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• jhon denis

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INDICE GENERAL INTRODUCCION. I. OBJETIVOS DE LA EVALUACION. II. UBICACION Y ACCESO A LA MINA. III. FISIOGRAFIA Y CLIMA. IV.- GEOLOGIA GENERAL Y ECONOMICA. V.- RESERVAS DE MINERAL. VI.- METODO DE MINADO. VII.- PRODUCCION PROMEDIO DE MINERAL. VIII.- ANTECEDENTES DE TRABAJOS DE VENTILACION. IX.- PLANEAMIENTO DE EVALUACION DEL SISTEMA DE VENTILACION. X.- VARIABLES DE LA VENTILACION DE MINAS. XI.- CANTIDAD DE AIRE NECESARIO PARA VENTILAR LA MINA. XII.- INFLUENCIA DE LA VENTILACION NATURAL. XIII.- VENTILACION MECANICA. XIII.1.- GENERALIDADES. XIII.2.- VENTILACION PRINCIPAL. XIII.3.- VENTILACION AUXILIAR. XIV.- SELECCION DE VENTILADORES. XV.- COSTOS DE VENTILACION. XVI.- DESCRIPCION GENERAL DE LA EVALUACION. XVI.1.- VENTILACION PRINCIPAL: A.- TOMA DE DATOS: - VELOCIDAD DE AIRE, AREA Y PERIMETRO DE LA SECCION, LONGITUD, TEMPERATURAS, CAUDAL Y CARACTERISTICAS DE LAS LABORES. B.- DATOS PROMEDIOS POR TRAMOS. C.- RESISTENCIAS DE LAS LABORES POR TRAMOS. D.- AIRE NECESARIO PARA LA MINA. E.- CURVA CARACTERISTICA DE LA MINA. F.- CALCULO DE LA DEPRESION DE LA MINA. G.- ORIFICIO EQUIVALENTE DE LA MINA. H.- PRESION DE VENTILACION NATURAL. I.- CURVA CARACTERISTICA DE LA VENTILACION NATURAL. J.- SELECCION DE VENTILADORES. K.- COSTOS DE VENTILACION PRINCIPAL. XVI.2.- VENTILACION AUXILIAR (FRENTES CIEGOS): A.- CAUDAL DE AIRE NECESARIO. B.- METODO DE VENTILACION UTILIZADO. C.- CALCULO DE LA PRESION TOTAL. D.- SELECCION DEL DIAMETRO Y TIPOS DE DUCTOS. E.- SELECCION DE VENTILADORES ADECUADOS. F.- COSTOS DE VENTILACION AUXILIAR. XVI.3.- CALCULO DE LOS REQUERIMIENTOS MINIMOS DE VENTILACION EN FRENTES CIEGOS, PARA DIFERENTES TIPOS DE EXPLOSIVOS Y LONGITUDES DE LABORES. A.- CALCULO DE TIEMPOS DE VENTILACION EN FRENTES

CIEGOS. XVII.- ANALISIS DE LOS COSTOS TOTALES DE VENTILACION. XVIII.- CONCLUSIONES. XIX.- SUGERENCIAS Y ALTERNATIVAS. XX.- ANEXOS.

IV.- GEOLOGIA GENERAL. La zona situada en la faja aurífera de Pataz, esta ligada en la evolució n estratigrá fica y estructural de la cordillera oriental en el sector nor-peruano; conformado por la superposició n de tres ciclos: el Precambriano, el Hercinico y el Andino. El Precambriano formado por rocas esquistosas y filíticas en la base, metavolcá nicas en la parte superior. Todo el conjunto llamado complejo metamó rfico del Marañ ó n, es afectado por una tectó nica polifásica. El Hercínico formado por las pizarras Ordivísicas del Contaya, areniscas y lutitas del Ambo y molasa del Mitu. El Andino, formado por las facies orientales del Pucará y Goyllarisquizga y molasa Chota, superiormente se presenta una acumulació n de lavas y piroclastos conocidos como los volcánicos Lavasén. EL BATOLITO DE PATAZ. Las rocas que albergan la mayoría de estructuras mineralizadas de la regió n, está n clasificadas como una serie intrusiva de composició n calcoalcalina. El batolito aflora en forma de lentes alargados en direcció n NNW-SSE, intruye a rocas más antiguas hacia el W, formando una franja de enclaves con los metavolcá nicos del complejo metamó rfico y las pizarras del Contaya, hacia el este se encuentra discretamente cubiertos por los volcánicos Lavasen. GEOLOGIA REGIONAL. GENERALIDADES. Regionalmente la mayoría de las vetas auríferas están ubicadas en el batolito, cerca al contacto con las rocas del complejo del Marañ ó n. Si bien es cierto que las vetas más importantes, estan en las rocas granodioríticas, también se encuentran vetas en el mismo contacto con las pizarras o con los metavolcánicos. Asi mismo aú n cuando se registra toda una serie de diferentes rumbos paralos a la estructura, hay una mayor densidad en el rumbo aproximado al N-S y buzamiento hacia el Este ,que a su vez muestran mejores leyes y mayor continuidad. Es importante también hacer notar la sorprendente similitud de la paragénesis en las vetas de Pataz. la secuencia paragenética es simple y se pueden distinguir hasta tres faces claras en la mineralizació n. La primera con cuarzo, pirita y

arsenpirita en forma de cristales gruesos, la segunda sería el intenso fracturamiento a causa de una base tectó nica intermineral y la tercera cuando en las microfallas y fracturas de estos minerales se depositó la segunda generació n de sulfuros ligada al oro (galena, esfalerita y calcopirita),las alteraciones hipó genas típicas en las rocas encajonantes son: la sericitizació n, argilitizació n, y piritizació n. No se discute el origen por procesos hidrotermales post-magmáticos de las soluciones mineralizantes que depositaron su contenido metá lico en las fracturas. El carácter calcoalcalino del intrusivo es materia que se considera evidente a la luz de los aná lisis químicos efectuados y la microscopia. GEOMETRIA. La principal forma es la filoneana como una sola estructura a veces entrelazados como lazos sigmoides,también estructuras ramificadas. A mayor escala se puede describir un conjunto de estructuras aproximádamente paralelas entre sí, buzando hacia el Este, y con tendencia a juntarse en profundidad. En la zona de Papagayo se ha verificado este asunto entre la veta Mercedes y la veta La Brava, cuyos afloramientos aparecen distantes, pero en profundidad estas vetas tienden a juntarse. Las características más saltantes es sin duda el alineamiento que ofrecen las vetas de La Lima, Papagayo y el Tingo, dando la impresió n de ser una continuidad, ya que los tipos de roca de caja y el mineral de relleno son semejantes. El promedio de potencia de la vetas varía entre 0.8 a 1.8 metros, los rumbos son en promedio de N-S y los buzamientos varían entre 40 y 58º al Este.

V.- RESERVAS DE MINERAL. El resumen de reservas de mineral en la mima La Lima, al 31-12-91 son los que se muestran en la siguiente tabla:

VI.- METODO DE MINADO. GENERALIDADES. El método de minado seleccionado teniendo en cuenta las características del yacimiento, es decir: - Las formas filoneanas, dimenciones irregulares y del yacimiento. - Distribució n espacial de leyes de oro.

ubicació n espacial

- Características físico-químicas del mineral y de las

rocas

encajonantes. También se consideran los parámetros no propios del yacimiento como: - Aspectos econó micos; es decir costos de producció n. - Disposiciones gubernamentales y reglas de seguridad. - Instalaciones auxiliares de la mina. El método aplicado teniendo en cuenta lo mencionado es el corte y relleno ascendente convencional, este método permite controlar la dilució n, ya que lo principal es tener una buena selectividad del mineral. DESCRIPCION. El método consiste en sacar el mineral en tajadas ascendentes, luego se construyen los cuadros de madera y se rellenan los espacios vacíos para soportar las cajas. CONDICIONES DE APLICACION. Entre los principales tenemos: - Potencia mayor o igual a 0.8 metros. - Buzamiento mayor de 40 grados. - Mineral de alta ley. - Cajas poco resistentes. - Facilidad para el relleno. LABORES DE PREPARACION. - Nivel superior e inferior sobre veta. - Subnivel dejando un puente de mineral sobre el nivel inferior. Se considera cuando la veta es angosta un puente de 2 metros de potencia y cuando se presenta la veta amplia se deja un puente de 4 metros, esto permitirá soportar y mantener firme el nivel inferior. - Tolva camino construido sobre veta, que servirá para mineral, para tránsito de personal y servicios. - Chimenea de relleno, también construido sobre veta.

bajar el

ACTIVIDADES CICLICAS. - Perforacion; se considera solo horizontal. - Acarreo; se hace dependiendo del mayor o menor buzamiento de las vetas; en aquellas con más de 50 grados el mineral se acarrea con carretilla hasta la tolva, y en las con buzamiento de aproximádamente 40 grados se acarrea con rastrillos neumáticos, ló gicamente en este ú ltimo las distancias serán mayores de 50 metros. - Relleno; es generalmente de origen externo, la arena transporta desde superficie por medio de la chimenea de relleno.

gruesa se

VENTAJAS: - Dilució n bastante baja. 0 - Explotació n intensa. - Buena seguridad.

DESVENTAJAS: - Bastante uso de madera.

VII.- PRODUCCION PROMEDIO DE MINERAL. La producció n de mineral será una variable fundamental para hacer la evaluació n de la ventilació n, debido a que para una mayor o menor cantidad de mineral producido, variará en forma diréctamente proporcional los requerimientos de personal, materiales, explosivos, equipos, etc. La producció n promedio por tajeos y avances de desarrollos en los ú ltimos seis meses se pueden apreciar en el siguiente cuadro:

VIII.- ANTECEDENTES DE TRABAJOS DE VENTILACION. Durante la existencia de la mina, no se reportan estudios similares; lo que generalmente a hecho y sigue haciendo el Departamento de Seguridad es efectuar un control rudimentario por medio de sus obreros supervisores de seguridad, en la cual se encargan segú n sus propios criterios de instalar los ventiladores y las mangas especialmente en los frentes ciegos.

La falta de instrumentos para las mediciones de control es una muestra de que no se a dedicado estudios para mantener un ambiente de interior mina, capaz de satisfacer los mínimos requerimientos y ver la influencia que esto tiene en la productividad.

IX.- PLANEAMINTO DE EVALUACION DEL SISTEMA DE VENTILACION. Este planeamiento esta ligado muy estrechamente con el planeamiento de minado. El sistema de ventilació n, envuelve las mediciones de velocidad de aire, diferencia de presiones, temperaturas, dimenciones de los conductos en puntos estratégicos. El estudio proporciona los datos para calcular cantidades de aire, pérdidas de presió n, densidad de aire y resistencia de los conductos; estos son los datos necesarios requeridos para los cálculos numéricos, como se verá más adelante. El contenido del planeamiento debe constar de: 1.- Elecció n del esquema de ventilació n y elecció n del

método de

ventilació n. 2.- Cálculo del volumen de aire necesario para necesidades de ventilació n de la mina. 3.- Distribució n de aire por las diferentes secciones

satisfacer las

de la mina.

4.- Cálculo de la depresió n total de ventilació n. 5.- Consideració n y cálculo de la presió n de ventilació n natural, de modo que pueda actuar favorablemente con la ventilació n mecá nica. 6.- Elecció n del ventilador o ventiladores principales

o auxiliares.

7.- Cálculo del costo de ventilació n. Como punto de partida para el planeamiento, está el trabajo de campo, mejor llamado mapeo de ventilació n, el procedimiento que seguimos es: a.- Reconocimiento de la mina. b.- Factores de ventilació n. c.- Mapeo de ventilació n.

El reconocimiento de la mina es un punto de inicio muy importante, debido a que se hace un recorrido por los diferentes conductos de aire, observando a groso modo los lugares que necesitan ventilació n, asi mismo el sentido de flujo, los obstáculos que tiene que enfrentar el aire en su recorrido, los lugares donde se concentran gases y polvo, es decir se hace un recuento de las características de la mina. Este trabajo inicial se acostumbra hacerlo en dos o tres días, dependiendo de las dimenciones de la mina. Los factores de ventilació n que tendremos en cuenta son: - El sentido del flujo del aire. - La velocidad del aire. - Area y perímetro de la secció n. - Rugosidad de las paredes y los obstáculos que se

presentan dentro

del flujo. - Densidad del aire a nivel de la mina. - Temperatura. - Forma geométrica de las curvas, distancias de transporte de mineral, nú mero de cortadas sin aire, nú mero de equipos, calidad de la roca, longitud de labores, nú mero de hombres trabajando, etc... El mapeo de ventilació n consiste en realizar un levantamiento depresiométrico en toda la mina, en todas las estaciones tendrán sus mediciones de los factores mencionados; para tal fin se necesita contar mínimo con tres hombres, de modo que al final se hará un balance de aire, considerando un incremento de 20% debido a trabajos de ampliació n de la mina y como, un factor de seguridad. Finalmente consideramos la cantidad de aire que ingresa versus la cantidad de aire que necesita la mina; y evaluar el costo de venilació n para satisfacer los requerimientos actuales.

X.- VARIABLES DE LA VENTILACION DE MINAS. Para determinar la resistencia de las diferentes labores o conductos de aire es necesario conocer las variables de ventilació n, tales como: Resistencia del conducto (R), caída de presió n (H) y caudal de aire (Q). Será n fundamentales para construir la curva característica de la mina que es dato importante para conocer aú n más el comportamineto de resistencia ante el sistema de ventilació n que calculamos.

