universidad andrés bello facultad de ingeniería ingeniería
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Universidad Andrés Bello
Facultad De Ingeniería
Ingeniería Civil En Minas
PROYECTO DE DISEÑO TÉCNICO Y ECONÓMICO DE SISTEMA DE VENTILACIÓN
DE MINA TRINIDAD, LEBU
Proyecto De Título Para Optar Al Título De Ingeniero Civil En Minas
Alumno:
Esteban Alejandro Sanhueza Aguayo
Profesor Guía:
Jorge Antonio Villarroel Villalobos
Concepción, Chile 2020
2
DEDICATORIAS
Dedicado a la Mina Trinidad, para que puedan solucionar lo más pronto posible los
problemas que tiene, para que en un futuro no arriesguen a sus trabajadores a futuros
problemas de salud.
Dedicado a mi familia, que sin el apoyo que ellos me han entregado jamás hubiera llegado
a esta instancia, también fueron el pilar que me mantuvieron en pie en todo momento,
son a quienes les debo todo.
3
AGRADECIMIENTOS
Primero que nada quiero agradecer a mis padres por todo el cariño y la paciencia que me
han tenido, por su apoyo incondicional, su ayuda y el amor que me han entregado desde
que era un niño.
Agradecer a mis amigos, por su apoyo dentro de la universidad, por su buena onda y por
el apoyo que estos me entregaron cuando más lo necesitaba, también por el apoyo
entregado fuera de la universidad cuando necesitaba despejarme.
Igual quiero agradecer el apoyo que me entregaron mis hermanos, mis primos, mis tías
y mis abuelos, siempre entregando sus palabras de aliento para seguir adelante en esta
carrera y su apoyo incondicional.
También a mi profesor guía, por brindarme la orientación, las correcciones a los avances
de tesis y sus respectivas sugerencias, al igual que la paciencia que me tuvo este año.
Finalmente agradecer a Dios, por darme la oportunidad de estar con vida y aunque este
año fuera demasiado malo en muchos aspectos, nos protegió de varios problemas que
se ha habido como la pandemia, entre otros.
4
CONTENIDO
DEDICATORIAS ............................................................................................................. 2
AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... 3
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 11
RESUMEN ..................................................................................................................... 13
ABSTRACT ................................................................................................................... 15
OBJETIVOS .................................................................................................................. 17
ALCANCE ..................................................................................................................... 18
JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA.............................................................................. 19
METODOLOGÍA ........................................................................................................... 20
CAPÍTULO 1, ANTECEDENTES DEL PROYECTO ..................................................... 22
1.1 Especificaciones de la mina .......................................................................... 22
1.2 Descripción de los planos de la mina ........................................................... 26
1.3 Datos de la malla de ventilación ................................................................... 32
1.4 Antecedentes climáticos................................................................................ 34
1.5 Antecedentes de Flora y Fauna ..................................................................... 35
1.5.1 Flora ............................................................................................................. 35
1.5.2 Fauna ............................................................................................................ 36
1.6 Condición actual ............................................................................................. 36
1.6.1 Temperatura interior de la mina ............................................................. 37
1.6.2 Concentración de gases ............................................................................. 37
1.6.3 Polvo y gases nocivos ................................................................................ 37
5
1.6.4 Galerías sin sellar........................................................................................ 39
1.7 Ventilación con Aire comprimido .................................................................. 39
1.8 Geología del sector ........................................................................................ 41
CAPÍTULO 2, MARCO TEÓRICO................................................................................. 43
2.1 Potencia de ventiladores ............................................................................... 43
2.2 Caída de presión o fricción............................................................................ 44
2.3 Caudal ............................................................................................................. 44
2.4 Tipos de ventilación ....................................................................................... 44
2.4.1 Ventilación auxiliar...................................................................................... 45
2.4.2 Ventilación natural ...................................................................................... 45
2.5 Tipos de ventilación auxiliar.......................................................................... 46
2.5.1 Sistema aspirante........................................................................................ 46
2.5.2 Sistema impelente ....................................................................................... 46
2.5.3 Sistema combinado .................................................................................... 47
2.5.4 Radial (Centrífugo) ...................................................................................... 48
2.5.5 Axial .............................................................................................................. 48
2.6 Caudal requerido por persona ...................................................................... 49
2.7 Caudal requerido por desprendimiento de gases ....................................... 50
2.8 Caudal requerido por temperatura ................................................................ 50
