151220128 tesis final de alexis armando medina begazo doc
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DEDICATORIA
Dedicado para mis padres: Germn y Lola.
Para mi querida esposa y mi adorado hijo
que son mi fortaleza para seguir
superndome en la minera.
A mis hermanos: por su cario y apoyo en los
momentos de mi !ida.
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AGRADECIMIENTOS
"i profundo agradecimiento a la #ni!ersidad $acional de %an Agustn de
Arequipa& a la 'acultad de Geologa& Geofsica y "inas& en especial a los
docentes de la (scuela Profesional de )ngeniera de "inas& quienes me han
enseado los conocimientos de la minera con su talento tanto te*rico y
prctico por transmitir sus e+periencias& en mi formaci*n integral como
profesional de la )ndustria e+tracti!a de minerales.
As mismo agradezco al Gerente de ,peraciones de por sus enseanzas y
apoyo incondicional& para seguir desarrollndome profesionalmente- a todo el
equipo de profesionales de mina atalina /uanca por su tiempo dedicado en
aportar informaci*n para el desarrollo de 0sta tesis.
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RESUMEN
La mina atalina /uanca& tiene pro1lemas por un lado con la emanaci*n de
gases del macizo rocoso 2Geologa3 y otro lado un d0ficit de aire fresco en
456& actual. Por lo que para lle!ar adelante esta tesis se plante* el siguiente
o1jeti!o general:
(+plicar el diseo del dimetro de la chimenea de !entilaci*n& seg7n
requerimiento de caudal del aire& considerando el n7mero de tra1ajadores&
cantidad de equipos diesel y consumo de e+plosi!os
(l procedimiento seguido fue:
%. R'()*)+ -' /0123 4'+1)23
/aciendo la re!isi*n del marco te*rico disponi1le& nos re!elo& que para
estimar el caudal de aire fresco e+isten normas y lmites permisi1les& y es
necesario determinar la cantidad de /p de los equipos diesel& cantidad de
personal en interior mina& y cantidad y calidad de e+plosi!os empleados. (n
las galeras principales y como !entilador principal se de1e de multiplicar el
caudal calculado.
#. D)05+*4)23 -' 0 ('4)02)+ 02460
La relaci*n que resulta de comparar el caudal de aire que ingresa a la mina
con los requerimientos de aire determinados& resulta en una co1ertura de
84&986& con un d0ficit de ;
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Diluir aire !iciado por e+plosi!os> 94?< + 4@&?85@>;8 @5&@ > ;8 @ $7mero de personas presentes en la mina por
guardia.
N'2'*)-0-'* -' 0)1' -' 026'1-3 0 -)9'1'4'* 04)46-'*
(s necesario 1asarnos en la norma que e+ige los mnimos
necesarios de aire para el personal en mina& seg7n laaltitud a la que se encuentra& como se muestra a
continuaci*n.
#.#..# D' 026'1-3 0 0 204)-0- -' '86);3* -)'*' 86'
)51'*0 0 0 /)0
%e emplea la siguiente ecuaci*n& para calcular la cantidad
necesaria de aire& cuando se emplean equipos diesel.
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H?> K + $
H?> antidad de aire para uso de equipos Diesel.
2mRSmin.3
K > 4.< 2mRSmin3 antidad de aire necesario por cada /P
$ > $7mero de /P de los equipos autorizados y que
tra1ajan en la mina.
#.#..& D' 026'1-3 0 23*6/3 -' ';3*)(3*
%e emplea la siguiente ecuaci*n& para calcular la cantidad
necesaria de aire& cuando se emplean e+plosi!os de
dinamita y anfo.
H4> F . n . A
H4 > antidad de aire para diluir contaminantes por
e+plosi!os 2mRSmin3
F > Felocidad del aire ?< mSmin. 2dinamita3
?@ mSmin 2An'o3
n > $7mero de ni!eles de la mina en tra1ajo
A > rea promedio de la secci*n de las la1ores ni!eles
en tra1ajo 2mb3
#.& NECESIDAD DE VENTILACIN
La !entilaci*n en una mina su1terrnea es el proceso mediante el cual
se hace circular por el interior de la misma el aire necesario para
asegurar una atm*sfera respira1le y segura para el desarrollo de los
tra1ajos.
