27713_MATERIALDEESTUDIO-PARTEIDiap1-60.pdf

June 4, 2018 | Author: PROYECTOMS | Category: Carbon Dioxide, Sulfur Dioxide, Combustion, Physical Sciences, Science
Report this link


Description

1VENTILACION DE MINAS NIVEL INTERMEDIO - AVANZADO DR. Felipe Calizaya Consultor Intercade 2 VENTILACION SUBTERRANEA  Introducción  Principios Fundamentales • Reconocimiento del Problema. • Mediciones y Evaluación. • Control por Ventilación.  Conceptos Básicos Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.intercade.org 2 3 INTRODUCCION La ventilación es y debe ser parte esencial en la operación de una mina. Si no hay ventilación no hay producción. El aire no puede abandonadas. ser desperdiciado en labores Es necesario controlar las fugas de aire. Una vez contaminado, el aire viciado debe ser expulsado inmediatamente. Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade 4 CONCEPTOS BASICOS DE VENTILACION Leyes de Ventilación • Ecuación Básica de Energía. • Ecuación de Atkinson. Circuitos de Ventilación • Leyes de Kirchhoff. • Circuitos en Serie y Paralelo. • Circuitos Complejos. Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.intercade.org 3 5 CONTAMINANTES DEL AIRE Contaminantes en Minas Metálicas • Humo y productos de Diesel (hollín). • Gases tóxicos, polvo grueso y respirable. • Calor y radiación. Contaminantes en Minas de Carbón • Metano y sulfuro de hidrógeno. • Productos de Diesel, polvo grueso y respirable. Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade 6 MONITOREO Y EVALUACION Hoy, detectores electrónicos son utilizados. Detectores de Gases: • Detectores Múltiples (ITX Multi-gas). • Detectores Individuales (MSA Mini- Responder). • Otros (Detectores Drager, etc.) Detectores de Polvo: • Detectores ESCORT (Incluye: Una bombilla de aire, filtro y ciclón, una microbalanza). Todos estos instrumentos deben ser calibrados. Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.intercade.org intercade.Consultor Intercade 8 LEYES DE VENTILACION • Ecuación Básica de Energía • Ecuación Modificada de Energía • Pérdidas de Energía Hf: Pérdida por fricción (el más importante!) HX: Pérdida por choque (obstrucciones) HV: Pérdida por velocidad (dinámica) • Potencia del Aire Dr.org .Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING [email protected] 7 CONTROL DE CONTAMINANTES POR VENTILACION Ventilación Mecánica • Ventilación Primaria usando Ventiladores. Felipe Calizaya .intercade. Otros Métodos y Ventilación • Drenaje de gas y ventilación.org . • Ventilación Auxiliar.intercade. Felipe Calizaya . • Ventilación [email protected] . Dr. • Refrigeración del aire y ventilación. intercade.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.org .Consultor Intercade 10 ECUACION BASICA DE ENERGIA P1 A1 V 1 P2 A2 V 1 2 2 W h1 V h2 LT Referencia 2 1 2g + P1 + h1 = γ V 2 2 2g + P γ 2 + h2 + hL Equation de Bernoulli: HV1 + HS1 + HZ1 = HV2 + HS2 + HZ2 + hL Dr. Felipe Calizaya [email protected] 9 ¿QUE ASUMIMOS? El aire es un fluido incompresible La densidad del aire no cambia con elevación. Leyes de Mecánica de fluidos pueden ser usadas directamente Razonamiento: • Las ecuaciones son simples.org . • Sólo minas profundas requieren de otros cálculos.intercade. Felipe Calizaya [email protected] • Para minas de profundidad moderada (< 500 m) la exactitud de cálculos es