2.9 Caudal requerido por el polvo en suspensión ............................................. 51
2.10 Caudal requerido por producción ................................................................. 51
2.11 Caudal requerido por consumo de explosivo .............................................. 52
2.12 Método de explotación ................................................................................... 53
2.13 Gases de la minería ........................................................................................ 54
6
2.14 Cambios de concentración por altitud ......................................................... 56
2.15 Limite permisible ponderado (LPP) .............................................................. 56
2.16 Limite permisible absoluto (LPA) .................................................................. 56
2.17 Gas metano (CH4) ........................................................................................... 56
2.18 Dióxido de carbono (CO2) .............................................................................. 57
2.19 Monóxido de carbono (CO)............................................................................ 58
2.20 Dióxido de azufre (SO2) .................................................................................. 59
2.21 Anhídrido sulfúrico (H2S) ............................................................................... 60
2.22 Gases nitrosos (NO2 y NO3) ........................................................................... 61
2.23 Oxigeno (O2) .................................................................................................... 62
2.24 Caída por choque ........................................................................................... 63
2.25 Pérdida total de aire ....................................................................................... 64
2.26 Mangas de ventilación ................................................................................... 64
2.27 Lona vulcanizada ............................................................................................ 65
2.27.1 Características ......................................................................................... 65
2.28 Flexible forzado .............................................................................................. 66
2.28.1 Características ............................................................................................ 67
2.29 Metálico ........................................................................................................... 68
2.29.1 Características ......................................................................................... 68
2.30 Manga Twin ..................................................................................................... 69
2.31 Accesorios de mangas de ventilación .......................................................... 72
2.31.1 Y estándar .................................................................................................... 72
2.31.2 Y lateral ........................................................................................................ 73
2.31.3 Y pantalón .................................................................................................... 73
7
2.31.4 Reduflex ....................................................................................................... 74
2.31.5 Ampliaflex .................................................................................................... 74
2.31.6 T .................................................................................................................... 75
2.31.7 Codo ............................................................................................................. 76
2.31.8 Cable mensajero.......................................................................................... 76
2.31.9 Acoples ........................................................................................................ 77
2.31.10 Suspensión ............................................................................................... 78
2.31.11 Problemas comunes y soluciones con las mangas ............................. 79
2.32 Evaluación técnica ......................................................................................... 82
2.32.1 Unidades y conversiones ........................................................................ 82
2.32.2 Conexión por grupo electrógeno ........................................................... 83
2.32.3 Conexión por electricidad ....................................................................... 83
2.32.4 Costos de Mangas de ventilación .......................................................... 84
2.26 Largos Equivalentes para K= 0.00189 ............................................................ 85
2.27 Coeficiente de resistencia aerodinámico ....................................................... 87
CAPÍTULO 3, DESARROLLO ...................................................................................... 88
3.1 Malla Básica ........................................................................................................ 88
3.2 Identificación de los largos equivalentes para las galerías de las faenas .... 89
3.2. Simulación y estudio de caudales ................................................................... 92
3.2.1 Caudal por número de trabajadores ........................................................... 92
3.2.2 Caudal por kilogramo de explosivos .......................................................... 92
3.2.3 Caudal por el desprendimiento de gases .................................................. 93
3.2.4 Caudal por la temperatura ........................................................................... 94
3.2.5 Caudal por su producción ........................................................................... 94
8
3.2.6 Caudal por equipo con combustión interna .............................................. 95
3.2.7 Caudal Total y margen de seguridad ............................................................. 95
3.3 Predicción de distribución de flujos y presiones ........................................ 95
3.3.1 Distribución de flujos y presiones ......................................................... 96