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La !entilaci*n se realiza esta1leciendo un circuito para la circulaci*n del
aire a tra!0s de todas las la1ores. Para ello es indispensa1le que la mina
tenga dos la1ores de acceso independientes: dos pozos& dos soca!ones&
un pozo y un soca!*n& etc.
(n las la1ores que s*lo tienen un acceso 2por ejemplo& una galera en
a!ance3 es necesario !entilar con ayuda de una tu1era. La tu1era se
coloca entre la entrada a la la1or y el final de la la1or.
(sta !entilaci*n se conoce como secundaria& en oposici*n a la que
recorre toda la mina que se conoce como principal.
(s necesario esta1lecer una circulaci*n de aire dentro de una mina
su1terrnea por las siguientes razones:
(s necesario asegurar un contenido mnimo de o+geno en la
atm*sfera de la mina para permitir la respiraci*n de las personas que
tra1ajan en su interior.
(n el interior se desprenden diferentes tipos de gases& seg7n elmineral a e+plotar y la maquinaria utilizada. (stos gases pueden ser
t*+icos& asfi+iantes ySo e+plosi!os& por lo que es necesario diluirlos
por de1ajo de los lmites legales esta1lecidos en cada pas.
A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura
aumenta. (l gradiente geot0rmico medio es de 9N cada 44 m.
Adicionalmente& los equipos y mquinas presentes en el interior
contri1uyen a ele!ar la temperatura del aire. (n este caso la
!entilaci*n es necesaria para la climatizaci*n de la mina. Fer ta1la
adjunta.
?
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Ba1la $N
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#.&.% V'4)0-31'*
Los !entiladores son los responsa1les del mo!imiento del aire&
tanto en la !entilaci*n principal como en la secundaria.Generalmente los !entiladores principales se colocan en el
e+terior de la mina& en la superficie.
Los tipos de !entiladores utilizados son:
A+iales o de h0lice
adiales o centrfugos
#.&.# T);3* -' ('4)02)+
La !entilaci*n de una mina puede ser soplante o aspirante 2!er
figura3. (n la soplante el !entilador impulsa el aire al interior de la
mina o de la tu1era. (n el caso de aspirante el !entilador
succiona el aire del interior de la mina 2o la tu1era3 y lo e+pulsa al
e+terior.
(n (uropa el ms ha1itual es que la !entilaci*n principal seaaspirante. (l aire limpio entra por una 2o !arias3 de las entradas
de la mina y el aire !iciado tras recorrer la mina es aspirado por el
!entilador principal.
??
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'igura $N
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'igura $N
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#. Bhreshold
Limit Falue
R'86'1)/)'43* -' 0)1' 91'*23 D' 026'1-3 0 MSHA -'
EE.UU.
P014' .###%&: P010 /)0* /'47)20*
audal mnimo por frente de tra1ajo: 8
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BTLV
qQo
=
(l pro1lema es como determinar el caudal de emisi*n de los
contaminantes 2g3.
E@'/;3 %:
La o+idaci*n de sulfuros en un tope li1era 5 + 9< O@mRSs de %,?. %i
el lmite permisi1le del gas es de @ ppm& cual es el caudal
requeridoV
S362)+:
BC
qQo
=
(ste es parte del !olumen total de aire circulado por el sistema de
!entilaci*n.Ba1la $N
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Productos de diesel 2Gases y DP"3
Gases y partculas s*lidas
Productos de !oladura: incluyendo ,& y $,+
Pol!o grueso y respira1le
alor y temperaturas e+tremas.
#.
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CAPTULO III
MATERIAL DE ESTUDIO
&.% UBICACIN Y ACCESIBILIDAD
La #nidad "inera atalina /uanca se u1ica en las estri1aciones
orientales de la ordillera ,ccidental de los Andes del entro del Per7.