aceptable.intercade. Dr.org . en otra pulgada. p. pulgadas de H2O. absoluta = 460 + td Z = Elevación. Presión de Velocidad: Temp.org .intercade. lb/p2 NR = V *D υ V = velocidad.org . Felipe Calizaya . HZ1= Energía [email protected] Intercade 12 ECUACIONES UTILES DEL AIRE Peso Específico w= Pb R *T w 2 = w 1 exp (− Z / RT Pb = Presión Barométrica. p/s.intercade. V = Velocidad.org . Convención: Omita Hz y use presión manométrica.6 E-4 p2/s  V  Hv = w*   1098  2 Hv = Presión de Velocidad. p/min Dr. HS1 = Energía estática. Felipe Calizaya .intercade. D = diam. pies (p) R = 53.35 lb/lb °R Número de Reynolds: ) = 6250*V * D υ = 1.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. Un aumento de 70 pies en elevación aumenta Hz en 1” de H2O y disminuye la presión barométrica Hs. Ecuación Modificada: HV1 + HS1 + = HV2 + HS2 + hL [email protected] 11 ECUACION MODIFICADA DE ENERGIA Ecuación de Bernoulli (en presión absoluta): HV1 + HS1 + HZ1 = HV2 + HS2 + HZ2 + hL Donde: HV1= Energía dinámica. pulg.k aumenta con la rugosidad del ducto y presencia de obstrucciones.-min2/p6 Q = Caudal de aire.intercade. Dr.Consultor Intercade 14 ECUACION DE ATKINSON hL = R * Q 2 = k * Per * L 2 Q 5 [email protected]@expo. Felipe Calizaya .org .2 A 3 Donde: hL = Caída de presión. Felipe Calizaya . cambie: K = k*1.7 13 CAIDA DE PRESION POR FRICCION 1 2 D V L Hl = Ecuación de Darcy: λ * w * L *V 2 (1) 2* D λ = coeficiente de fricción Ecuación de Atkinson: En Ecuación 1 haga D = 4A/Per. pulg.intercade.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. y k = λ*w/8 Ecuación de Atkinson Dr.855 E+6 El coeficiente .intercade.org . de agua (“ H2O) R = Resistencia del ducto.org . = Velocidad * Area k = Factor de Fricción. lb-min2/p4 Para Unidad Internacional. p/m. V = Q/A. Valores del Coeficiente .0 Galería Enmaderada 0. Felipe Calizaya .6 Galería de Salida [email protected] 1999.01058 57. Felipe Calizaya ./m3 Factor . 8th US Mine Ventilation Symposium) Dr.0 Galería de Banda 0.k lb-min2/ft4*E-10 Galería Rampa Pique (áspero) 0.K Kg.00440 75. 1999.01399 0.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.5 (Fuente: Prosser & Wallace.K Kg. Valores del Coeficiente ./m3 Factor .0072 47.4 62.k lb-min2/p4*E-10 0.intercade.k para Minas Metálicas (Estandarizados para el Nivel del Mar) Descripción del Ducto Factor .01126 47.00753 40.org .06781 365.k para Minas de Carbón (Estandarizados para el Nivel del Mar) Descripción del Ducto Galería de Entrada Factor .00466 25. 8th US Mine Ventilation Symposium) Dr.org .4 23.01158 0.org .7 Pique (liso) 0.8 15 Cuadro 1.7 (Fuente: Prosser & Wallace.1 Galería de Banda Galería de TBM [email protected] 0.4 60.Consultor Intercade 16 Cuadro 2. [email protected] Felipe Calizaya .intercade. Felipe Calizaya .org .Consultor Intercade 18 Ventilador Profundización de un Pozo (125 HP) Ducto Rígido Sistema Compuesto Caudal Requerido Ventilador (60 HP) A = 211 p2 V = 150 p/min Qo = 32.000 p3/min Dr.org .Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING [email protected] 17 UNA GALERIA ES UN DUCTO DE VENTILACION Dr.intercade.org . 04in.14 6.intercade.org .intercade. L = 800 ft c b D2 = 30 in.49 Re= 100. Q2= 19.