3.4 Tamaño de ventiladores y ductos de aire optimizados............................. 121
3.6 Costos operacionales .................................................................................. 124
3.6.1 Gasto energético ....................................................................................... 125
3.6.2 Gasto en mangas de ventilación .......................................................... 126
CAPÍTULO 4, ANALÍSIS DE LOS DATOS OBTENIDOS ........................................... 127
4.1 Malla actual vs requisitos de la faena............................................................. 127
4.1.1 Posible solución 1, acortar la distancia de la faena ................................ 128
4.1.2 Posible opción 2, sellar galerías en desuso ............................................ 129
4.1.3 Posible solución 3, creación de una revuelta .......................................... 130
4.2 Costos de mangas de ventilación ................................................................... 133
4.2.1 Costos de los accesorios de las mangas .................................................... 134
Conclusión ................................................................................................................. 135
BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA.............................................................................. 137
9
Indice de imágenes
Ilustración 1 Análisis de sistemas de ventilación subterránea ....................................... 20
Ilustración 2 Mapa de la ubicación de Mina Trinidad. .................................................... 22
Ilustración 3 Planos de la Mina Trinidad, Lebu .............................................................. 25
Ilustración 4 Certificado y fecha de los planos ............................................................... 25
Ilustración 5 Representación de las variaciones de temperatura a lo largo del año ...... 34
Ilustración 6 Formación geológica de la ciudad de Lebu ............................................... 42
Ilustración 7 ejemplo de Ventilación natural .................................................................. 45
Ilustración 8 Ejemplo de ventilación artificial mina El Salvador ..................................... 46
Ilustración 9 Esquemas de Tipo Básicos de ventilación Auxiliar de Desarrollo ............. 47
Ilustración 10 Ejemplo de ventilador centrífugo (radial) ................................................. 48
Ilustración 11 Ejemplo de ventilador Axial ..................................................................... 49
Ilustración 12Ejemplo de manga de ventilación lisa ...................................................... 66
Ilustración 13 Ejemplo de manga de ventilación reforzado............................................ 68
Ilustración 14 Ejemplo de manga de ventilación metálica ............................................. 69
Ilustración 15 Ejemplo de manga Twin .......................................................................... 70
Ilustración 16 Ejemplo de conexión “y” estándar ........................................................... 73
Ilustración 17 Ejemplo de conexión "y" lateral ............................................................... 73
Ilustración 18 Ejemplo de conexión "y" pantalón ........................................................... 74
Ilustración 19 Ejemplo de reduflex ................................................................................. 74
Ilustración 20 Ejemplo de ampliafex .............................................................................. 75
Ilustración 21 Ejemplo de conexión "T" ......................................................................... 75
Ilustración 22 Ejemplo de conexión de tipo codo ........................................................... 76
Ilustración 23 Ejemplo de Cable mensajero .................................................................. 77
10
Ilustración 24 Ejemplo de instalación de acoples en mangas lisas ............................... 78
Ilustración 25 Ejemplos de instalación de suspensión ................................................... 79
Ilustración 26 Ejemplo de instalación de manga de ventilación ..................................... 80
Ilustración 27 Ejemplo de instalación de manga de ventilación ..................................... 81
Ilustración 28 Medidas del largo equivalente ................................................................. 85
Ilustración 29 Largos equivalentes ................................................................................ 85
Ilustración 30 Largos equivalentes ................................................................................ 86
Ilustración 31 Largo equivalente .................................................................................... 86
Ilustración 32 Coeficiente de resistencia según distintos terrenos y rocas .................... 87
Ilustración 33 Mapa de la entrada principal y posible revuelta .................................... 131
Ilustración 34 Croquis de Mina Trinidad al crear la revuelta ........................................ 132
Ilustración 35 Entrada de la posible revuelta ............................................................... 132
Ilustración 36 Medidas necesarias para la creación de un marco para la fortificación por
madera ........................................................................................................................ 133
11
INTRODUCCIÓN
La minería en Chile es una de las piezas fundamentales en la economía de este país,
sustenta a la nación generando ganancias en el PIB, como también a las personas que
trabajan en dicho rubro, estas ganancias se pueden invertir en el gasto público, como
salud, educación, entre otros.
Cabe destacar que la minería en Chile ha tenido una gran tradición que se ha abarcado
a lo largo de 200 años de historia, en los cuales se ha explotado salitre, plata, carbón,
cobre, entre otros, es este último el que ha llevado al país a convertirse en el mayor
productor de cobre a nivel mundial, sin embargo, se suele decir que solo existe minería
en el norte del país, recalcando la minería metálica como la del cobre, oro y plata, pero
esta no solo abarca la zona norte, sino también la zona central y sur donde se explota el
carbón.