Polticamente pertenece al Distrito de anaria& Pro!incia de 'ajardo&
Departamento de Ayacucho& a una altitud de 4&;
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'igura $N
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&.# CLIMA Y VEGETACIN
(l clima es seco y frio. on dos estaciones marcadas& in!ierno entre
Diciem1re y "arzo con fuertes precipitaciones de llu!ias y !erano de
A1ril a $o!iem1re& con intenso sol& cielo azul de da y frgido por las
noches descendiendo fuertemente la temperatura.
(n las partes altas la !egetaci*n se limita al ichu y a los 4&@
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&.< RECURSOS NATURALES
(l yacimiento mineral constituye el principal recurso& es as que en el
rea correspondiente a la "ina atalina /uanca& podemos encontrarminerales que contienen Plomo& inc& o1re y otros& que es o1jeto de la
e+ploraci*n.
&. RECURSOS HUMANOS
La fuerza la1oral es uno de los aspectos ms importantes de la acti!idad
minera& por lo que la empresa realiza una selecci*n rigurosa y mantiene
una constante preocupaci*n por el perfeccionamiento y capacitaci*n detodo su personal. Los cuales se muestra en la ta1la adjunto.
Ba1la $N
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SuperintendenciaGeologa
Jefe de
sobrestant
e de
muestreo
Jefe de
Geologa
de
Jefe de
Proyectos
de
Jefe de
Manejo de
relaves
SuperintendenciaDe proyectos e
infraestructura
Secretaria
GeneralGerencia de Seguridad
y Medio ambiente
Gerencia de
SuperintendenciaDe
Jefe de
Mantto
Jefe de
Mantto Mina
Jefe de
Mantto
SuperintendenciaPlaneamiento y
Jefe de
Planeamien
Jefe de
Depto De
Jefe de
Geologa
Jefe de
Productivid
Superintendencia
Jefe de
Guardia
Jefe de
Seccin
SuperintendenciaPlanta
Jefe de
Guardia
Jefe de
%aboratorio
Metal&rgico
Superintendencia'dm ( ))**
)elaciones
comunitarias
#ontabilidad
Jefe de
logstica
Jefe de))** y
G!)!+#,' G!+!)'%
4?
'igura $N
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&. GEOLOGA
&..% G'3350 1'5)30
La secuencia litol*gica que aflora en la regi*n est compuesta por
rocas de origen sedimentario cuyo perodo de formaci*n se
e+tiende desde el Permiano %uperior 2Paleozoico3& rocas del
Brisico y Eursico )nferior del "esozoico representado por los
Grupos "itu 2PsOm3 y Pucar 2BrOEr3 hasta el uaternario.
(stas unidades rocosas se encuentran conformando una franja
con direcci*n $,O%(. (l relie!e de la zona est caracterizado porpresentar !ertientes muy pronunciadas y !alles interandinos con
ros de la cuenca del ro angalloOPampas afluentes del ro
Apurmac. (l ro Pampas presenta un recorrido de ,este a (ste.
La 'ormaci*n %ocosani del grupo hunumayo forma un contacto
discordante con el Grupo Pucar y tam1i0n con la 'ormaci*n
La1ra y 0sta 7ltima se encuentra en concordancia con la
'ormaci*n Gramadal.
%e o1ser!a afloramientos de facies granticas 2P%OqSgr3 hacia el
(ste del rea del emplazamiento minero y en el rea del
emplazamiento mismo rocas intrusi!as de tipo diortico& la Diorita
cascca1am1a 2$mOcaSdi3 y cuarzo monzonita 2BmsOqm3. Fer
figura de geologa regional.
&..%.% E*4104)51090
(l =acimiento atalina /uanca se u1ica en las faldas de
los cerros /atun ,rcco 2;&
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ERATEMA
SISTEMA
SERIE
UNIDADGROSOR
APROXEN
M.