RESISTENCIA DE LOS CONDUCTOS (R): Puesto que la caída de presió n es proporcional al cuadrado del caudal que fluye através del conducto; la relació n caída de presió n-caudal, puede expresarse por medio de una constante de proporcionalidad. Así la ecuació n de Atkinson será:

H = R * Q^2 Donde, R es la constante de proporcionalidad referido a la resistencia del conducto. La resistencia es la variable inherente a las características de la mina que se oponen al flujo continuo del aire; depende básicamente de la superficie lateral de lalabor, de la secció n transversal y el coeficiente de fricció n aerodiná mico:

R=K*P*L 5.2 * A^3 La ecuació n anterior representa la resistencia por fricció n. Además se considera la resistencia ofrecida por las sinuosidades, cambios de direcció n, variaciones de secció n y diferentes obstá culos de las labores; sumándose por lo tanto a la resistencia de fricció n una resistencia por choques:

R = K * P * (L + Le) 5.2 * A^3

"H2O*min2/pies6.

Donde: P = perímetro de la secció n, en pies. A = área de la secció n, en pies2. L = longitud de la labor, en pies. Le= longitud equivalente, en pies; se obtiene de K = factor de fricció n, en lb*min2/pie4, que deberá ser altura o densidad de aire, asi:

K corregido = K tabla * (W / 0.075) Donde: W = densidad de aire a nivel de la mina.

tablas. corregido por

CAIDA DE PRESION (H): Es la depresió n originada por el paso del aire através de los conductos de la mina. Como indicamos anteriormente, los conductos ofrecen resistencia al paso del aire y como consecuencia de esto el valor de la presió n del flujo de aire disminuye, produciéndose la caída de presió n, tanto por fricció n como por choque:

H = H friccion + H choque H = R * Q^2 Donde: H = caída de presió n, conocida como presió n estática pulgadas de agua. Q = caudal de aire, en CFM.

(Hs), en

CAUDAL (Q): El caudal calculado para el sistema de ventilació n, conjuntamente con las caída de presió n constituye la respuesta a la necesidad y fuerza del aire para trasladarse de un punto a otro, ventilando la mina.

CURVA CARACTERISTICA DE LA MINA: Es un gráfico que sirve para solucionar los problemas de ventilació n, conjuntamente con la caída de presió n estática es usado y ploteado contra el caudal de aire, originando una curva parabó lica que pasa por el origen de coordenadas. El procedimiento es: Asumir diferentes valores de caudales, para luego reemplazarse en la ecuació n de Atkinson y obtener sus correspondientes presiones estáticas. Asumimos caudales desde 0 hasta 100000 CFM ya que en este rango esta comprendido la necesidad de CFMs de la mina. En esta curva se ubicará el caudal necesitado por la mina, y luego de interceptar la curva se encontrará la presió n estática de la mina. Así se puede simular diferentes caudales y obtener sus respectivas presiones estáticas.

XI.- CANTIDAD DE AIRE NECESARIO PARA VENTILAR LA MINA. Se debe de proveer de una suficiente cantidad de aire fresco hacia los lugares de trabajo o donde sea necesario la dilució n y transporte de sustancias

contaminantes. Asi también para obtener un ambiente agradable; de tal manera que mejore las condiciones de trabajo, y como consecuencia aumente la productividad. Las tareas que se tienen en cuenta para el cálculo del aire necesario son: l.- Aprovisionamiento a los lugares de trabajo de cantidad de aire limpio.

suficiente

2.- Dilució n por aire y eliminació n de los gases provenientes de las voladuras.

tó xicos

3.- Disminució n y eliminació n de polvos en la mina. 4.- Disminució n de la temperatura. La necesidad de ventilació n varía desde mínima, en intervalos de perforació n de taladros , hasta importante al final de los turnos, y má ximo después de las voladuras. Los métodos de cálculo de caudal dependen de: l.- La cantidad de gases desprendidos de los

explosivos.

2.- La produccion de mineral. 3.- El nú mero de personas trabajando simultáneamente. 4.- Cantidad de partículas orgánicas en el aire. 5.- La cantidad de polvo producido. 6.- Los tipos de equipo operando. Comunmente el cálculo de aire se hace para toda la mina en conjunto, y es asi:

A.- CAUDAL SEGUN LA PRODUCCION. Generalmente en las minas se crea un requerimiento de aire proporcional a la producció n de mineral, así tenemos que brindar a la mina una cantidad de aire en CFM por cada tonelada de mineral producido diariamente, debido a que esta producció n implica el uso de gran cantidad de madera y otros materiales que desprenden contaminantes como CO2. Por lo tanto:

Ql = q * T

CFM.

Donde: q = Cantidad de aire por tonelada de producció n (CFM/ton), dependiendo de la altura sobre el nivel del mar que se encuentre la mina; este factor de correcció n será: de l500 a 3000 m se aumentará en 40% 3000 a 4000 m se aumentará en 70% Sobre 4000 m se aumentará en l00% T = Producció n diaria de la mina, en toneladas. q = 35.3l - 44.l4 CFM/ton, el valor máximo se emplea cuando hay un gran consumo de madera y por lo tanto gran desprendimiento de CO2.

B.- CAUDAL SEGUN EL NUMERO DE PERSONAS. De acuerdo al reglamento de bienestar y seguridad minera, conocemos que la cantidad mínima de aire fresco por persona deberá ser lO6 CFM, cuando la mina se encuentre por debajo de l500 m de altura, incrementándose segú n la altura:

Q2 = N * q * (1 + FC)

CFM.

donde: N = Nú mero má ximo de personas trabajando simultá neamente en la mina. q = Cantidad minima de aire por persona a nivel del mar, 106 CFM. FC= Factor de correcció n por altura, en %, ver parte A.

C.- CAUDAL SEGUN LOS CONTAMINANTES GASEOSOS. Los contaminantes gaseosos debido a la acció n de los explosivos son influyentes en el cálculo del caudal necesario para la mina. La ecuació n seguiente se basa en dos valores: 1.- Formació n de un cierto volumen de productos tó xicos explosió n de un Kg. de explosivo. 2.- El tiempo de ventilació n. Y como de acuerdo con los

por la reglamentos

de seguridad, los productos tó xicos de 0.008% segú n el volumen, entonces:

Q3 = 100 * a * E * Fc 0.008 * T

la explosió n deben ser diluidos a menos de

CFM.

Donde: E = Cantidad de explosivos, en Kg. a = Volumen de gases por la explosió n de 1Kg de

explosivo, en

m^3: DINAMITA = 0.04 ANFO = 0.20 T = Tiempo de ventilació n, en minutos. Fc= 35.315, factor de correcció n de m^3 a pie^3.

D.- CAUDAL SEGUN EQUIPOS DIESSEL. Dado por la ecuació n: Q4 = q * m

CFM.

donde: q = cantidad mínima por cada HP, segú n reglamento cada requiere como mínimo 106 CFM. m = sumatoria de todos los HP de los equipos.

HP

E.- CAUDAL SEGUN TEMPERATURA EFECTIVA. Este caudal es requerido cuando la temperatura efectiva del lugar de trabajo supera los 30ºC, para tener esta temperatura como máximo, se requiere por lo menos 150 FPM de velocidad del aire:

Q5 = A * Ve

Donde:

CFM

A = Area de la secció n promedio, en pies^2. B = Velocidad del aire para evitar una temperatura

superior a 30ºC.

F.- CAUDAL TOTAL REQUERIDO POR LA MINA. El caudal total será entonces la suma de los caudales mencionados anteriormente:

Qt = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

CFM.

Consideramos un factor de seguridad para el caudal, ya que generalmente los requerimientos de aire aumenta, ya sea por el incremento de equipos, de la producció n, del personal, ampliació n de la mina, etc. El factor que consideramos para la presente evaluació n del 20%, de acuerdo a las características convencionales de la mina; luego :

Qt (mina) = 1.2 * Qt

CFM.

XII.- INFLUENCIA DE LA VENTILACION NATURAL.

GENERALIDADES.

La ventaja que tenemos en las minas ubicadas en zonas montañ osas es que gran parte de la ventilació n requerida se provee naturalmente; es decir el tiro natural se crea debido a la diferencia de elevaciones del ingreso y salida del aire y la diferencia de sus temperaturas. Ya que la ventilació n natural es importamnte, se tendrá especial cuidado en el manejo de la misma, ya que en regiones montañ osa cambiará el sentido del flujo, y el encargado de la ventilació n tendrá que percibirlo, para tener en cuenta si trabaja en contra o a favor de la ventilació n mecá nica. Lo ideal es que tanto la ventilació n mecánica como la natural trabajen en el

mismo sentido de modo que aumenten su eficiencia, especialmente en horas punta, donde se requiere de una ventilació n total. DETERMINACION DE LA DIRECCION E INTENSIDAD DE LA VENTILACION NATURAL. Es muy fá cil predecir la direcció n e intensidad del flujo natural del aire: - visualizar las columnas de aire de igual altura entre dos líneas horizontales comparándolos con la diferencia de presiones entre otras partes del circuito. - Hacer un control de las temperaturas superficiales del añ o, es más, controlando en determinadas horas del día.

en cada estació n

- Para determinar la direcció n del flujo se hace que deje de funcionar el ventilador y haciendo humear una mecha de seguridad se observa la direcció n del flujo, o también observando el sentido de giro de las paletas del anemó metro. Es importante conocer la intensidad de la ventilació n natural, ya que muchas veces satisface los requerimientos de aire en la mina. Cuando trabaja en combinació n con la ventilació n mecá nica se deberá determinar el porcentaje de aire natural que ingresa a la mina, ya que en casos de emergencia o cuando no se tenga ventilació n mecá nica, se pueda aprovechar racionalmente el aire natural en lugares prioritarios. Existen varios métodos para el cálculo de la presió n de ventilació n natural, basados en alturas de columnas de aire, la que utilizaremos es:

Hn = (L/5.2) * (Wd - Wa)

donde: Wd = densidad de aire promedio en la bocamina, en Wa = densidad de aire promedio en la salida de la

lb/pies3. mina,en

lb/pies3. L = diferencia de niveles entre la entrada y salida de

aire, en pies.

Además sabemos que la densidad es funció n de la presió n barométrica (B), de la altitud de lamina (h), y de la temperatura de ingreso y de salida de la mina, en ºR, entonces:

W = 1.327 * B / T

B = 30 (1.019)^(h/T)

"Hg.

Combinando estas ecuaciones y reemplazando en la ecuació n general, calculamos la presió n de ventilació n natural.

CURVA CARACTERISTICA DE LA VENTILACION NATURAL. Es obtenido ploteando la presió n de ventilació n natural versus el caudal de aire. Esta curva resulta de ser una línea recta debido a que un cambio en el caudal de aire circulando proporcionado por otro medio mecá nico no influye ni afecta a la presió n natural. La presió n natural solo podrá variar, al modificar la ectructura de la mina, por que es independiente de la resistencia de la mina y el caudal de aire.

XIII.- VENTILACION MECANICA.

XIII.1.- GENERALIDADES. Cuando la ventilació n natural no es suficiente para los requerimientos de la mina, se utilizan los ventiladores que generan directamente la corriente de aire debido a que producen depresió n o sobrepresió n, segú n actú en como, aspirante o impelente. Los ventiladores de acuerdo a sus dimenciones y características trabajará n en ventilació n principal, secundaria o auxiliar; generalmente se emplean de tipo axial. La más importante medida de performance de un ventilador, esta en la presió n y caudal que desarrollan, independiente del tipo de uso que se le dé. Describiremos a continuació n las ecuaciones y leyes que rigen la ventilació n mecánica; sin profundizar en el tema ya que no es propó sito de este trabajo.

PRESION TOTAL DE VENTILACION.

Ht = Hs + Hv

donde: Hs = presió n estática del ventilador, traducido como la cantidad de presió n desarrollada por un ventilador capaz de vencer la resistencia de las labores, al pasar por ellas. Hv = presió n de velocidad del ventilador, traducido como la cantidad de presió n desarrollada por un tilador, necesario para impulsar un volumen dado de aire con una velocidad suficiente para recorrer los diferentes conductos; luego:

Hs = K * P * (L + Le) * Q^2 5.2 * A^3

"H2O.

Hv = W * (V / 1098)^2

"H2O.

donde: W = densidad del aire del lugar, en lb/pies3. V = velocidad promedio del aire a la salida del

POTENCIA PARA MOVER EL AIRE (AHP). AHP = Air Horse Power, conocido como potencia ú til.

AHP = Q * Ht

,HP.

6356

donde: Q = capacidad del ventilador, en CFM. Ht= presió n total del ventilador, en "H2O.

POTENCIA SUMINISTRADA AL VENTILADOR (BHP).

ventilador, en FPM.

BHP = Breake Horse Power; es la potencia alimentada al ventilador, conocida como "Potencia al Freno".

BHP = Q * Ht 6356*N

eje del

,HP.

donde: N = eficiencia total del ventilador, en %.

RENDIMIENTO DEL VENTILADOR (N).

N = ( AHP / BHP ) * 100 %

LEYES BASICAS DE LOS VENTILADORES. En ocaciones , particularmente al hacer pruebas o en puntos de operaciones de galerias es necesario determinar las características bajo condiciones complétamente diferentes, emvolviendo cambios simultá neos en dos o más variables (velocidad, diámetro y densidad); así: a.- CAMBIO DE VELOCIDAD. Para un ventilador con una velocidad de aire y diámetro constante : 1.- El volumen varía directamente proporcional con la

velocidad del

ventilador : Q1/Q2 = RPM1/RPM2

2.- Las presiones estáticas o totales varían con el velocidad o volumen del ventilador:

cuadrado de la

H1/H2 = (RPM1/ RPM2)^2

3.- La potencia al freno del ventilador varía como el

cubo de la

velocidad o el volumen del ventilador:

BHP1/ BHP2= ( RPM1/RPM2 )^3

Luego para los tres casos las eficiencias son independientes a las velocidades : N1 = N2.

b.- CAMBIO DE DENSIDAD. Para un ventilador funcionando con una densidad de aire variable, con un diámetro y RPM constantes y una posició n de hélice fijo : 1.- El volumen permanece constante :

Q1 = Q2 2.- La presió n estática o total y la potencia al freno directamente proporcional con el valor de la densidad :

varían

H1/H2 = W1/W2 y BHP1 / BHP2 = W1 /W2 Luego : Las eficiencias son independientes de las densidades

c.- CAMBIO BE DIAMETRO. Un ventilador de diá metro variable y permaneciendo constante la velocidad y la densidad del aire: 1.- Los volú menes de aire son proporcionales al cuadro

de sus

diámetros:

Q1 / Q2 = (D1 / D2 )^2

2.- Las potencias son proporcionales al cuadrado de los

BHP1 / BHP2 = ( D1 / D2 )

diá metros :

3.- Las presiones son independientes de los diámetros:

H1 / H2

Luego; las eficiencias son independientes de los diámetros:

N1 = N2

XIII.2.- VENTILACION PRINCIPAL. Se conoce como tal, al sistema de ventilació n actuante estratégicamente ubicado, de modo tal que cubra la totalidad de la mina, es decir domina todo el aire entrante o saliente de la mina. Puede constituir de uno o varios ventiladores, através de los cuales pasen todo el caudal de la mina. La resistencia del sistema es funció n del diseñ o y mantenimiento de los conductos y es generalmente controlado por las operaciones de la mina; así las características del ventilador es diseñ ado teniendo en cuenta la resistencia y condiciones de la mina, para tener una ventilació n principal eficiente y adecuada.