El carbón ha sido uno de los minerales más explotados en la zona central,
específicamente en la octava región, en donde la minera más reconocida en toda la
historia ha sido el “Chiflón del Diablo”, ubicada en la ciudad de Lota, pero no solo en esa
ciudad se explotaba dicho mineral, también era explotada en la provincia de Arauco,
donde ha sido el sustento de muchas personas de este sector. Hoy en día esta minería
sigue en pie, es por eso que se debe apoyar a este rubro con medidas como guiar a las
empresas con ayudas técnicas o ayuda con la ingeniería, con énfasis en el área de
ventilación y fortificación.
En la minería como en cualquier trabajo, siempre se debe buscar las condiciones óptimas
hacia sus trabajadores para que estos puedan rendir de mejor manera y sean capaces
de trabajar sin ningún problema, es por eso, que es tan requerida la ventilación en minería,
sobre todo en las minerías subterráneas de grandes profundidades.
12
La ventilación se utiliza para poder asegurar la respiración humana como también para
remover gases y material particulado que pueden ser nocivos para la salud, sobre todo
en la minería del carbón, que se genera gas metano al liberarse carbono al ambiente.
Otro uso es la regulación de la temperatura, “ya que esta puede aumentar en promedio
1° C por cada 30 – 35 metros de profundidad”1.
1 Glosario geotérmico (2012), gradiente geotérmico. Recuperado de https://glosarios.servidor-alicante.com/geologia/gradiente-geotermico
13
RESUMEN
En el contexto de la pequeña minería de carbón, es necesario tener una buena ventilación,
debido a que cada vez que se hace un avance en este tipo de trabajo, es necesario
actualizar, ya que, el gas metano, es un gas que es necesario diluir con rapidez porque
al ser un gas inflamable, pone en riesgo la vida de todas las personas dentro del sector.
Los riesgos y peligros al ambiente laboral, creados en el interior de una mina subterránea,
por una mala ventilación son muchos, pasan de reducción en la capacidad
funcionamiento de los equipos, a graves enfermedades que imposibilitan realizar las
actividades laborales a las personas en exposición, para evitar esto, es muy importante
tener claro dos datos fundamentales para evaluar las condiciones de ventilación, en
primer lugar la cantidad de aire que hace ingreso a la mina, así como también la caída
de presión, otro aspecto es establecer las necesidades de caudal que indica la ley, ya
que a partir de ese resultado se determina la cantidad segura de aire, esta cifra es
respaldada por los cálculos hechos a base de los decretos supremos 594 de Higiene y
Seguridad del Ministerio de Salud y el 132 de Seguridad Minera del Ministerio de Minería.
Para poder llevar a cabo el estudio del caudal actual Mina Trinidad, fue necesario ver el
equipo que está encargado de velar por la ventilación, que es el compresor, dadas las
características de este equipo, llegamos a la conclusión que la cantidad de aire que
estrega a la mina es de 30,42 m3/seg, cuyo dato es bastante menor comparado con el
obtenido mediante los requisitos óptimos dados por el Decreto Supremo 132 de
Seguridad Minera, con dicha ley el requisito es de 400 m3/seg., de los cuales, el aire se
dividen para los trabajadores (1,8 m3/seg.), para diluir los gases emanados por los
explosivos (0,7 m3/seg.), al ser un mina de carbón se desprende gases como metano o
gases anhídridos carbónicos (1,55 m3/seg.), para disminuir la temperatura de la faena
minera (328,58 m3/seg.) y también para la emisión por producción (0,7 m3/seg.). Por lo
tanto, es necesario actualizar la malla de ventilación.
14
En la Mina Trinidad, usan como ventilación principal el compresor dicho equipo libera
aceite de motor, lo cual puede perjudicar más aún la vida de los trabajadores, por lo tanto,
es necesario cambiar el ventilador por uno mecánico, con ello se elimina las emisiones
de aceite de motor por parte del compresor.
15
ABSTRACT
In the context of small coal mining, it is necessary to have good ventilation, because every
time progress is made in this type of work, it is necessary to update, since methane gas
is a gas that is necessary dilute quickly because, being a flammable gas, it puts the lives
of everyone in the sector at risk.
The risks and dangers to the work environment, created inside an underground mine, due
to poor ventilation are many, they go from a reduction in the ability to function of the
equipment, to serious diseases that make it impossible to carry out work activities for
people in exposure, To avoid this, it is very important to be clear about two fundamental
data to evaluate the ventilation conditions, firstly the amount of air that enters the mine,
as well as the pressure drop, another aspect is to establish the flow needs that The law
indicates, since the safe amount of air is determined from this result, this figure is
supported by the calculations made based on the supreme decrees 594 of Hygiene and
Safety of the Ministry of Health and 132 of Mining Safety of the Ministry of Mining.