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. L = 800 ft Determine: Hs. Q1=10.000 p3/min Caudal: [email protected] Felipe Calizaya .000p3/min Sistema de ventilación usado para ventilar desarrollos largos (de varios km) Dr.43 500 15 38.28 800 15 468.1 kcfm Dr.10 19 DESARROLLO DE GALERIAS MULTIPLES L2 = 150 m Entrada Fuga Recorte Frente 1 Muro de Ventilación Salida 20 m Frente 2 Ventilador Secundario Qo = 40.04 c-d 36 7.91 7.intercade.07 9. Dado el siguiente sistema: d 30 kcfm D3= 36 in L = 500 ft a D1 = 24 in. Q1 y Q2 Solución: Segmento D (in) A (ft2) Per (ft) L (ft) K *E-10 R *E-10 a-c 24 3.wg.11 b-c 30 4.Consultor Intercade 20 CIRCUITOS EN SERIE Y PARALELO Ejemplo 1.85 800 15 153.4 [email protected] kcfm.org . Hs= 9.org . Felipe Calizaya . 3 13 0.3 16 0.1 R = 0.1 0.3 6 8 0.3 12 0.Consultor Intercade 22 CIRCUITOS COMPLEJOS R = Resistencia *E-10 15 Extractor 11 Esta en paralelo 7 0.intercade. Felipe Calizaya .org .intercade.3 16 0.383 E-10 4 Si QT = 500.2 No esta en paralelo 9 2 0.1 0.1 Determine: Re = ? 4 Tapones Dr.1 8 [email protected] .58 “H2O Dr.2 9 2 [email protected] 11 1 0.2 5 3 0.1 0.3 6 0.2 5 3 5 0.000 p3/min.2 0.1 12 13 0.4 1 0.org .1 5 0.11 21 CIRCUITOS EN SERIE Y PARALELO Ejemplo 2: Determine Re para la siguiente red: R = Resistencia *E-10 Extractor 0. Felipe Calizaya .intercade.2 7 0.1 Solución: Re = 0.3 0.1 10 0.1 R = 0.3 14 0.1 10 0. He = 9.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. org [email protected] .Consultor Intercade 24 VENTILADOR PRIMARIO (TIPO CENTRIFUGO) Dr. Felipe Calizaya .intercade.intercade.org [email protected] 23 VENTILADORES PRIMARIOS Dr.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. Felipe Calizaya . intercade. Felipe Calizaya [email protected] Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.org .  Control de Contaminantes.13 25 ORCOPAMPA [email protected] . Felipe Calizaya .intercade. Dr.  Calidad del Aire en Minas Subterráneas.org .  Contaminantes del Aire.Consultor Intercade 26 CALIDAD DEL AIRE EN MINAS SUBTERRANEAS  Introducción. org .14 27 INTRODUCCION La calidad de aire en minas subterráneas es controlada por ventilación mecá[email protected] El aire es también utilizado para controlar el calor.intercade.Consultor Intercade 28 Ventiladores Aire Viciado = Aire Limpio + Contaminantes Pozos Mineral Reservas Salidas de Aire Entradas de Aire Mineral Talleres Parajes [email protected] Felipe Calizaya . Dr.intercade. Qo.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. El problema es como determinar el caudal mínimo de aire (requerido).org . El aire fresco es suministrado para diluir los contaminantes sólidos y gaseosos.org . Felipe Calizaya . Felipe Calizaya .intercade.org .org . Felipe Calizaya [email protected] Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.Consultor Intercade 30 EQUIPOS DE TRABAJO Pala de 14 yd3 de capacidad (475 HP de Potencia) Martillo Picador [email protected] .15 29 Nivel de Hundimiento Producción Ventilación Reducción Transporte Por Camiones Acceso Principal Niveles de Trabajo en una Mina de Hundimiento Dr.intercade. Felipe Calizaya .intercade.3 M R LEGENDA Entrada Salida 1.16 31 LW 2A Hundimiento 0.0M Caudal de gas Mp3/d 0.org .org [email protected] Entrada R Salida Salida Auxiliar Banda Ventilador Red de Ventilación de una Mina de Carbón [email protected] R LW Regulador Frente Largo R 1.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.org .Consultor Intercade 32 Excavador Mecánico Soporte Hidráulico Banda móvil Banda de Transporte Sala de Control Excavador Continuo de Frente Largo Dr. Felipe Calizaya .0 M Muro R R Frente C q = 0. Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. Felipe Calizaya .org . (TLV = Threshold Limit Value) Dr.intercade.17 33 EXCAVADOR CONTINUO PARA FRENTES LARGOS Dr. Felipe Calizaya [email protected] • Concentraciones máximas permisibles (TLV).org .intercade. Qo es el caudal necesario contaminantes de aire.Consultor Intercade 34 ESTIMACION DE Qo Esta estimación es la parte más empírica en el diseño de un sistema de ventilació[email protected] para remover los Para determinar Qo es necesario saber: • Caudal de contaminantes emitidos (q).org .intercade. 22213: Para minas de carbón Caudal mínimo en el último recorte: 9000 CFM Velocidad mínima en el frente de trabajo: 60 FPM Recomendación: mantener velocidades > 150 FPM Dr.org . el volumen del aire puede ser calculado utilizando la ecuación de dilución. Qo = Caudal de aire q (100%) B = Concentración inicial Qo B Qo + q TLV Qo = q = Caudal del gas/ polvo TLV = Límite permisible q TLV − B El problema es cómo determinar el caudal de emisión de los contaminantes (q). [email protected]: Para minas metálicas Caudal mínimo por frente de trabajo: 6000 CFM Velocidad mínima en último recorte: 40 FPM Parte 75.UU.org .org .Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.intercade. Felipe Calizaya .) Parte 57. Felipe Calizaya .intercade.18 35 REQUERIMIENTOS DE AIRE FRESCO (De acuerdo a MSHA de [email protected] Intercade 36 ESTIMACION DE Qo Una vez conocido el caudal de emisión de los contaminantes.intercade. Si el límite permisible del gas es de 5 ppm.19 37 ESTIMACION DE Qo Ejemplo 1: La oxidación de sulfuros en un tope libera 4x10-5 m3/s de SO2.org .org [email protected] Felipe Calizaya . ¿cuál es el caudal requerido? Solución: Q q = 7 x10-5 m3/s B=0 o = q C − B (1) C = 5ppm (= 5 x10-6).intercade.Consultor Intercade 38 Q o q = C − B Dr.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. Qo = 14 m3/s Este es el caudal mínimo de aire limpio que debe ser circulado por el [email protected] Felipe Calizaya . Dr.intercade.org . • Oxígeno: 21 % del volumen.org . Dr. • Otros gases: 1 % del volumen.org .Consultor Intercade 40 COMPOSICION DEL AIRE El aire químicamente está compuesto de: • Nitrógeno: 78 % del volumen. Felipe Calizaya [email protected] 39 CALIDAD DEL AIRE EN MINAS SUBTERRANEAS Composición del Aire ¿Composición por Masa o Volumen? Límites Permisibles (TLV) Estándares de MSHA Dr. Felipe Calizaya .org .Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.intercade. esta composición varía a medida que el aire avance hacia los frentes de trabajo.intercade. Sin embargo. Factores: Migración de gases de la roca y muchas reacciones quí[email protected] Dr.intercade.intercade.5 Gases Nitrosos ppm 5 Dióxido de Sulfuro ppm 5 Sulfuro de Hidrógeno ppm 10 % 1 µg/m3 400 → 160 Monóxido de carbono Dióxido de carbono Metano Partículas de Diesel Oxígeno.