APLICACION VENTILACION.

DEL

VENTILADOR

PRINCIPAL

EN

EL

SISTEMA

DE

PUNTO DE OPERACION. Cuando un ventilador actú a en contra de la resistencia de la mina, una condició n de equilibrio es conocida como " Punto de Equilibrio ", donde la presió n desarrollada por el ventilador es exáctamente igual a la pérdida de presió n de la mina , y el flujo de aire inducido igual a la capacidad del ventilador. Este punto es determinado por las curvas características de la mina y del ventilador. Sin embargo, si las condiciones cambian, algunas modificaciones de los pará metros de operació n del ventilador serán necesarios.

INFLUENCIA DE LA VENTILACION NATURAL. Podemos decir que las curvas características de los ventiladores dependen sobre todo de su diseñ o, pero la curva de la ventilació n natural está en funció n de la densidad y de la profundidad de la mina. La intersecció n de ambas curvas determinan el punto de operació n de éstas. Para evaluar los efectos de la ventilació n natural sobre el sistema, la cantidad de Hn debe ser calculada. Cuando se genera naturalmente presiones en direcció n opuesta a la generada por el ventilador, éste tendrá que vencer tanto al Hn y a la resistencia de la mina. Por lo tanto, si el tiro natural ayuda al trabajo del ventilador :

Ht = Ht ( mina ) - Hn

Si el tiro natural se opone al trabajo del ventilador su valor hay que sumarlo para obtener el valor de la depresió n producida por el ventilador :

Ht = Ht (mina ) + Hn

XIII.3.- VENTILACION AUXILIAR.

GENERALIDADES. La necesidad de una buena y eficiente ventilació n auxiliar aumenta a medida que las minas se desarrollan y se crean frentes ciegos, donde la ventilació n principal no alcanza. La ventilació n en frentes ciegos generalmente usamos para extrer el aire contaminado, y proveer un caudal de aire puro para tener un ambiente sano. Este sistema esta compuesto por el ventilador y sus respectivos ductos o mangas, que son instalados a lo largo de la labor; pudiendo trabajar en forma aspirante, impelente o combinado. Cuando las labores a ventilar son cortas, generalmente se emplea el aire comprimido directamente por la manguera conductora, para esto no se necesita de instalaciones.

PROPOSITOS Y OBJETIVOS. Estos son los principales objetivos para proveer de ventilació n auxiliar en una mina: 1.- Proveer suficiente aire para cubrir los dilució n de gases productos de las voladuras.

requerimientos de

2.- Hacer que las particulas de rocas producto de la remoció n del mineral sean transportadas por el aire de ventilació n, que deberá tener una suficiente velocidad. 3.- Esta ventilació n tendrá que brindar un cierto trabajo a un costo razonable.

confort para el

VARIABLES. 1.-Posició n del flujo de retorno; es decir se debe de berificar si el aire viaja por la parte alta, baja o por el medio de la secció n de la labor, esto es importante porque determina la posició n del ventilador o ducto en el método aspirante. 2.- Velocidad del aire; se asume que las velocidades

mínimas de aire

deberá ser: DINAMITA : 50 FPM ANFO : 65 FPM. 3.- Area de la secció n de la labor ciega. 4.- Longitud de la labor ciega. 5.- Consideramos también el tipo de explosivo que se

utilizará en las

voladuras.

CANTIDAD DE AIRE NECESARIO. Consideramos solamente el aire nacesario para la dilució n y movimiento de gases y polvos producto de la voladura haciendo incapié que el tipo de explosivo será fundamental. En frentes ciegos existen diferentes maneras de calcular el caudal necesario; nosotros consideramos uno simple que está en funció n de la velocidad mínima que deberá tener el flujo de aire que diluye a niveles permisibles los gases toxicos; así:

Q=A*V

,CFM.

Donde: A = área de la secció n transversal de la labor. V = velocidad de aire para cumplir con el objetivo

señ alado.

Además para tener un rango de seguridad adicionamos un 20% del caudal calculado, debido a que siempre existen variaciones en las cantidades de explosivos empleados y por consiguiente variará el volumen de gases tó xicos a diluir, entonces:

Qt = 1.2 * Q

,CFM.

Este caudal de aire necesario, influye notáblemente en el tiempo de ventilació n, como veremos más adelante este tiempo deberá ser determinado desde el punto de vista técnico como econó mico.

METODOS DE VENTILACION AUXILIAR. Son tres los tipos de ventilació n que pueden ser usados; aspirante, inpelente o combinació n de ambos. Con la ventilació n inpelente una presió n positiva contínua, fuerza al conducto y deja pasar el aire hacia el frente de la galeria, produciendo la evacuació n de los gases. Pueden ser usados ductos rígidos o flexibles. Con la ventilació n aspirante hay una presió n negativa causada por el aire através de la abertura y moviéndose al exterior por medio del ducto. Es recomendable el uso de ductos rígidos, solo para distancias pequeñ as se utilizará ductos flexibles reforzá ndolos con anillos metálicos de modo que pueda ayudar a mantener abierto el ducto.

FACTORES PARA LA SELECCION DEL METODO A USAR. 1.- La cantidadde aire que será neceasrio para 2.- Tipo y tamano de ventilador. 3.- Diámetro, longitud y tipo de ducto.

satisfacer la labor.

4.- El aire tendrá que barrer los gases del frente y permisibles.

diluirlo a niveles

5.- Secció n y longitud de galeria. 6.- El tiempo de ventilació n. 7.- El costo de ventilació n auxiliar.

DIAMETRO DEL DUCTO. El diámetro generalmente se calcula de acuerdo a la secció n de la labor, del tipo de equipos que recorre por ella y del caudal de aire que se requiere extraer o introducir al lugar de trabajo, para esto hacemos uso de:

D = (4 * Qt / PI * Vs)^(1/2)

pulg.

donde: Vs = velocidad de aire en el ducto, esta es la variable más importante para la selecció n del diámetro; esta velocidad oscila entre 2500 a 4500 FPM, siendo el ó ptimo 3500, ya que cuando por ejemplo la velocidad es alta aumenta considerablemente la fricció n.

TIPOS DE DUCTOS. Son tres los tipos de ductos que se usan generalmente en minería; Rígidos, Flexibles sin refuerzo y Flexibles reforzados con alambres. Los rígidos son usualmente construidos de metal pudiendo ser tambien de fibra de vidrio; generalmente son de tres metros de longitud y diámetros desde 18" hasta 48". La ventaja de estos ductos rígidos es su buena característica resistente, su adaptabilidad para métodos impelentes y aspirantes. Las desventajas son las dificultades de transporte, almacenamiento y maniobrabilidad. Los flexibles sin refuerzo son hechos de lona, en longitudes de 7.6m 15m y 30m. Cuando lo colgamos en línea recta, sus características de resistencia son medias; su poco peso, su maniobrabilidad, dan un costo de almacenamiento e instalació n bajos. Estos son excelentes para instalaciones improvizadas en línea recta, más no para curvas o esquinas agudas. Los flexibles con refuerzo son hechos de lona con refuerzo de alambre en

espiral. Estos puden ser utilizados para ventilació n aspirante o impelente. No es recomendable para trabajos de mas de 90 metros; al contrario es excelente para trabajos en esquinas o angulos en líneas de ductos impelentes. Sus longitudes son similares a los flexibles sin refuerzo, así como sus diámetros, variando desde 18" hasta 48".

RESISTENCIA DEL SISTEMA DE VENTILACION AUXILIAR.

SISTEMA IMPELENTE: La pérdida de presió n en la salida es igual a la presió n de velocidad; además consideramos la resistencia de la labor hacia el aire que retorna del frente, además por su puesto de las consideraciones de curvatura y acoples de los ductos; luego:

A = (PI/4) * (D/12)^2 V = Q/A Hv= (V/4009)^2

pies2.

FPM. "H2O.

Hs= (Hs') * (L + Le) * Fc "H2O. 100

Donde: Hs'= presió n estática segú n tabla/100 pies de longitud Fc = factor de correcció n para el tipo de ducto: Ductos metálicos : 1.0 Ductos flexibles : 1.5

Hs" = K' * P' * (L' + Le) * V^2 5.2 * A'

"H2O.

Donde: Hs" = presió n estática de lalabor ciega. Luego:

de ducto.

Ht = Hv + Hs' + Hs"

"H2O.

SISTEMA ASPIRANTE: Este sistema ya no considera la resistencia de la labor,por lo que solo queda asi:

Ht = Hv + Hs

"H2O.

XVI.- SELECCION DE VENTILADORES.

Una parte importante en el estudio de la ventilació n, es la selecció n del equipo más adecuado para satisfacer las necesidades de caudal y presió n de aire en el interior de la mina. Entre las consideraciones a tenerse en cuenta para la selecció n de ventiladores, se pueden mencionar las siguientes: 1.- La demanda de aire y su complemento con la ventilació n natural si existiera, haciendo un control permanente del sistema, evaluando los cambios durante las diferntes estaciones del añ o, y aú n más de un día a otro. 2.- Es posible que existiera más de un ventilador capaz de satisfacer la demanda de aire. Para seleccionar el más adecuado, se usan las curvas características; también haciendo una comparació n de la potencia del ventilador para impulsar cierto caudal através del sistema. 3.- Conforme se incrementa el caudal del aire que es forsado através de un conducto, la resistencia al paso del aire por efecto de la fricció n de las paredes también aumenta y la ú nica fuente de energía disponible para vencer esta resistencia es la denominada presió n estática del ventilador. 4.- Además de la presió n estática que permite vencer la resistencia del sistema, el ventilador debe ser capaz de poner al aire en movimiento, lo que se logra através de la llamada presió n de velocidad del ventilador. 5.- Sumando las presiones estática y de velocidad, dará como resultado la resistencia total del sistema. Como esta resistencia es funció n también del caudal, se podrá graficar la relació n presió n caudal, llamándose a

esta, curva característica de

la mina.

6.- Si se lleva sobre el mismo grá fico la curva característica de la mina y del ventilador, estos se cortarán en un punto, el mismo que representa el punto de operació n del ventilador cuando se le conecta al sistema. 7.- Si se requiere aumentar el caudal de aire, se puede conectar dos o más ventiladores en serie. La adició n de un segundo ventilador no duplica el caudal de aire, pero sí lo incrementa con respecto a lo que existía con uno solo, por efecto de la presió n adicional que aplica la segunda máquina. Lo que si se duplica es la presió n; para instalaciones de este tipo es recomendable que los ventiladores tengan curvas características similares o iguales, para asegurar una operació n estable del sistema de ventilació n. 8.- Otra forma de aumentar el volumen de aire es conectando los ventiladores en paralelo, de tal forma que ambos tomen aire del mismo punto y lo descarguen al mismo ducto. En este caso ambos ventiladores está n aplicando la misma presió n y el caudal que impulsan será la suma de los caudales de cada uno para dicha presió n. También se recomienda que los ventiladores tengan curvas características similares.

XV.- COSTOS DE VENTILACION. El costo total del sistema de ventilació n esta determinado por el costo que significa adquirir el equipo y el costo de energía que se requiere para operarlo, a lo que se adicionará el costo de instalació n. Entonces el costo de adquisició n tanto de ventiladores, ductos, tuberías, etc., constituyen uno de los egresos que se computan anualmente en la mina. El costo de operació n cubre los de la energía utilizada, y se calcula multiplicando los KW-Hora por añ o y por la unidad de costo de la energía, $/KW-Hora. Los costos de mantenimiento no se computan fácilmente como los otros costos; en muchos casos se asume como el 5% del costo inicial de los ventiladores por añ o. Para el análisis de costos, estos lo dividimos en Fijos y Variables. Los costos fijos son calculados generalmente anuales o sobre la base del valor presente para que la selecció n entre alternativas pueda ser hecha en base a comparaciones de costos.

COSTOS FIJOS: Son aquellos que incurren sea o no en el uso del conducto de aire. El costo fijo primario es el costo de Capital asociado con la construcció n o desarrollo del conducto de aire. El costo de capital puede ordinariamente incluir el costo de materiales y labores

como el costo de los servicios auxiliares y equipos necesarios para desarrollar el conducto de aire. Sin embargo, el costo total de capital lo reducimos hacia un costo anual por el método del Valor Presente serie uniforme sobre la vidas del equipo. Estos costos fijos incluyen los impuestos, pudiendo incluir también el seguro y los costos de almacén.