In order to carry out the study of the current Trinidad Mine flow, it was necessary to see
the equipment that is in charge of ensuring ventilation, which is the compressor, given the
characteristics of this equipment, we came to the conclusion that the amount of air that
drains to the mine is 30.42 m3 / sec, whose data is much lower compared to that obtained
through the optimal requirements given by Supreme Decree 132 on Mining Safety, with
said law the requirement is 400 m3 / sec., of the which, the air is divided for the workers
(1.8 m3 / sec.), to dilute the gases emanating from the explosives (0.7 m3/ sec.), being a
coal mine, gases such as methane or gases are released Carbonic anhydrides
(1.55 m3/sec.), to reduce the temperature of the mining site (328.58 m3/ sec.) and also for
production emissions (0.7 m3/ sec.). Therefore, it is necessary to update the ventilation
mesh.
16
In Mina Trinidad, they use the compressor as the main ventilation, said equipment
releases motor oil, which can further harm the lives of workers, therefore, it is necessary
to change for a mechanical one, thereby eliminating emissions of engine oil from the
compressor.
.
17
OBJETIVOS
Objetivo general
Evaluar un modelo de ventilación minera que cumpla en el aspecto técnico y económico,
que asegure la respiración humana, que disminuya la temperatura del ambiente y que
pueda repeler el material particulado y gases nocivos en Mina Trinidad.
Objetivos específicos
Evaluar la condicionante actual en la Ventilación de la Mina Trinidad.
Evaluar la ventilación en el carácter técnico, mediante el uso de distintos tipos
de ventiladores, como su funcionalidad aspirante o impelente.
Evaluar los cumplimientos de la normativa de seguridad y ventilación.
Diseñar un sistema de Ventilación que dé solución a la problemática actual de
la Mina.
Evaluar los distintos tipos de ventilación auxiliar existente.
Evaluar los costos de la ventilación.
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ALCANCE
Se estudiará los caudales necesarios, según el siguiente apartado: El Art. N°
138 del D.S. N° 72., exige una corriente de aire fresco de no menos de tres
metros cúbicos por minuto (3 m³/ min.) Por persona, en cualquier sitio del
interior de la mina2.
Dentro de los gases exhalados, solo se considerará en la exhalación humana
el dióxido de carbono (CO2) mientras que los gases de minería, se considerará
gases liberados por el carbón, entre ellos el Metano (CH4).
Se evaluará también con el uso de cálculos matemáticos, mediante fórmulas,
como la caída de presión y el caudal en la frente de trabajo.
Serán excluidas consideraciones de tipo termodinámico como metodologías
de estimación de caudales.
2 SERNAGEOMIN (2008), Departamento de seguridad minera [Internet] recuperado de https://www.sernageomin.cl/wp-content/uploads/2018/12/200812GuiaVentilacionMinas.pdf.
19
JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
En la mina Trinidad de Lebu, donde se explota carbón, se proyecta una mejora en su
ventilación actual. Las condiciones que presenta esta mina no son las más óptimas para
que sus trabajadores den el mejor rendimiento en su jornada laboral, hay parámetros a
mejorar como la temperatura y el exceso de material particulado de carbón al ambiente,
problemáticas a solucionar para lo cual se presenta este proyecto.
En la mina se evidencian varias deficiencias en el tema de ventilación, sobre todo en las
frentes de trabajo, lo cual se ve reflejado en la cantidad de mineral explotado o en otras
palabras, el tonelaje extraído por día. Este no supera los 10 carros de carbón diarios
(aproximadamente 6 m3/día), el cual no es el esperable para la cantidad de personas que
trabajan dentro (Cerca de 9 personas), es decir, la empresa genera una baja producción
para las cantidades señaladas, cabe recalcar que el manto de carbón que se explota es
cercano a los 2 metros de alto con 4 metros de ancho, en condiciones óptimas se podría
alcanzar 16 m3/día.
