores axiales, además de análisis de vibración en ventiladores y arriendos de máquinas de shotcrete. Ziebtec fabrica y diseña mangas flexibles con una amplia gama de diámetros entre 300 y 2200 mm. Sus principales características son: -Tejido de Poliéster, recubierto con PVC en ambas caras. -Densidades de 650 Gr./m2, 750 Gr./m2 y 1100 Gr./m2 -Protección UV y Retardante de llama. -Sellado por Termo fusión electrónica traslape doble. -Tramos de 15, 20 o 25 metros. -Sistema de unión de tramo tipo Faldón o Argolla Metálica. -Se incluyen ganchos para fijación a cable mensajero. -Obras de Conducción proyectos Hidroeléctricos.

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6. Comparación entre distintos tipos de ductos A continuación se presenta una tabla comparativa con los distintos tipos de ductos más usados actualmente en la minería, considerando las propiedades y características principales a considerar al momento de pensar en instalar un ducto de ventilación en nuestra labor.

Tipo de ducto

Flexible Liso

Flexible Reforzado

Metálicos

Aplicación

Solo Impelente

Aspirante/Impelente

Aspirante/Impelente

Transporte

Bajo costo

Mediano costo

Alto costo

Instalación

Fácil y rápida

Regular a rápida

Difícil, lenta y riesgosa

Mantención

Requiere buena mantención

Requiere mantención regular

Requiere poca mantención

Tipo de unión

Collarín por tensión

Collarín de unión

Collarín flange apernado

Accesorios

Cáncamo, cable guía y gancho de suspensión

Cáncamo, cable guía y gancho de suspensión

Cáncamos y alambres

Fugas

Regular a alta

Regular a alta

Muy baja

Resistencia

Baja

Alta

Baja

α

0,0003

0,00055

0,0002

Máxima H recomendada

650 mm c.a

250 mm c.a

1.200 mm c.a

Ítem

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7. Conclusión

Hoy en día las mangas de ventilación se han convertido en el método de ventilación auxiliar de labores subterráneas más útil en cuando a costos, instalación y mantención en comparación con los métodos de membrana de ventilación y la ventilación sin ductos. El objetivo de la ventilación auxiliar es suministrar una alimentación de aire fresco suficiente para mantener un ambiente de trabajo en los desarrollos subterráneos libre de material particulado y gases tóxicos (metano, dióxido de carbono, monóxido de carbono, gases nitrosos, entre otros) que afecten el buen desempeño o la integridad física de los trabajadores y maquinaría. En el marcado es posible encontrar tres tipos distintos de mangas o también llamados ductos de ventilación; ductos metálicos, mangas lisas y mangas reforzadas, cada una de ellas destinada a ambientes de trabajo distintos así como también a distintas condiciones de ventilación, ya sea aspirante o impelente, siendo las mangas reforzadas y las mangas lisas las recomendadas para estos dos tipos de ventilación respectivamente. En Chile la oferta de estos productos es variada y se ha diversificado durante los últimos años, posicionándose más de diez proveedores reconocidos en la industria, con estándares de calidad elevados. Entre las empresas más importantes dedicadas a la venta y fabricación de ductos de ventilación se encuentran Ziebtec, Termovent, Cidelsa, Inav, entre otras.

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8. Bibliografía

M.J. McPherson, Subsurface Ventilation and Environmental Engineering, (1993). Andrade, S., Guía metodológica de seguridad para proyectos de ventilación de minas. SERNAGEOMIN, Santiago, Chile (2008). http://www.inav.cl http://www.cidelsa.com http://www.termovent.cl http://www.ziebtec.cl

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