COSTOS VARIABLES: Llamados costos de operació n, son aquellos costos requeridos para operar los equipos de ventilació n. Estos normalmente consisten en los costos de energía consumida por el sistema. Un aspecto importante que deberá tenerse en cuenta en la instalació n del ventilador principal, es la adecuada disposició n y forma de los ductos de admisió n y descarga, para reducir al mínimo la turbulencia del aire y por lo tanto las pérdidas de energía, para lo cual se recomienda: - Si fuera necesario incorporar cambios de secció n transversal en los conductos de admisió n y descarga; preferir las contracciones a las expansiones, ya que estas ú ltimas generan mayores pérdidas de presió n. - En la medida de lo posible, instalar los ventiladores ya que esto facilita además los trabajos de mantemiento.

horizontalmente,

El efecto econó mico que tienen las fugas de aire através del sistema, es otro aspecto que generalmente no se analiza con cuidado, ya que estos desestiman las características de los ventiladores, haciendo que trabajen en forma antieconó mica.

XVI.- DESCRIPCION GENERAL DE LA EVALUACION.

XVI.1.- VENTILACION PRINCIPAL.

A.- TOMA DE DATOS (POR TRAMOS O ESTACIONES). Las diferntes mediciones fueron tomados en lugares rectos, es decir entre puntos de inflexió n o curvas de las galerias, para tener una medida real de los diferentes pará metros de evaluació n; como referencia fueron tomados los puntos topográficos y las instalaciones permanentes, como tolvas, cruceros, etc. Además se hizo observaciones de las diferentes labores y características para calcular las longitudes equivalentes respectivas.

A.1.- VELOCIDAD DEL AIRE (V):

La velocidad fue medido aplicando el método "Medició n en la Secció n", debido a que las labores generalmente tienen menos de 2 metros de altura; este método consiste en que la persona que esta realizando la medició n se coloca con el dorso hacia la pared y desplaza regularmente el anemó metro con la mano tendida por toda la secció n, tratando de obtener el promedio de todo el área. En este caso se ha introducido un factor de correcció n que en promedio resulta 0.8: FC = (S - 0.4)/S , donde S es el área de la secció n en metros cuadrados, este factor lo aplicamos para obtener el caudal corregido. En los lugares donde no era aplicable el anemó metro, se midió con mecha lenta en distancias de l0 m.

A.2.- AREA DE LA SECCION (A): Fue medido teniendo en cuenta la forma de la secció n, ya sean cuadros o labores rocosas de formas variadas.

A.3.- PERIMETRO DE LA SECCION (P): Su medició n también fue realizada teniendo en cuenta la forma de la secció n.

A.4.- TEMPERATURA SECA (TS) Y HUMEDA(TH): Para esta medició n se adaptó un termó metro de modo que actú e como Psicró metro; para medir la temperatura humeda se le adaptó una telita de algodó n al bulbo, se giraba por espacio de 30 segundos, luego se tomaba la lectura; para la temperatura seca se leía directamente. Estas lecturas fueron en los puntos de estació n.

A.5.- LONGITUD DE LAS LABORES ENTRE ESTACIONES (L): Fueron calculados de acuerdo a los puntos topográ ficos verificados en el terreno, y en los lugares donde estos no existían se midió directamente.

A.6.- CAUDAL (Q): Como sabemos el caudal es el volumen de aire que pasa através de una secció n en un tiempo dado, en nuestro caso calculamos en cada estació n así: Q=V*A

CFM.

A.7.- CAUDAL DE AIRE NATURAL (Qn):

Las mediciones se realizaron tomando las velocidades de aire natural en cada ingreso de la mina, mediante el anemó metro y luego multiplicándolo por el área de las secciones de los ingresos.

A.8.- CARACTERISTICAS DE LAS LABORES: Las labores presentan características propias del tipo de minado aplicado, presentando obstá culos al paso del aire; se observaron como, obstáculos a los cuadros de madera y los nú meros de estos en cada tramo medido, el grado de rugosidad de las paredes, las tolvas, locomotoras, etc., con el fin de determinar la constante K y las longitudes equivalentes.

B.- DATOS PROMEDIOS POR TRAMOS. Consideramos como tramos a las distancias que unen dos estaciones o mejor llamados nudos del circuito de ventilació n. Con la finalidad de establecer el circuito, determinamos los datos promedios de cada tramo; los pará metros entonces quedan así: AREA-PROM = Ó (A)/N PER-PROM = Ó (P)/n LONGITUD = Ó (L) CAUDAL-PROM = Ó (Q)/N CAU-CORREG = (Ó (Q)/N)*FC Donde: N = nú mero de estaciones medidas en cada tramo, o nú mero de mediciones de cada uno de los pará metros por tramo.

también

C.- RESISTENCIAS DE LAS LABORES POR TRAMOS (R): Depende básicamente de la superficie lateral de la labor, la secció n transversal y los diferentes obstá culos que tiene que atravezar el aire en su recorrido:

R = K * P * (L + Le) 5.2 * A^3

Donde : K = coeficiente de fricció n, dependiendo de las

características de

las labores. P = perímetro promedio del tramo. A = área promedio del tramo. L = longitud total del tramo. Le= longitud equivalente del tramo.

D.- AIRE NECESARIO PARA LA MINA (Qm). El caudal de aire que requerimos en la mina La Lima, es debido principalmente para la dilució n de gases y polvos contamintes, nú mero de personal y consumo de explosivos; no introducimos otros requerimientos ya que la mina es convencional y no tiene temperaturas superiores a 25ºC. Como base para estos cálculos presentamos los siguientes cuadros que condicionan el caudal requerido, tanto para labores en preparació n y tajeos; hacemos una relació n de los ú ltimos 6 meses del añ o anterior.

PERSONAL: Tanto en preparaciones y tajeos.

EXPLOSIVOS: Tanto en preparaciones y tajeos.

El tipo de explosivos es : DINAMITA 45%. Peso/cartucho : 0.1384 kg/cartucho. Nºdias/mes : 25. Nºgdias/mes : 02 luego: Peso explosivo/gdia : 26 kg. Peso explosivo/dia : 52 kg.

POR PRODUCCION:

RESUMEN: MINA LA LIMA.

BALANCE DE CAUDAL:

E.- CURVA CARACTERISTICA DE LA MINA: Será la curva de la ecuació n: (ver grá fico siguiente)

Hs = Rt * Q^2 donde: Rt = 1.791 * 10^(-09) "H2O*min2/pies6.

F.- CALCULO DE LA DEPRESION DE LA MINA: Es la pérdida de presió n originada por el paso del aire através de las labores de la mina, desde un punto inicial a otro final, para mantener el flujo necesario. G.- ORIFICIO EQUIVALENTE DE LA MINA: Un término que ha prevalecido por bastante tiempo, pero usado muy poco hoy en día, es el orificio equivalente. Este compara la resistencia de la mina, es decir del sistema de ventilació n con la resistencia de la labor através de la cual fluye el aire, su valor es dado:

OE = 3.9 * 10^(-04) * Qm (Hs)^(1/2)

pies2.

El rango de variació n de OE, para que una mina sea considerada aceptablemente ventilada es : { 1 , 2 } en metros2.

H.- PRESION DE VENTILACION NATURAL: Altitud (h) : 2400 msnm.= 7874 psnm. Diferencia de nivel entre salida y entrada de aire (L) Temperatura interir mina = 25 ºC = 485 ºR Temperatura exterior mina= 22 ºC = 482 ºR Densidad del aire a nivel del mar (W mar) = 0.075

1.327 *

lb/pies3.

30 (1.019)^(7874/482)

ingreso (Wd).

= 787.2 pies.

Densidad del aire de =

482 Wd = 0.06073 lb/pies3.

1.327 * 30 Densidad del aire en =

(1.019)^(4330.6/485) la salida (Wa) 485

Wa = 0.05955 lb/pies3.

luego: Hn = 787.2 * (0.06073 - 0.05955) 5.2

Hn = 0.1786 "H2O.

I.- CURVA CARACTERISTICA DE LA VENTILACION NATURAL: Ver el gráfico anterior, donde se muestra junto al grá fico de la curva característica de la mina.

J.- SELECCION DE VENTILADORES: Referidos a nivel del mar. W mar = 0.075 lb/pies3.

1.- PUNTO DE OPERACION DEL VENTILADOR: PRESION TOTAL, "H2O..............2.32 CAUDAL, CFM..................33623.60 AHP , HP........................12.28 KW DE TRABAJO, KW................9.16 BHP , HP........................16.37 KW DE TRAB. AL FRENO, KW........12.21 EFICIENCIA, %...................75.00

2.- PUNTO DE OPERACION DEL SISTEMA COMBINADO: PRESION TOTAL, "H2O..............2.50 CAUDAL , CFM.................33623.60 AHP , HP........................13.23 KW DE TRABAJO, KW................9.87 BHP , HP........................17.63 KW DE TRAB. AL FRENO ,KW........13.15 EFICIENCIA %....................75.00

3.- Características del ventilador; sin que la sistema de ventilació n, es decir: Hn = 0.00 "H2O. PRESION TOTAL , "H2O.............2.40 CAUDAL , CFM.................32884.34 KW DE TRABAJO, KW................9.26 BHP , HP........................16.56 KW DE TRAB. AL FRENO............12.35 EFICIENCIA % ...................75.00

K.- COSTOS DE VENTILACION PRINCIPAL: COSTOS FIJOS (CF): COSTO DE ADQUISICION: 1 VENTILADOR = $ 13000.00 18 % IGV = 2340.00 1 MOTOR 24 HP = 1200.00 18 % IGV = 216.00 TOTAL = $ 16756.00 COSTO DE INSTALACION = $ 550.00 TOTAL COSTOS FIJOS = $ 17306.00

ventilació n natural afecte al

AHP , HP........................12.42

COSTO DE OPERACION ANUAL (Cop): 5% * 16756.00 = $ 837.80 COSTOS VARIABLES (CV): ENERGIA ELECTRICA = 0.075 $/KW-HORA. CONSUMO KW/HORA = 24 HP * 1 KW/HORA 1.341 HP/Hr. = 17.897 FUNCIONAMIENTO : 8 Hr/Día y 300 Dias/Añ o TOTAL COSTOS VARIABLES = $ 32214.77

XV.2.- VENTILACION AUXILIAR (FRENTES CIEGOS). En la mina La Lima, existe un ú nico frente ciego que es La Escondida; el método empleado es el aspirante, la longitud de la labor es relativamente grande y es actualmente 340 metros. En este método el aire entra por el extremo abierto del ducto; pero la zona de acció n del orificio aspirante se propaga a una distancia pequeñ a del extremo del ducto.

A.- CAUDAL NECESARIO: Para este fin, existen diferentes fó rmulas de cálculo de caudales, que dan resultados diferentes con los mismos datos iniciales; además las velocidades medias calculadas con tales fó rmulas resultan siempre inferior a las fijadas por reglamento de seguridad. Datos: Labor : LA ESCONDIDA. Altitud : 2400 msnm. Longitud : 340 metros. Secció n (S) : 5.04 mt2 (54.3 pies2) Explosivos : Dinamita 45%. Peso del explosivo (E) : 15 kg/gdia. Tiempo de ventilació n (t): 30 minutos. Temperatura : 25 ºC Veloc.Mínima de air.(Vm) : DINAMITA = 50 FPM. ANFO = 65 FPM.

Luego:

Nota: - La fó rmula #1 (Xenofontova) esta condicionada a que la distancia desde el frente al tope del conducto no sobrepase de : l = 3 * (S)^(1/2) pies. - La fó rmula #2 (Komarov) considera la distancia de gases en el momento de la expansió n, como: l = 2.4 * E + 10 metros.

expulsió n de

- La fó rmula #3 (Iakushin), considera que el aumento de la distancia entre el frente y el ducto conduce a un gran aumento del tiempo de ventilació n. - Fc = 35.287552, factor de conversió n de metros3 a

pies3.

Para consideraciones de seguridad, incrementamos el caudal calculado en un 20% :

Qt = 1.2 * 2715 = 3258 CFM. Vm = 60 FPM ( por encima del mínimo).

B.- METODO DE VENTILACION AUXILIAR USADO: (Ver grá fico siguiente).

C.- CALCULO DE LA PRESION TOTAL: Datos: K (ducto flexible usado) : 20.24 * 10^(-10) d (diámetro de la manga) : 18 pulgadas. A (á rea manga) : 1.767 pies2. P (perímetro manga) : 4.712 pies. L (longitud total manga) : 1940 pies. W (densidad aire mina) : 0.06073 lb/pulg2. L'(longitud/manga) : 15 metros.

Nota: Por tablas:

PRESION ESTATICA = 0.22 "/100 pies. PRES. EST. CORREG.NIVEL MINA = 0.22 * 1.67 * 1940/100 = 7.13 "H2O. PRES. EST. CORREG. NIVEL MAR = 8.0995 * 0.075/0.06073 = 8.80 "H2O.

TIPO DE VENTILADOR UTILIZADO: El ventilador utilizado en La Escondida tiene las siguientes características:

D.- SELECION DEL DIAMETRO Y TIPO DEL DUCTO: Actualmente se está usando ductos de 18 " de diá metro y 15 metros de longitud, de material flexible (lona); calculamos entonces las características de un ducto de acuerdo a las condiciones del sistema de ventilació n auxiliar aspirante: Qt = Vs * A A = (ð/4) * D^2 Qt = Vs * (ð/4) * D^2 D = ((4/ð) * (Qt/Vs))^(1/2) pero ; el rango de Vs = ( 2500 , 4500 ) FPM. donde; Optimo Vs = 3500 FPM. Luego; calculamos el diámetro ó ptimo para una velocidad ó ptima, que mostramos a continuació n:

Como los diámetros construidos por los fabricantes son de 18, 20, 22, 24, 28, 36 y 48 ". Seleccionamos el más pró ximo que es el de 18", además porque se acopla a las dimensiones de la labor como vemos en el gráfico de secció n mínima de la galeria. El tipo será el flexible sin refuerzo, debido a que favorece al sistema actuante y por su bajo costo de adquisició n con respecto a los otros, bajo costo de mantenimiento e instalació n, asi como por su facilidad de almacenamiento. Como el sistema es bastante diná mico, este tipo permite una instalació n rápida y econó mica a medida que profundiza la labor ciega y se tiene por lo tanto que correr manga.