La faena minera representa un alto esfuerzo físico, esto resulta en una sudoración
excesiva del cuerpo, generando que las ropas del trabajador queden empapadas,
disminuyendo así su desempeño, como su capacidad de trabajo e impactando
directamente en la producción. La diaforesis provoca la impregnación del material
particulado, éste puede provocar problemas respiratorios y generar neumoconiosis, más
conocida como “la enfermedad de los pulmones de carbón”, además mencionar que ese
mismo material particulado provoca una condición alarmante en el ambiente de trabajo,
por la generación de gas metano, también conocido como gas grisú, en este tipo de
condiciones se puede generar una detonación haciéndolo explotar, desencadenado
resultados fatales para los trabajadores.
20
METODOLOGÍA
De acuerdo con el estudio de McPherson, el flujo de la información en un estudio de
ventilación debería estar compuesto por las siguientes etapas.
ILUSTRACIÓN 1 ANÁLISIS DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN SUBTERRÁNEA3
3 McPherson (1993). Subsurface Ventilation Engineering. Chapter IX Ventilation Planning, Systems Analysis Of The Planning Procedure P.280. Recuperado De Https://Www.Latam.Srk.Com/Sites/Default/Files/File/English_V-Subsurface_Ventilation_Engineering-Srks_Mine_Ventilation_Services.Pd
21
Según el estudio de McPherson, hay que establecer y evaluar cada parámetro puesto en
la imagen, obviamente descartando algunos por temas de ser en un caso hipotético.
Primero es tener los datos del terreno, ya que con eso, podemos tener factores
que pueden alterar y perjudicar la ventilación que se estima, como lo son las
porosidades de la roca encajadora, minerales que absorben el oxígeno, entre
otros.
Establecer la malla básica, en este punto se analiza dónde circulará el aire
incluyendo la forma y distribución de la mina, para observar su geometría y
reconocer donde se genera la pérdida de presión del aire.
Simulación y estudio de caudales, como dice su nombre simular la cantidad
de aire que debería estar circulando, con los números de trabajadores,
potencia de los equipos y las pérdidas de presión a lo largo de la faena.
Predicción de distribución de flujos, presiones, concentraciones de gases y
costo operativo, predecir o calcular cómo se va a destruir los flujos, como va a
variar las presiones en cada punto y la cantidad de gases, como el oxígeno,
nitrógeno o gases anhidro carbonoso, ejemplo CO2 y CO, también importante
los costos se debe buscar la mejor solución al menor costo posible.
Tamaño de ventiladores y ductos de aire optimizados, si el tamaño de los
ventiladores no es el apropiado para el flujo requerido, puede afectar a la
respiración humana, por lo tanto, se debe buscar el mejor ventilador.
Simulación de aspecto termodinámico, uno de los problemas que tiene esta
faena minera es el calor presente, esta sensación térmica es bastante
asfixiante si se está trabajando.
22
CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES DEL PROYECTO
1.1 Especificaciones de la mina
La Mina Trinidad, productora de carbón ubicada a 4 kilómetros al suroeste de Lebu en el
sector conocido como “El Diezmo”, las coordenadas en grados -37.634255, -73.647304
posee una entrada única, a través de la ruta 160 kilómetro, camino P160.
ILUSTRACIÓN 2 MAPA DE LA UBICACIÓN DE MINA TRINIDAD.
La Mina Trinidad se dedica a la explotación, lavado y comercialización de carbón. Su
funcionamiento laboral es de 24 días al mes, descontando los días domingo, con turnos
de 8 horas, cada día se divide en tres turnos, por lo tanto, en la mina se trabaja con 72
turnos al mes.
La mina consume un total de 10 cajas de Samsonita C 1x8”, y 8 paquetes de detonadores
electrónicos al mes, lo cual se le atribuye un consumo de 225,5 kg por mes para así poder
explotar 2200 toneladas mensuales de carbón.
23
La mina consta con un grupo de 250 kilovatios para sustentar a los ventiladores de la
mina y los focos para la iluminación, también para el uso de huinches, entre otros.
La mina consta de 120 trabajadores a lo largo de los tres turnos, por ende, en cada turno
trabajan 40 personas, siendo estos divididos por distintos frentes de trabajo, cuyos roles
varían dependiendo de su labor en ésta, la división es la siguiente:
2 Barreteros: Se encargan de la explotación de carbón, ellos realizan la
perforación, carguío de explosivos y la tronadura.
4 Contratistas: Se encargan de la fortificación, agregando que ellos se
encargan de la asistencia del barretero.