COLUMNASIMBOLO
DESCRIPCION LITOLOGICA
CENOOIC
O
CUATERNAR
IO
/,L,
.($,
PL()%B,.($,
MESOOICO
PALEOOICO
TRIASICO
PERMIANO
DEVONIANO
)$'(D
),D
%#P(D),D
)$'(D),D
"(D
),
GP,. (Q(L%),
GP,. ")B#
GP,. P#A
D(P. ",($),
D(P. 'L#F),GLA)A
D(P. ,L#F)AL
D(P. AL#F)AL
\5@ ada de presi*n& pulg. de agua 2X /?,3
> esistencia del ducto& pulg.Omin?Sp8
H > audal de aire& pSm- > Felocidad _ rea
C > 'actor de 'ricci*n& l1Omin?Sp;
Para #nidad )nternacional& cam1ie: K > C_9.@@ (^8
(l coeficiente O C aumenta con la rugosidad del ducto y
presencia de o1strucciones.
Ba1la $N 9: Falores del coeficiente C para minas metlicas
Para nuestro caso& se ha elegido C& en 8
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'igura $N 95: apacidad del !entilador.
'igura $N 9: Potencia del motor del !entilador& seg7n la presi*n y caudal.
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'igura $N 9: (jemplo num0rico I resultado final
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La identificaci*n de estaciones se realiz* en las la1ores
de ingreso y salida de aire de la mina& en los puntos de
1ifurcaci*n o uni*n de la1ores de mayor significaci*n de
corrientes de aire& en la1ores de captaci*n y descarga
de !entiladores.
(n cada una de las estaciones de control se efectuaron
mediciones de la secci*n trans!ersal haciendo uso de un
fle+*metro.
De los planos topogrficos e+istentes se o1tu!ieron las
distancias longitudinales de las galeras& cruceros&
rampas y chimeneas de la mina& conocidos como
conductos de aire. Fer ta1la
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Ba1la $N 9: "onitoreo de Fentilaci*n en las estaciones principales 2agosto del ?
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6ocamina6olivar
#ro 9ilma Gal /43 )pa9 #:apiGal
!speran;a6y Pass
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condicionadas al funcionamiento de este sistema- ante
la paralizaci*n del mismo& e+iste la necesidad de
e!acuar al personal de los ni!eles ms 1ajos de la mina
y por consiguiente paralizar las operaciones.
De acuerdo a la disposici*n de las !as de ingreso y
salida de aire se identifican dos circuitos principales de
aire los que sin ser independientes& tienen marcadas
particularidades de acuerdo a las necesidades de aire
de cada rea operati!a. As se identifican:
ircuito de !entilaci*n himenea AlimaC
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indicando que el dimetro de chimenea AlimaC
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siguiente cantidad de aire usado o contaminado& de la
siguiente forma:
Por el !entilador principal que est instalado en larampa ?99 est captando &5.@ '". Por el
!entilador principal que est instalado en el tajeo ? . operaci*n& TShpSao
K > onstante de fricci*n
L > Longitud fsicaLe > Longitud equi!alente
H > audal de aire
> (ficiencia total
c > osto de capitalSao
e > & e+ca!aci*n& pRSao
es calculado en funci*n de inter0s y tiempo 2i& n3
Dando !alores en la ecuaci*n:
o > costo de operaci*n #% TS/pSao > #%T 9 #%T ??5&4?
K > constante de fricci*n > 8 ? ?? K'"-
> 5 #%T 4 9@ aos
Basa de inter0s > 9
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osto de operaci*n SCOh > 5 ct!os de d*lar.
eemplazando !alores en la ecuaci*n anterior o1tenemos:
D > 94&@@ pies- equi!alente a ;&99 metros de dimetro de chimeneas halimaC 9@ y @.