E.- SELECCION DEL VENTILADOR ADECUADO:

F.- COSTOS DE VENTILACION AUXILIAR: Los costos de ventilació n auxiliar, no solamente se refieren a la adquisició n de los, ventiladores, sinó también a las mangas de ventilació n, a su instalació n, los costos de energía y los costos de mantenimiento de todo el sistema de ventilació n auxiliar. 1.- COSTOS ACTUALES:

SJV..

SJ17.40

COSTOS DE OPERACION (Cop): = 5% * 2867.40 = $ 143.37

COSTOS VARIABLES (CV):

CONSUMO AIRE COMPRIMIDO = 125 CFM. EQUIVALENTE A: ENERGIA = 9.33 KW-Hr/GDIA = 18.66 KW-Hr/DIA. COSTO = 0.75 $/KW-Hr. TOTAL COSTOS VARIABLES = 4198.50 $/AÑ O.

Estos costos son calculados para el ventilador actual teniendo en cuenta los parámetros medidos actualmente.

2.- COSTOS DEL VENTILADOR PROPUESTO. A diferencia del anterior (actual), el ventilador propuesto no es neumático , sino es eléctrico:

COSTOS FIJOS (CF):

COSTO DE ADQUISICION: 1 VENTILADOR ELECTRICO = $ 1900.00 (MODELO 18-14 3450) 18% IGV. = 342.00 1 MOTOR DE 9 HP = 500.00 18% IGV. = 90.00 TOTAL CF = $ 2832.00

COSTOS VARIABLES (CV):

ENERGIA ELECTRICA = 0.75 $/KW-Hr. CONSUMO = 9 HP * 1 KW/1.341 HP = 6.711 KW. HORA FUNCIONAMIENTO: 1 Hr/DIA Y 300 DIAS/AÑ O. TOTAL CV = 1510.07 $/AÑ O.

XVI.3.- CALCULO DE LOS REQUERIMIENTOS MINIMOS DE VENTILACION EN FRENTES CIEGOS, PARA DIFERENTES TIPOS DE EXPLOSIVOS Y LONGITUDES DE LABORES.

La descomposició n de los explosivos, requiere la introducció n de aire puro para diluir los gases tó xicos. La siguiente tabla nos muestra valores de gases tó xicos que pueden ser liberados por determinació n de algunos explosivos comunes; debido a que en las minas se tienen no solamente un tipo de explosivo, sino varios; ya que las condiciones geoló gicas no son uniformes. Así, se hace una recopilació n de varias fuentes y ciertas modificaciones pueden ser hechas en las selecció n de explosivos. Los límites máximos permisibles para 8 horas de exposició n pueden ser establecidos como 100 partes por milló n (ppm) para CO y solo 5 ppm para NO2 por el Congreso de Seguridad e Higiene de los EE.UU.. Mostramos en este capítulo como se puede determinar los pará metros de ventilació n mínima requerida para un lugar de trabajo donde se usan explosivos en conformancia con los mínimos estandares de seguridad.

FORMA DE CALCULO. Sea X el nú mero de pies3 de gases en cualquier volumen de aire en un tiempo t. La secció n de la labor es conocida (S), asi como su longitud (L); siendo su volumen (S*L) pies^3, y además se tiene establecidos los pará metros siguientes:

- Cantidad total de explosivos usados en el disparo, - Cantidad de CO liberados en pies3/lb. de explosivo

en libras (E). (ver tabla

adjunta),(CO). Luego, tenemos un volumen de (E * CO) pies3 de gases tó xicos producidos para el total de la voladura. Las especificaciones pedidas para el tipo de aire, es que no contenga más de 100 ppm de CO y mientras que el volumen de la evacuació n es (S * L) pies3, el volumen permisible de CO es:

VOLUMEN PERMISIBLE DE CO = ( 100 ) * S * L pies3. 1000000

Si asumimos que Q pies3 de aire puro es introducido en el lugar de trabajo cada minuto, el problema es en determinar si este flujo de aire puro introducido es suficiente para determinar un lugar seguro, y se puede ingresar a trabajar. Puesto que estarán en cantidades iguales de aire entrando al lugar y saliendo del mismo, asumimos que se produce una mezcla perfecta de aire. Entonces el volumen absoluto de gases tó xicos será expedido del lugar de trabajo en forma decreciente, en un rango de tiempo dado, expresado como una ecuació n: dX = -nX dt Así, el rango de cambio del gas contenido en relació n al tiempo decrece en proporció n a la cantidad de gas presente. La constante de proporcionalidad n, es dependiente del nú mero de cambios de aire por unidad de tiempo. Separando las variables, la ecuació n anterior queda asi:

dX = -n(dt) X Integrando resulta:

Log e(X) = -n(t) + C

Para evaluar C asumimos que : X = P, cuando t = 0.

Si P es igual al nú mero de pies3 de gases tó xicos liberados, reemplazando tenemos:

Log e (X) = -n(t) + Log e (P) Log e (X) = Log e (P) - n(t)

A partir de esta ú ltima ecuació n se establece un gráfico X versus t ó Log e(X) versus t. Este grá fico es solo para un caso especial de un grado de ventilació n y un volumen de gas liberado. Siempre cambia al variar cualquiera de las variables, requiriendo un nuevo gráfico para la solució n de la ecuació n: Log e (P/X) = n(t) Reemplazando P/X por Y en la ú ltima ecuació n, se construye un monograma estandar:

Log e (Y) = n(t)

donde:

Y = (lb.explosivo)(vol.gas liberado/lb.de explosivo) (límite gas sin riesgo ppm)*(vol.labor en pies3) 1000000

n = (caudal de aire limpio, CFM) (volumen de la labor,pies3)

t = tiempo de ventilació , minutos. El monograma por el cual la ecuació n puede ser resuelto, puede ser usado en dos direcciones: 1.- Si se desea determinar el tiempo necesario para ventilar el lugar, donde el volumen de evacuació n, volumen de gas liberado y estándares de seguridad del gas contenido son conocidos, esto es solo necesario para determinar Y y n, conectando los dos valores con una línea recta y leyendo el valor de la línea horizontal que representa el tiempo, se soluciona el problema. 2.- Donde el valor de Y es conocido, y el volumen del lugar debe también ser conocido, el grado de ventilació n puede ser determinado si un tiempo requerido para

ventilar el lugar puede ser determinado. Conectando el valor de Y y el valor de t con una línea recta que iterceptará la escala n, que es el nú mero de cambios de aire por minuto requerido para diluir el volumen de aire contaminado en el lugar que requiere aná lisis.

A.- CALCULO DE TIEMPOS DE VENTILACION: De los trabajos que se han realizado en la mina, observamos que los tiempos de ventilació n de la labor ciega La Escondida no variaban segú n se profundizaba, ni con el cambio de tipo de explosivo utilizado. Es decir los tiempos eran calculados segú n el criterio, mas nó por un análisis técnico. A continuació n tabulamos tiempos para diferentes longitudes de labor y para diferentes tipos de explosivos, ya que en este frente ciego había la posibilidad de empleo del ANFO en reemplazo de la Dinamita.

EXPLOSIVO : DINAMITA SEMI-GELATINOSA. Secció n : 7' * 8' (56 pies2) Longitud : L pies. Volumen de la labor : 56L pies3. Peso total de explosivo : 15 kg = 32.61 lb. Gas liberado : 0.65 pies3/lb. (tabla) Gases totales liberados : 21.1965 pies3. Volumen permisible CO : 0.0056L pies3. Capacidad del ventilador : 5000 CFM.

luego: X = pies3 de gases tó xicos desarrollados por el minutos. n = constante de proporcionalidad. Log e (X) = -nt + C

(a)

cuando; t = 0 tenemos; X = 21.1965 pies3. Log e (21.1965) = C reemplazando en (a); Log e (X) = -nt + Log e (21.1965) pero; n = 5000/56L = 89.286/L

explosivo en t

luego; hacemos Log e (X) = constante: t = (3.054 - Log e (X)) * L 89.286 Segú n esta ecuació n calculamos diferentes tiempos de ventilació n, para diferentes longitudes de labores y como consecuencia para diferentes volú menes permisibles de CO, como apreciamos en la siguiente tabla.

Se construye una curva, de modo tal que nos permita calcular cualquier tiempo de ventilació n. Para las actuales características de La Escondida, resulta un tiempo de ventilació n de 15.267 minutos por guardia de trabajo, como observamos tanto en la tabla como en el gráfico de la curva.

EXPLOSIVO : ANFO Seccion : 56 pies2. Longitud : L pies. Volumen de la labor : 56l pies3. Peso total de explosivo : 70 lbs. Gas liberado : 0.45 pies3/lb (tabla). Gases totales liberados : 31.5 pies3. Volumen permisible de CO : 0.0056L pies3. Capacidad del ventilador : 5000 CFM.

luego:

Log e (X) = -nt + C

(b)

cuando; t = 0 tenemos; X = 23.40 pies3. Log e (23.40) = C reemplazando en (b): Log e (X) = -nt + Log e (31.50) pero; n = 5000/56L = 89.286/L luego: hacemos Log e (X) = constante:

t = (3.45 - Log e (X)) * L 89.286

Segú n esta ecuació n calculamos diferentes tiempos de ventilació n para diferentes longitudes de labores y como consecuencia para diferentes volú menes permisibles de CO, como apreciamos en la siguiente tabla.

Semejante al caso anterior, construimos una curva que nos permita calcular tiempos de ventilació n. Para las actuales características de La Escondida resulta un tiempo de ventilació n de 20.212 minutos por guardia de trabajo, como podemos observar tanto en el gráfico de la curva y la tabla anterior.

XVII.- ANALISIS DE LOS COSTOS TOTALES DE VENTILACION.

A.- VENTILACION PRINCIPAL: En los almacenes de la mina se tiene dos ventiladores cuyas características son: - Ventilador axial eléctrico: Modelo VAV 23 1/4-14 3450. Capacidad de 10000 CFM (c/u). Pres. est. a nivel del mar 5.5 "H2O. Consumo de fuerza a nivel del mar 15 HP. Motor eléctrico de 18 HP, 3480 RPM, 220/440 v. Estos dos ventiladores podrían instalarse en paralelo, de tal modo que den un caudal de 20000 CFM teó ricamente; pero para su instalació n como alternativa de solució n, primero hacemos una comparació n econó mica con el ventilador seleccionado anteriormente. La determinació n del más conveniente se efectuará sobre la base del VALOR PRESENTE, además teniendo en cuenta que el costo de energía en la mina es de 0.75 $/KW-Hr. y que el costo de Adquisició n de los ventiladores existentes en el almacén es:

2 ventiladores : $ 5014.00 18% IGV. : 902.52 2 motores de 18 HP : 1640.00 18% IGV. : 295.20 TOTAL : $ 7851.72 Luego:

Asumimos que ambos modelos tienen una vida de 15 añ os y que el valor de los intereses es 15%:

Para la determinació n del valor presente calculamos un factor correspondiente a una serie uniforme anual, que resultó 5.8474 ( del libro Ingeniería Econó mica de Leland Blank). De la ú ltima tabla se observa que el modelo 48-21 1150 tiene un menor valor presente, por lo que debería ser seleccionado.

B.- VENTILACION AUXILIAR: El análisis se efectuará para comparar las alternativas del ventilador neumá tico y el ventilador eléctrico seleccionado y equipado con un motor de 9 HP. Anotamos que tenemos que adquirir un ventilador neumático adicional al existente, si es que deseamos seguir trabajando con el sistema neumático instalá ndolo en serie para cubrir los requerimientos de presió n. Para la comparació n de valores presentes de costos de adquisició n considero solo un ventilador neumático, ya que el otro se encuentra trabajando actualmente; asi solo será considerado los demás costos para los dos ventiladores neumá ticos que se presentan como una alternativa:

Asumiendo que ambos modelos tienen una vida de 8 añ os y que el valor de los intereses es 15%, se tiene el siguiente cuadro de valores presentes:

El factor correspondiente a la serie anual uniforme del valor presente es 4.4873. Seleccionamos en base a su valor presente total el modelo 18-14 3450; debido principalmente a que el costo del aire comprimido es muy superior al costo de la energía eléctrica; y además teniendo en cuenta que para satisfacer los requerimientos actuales deberían de funcionar 2 ventiladores neumáticos modelo VAF-AC-16"; lo que no es conveniente.

XVIII.- CONCLUSIONES. A.- VENTILACION PRINCIPAL: - Balance de caudales:

Tenemos un déficit de aire, el cual deberá ser proveido por medio de ventilació n mecá nica. El caudal necesario fue calculado teniendo en cuenta un posible aumento del requerimiento de CFM por ampliació n de la mina, este incremento consideramos además por seguridad, y es 20% . - De la curva característica y el orificio equivalente de la mina, observamos que las labores ofrecen gran resistencia al paso del fluido, el rango aproximado de las secciones de las labores deben estar entre: { 1 , 2 } metros2. La mina presenta 0.857 mt2., lo cual nos indica que las labores, al tener una secció n angosta se oponen fuertemente a la ventilació n. - El aire natural que ingresa por el Nv 2400 no satisface totalmente al sistema, contribuyendo solo con el 18.5% del caudal de aire necesario para la ventilació n. - Para la selecció n de un ventilador principal adecuado, hacemos uso de las curvas de la JOY MANUFACTURING COMPANY, y de las características de la mina; seleccionando el siguiente ventilador, cuyas características mostramos:

Que debe trabajar con los siguientes datos de la mina:

Estas características han sido calculadas de tal modo que no sea afectado el sistema por la ventilació n natural, es decir haciendo Hn = 0, para poder apreciar las propiedades reales que debe poseer el ventilador. - Los costos de ventilació n lo dividimos en Costos Fijos y Costos Variables; el costo de adquisició n está referido a la fecha Marzo-92 y consideramos la adquisició n en las condiciones nacionales actuales; el costo de operació n lo deducimos como el 5% del costo total de adquisició n, de acuerdo a los datos estadísticos de la mina:

- En los almacenes de la mina se tiene 2 ventiladores cuyas características se mostró anteriormente; una alternativa podría ser el siguiente; instalarlo en paralelo de modo que pueda aumentarse el caudal. Señ alamos los costos, indicando que tales ventiladores son nuevos:

- Se calculó los valores presentes para cada una de las alternativas; las que

mostramos como un total de ambas partes:

B.- VENTILACION AUXILIAR.