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. • Productos de Diesel (CO. DPM). mayor a 19. • Sulfuro de hidrógeno. CO. en minerales piritosos.org . Fuentes Artificiales • Productos de Explosiones.TLV) (Para ser usados como referencias solamente) Sustancia Unidad MSHA ppm 50 % 0.intercade. Felipe Calizaya .5 % TWA-TLV: Límite permisible para un turno normal de 8 horas Dr.org .org [email protected] Felipe Calizaya .Consultor Intercade 42 CONTAMINANTES DEL AIRE Fuentes de Contaminación: Fuentes Naturales: • Metano en mantos de Carbón y [email protected] NOx. humo y polvo.21 41 LIMITES PERMISIBLES (TWA. Es explosivo entre 5 – 15 %[email protected] CO.org . • Polvo grueso y respirable. NOx. Felipe Calizaya . etc.org . • Radón en yacimientos de uranio. • Calor y Temperaturas Extremas Dr. CO2.55 kg/m3). Son también producidos por equipos a Diesel.Consultor Intercade 44 GASES DE LA MINA Los gases son generados durante voladura. dolomitas.org . Dr.intercade. CH4 Es producido por descomposición de material orgánico. Felipe Calizaya . • Productos de Diesel (Gases y DPM) Gases y Partículas Sólidas Productos de voladura: incluyendo CO y [email protected] 43 CONTAMINANTES DEL AIRE Gases en Estratos Mineralizados CH4 y CO2 en mantos de carbón.intercade.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. Es mas liviano que el aire (ρ = 0. Gases comunes: CH4. SO2 … Gas Natural. 65 m3/s de gas.org .23 45 GASES EN ESTRATOS MINERALIZADOS Los estratos contienen poros y fracturas llenos de gases (CH4 y CO2 ) a alta presión.intercade. ¿Cuál es la emisión del gas? Solución: q = 0.org . En muchos casos.org .intercade.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. Dr. Ejemplo 2: un manto contiene 8 m3 de gas/ton de mineral y la mina produce 7000 tpd. El caudal puede ser determinado en base a mediciones. Felipe Calizaya . Durante el laboreo. México DRENAJE DE METANO DESDE SUPERFICIE Dr. estos gases son liberados y migran a los frentes de trabajo. este es proporcional a la producción.Consultor Intercade 46 Gaseoducto Manto de Carbón Frente Mina Esmeralda. Felipe Calizaya [email protected]@expo. org . Ocurre disuelto en agua (ρ = 1.intercade. Es el gas más peligroso.org . piritas y por máquinas de combustión interna. Dr. SO2 Producido por oxidación de azufre.org .intercade. CO2 Producido por oxidación de materiales orgánicos y por máquinas de combustión interna. Monóxido de Carbono. Es muy irritante en concentraciones bajas. Felipe Calizaya . Dr. H2S Producido por acción de calor en sulfuros. Es producido también en incendios y [email protected] kg/m3).4 kg/m3).Consultor Intercade 48 GASES DE LA MINA Dióxido de [email protected] Es más pesado que el aire (ρ = 1. Felipe Calizaya .Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.24 47 GASES DE LA MINA Dióxido de Carbono.intercade. Acido Sulfhídrico. CO Producto de combustión incompleta de material orgánico (Diesel). el Diesel es quemado para producir energí[email protected] En el proceso. y NOX La combustión es incompleta.org .Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. Pala de 13 ton: productividad ≥ 3600 tpd. Dr.org .25 49 MAQUINAS A DIESEL Una máquina a Diesel es preferida por su mejor seguridad. el oxígeno es consumido y muchos gases tóxicos generados. En estas máquinas.intercade.Consultor Intercade 50 Máquinas a Diesel Límites Aceptables en el Escape:  CO: ≤ 1000 ppm  NOX: ≤ 500 ppm Las partículas de Diesel contienen sustancias que causan cáncer Dr.org . Gases peligrosos: CO.intercade. Felipe Calizaya .intercade. Felipe Calizaya [email protected] Parte del carbón es descargado en forma de humo negro (hollín). flexibilidad y alta productividad. intercade.org .intercade.org [email protected] Qo: 17.