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CONCLUSIONES
PRIMERA: Para disear el dimetro de chimenea& se emple* la ecuaci*n del
diseo econ*mico del dimetro optimo& en donde se necesitaron
los siguientes datos: longitud de chimenea& constante de fricci*n
K& caudal de aire que !a circular en miles de '"& costo de
e+ca!aci*n en pies4 Sao& costo de capital por ao& costo de
operaci*n #%TS/pSao& eficiencia de !entiladores principales. Por
tanto se construirn dos chimeneas hO AlimaC @ y 9@& de
dimetro de ;&99 m& y a su !ez se de1e ampliar las hO AlimaC
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del ni!el 49& este aire usado se encauzar por la rampa 8?
hacia la chimenea AlimaC
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RECOMENDACIONES
PRIMERA: ecomiendo efectuar un planeamiento de !entilaci*n a largo
plazo& empleando un simulador 2%oftare3 a fin de predecir los
requerimientos de !entilaci*n as mismo para determinar:
Los flujos de aire y sus sentidos de a!ance en las la1ores
proyectadas& y determinar los cam1ios en presiones y
caudales cuando nue!as la1ores son aadidas al modelo.
am1ios de !elocidades del aire en las diferentes la1ores
de1idos a cam1ios efectuados.
Los puntos de operaci*n de los !entiladores& los
requerimientos de energa el0ctrica y otros factores
econ*micos.
adas de presi*n del aire en los conductos primarios y
secundarios indicando alternati!as de mejora.
SEGUNDA: Bener mucho criterio y e+periencia en el diseo del dimetro
*ptimo de la chimenea& en especial en la elecci*n de la constante
de fricci*n C& clculo de la presi*n& eficiencia del !entilador& ycostos de e+ca!aci*n y operaci*n del sistema.
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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
9. isternas =ez a7l 'ernando& )ngeniero i!il de "inas& de la
#ni!ersidad de %antiago de hile 2953 & "agister en (!aluaci*n de
Proyectos& de la Pontificia #ni!ersidad at*lica de hile 2953 Xurso
estrategias de !entilaci*n de minas para operaciones su1terrneas con
alto uso de equipos dieselY& ao ?
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. Luque a1al& Ficente 293. "anual de !entilaci*n de minas. Asociaci*n
de )n!estigaci*n Becnol*gica de (quipos "ineros 2A)B(")$3. )%M$ ;O
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ANEXOS
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ANEXO N $%:
CIRCUITO DE VENTILACIN DE MINA CATALINA HUANCA
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ANEXO N $#: SUMINISTROS DE SOSTENIMIENTO POR CECO #$%#
S#%comm& B9arios elementosC
5ipo Peticin ,
Periodo Datos
ENERO FE'RERO MAR(O A'RIL MA)O * UNIO * ULIO AGOSTO SETIEM'RE To+al Can+& De!,& To+al Im,o-+e
#uenta D) De!c-La-a -M #ant Desp ,mporte #ant Desp ,mporte #ant Desp ,mporte #ant Desp ,mporte #antDesp ,mporte #ant Desp ,mporte #ant Desp ,mporte #ant Desp ,mporte #ant Desp ,mporte
#OS5O D,+'M,5' BD!+SC //3G)A#M@BD,'C //A3EB%GC
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ANEXO N $#: EXPLOSIVOS ! RESUMEN
S#%comm& B9arios elementosC
5ipo Peticin ,
#ant Desp Periodo
De!c- La-a -M ENERO FE'RERO MAR(O A'RIL MA)O * UNIO * ULIO AGOSTO SETIEM'RE To+al ene-al
D,+'M,5' BD!+SC //3G)A#M@BD,'C //A3EB%GC
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444
044444
/444444
/044444
3444444
3044444
DINAMITA (DENS) 6&6.GR/CM$9(DIA)
6&6/.:9(LG) :9(VEL;DETON)
1.22MT/SEG
444
/44444
344444
@44444
=44444
044444
DINAMITA (DENS) 6&6.GR/CM$9(DIA) 5/:9(LG)5:9(VEL;DETON) 1.22MT/SEG
444
34444
=4444
14444
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ANEXO N $&: MALLA DE PERFORACIN CHIMENEA ALIMA
AREA = M3 FACTOR DE CARGA @/1FGAM@LONGITUD 3 M N> CARTUC?OSTOTAL DE CARTUC?OS N> TALADROS @G& CARTUC?OCANT& @G& TALADRO/ < /1 3 44< /3