- Se determinó un caudal necesario de 3258 CFM; considerado solo para diluir los gases y polvos generados por la acció n del explosivo. Incluimos un factor de seguridad del 20% para estar sobre el margen y tener en cuenta posibles aumentos de gases y polvos por el incremento del uso del explosivo. - El método que se emplea actualmente es el aspirante y presenta serios inconvenientes, debido a factores tales como: - Gran longitud de la galería; lo que hace necesario contar con un ventilador capaz de vencer la gran resistencia, ya que el actual ventilador neumático con una presió n estática de 4.57 "H2O no es suficiente. - La falta de mantenimiento continuo de los ductos (mangas flexibles sin refuerzo); las fugas de aire contaminado, contaminan a su vez la galería en toda su longitud, haciendo un ambiente negativo y dificultando las labores posteriores. - Las condiciones actuales de La Escondida, generan las siguientes presiones referidas a nivel del mar, capaces de vencer la resistencia del ducto y a su vez nos darán un dato importante para la selecció n del ventilador adecuado:

- La selecció n del diá metro del ducto de ventilació n se efectuó sobre la base de las velocidades de aire mínimas y máximas. Se seleccionó el más pró ximo al ó ptimo:

Se seleccionó el de 18", además teniendo en cuenta las dimensiones mínimas de la secció n de la galería. También se seleccionó la manga flexible sin refuerzo (lona), por sus ventajas antes mencionadas. - En base a las características calculadas se hizo la selecció n de un ventilador con los siguientes requisitos; corregidos a nivel del mar:

- El ventilador neumático funcionando actualmente, no cubre los requerimientos de presió n, por lo que será necesario adquirir un ventilador semejante e instalarlo en serie de modo que se pueda duplicar la presió n; si es que se desea seguir con este sistema. Los costos que generará adquirir este ventilador neumático y hacer que funcione el sistema actual será:

- Los costos de ventiliació n eléctrica para la opció n seleccionada segú n las

características calculadas son:

- Para calcular los valores presentes de las dos alternativas, se calculó un factor de la serie uniforme anual, que es 4.4873; luego:

- De los cuadros anteriores podemos observar que el costo del aire comprimido es muy superior al costo de la energía eléctrica, siendo un factor decisivo en la selecció n del ventilador. En el costo del valor presente de energía para el modelo VAF-AC16" (neumático) se incluye el de los dos ventiladores que trabajarían en serie. Ya que la comparació n de costos totales se hace entre los dos ventiladores neumáticos versus el ventilador eléctrico modelo 18-14 3450.

XIX.- SUGERENCIAS Y ALTERNATIVAS.

- Se debe dar mayor importancia al estudio y análisis de la ventilació n, implementando el Departamento de Seguridad e Higiene Minera con los instrumentos y medios necesarios para tal fin. - Reestructurar el Departamento de Seguridad; es decir hacerlo más funcional y eficiente. La participació n en el Departamento además del Jefe de Seguridad, de un ingeniero que se encargue exclusivamente del control de la ventilació n, realizando puebas capaces de permitir el ahorro de energía, que se gasta indiscriminadamente durante la ventilació n; así también del planeamiento del sistema para una vida futura de la mina y preveer de antemano los costos que ocacionará tal prolongació n de la vida de la mina. - Del estudio técnico, sugerimos se adquiera un ventilador principal capaz de satisfacer las condiciones mínimas actuales, este tendrá las siguientes características, referidas a nivel del mar:

- La elecció n del ventilador que se sugiere se calculó en base no solo al aná lisis técnico de la mina, sinó también a una análisis técnico econó mico; asi el ventilador seleccionado deberá ser:

- Como ha sido seleccionado la alternativa I, se sugiere cubrir parte (50%) del costo de adquisició n del modelo 48-21 1150, vendiendo los dos ventiladores de la alternativa II que se tienen en los almacenes de la mina, tales ventiladores son nuevos y tienen motores de 18 HP cada uno. - Para las condiciones actuales de la cortada La Escondida, se recomienda un ventilador eléctrico, que sea controlado estríctamente su tiempo de funcionamiento por

guardia de trabajo, debiendo satisfacer los requisitos técnicos, tales como los que señ alamos a continuació n, referidos a nivel del mar:

- Además de las características técnicas de la mina, el ventilador deberá cumplir con los requisitos econó micos para su selecció n; así este es calculado entre dos alternativas, como mostramos:

- Como podemos observar de los cuadros, el costo de energía es fundamental en la selecció n del ventilador, y es más, influye en el método a emplear; por lo cual sugerimos cambiar del método ASPIRANTE, al método IMPELENTE, porque este ú ltimo permite hacer un control de tiempos ó ptimos de ventilació n, permitiendo hacer un ahorro en costos de energía. Los cuadros que se presentan a continuació n nos muestran las longitudes de labores, sus tiempos de ventilació n y sus respectivos costos de energía, que justifican tal cambio de método; para los dos tipos de explosivos en cuestió n:

TIPO DE EXPLOSIVO: DINAMITA.

TIPO DE EXPLOSIVO: ANFO.

- El cuadro siguiente justifica completamente la recomendació n del cambio del método aspirante al método impelente; la recomendació n incluye el uso del ventilador eléctrico seleccionado:

- Es recomendable que las labores ciegas no tengan más de 100 metros de longitud sin que se les conecte con una chimenea de ventilació n, para que se pueda usar indistintamente DINAMITA o ANFO, debido a que si se supera esta longitud, aumentará el tiempo de ventilació n y por consiguiente los costos. - Como muchos análisis teó ricos, ciertamente se pueden asumir muchos hechos para tener la solució n correspondiente; las condiciones asumidas para completar el problema podría o no ser válida para aplicaciones prácticas. El punto débil en esta solució n es bien claro, el asumir que el aire de ventilació n pueda ser complétamente mezclado con el aire viciado en el lugar de trabajo en todo el tiempo. Solo para casos en donde el intercambio de aire es bastante rápido y causa turbulencia, este será asumido aproximadamente verdadero. Una segunda precaució n para tener en cuenta y recomendar, es la precisió n con el cual el volumen de gas tó xico puede ser determinado, y el correspondiente al

volumen del gas formado en la prá ctica con el volumen de gas formado bajo condiciones normales. El volumen de los diferentes gases los cuales son productos de la reacció n de explosió n varían bajo diferentes condiciones de balance de oxígeno, confinamiento y fuerza de iniciació n. Una lista de valores pueden ser obtenidos de un control experimental. Asi entonces se sugiere tomarlo como guía y adecuarlo hasta obtener un factor de seguridad si se requiere aplicar a otras condiciones de trabajo.

BIBLIOGRAFIA.

- Tesis para optar el Título de Ingeniero Geó logo: "Estudio Geoló gico de la veta La Lima, en el segmento Batolito de Pataz". Por: Jaime Chá vez M. UNMSM - 1990. - MINE VENTILATIONS AND AIR CONDITIONING. by : Howard L. Hartman. 1st. Ed. Ronald, New York - 1961.

- Curso de actualizació n: "VENTILACION DE MINAS" por : Ing. Carlos Soldi S. PU. Cató lica del Perú - 1988.

- VENTILACION DE MINAS. Por: Alejandro Novitzky. Buenos Aires - Argentina; 1962.

- ELEMENTOS DE MINERIA. Por: G. J. Young. Editorial Gustavo Gili S.A. Barcelona - Españ a.

_ MINE PLANT DESIGN. Por: Staley, E. M.

Norte del

2º Edition. - DEVELOPMENT OF PHYSICAL PROPERTIES AND TECHNIQUES SUITABLE FOR COMERCIAL APPLICATION OF SLURRY EXPLOSIVES. By : Dixon John F. C. Missouri School of Mines and Metallurgy. Bull. 97, Fourth Annual Symposium on Mining Research; 1959.

SOME ESTUDIES IN AMMONIUM COMPOSITIONS. By : Tournay, R.W. ; Damon, G.H. and Van Dolah, W.E. Missouri School of mining an Metallurgy. Bull. 97, Fourth Annual Symposium on Mining Research,

NITRATE-FUELL

OIL

1959.

- USE OF AUXILIARY FAN FOR MINING PURPOSE. by : William, D. Meakin. Published by JOY MANUFACTURING COMPANY.

- ENGINEERING FUNDAMENTALS SERIES: - Auxiliary Ventilation in Underground Mines. Underground Mine Ventilaton: Considerations. By : L.K. Marshall. MINING ENGINEERING, January and February, 1982.

Some

General

- MINING AND MINERAL PROCESSING EQUIPMENT COST AND PRELIMINARY CAPITAL COST ESTIMATIONS. By : A. L. Mular. Published by The Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Especial Volume 25 - 1982.

- LEY GENERAL DE MINERIA, D.L. Nº 18880. Reglamento de Bienestar y Seguridad Minera. CENTROMIN-PERU S.A. - 1990.

- CURSO: "VENTILACION DE MINAS". UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA. Por: Ing. Pablo Jimenez Ascanio. Lima - 1990.

- ECUACIONES DIFERENCIALES Y SUS APLICACIONES. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA.

Por: Eduardo Espinoza Ramos Lima - 1989.

- INGENIERIA ECONOMICA. By: Leland T. Blank and Anthony J. Tarquin. University of Texas at El Paso - EE.UU. McGRAW-HILL , 2º edition 1986. ........................

ANEXOS.

ANEXO # 1: OBSERVACIONES: SLURRIES: En pies3 de gas por cartucho de 1/4" * 8", confinados en el taladro. ANFOS : Del 1 al 5, iniciados con 35 gr. de tetryl. El 6 iniciado con fulminante especial. El 7 iniciado con 10 gr. de tetryl. El 8 iniciado con 35 gr. de tetryl. El 9 iniciado con 35 gr. de gelatina explosiva. El 10 iniciado con 35 gr. de tetryl. Del 11 al 17 iniciado con 35 gr. de tetryl. EXPLOSIVOS COMERCIALES: El tetryl, iniciado con fulminante Nº 8. La Dinamita semi-gelatinosa, iniciada con 35 gr. de tetryl.

ANEXO # 2 :

FACTOR DE FRICCION (K) PARA MANGAS: (Referidos a nivel del mar: W = 0.075 lb/pies3).

Factor de Fricció n, K * (10)^(-10) lb/pies4 TIPO DE MANGA BUENO (NUEVO) PROMEDIO (USADO)

todos

Acero, fibra de vidrio. (Rígido) 15.0 20.0 Yute, lona. (Flexible) 20.0 25.0 Lona tipo espiral. (Flexible reforzado) 22.5 27.5

Factor de Correcció n, para condició n de manga TIPO DE MANGA BUENO (NUEVO) PROMEDIO (USADO) Acero, fibra de vidrio. (Rígido) 1.00 1.33 Yute, lona. (Flexible) 1.33 1.67 Lona tipo espiral. (Flexible reforzado) 1.50 1.83

LONGITUDES EQUIVALENTES.

OBSTACULOS

MODO

Le

CURVA ABIERTA: REDONDEADA NO REDONDEADA 15.0

0.5

CURVA EN ANGULO RECTO: REDONDEADA NO REDONDEADA 69.0 CURVA PRONUNCIADA: REDONDEADA NO REDONDEADA 150.0 CONTRACCION: BRUSCA EXPANSION: BRUSCA

GRADUAL 10.0 GRADUAL 20.0

ENTRADA AL TUNEL: SALIDA DEL TUNEL: PARTICION:

RAMAL 1

1.0

1.0

3.0 65.0 30.0

1.0

3.0

RAMAL 2 UNION:

200.0

RAMAL 1 RAMAL 2 30.0

60.0

CRUCE A DESNIVEL: PULIDA BUENO 65.0 MALO 290.0

1.0

OBSTRUCCIONES: CUADROS 20% SECCION 100.0 40% SECCION 500.0

70.0

NOTA: Ramal 1 es el perpendicular a la galería. Ramal 2 es la prolongació n de la galería después de unió n.