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.5 yd3 Precio: $506.Consultor Intercade 52 MAQUINAS A DIESEL Evaluaciones de Gases de Escape Productos de Diesel Máquina 1 Máquina 2 CO 2435 ppm 190 ppm CO2 2% 0% NO + NO2 746 ppm 354 ppm Formaloides 1 ppm 0 ppm Humo Con mucho humo a altas revoluciones Sin humo Comentarios Al taller de reparación De vuelta al paraje ppm: partes por millón de volumen El mantenimiento es la clave en la utilización de estas máquinas [email protected] 51 Pala a Diesel Toro 1250 Capacidad: 9.org .7 m3/s Pala a Diesel en una Galería de Producción Dr. Felipe Calizaya .intercade. Felipe Calizaya . Felipe Calizaya [email protected] resultando en neumoconiosis. es retenido en los pulmones.intercade.Consultor Intercade 54 NEUMOCONIOSIS Factores Críticos: • Tipo de polvo (orgánico o inorgánico).27 53 POLVO EN LAS MINAS El polvo es producido durante perforación y voladura. Dr. Felipe Calizaya .org .Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. etc. Es definido como una colección de partículas que están suspendidas en el aire.org . El [email protected] • Tamaño de partículas (grueso o respirable). una vez aspirado. Neumoconiosis incluye silicosis. Límites permisibles (TLV): 2 mg/m3 con < 5 % SiO2 Para otros. este límite es calculado de: TLV = 10 %SiO2 + 2 Dr.org . trituración. transporte. Polvo respirable: menores a 5 micrones. • Concentración del polvo (el más crítico). • Tiempo de exposición (variable). asbestosis y otras enfermedades pulmonares. intercade.org .Consultor Intercade 56 Ducto de aislamiento ¡CAPTURE EL POLVO EN SU FUENTE DE ORIGEN! [email protected] Felipe Calizaya .intercade.org . Dr. Felipe Calizaya .org .Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING [email protected] 55 CONTROL DEL POLVO Métodos: • Prevención Camión pesado • Supresión • Uso de Filtros Chisguetes de agua Chancadora • Dilución (ventilación) Es mejor controlar el polvo antes que este llegue a formar parte del aire. org . Felipe Calizaya .org . Felipe Calizaya [email protected] Concentración del Polvo.29 57 REQUERIMIENTOS DE AIRE – EJEMPLO Método de Explotación: Hundimiento por bloques utilizando máquinas a Diesel (Producción: 25.intercade.intercade.000 tpd) pc/m *103 m3/s Nivel de Hundimiento 178 84 Nivel de Producción 685 324 Nivel de Reducción 550 260 Talleres y otros 237 112 Caudal Total 1650 780 Nivel de Trabajo Dr.Consultor Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www.org . C: C= ∆W V mg/m3 Donde ∆W = diferencia de pesos del filtro V = volumen del aire muestreado Dr.Consultor Intercade 58 MONITOREO DE CONTAMINANTES Muestreo del Polvo Instrumentos: .Bombillas de aire y filtros [email protected] [email protected] Intercade 60 MONITOREO DE CONTAMINANTES Muestreo de Gases Instrumentos: . C = 65 ppm Dr.30 59 Instrumentos para Medir Polvo Respirable Bomba de Aire Caset y Filtro Ciclón para polvo grueso Dr. Concentración del Gas: Leer varias veces y mostrar el promedio.Detectores Múltiple (4 Gases) . Felipe Calizaya .org .Detectores de gas .Detector Drager (primario) Precauciones: Es necesario calibrar los instrumentos.intercade. Felipe Calizaya .org .intercade.org [email protected] Intercade INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING www. Ejemplo: Monóxido de Carbón.


Comments

Copyright © 2020 UPDOCS Inc.