la partició n o

SISTEMAS DE VENTILACIÓN AUXILIAR. INTRODUCCION. Definició n, Objetivos e Importancia. Como ventilació n auxiliar o secundaria definimos aquellos sistemas que, haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan á reas restringidas de las minas subterrá neas, empleando para ello los circuitos de alimentació n de aire fresco y de evacuació n del aire viciado que le proporcione el sistema de ventilación general. Por extensió n, esta definició n la aplicamos al desarrollo de tú neles desde la superficie, aú n cuando en estos casos no exista un sistema de ventilació n general. El objetivo de la ventilación auxiliar es mantener las galerías en desarrollo, con un ambiente adecuado para el buen desempañ o de hombres y maquinarias, esto es con un nivel de contaminació n ambiental bajo las concentraciones má ximas permitidas, y con una alimentació n de aire fresco suficiente para cubrir los requerimientos de las maquinarias utilizadas en el desarrollo y preparació n de nuevas labores. Una ventilació n auxiliar eficaz de los desarrollos de galerías, no solo proporciona un ambiente má s sano y confortable para los trabajadores, sino que ademá s permite obtener mejores rendimientos y velocidad de avance al acortar los tiempos de espera para la evacuació n de los gases de tronaduras, y al 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 los desarrollos y en el término de los mismos dentro de los plazos establecidos. METODOS DE VENTILACION SECUNDARIA: Empleando la corriente de aire producida por el circuito principal de ventilació n. 1.- Difusió n 2.- Mediante tabiques longitudinales 3.- Por medio de labores paralelas 4.- Mediante ductos 1.- DIFUSION: Este es un proceso lento y poco seguro como método de ventilació n. Los factores que influyen en que entre aire o no a la labor son: Area de la labor Orientació n Caudal, etc. Como dato prá ctico, se puede mencionar que para distancias de 25 – 30 metros a lo má s, aceptable que la labor se ventile por difusió n. 2.- MEDIANTE TABIQUES: Consiste en instalar un tabique longitudinal e impermeable que divida en dos partes la labor a ventilar, para lo cual se puede utilizar materiales como madera, concreto, lona, etc. Dado que es un método bastante caro y poco operacional sobre todo en minas metá licas casi no se usa. 3.- MEDIANTE LABORES PARALELAS: Este método consiste en avanzar simultá neamente con dos galerías dirigidas paralelamente, que se van comunicando perió dicamente mediante estocadas que se usan para entrada y retorno del aire. Con este sistema el aire no llega directamente hasta los mismos frentes de avance de las galerías. Este método conviene utilizarlo cuando no nos interesa una gran velocidad de avance y

cuando la segunda galería pueda tener aplicaciones para las necesidades posteriores de la explotació n (alto costo). NOTA: Una variable del método es comunicar las galerías paralelas mediante perforaciones de 20 o má s cms de diá metro. 4.- MEDIANTE DUCTOS: Consiste en cortar la corriente de ventilació n principal por medio de reguladores atravesados por la boca del ducto, de modo que el aire se vea obligado a ingresar al interior del ducto, llegando así al frente de trabajo. B.- UTILIZANDO INSTALACIONES INDEPENDIENTES DE VENTILACION. 1.- USO DE AIRE COMPRIMIDO: Por su alto costo en relació n, a la ventilació n mecanizada, el uso del aire comprimido para atender la aireació n de desarrollos debe limitarse exclusivamente a aquellas aplicaciones donde no es posible por razones prá cticas el utilizar sistemas auxiliares de ventilació n como es el caso particular del desarrollo manual de chimeneas o piques inclinados. El uso de sopladores de aire comprimido para ventilar los desarrollos horizontales, se debe limitar a aquellas galerías de pequeñ a secció n que por la falta de espacio físico no hacen posible los tendidos de mangas de ventilació n y para acelerar la salida de los gases en los sistemas aspirantes, instalando los sopladores en el extremo de la cañ ería de aire comprimido cercana a las frentes(zona muerta), siempre que no sea posible el uso de ventiladores eléctricos portá tiles con manga lisa que impulse aire a la frente en avance.

OBSERVACION: 20 – 40 veces mas caro que el aire de ventilació n principal Los nebulizadores de agua, con aire comprimido, son elementos auxiliares de apoyo para los sistemas de ventilació n, de mucha utilidad en disparos de desarrollo y en tronaduras, ya que el agua atomizada depresa el polvo y reduce las concentraciones de gases nocivos por efecto de lavado y su chorro de alta velocidad ayuda a remover el aire

contaminado de las frentes ciegas en el caso de los sistemas aspirantes. De los sopladores de aire comprimido, normalmente utilizados en ventilació n general como un re – fuerzo para acelerar el movimiento de aire en las galerías, los má s eficientes son aquellos que inducen movimiento al aire ambiente aprovechando al má ximo el efecto Ventury. En aquellos casos típicos de desarrollo, donde no se tiene un sistema auxiliar que proporcione una segunda vía para el para el movimiento del aire en la galería, estos sopladores só lo remueven la masa de aire en su radio de acció n y diluyen los gases muy lentamente, lo que se traduce en un mayor tiempo de espera por ventilació n. Este hecho ha sido comprobado mediante estudios comparativos de terreno en ventilació n de polvorazos, alternando el empleo de sistemas auxiliares impelentes con la ventilació n de tubos venturys y neblinadores con resultados ampliamente favorables para los sistemas impelentes. Considerando el alto costo de la generació n de aire comprimido en la mina, el uso de este medio para ventilació n, debe tratar de reducirse al mínimo posible, reemplazá ndolo por sistemas auxiliares provistos de ventiladores eléctricos, cuyos costos unitarios y energéticos no tienen punto de comparació n entre si. EJEMPLO : Un ventilador auxiliar Joy de 15 HP mueve un caudal de 10.000 pies cú bicos de aire por minuto. Para este caudal se requieren 3 compresores de 850 HP cada uno, cuya capacidad individual es de 3.400 pies cú bicos /minuto. 3.- MEDIANTE VENTILADORES SECUNDARIOS O LOCALES. Se distinguen 3 tipos: Ventilació n impelente. Ventilació n aspirante. Ventilació n aspirante - impelente (mixta). VENTILACION IMPELENTE: El ventilador debe ubicarse en una labor por la que fluya aire fresco y a una distancia entre 5 a 10 mts. de la labor a ventilar. L = 15 + A/5 L = distancia de expulsió n de los gases generados en una tronadura, mts. A = cantidad de explosivo quemado simultá neamente, kgrs. l = 4* S l = alcance del chorro libre, mts. S = secció n transversal de la labor, m2. LA SITUACION IDEAL ES CUANDO L = l ART 387, DS 72 : En las galerías en desarrollo donde se use ventilació n auxiliar, el extremo de la tubería no deberá estar a má s de 30 metros de la frente. Para distancias mayores se deberá usar sopladores, venturis o ventiladores adicionales, tanto para hacer llegar el aire del ducto a la frente(sistema soplante) como para hacer llegar los gases y polvo al ducto (sistema aspirante).

Si el caudal de aire fresco (Q) en la galería principal no es

fundamentalmente superior al caudal de aire insuflado por el ventilador auxiliar (q), entonces la distancia necesaria para evitar la recirculació n, alcanza a valores entre 10 y 20 mts. 2.- VENTILACION ASPIRANTE: El ventilador extrae el aire viciado mediante un ducto ubicado cerca de la frente. a. Para que este método de ventilació n sea eficaz el ducto debe ubicarse muy cerca de la frente (< 10 mb ) para así obtener buenos resultados, pero en la prá ctica esto no es posible, ya que para evitar dañ os en el sistema por las tronadas, el ducto debe ubicarse a no menos de 12 – 15 mts de la frente. b. El extremo de salida del aire viciado, debe instalarse entre 10 y 20 mb de la entrada

de aire fresco, c. Cuando se usa este sistema, queda una zona inmó vil cerca de la frente, la cual demora horas en renovarse. OBSERVACION : Ventaja sobre Ventilació n Impelente: se evita el recorrido por la galería de aire viciado, pero necesita mayor tiempo de ventilació n para limpiar la frente. 3.- VENTILACION COMBINADA O MIXTA: Para solucionar el problema de la zona inmó vil, se utiliza otro ventilador que toma aire fresco de la labor y lo lanza sobre la zona muerta.

APLICACIONES DE LOS TIPOS BASICOS. Para galerías horizontales de poca longitud y secció n (menores a 400 Mts. y de 3.0 * 3.0 Mts. de secció n), lo conveniente es usar un sistema impelente de mediana o baja capacidad, dependiendo del equipo a utilizar en el desarrollo y de la localizació n de la alimentació n y evacuació n de aire del circuito general de ventilació n de la zona. Para galerías de mayor secció n ( mayor a 12Mts.2 ), y con una longitud sobre los 400 Mts., el uso de un sistema aspirante o combinado es má s recomendable para mantener las galerías limpias y con buena visibilidad para el trá fico de vehículos, sobre todo si este es diesel. Para ventilar desarrollos de tú neles desde la superficie, es el sistema aspirante el preferido para su ventilació n, aú n cuando se requieren elementos auxiliares para remover el aire de la zona muerta, comprendida entre la frente y el extremo de la ductería de aspiració n. La aplicació n de sistemas auxiliares para desarrollar galerías verticales está limitada a su empleo para ventilar la galería donde se inicia el desarrollo de la chimenea o pique, dado que la destrucció n de los tendidos de ductos dentro de la labor vertical por la caída de la roca en los disparos es inevitable ( En su reemplazo se utiliza el aire comprimido ). El uso de sistemas combinados, aspirante – impelentes, para ventilar el desarrollo de piques verticales, también son de aplicació n prá ctica cuando éstos se desarrollan en forma descendente y la marina se extrae por medio de baldes. En estos casos, el uso de un tendido de mangas que haga llegar aire fresco al fondo del pique en avance es imprescindible para refrescar el ambiente. Independiente del tipo de sistema auxiliar que má s convenga, la alimentació n de aire fresco y evacuació n final del contaminado debe ser estudiada con detenimiento en cada caso particular, para evitar re - circulació n de aire viciado de efectos acumulativos para el sistema y/o contaminació n no deseada de otras á reas de la mina. En varios casos la selecció n del tipo de sistema auxiliar ya está limitado y definido por la particular situació n del sistema de ventilació n general, al cual hay que conectarse dando lugar a una sola alternativa. Caso típico de esta situació n es el desarrollo de galerías a partir de socavones principales que no conviene contaminar. En este caso la extracció n por ductería del sistema aspirante con descarga al circuito de retorno de aire general má s cercano, es lo ú nico aceptable aú n para desarrollos de longitudes menores a 300 Mts.. APLICACIONES ESPECIALES A LA VENTILACION DE DEPENDENCIAS SUBTERRANEAS. OFICINAS, COMEDORES, BODEGAS, TERMINALES DE COMPUTACION. Las oficinas subterrá neas está n expuestas a la contaminació n proveniente de las frentes en desarrollo y focos polvorientos de las á reas de producció n por el natural interés de ubicarlas cercanas a los lugares de trabajo. Estos locales requieren una ventilació n por sobre – presió n de aire limpio que evite el ingreso de contaminantes por sus puertas de acceso, en especial para las salas con terminales de computació n y laboratorio de geomecá nica, etc. Este problema ha sido solucionado con sistemas de ventilació n impelentes, con varias ramas de distribució n de aire en el interior de los locales y con una batería de ventilador y filtros contra – polvo fino tipo seco, con una capacidad promedio de 6.000 píes cú bicos/minuto. SUB ESTACIONES ELÉCTRICAS. La generació n de calor de los transformadores y lo delicado de los restantes equipos de control en estos locales, requieren de sistemas de inyecció n de aire pre – filtrado, cuya capacidad fluctú a alrededor de los 12.000 pies cú bicos/minuto. Esta es otra aplicació n

generalizada de sistema de ventilació n auxiliar en la mina. POLVORINES. Estos locales requieren de una aireació n de bajo volumen por metro cuadrado de superficie, comparado con las S/E Eléctricas (alrededor de 3,000 pies cú bicos/minuto) de aire no filtrado, que es impulsado por un pequeñ o ventilador centrífugo al interior de los depó sitos de explosivos subterrá neos por medio de una red de ductos de concreto bajo el nivel del piso. Para polvorines de gran capacidad (semanales), la ventilació n requiere mayores volú menes (+ - 10.000 CFM) con aire pre – filtrado para el caso de dependencias subterrá neas (polvo). TALLERES. Aplicaciones de sistema de extracció n de aire mediante ductería rígida y ventiladores auxiliares de mediano rango (10.000 a 20.000 pies cú bicos/minuto) se han utilizado para solucionar problemas de contaminació n por polvo y gases en talleres subterrá neos de mantenció n mecá nica/eléctrica, donde la ventilació n general no es suficiente o no fue proyectada antes de la construcció n del local. VENTILADORES. TIPOS DE VENTILADORES. VENTILADORES CENTRIFUGOS Y SU APLICACIONEN SISTEMAS DE VENTILACION AUXILIAR. Los ventiladores centrífugos en sus diferentes tipos tienen una aplicació n muy limitada en sistemas de ventilació n de desarrollos, a pesar de ser eficientes para vencer relativamente altas resistencias friccionales. Las razones que avalan este hecho son de orden prá ctica, ya que estos ventiladores requieren para su instalació n de un mayor espacio físico y de bases má s firmes que los axiales, lo que difícilmente se da en los desarrollos de galerías, a menos que se justifique el costo de excavaciones adicionales para este objeto. Sin embargo, donde su uso es má s generalizado es en aquellos sistemas de ventilació n locales, donde se emplean filtros contra polvo, cuya resistencia al paso de una corriente de aire depende de su climatació n y varia con el tiempo de uso. En estos tipos de sistema las curvas de operació n características de los ventiladores centrífugos se adaptan mejor a la exigencia del incremento paulatino de caída de presió n está tica que los axiales y con un menor nivel de ruido, aspecto importante cuando se trata de ventilar oficinas y otras dependencias subterrá neas.

3.1.2 VENTILADORES AXIALES, DESCRIPCION Y CURVAS DE OPERACIÓN. Los ventiladores axiales está n compuestos bá sicamente de un rotor con dos o má s paletas, solidario a un eje propulsor movido por un motor que impulsa aire en una trayectoria recta, con salida de flujo helicoidal. Existen 3 tipos bá sicos de estos ventiladores que son: TIPO PROPULSOR O MURAL: Que es el típico ventilador de campanas de cocina, de baja presió n está tica (0,5 a 1,5 pulg de agua ) con caudales variables segú n su diá metro. TIPO TUBO – AXIAL: Es aquel que tiene su rotor y motor dentro de una carcaza cilíndrica, lo que incrementa su capacidad y presió n está tica hasta valores de 4 pulg, de agua, apropiado para ser conectados a ductería y para operar en serie.

TIPO VANE – AXIAL: Es similar al anterior, pero ademá s posee un juego de paletas guías fijas a la carcaza (vanes ) que le permite obtener una má s alta presió n está tica de trabajo ( de 6 a 10 o má s pulgadas de agua en casos de diseñ os especiales ). ( Ver lá mina // 10 ). OBSERVACION: Por sus altas presiones, los tipos vane – axial, son los má s utilizados en sistemas de ventilació n auxiliar seguidos de los tubos axiales. El tipo propulsor só lo se utiliza en la ventilació n de locales y dependencias subterrá neas. La curva característica de los ventiladores axiales se muestran en la lá mina # 11, donde se incluye los valores de presió n está tica, presió n total, potencia requerida, eficiencia mecá nica y presió n de velocidad de la descarga. Má s abajo se han incluido curvas típicas de los tres tipos de ventiladores axiales, a modo de comparació n.

3.1.3 VENTILADORES CONTRA – ROTATORIOS, DESCRIPCION Y CURVAS CARACTERISTICAS. Los ventiladores axiales (tipo tubo – axial ) se proporcionan

para operarlos en serie por algunos fabricantes como contra – rotatorios, es decir, con sentido de giro invertidos de dos o má s etapas consecutivas, como se muestra en lá mina # 12. De acuerdo con sus curvas de

operació n, este método proporciona valores de presió n má s altas que las conseguidas por ventiladores similares puestos en serie con el mismo sentido de rotació n, con claras ventajas para el diseñ o de estaciones de ventiladores, apropiados para la atenció n de desarrollos de gran longitud, como puede apreciarse en lá mina # 13, curvas de operació n de un modelo de ventilador contra – rotatorio de dos etapas. El nú mero de etapas contra – rotatorias pueden ser 2, 3, 4, 5 o má s y la presió n está tica así desarrollada será aproximadamente 3, 4, 6, 7 o má s veces que la correspondiente a una etapa simple del mismo diá metro y velocidad. Este sistema de instalació n permite hacer la instalació n completa para el total de la ductería a emplearse en el desarrollo, y luego comenzar a operar só lo con una etapa, dejando las demá s rotando en vacío hasta que la longitud de la ductería precise el funcionamiento de la etapa siguiente y así sucesivamente hasta completar el funcionamiento de todas las etapas contra – rotatorias. El ú nico límite a considerar con cuidadoso aná lisis es el valor prá ctico má ximo que es conveniente alcanzar con estos ventiladores cuando se trabaja con ductería plá stica, que es menos resistente a la presió n que el metá lico y de mayor generació n de fugas de aire, directamente proporcionales a la presió n está tica de trabajo de la ductería. Las ventajas de este tipo de instalació n con ventiladores, cuyas unidades son idénticas y con fuerza motriz independiente son sus facilidades de montaje en serie, sin requerir ductería intermedia como acontece con los tipos vane – axial, su eficiencia en la generació n de alta presió n está tica, su ajuste de á ngulo de paletas que permite variar su capacidad y su economía en energía durante la puesta en marcha del sistema.

3.1.4 INSTALACION DE VENTILADORES AXIALES Y ACCESORIOS. Por lo general, la instalació n de ventiladores axiales en galerías horizontales, acoplados a ductos, no ofrece mayores dificultades si su diá metro es el adecuado para la secció n de la labor donde se instalará , siendo en la mayor parte de los casos de menor o igual medida que la ductería a emplear. La forma en que estos ventiladores se fijan al techo de la labor depende de su peso, siendo lo normal el uso de pernos de anclaje de 1 a 2 pulgadas de espesor, o de cá ncamos con cabeza de expansió n que permiten fabricar un encastre donde va montado horizontalmente el ventilador sujeto con pernos, para facilitar su posterior retiro. En algunos especiales casos para el desarrollo horizontal es necesario, por razones de espacio, instalar el ventilador en una chimenea inclinada, en un frontó n u otras labores verticales (piques ). En estos casos la unidad puede instalarse inclinada o vertical, sin que se vea afectado su funcionamiento, teniendo la precaució n de protegerlo contra caída de rocas (rejilla en la descarga o admisió n ). ( Ver lá mina # 14 con instalaciones típicas ). Los accesorios de los ventiladores axiales son comunes para la mayoría de los fabricantes y consisten en: Cono de entrada. Que permite reducir en 90% las pérdidas de presió n por entrada de aire al ventilador. Rejilla de protección. Accesorio solidario o apernado al cono de entrada, indispensable para la protecció n de sus componentes mó viles. Bases de soporte. Perfiles de acero que se proporcionan para instalació n horizontal, o si se pide expresamente para instalació n vertical, apernados a los flanges de la unidad.. Cono de descarga. Si se solicita, se proporciona un cono de salida, diseñ ado para recuperar presió n cinética en la descarga, en forma de cono truncado, con flange apernado. Las piezas de unió n entre el ventilador y la ductería no son proporcionadas como

accesorio del ventilador y a lo má s se entregan como un corto cilindro con flange, que sirviría para sujetar una ductería plá stica del mismo diá metro del ventilador o para soldarle una tira metá lica. Esto implica que para la buena instalació n de diversos tipos de ductos al ventilador, deberá diseñ arse y fabricar piezas de unió n, cuyo ejemplo de diseñ o se muestra en lá mina # 9 para ductería plá stica, siendo similares las uniones para ductos metá licos. La importancia de estas piezas de unió n, radica en que reducen las filtraciones que son má ximas en el ajuste al ventilador y evitan pérdidas excesivas de presió n por turbulencias má s acentuadas mientras mayor sea la diferencia de diá metros entre ventilador y el ducto. 3.2.3 DEFECTOS MAS FRECUENTES EN LA INSTALACION DE VENTILADORES AXIALES. Las anomalías má s comunes que se observan en la instalació n de ventiladores axiales y que afectan su funcionamiento son: a.- El no uso de cono de entrada en instalaciones de ventiladores impelentes (Estas piezas de aluminio se deforman con los golpes y se pierden con facilidad). b.- El no uso de rejilla de protecció n en el cono de entrada, que deja expuesto el rotor al riesgo de destrucció n por el ingreso de cuerpos extrañ os. c.- El uso de piezas de unió n entre ducto y ventilador de diseñ o defectuoso, que provoca pérdidas por expansió n o reducció n abruptas, cuando hay diferencias de diá metros entre éstos. d.- Conexiones directas de ductos plá sticos a los ventiladores produce estrechamientos de secció n en la admisió n, con la consiguiente pérdida de presió n está tica, ademá s de las fugas de aire en las junturas (Ver lá mina # 16 ). e.- La instalació n de codos en la descarga de los ventiladores con radios menores a 0,5 diá metro produce una alta resistencia al paso de aire. f.- El uso de piezas de reducció n de diá metro en la descarga directa de los ventiladores tubo – axial produce altas pérdidas por estrechamiento (40%) si el á ngulo de la reducció n es mayor a 30 g.- El montaje de un ventilador aspirante con descarga libre sin cono o ducto que reduzca la velocidad de salida del aire es una pérdida importante de energía que fá cilmente puede evitarse con la instalació n de un ducto de descarga de un largo mínimo de 2 veces el diá metro del ventilador, o de un cono de descarga. USO DE VENTILADORES EN SERIE Y EN PARALELO

VENTILADORES EN SERIE. En esta aplicació n, teó ricamente la curva de operació n de dos ventiladores puestos en serie mantiene sus caudales y suma sus presiones, como se muestra en la lá mina # 15. En la prá ctica las presiones no doblan sus valores en caso de unidades idénticas, ya que siempre hay pérdidas por turbulencias por diferencia en el á ngulo de calajes de sus paletas, entre otras causas. Como excepció n a esta consideració n, se tienen los ventiladores tubo – axial contra – rotatorios que obtienen una ganancia extra de presió n por su especial modo de funcionamiento. Como regla general, los ventiladores tubo – axiales no diseñ ados para operar en contra – rotació n y los vane – axiales con paletas guías deben ser separados por un ducto de un largo superior a 10 veces su diá metro, cuando se les instala en serie para incrementar sus respectivas eficiencias y obtener una curva final de operació n lo má s cercana posible a la teó rica. El uso de ventiladores en serie es la aplicació n má s comú nmente utilizadas en sistemas de ventilació n auxiliar, tanto en grupo de unidades como en unidades separadas a lo largo del tendido de ductería. . VENTILADORES EN PARALELO. Cuando se desea mayor caudal en una ventilació n de desarrollo sin que se disponga de ventiladores con suficiente capacidad, es factible la instalació n de 2 unidades de menor caudal en paralelo, consiguiéndose la suma de sus caudales. La curva final teó rica de operació n de dos ventiladores similares, operando en paralelo, se obtiene sumando sus caudales y manteniendo los valores de presió n está tica. Esta curva en la prá ctica también es má s baja por las mismas razones de pérdida de presió n por turbulencias y diferencias en el á ngulo de calaje entre ambas unidades y la calidad de su instalació n. COMBINACIONES DE VENTILADORES. Cuando dos ventiladores se instalan en serie (uno detrá s del otro ) sus curvas características se combinan y forman una tercera, má s alta en presió n, manteniéndose constantes los volú menes como puede verse a continuació n. Esto se realiza cuando el circuito es demasiado resistente para un solo ventilador. Cuando 2 ventiladores son colocados en paralelo sus curvas dan origen a una tercera, de la misma presió n pero del doble de los caudales asociados. Este caso es menos comú n que el anterior pero se ocupa cuando se tienen 2 ventiladores, cuya suma de caudales satisface un requerimiento de volumen, imposible de alcanzar con só lo uno de ellos. DESCRIPCION DE DUCTOS MAS UTILIZADOS.

De la variedad de tipos de ductería existente en el mercado, aplicables a la ventilació n subterrá nea, se destacan los siguientes: Ductos Metálicos: Fabricados con planchas de fierro entre 1 a 4 mm de espesor, de construcció n en espiral y largos variables de 3 a 10 Mts., dependiendo de su diá metro. Son aptos para ser usados en sistemas de ventilació n auxiliar aspirante, para el desarrollo de galerías de gran longitud, por sus ventajas de bajo coeficiente de roce, excelente hermetismo en uniones y bajo costo de mantenció n. Las desventajas derivan de su peso y rigidez que dificultan y encarecen su instalació n y retiro final de la faena. Su costo por metro, si se dispone de una má quina que los fabrique en la boca de la mina, es similar al ducto plá stico reforzado con anillos de acero para ventilació n aspirante de fabricació n nacional. En caso contrario, el costo adicional de transporte de los ductos de bajo peso pero, voluminosos encarece el costo unitario un 30 a 40 % (LAMINA N º 4) Para tú neles de secciones superiores a los 4 * 4 Mts., desarrollados desde la superficie y con una longitud mayor a los 800 Mts., el ducto metá lico supera en ventajas prá cticas a los flexibles, aú n considerando su mayor costo inicial que se recupera con su eficiencia, menor potencia requerida y menor mantenció n del tendido. Ductos Plásticos Flexibles, Lisos: Estos ductos son confeccionados en PVC con tejido sintético de alta resistencia, se proporcionan en tiras de largo y diá metro a pedido para su uso en sistemas impelentes de ventilació n, provistos de anillos de acero en sus extremos para ser conectados entre sí, con o sin uso de collarines de unió n. Su aplicació n en sistemas impelentes para desarrollos horizontales ha desplazado los tendidos de ductos metá licos por las ventajas derivadas de su menor peso y flexibilidad, lo que facilita su almacenamiento, transporte e instalació n con un costo muy inferior al metá lico. Sus diá metros estandar varían de 300 a 1200 mm., y el largo de sus tiras desde 5 a 30 o má s metros. Ductos Plásticos Reforzados: Estos ductos confeccionados en el mismo material que el anterior se refuerzan con una espiral de anillos de acero, sus diá metros varían desde 250 a 1200 mm y tiras de 5 o de 10 Mts, de largo. Para unirlos entre sí, se requiere el uso de collarines de unió n y vienen provistos de ganchos de sujeció n. Su aplicació n principal es para la extracció n de aire, pero igualmente pueden usarse en sistemas impelentes, siempre que no sea posible utilizar el tipo liso, ya que esta manga es má s resistiva y de mayor costo que el tipo liso. CARACTERISTICAS Y VENTAJAS COMPARATIVAS DE LOS TIPOS DE DUCTOS DESCRITOS. En las lá minas siguientes se indican las principales características de los tres tipos de ductos, con los diá metros y largos má s utilizados en la ventilació n de desarrollo, como también sus ventajas comparativas, cuyo aná lisis concluye en la superioridad del ducto flexible con respecto al metá lico para la mayoría de las aplicaciones de ventilació n auxiliar, lo que se demuestra en la prá ctica con la paulatina desaparició n de los ductos rígidos de las faenas y el fuerte incremento del abastecimiento de mangas flexibles. Ventajas comparativas entre tipos de ducteria

ITEM

METALICO

FLEXIBLE FLEXIBLE LISO REFORZADO Aplicació n Aspirante Impelente Aspirante Impelente Solo Impelente Transporte Alto costo Mediano costo Bajo costo (plegados) (voluminoso) (paquetes) Almacenamiento Dificultoso requiere Fá cil, requiere poco Fá cil, requiere muy mucho espacio espacio poco espacio Instalació n Dificil, lenta riesgosa Regular, rá pida Fá cil y rá pida Mantenció n Reducida Requiere buena Requiere buena mantenció n mantenció n permanente permanente Tipo de unió n Collarín y flange Collarín de unió n tipo Por tensió n entre tiras apernado rá pida Accesorios Cá ncamos y alambre Cá ncamos, cable guía yCá ncamos, cable guía y ganchos de ganchos de suspensió n suspensió n Filtraciones (Fugas) Bajísimas con flanges Regulares en uniones Regulares en uniones apernados y por roturas de tope y por roturas Resistencia (Factor K) Baja 11 x 10 ^-1 Alta 30 x 10^-1 Baja 15x10^-1 Costo por metro US $ 52 us $ 46 us $ 20 Lineal (800 mm.) Má xima PS 48" agua 10" AGUA (aspiració n)25" agua recomendada (800 mm.) Resistencia a la Baja Mediana Alta corrosió n Largo de Tiras Limitado 3 - 6 mts Limitado 5 mts Variable de 5 a 30 mts. Está ndar a pedido