10 Paleros: Se encargan del carguío y transporte del carbón mediante el
llenado y el traslado de los carros, hasta cierto punto.
6 Llenadores: Se encargan del uso de correas transportadoras de tipo panzer,
para transportar el carbón desde el punto de vaciado de los carros, y
posteriormente el transporte a otros carros para hacer el traspaso a otro nivel.
4 Tumbadores: Se encargan de tumbar los carros que llegan a la superficie,
tanto si son de carbón o de material estéril.
10 Carreros: se encargan de transportar los carros hacia la superficie pasando
por distintos subniveles, también se encargan del uso de equipos como el
huinche para transportar los carros en pendientes.
1 Mecánico: Se encarga del arreglo de equipos, de los carros, palas, etc. Sobre
todo las herramientas o equipos de metal.
1 Eléctrico: Se encarga de la mantención e instalación de circuitos eléctricos,
bombas eyectoras y de ventiladores.
1 Jefe Turno: Es el encargado de velar el funcionamiento de la faena, viendo
que todo funcione como corresponde, eso agregado a velar por la seguridad y
que todos los trabajadores cumplan su rol y la distribución de estos.
24
1 Mayordomo: Se encarga de mantener la logística de los insumos de los
equipos, como correas, soldadura, baterías, etc. También se encarga de
mantener el ornato y el orden de los casilleros y salas de los trabajadores.
Este grupo de trabajadores se divide en dos frentes de trabajo a lo largo de la faena,
estos son el frente principal y el frente secundario.
Frente Principal: Es donde se tiene el manto de carbón más grande de la faena, teniendo
una potencia cercana a los dos metros, su conformación es la siguiente:
1 Barretero
2 Contratista
6 Paleros
4 Llenadores
Frente Secundario: Siendo este el segundo frente de trabajo, su potencia es menor que
el primero, siendo sólo de 1 metro de carbón, está conformado por:
1 Barretero
2 Contratista
4 Palero
2 Llenadores
Mientras que los Carreros están divididos a lo largo de la faena y los Tumbadores están
en la parte exterior de la mina.
25
ILUSTRACIÓN 3 PLANOS DE LA MINA TRINIDAD, LEBU
ILUSTRACIÓN 4 CERTIFICADO Y FECHA DE LOS PLANOS
26
1.2 Descripción de los planos de la mina
Como se puede apreciar en la ilustración 3, la mina se subdivide a lo largo de túneles,
cada una llamada de una manera distinta, con su propia geología y medidas, con una
inclusión para cada tramo.
a. Chiflón Principal: Es la única entrada que tiene esta mina, tiene un largo total
de 75 metros, con una inclinación negativa de 40°, es una galería de 2,5 x 3,5
metros cuadrados, con fortificación de madera de eucaliptos, con una
separación promedio de marco a marco de 75 cm, lo cual dice que el tipo de
roca es de buena calidad.
o La geología presente en esta sección es tierra los primeros 10
metros, arenisca meteorizada en el resto de los metros, con fuerte
presencia de hierro en la arenisca.
o El nivel freático está bastante presente a lo largo de la galería, se
puede apreciar que a lo largo de ésta gotee, sobre todo en su parte
central.
b. Corriente 1: Es una galería inclinada de 2,5 x 4 metros cuadrados, tiene un
largo de 100 metros con una inclinación negativa bastante cercana a los 20°,
la fortificación de madera de eucaliptos, con una separación promedio de
marco a marco de 75 cm, lo cual indica que el tipo de roca es de buena calidad.
o La geología presente en esta sección sigue siendo arenisca pero
por tema de los goteos que caen del chiflón principal, produce que
los niveles de sulfatación de las rocas sean mucho más elevados,
27
por lo tanto, se necesita que la ventilación sea un poco más elevada,
por temas de seguridad.
o El nivel freático es casi nulo si no fuera por lo caído del chiflón
principal, lo cual se deja en un pozo interno para la expulsión por
una bomba eléctrica.
c. Nivel 2: Pequeña galería de 12 metros de largo con una dimensión de 2,5 x
3,5 metros cuadrados que conecta con otra galería, sin inclinación, está
instalado un huinche que permite el movimiento de los carros, se mantiene la
misma separación de la fortificación de madera.
o La geología en esta galería se compone por rocas de tipo arenisca,
aunque se puede ver el afloramiento de mantos de carbón de
pequeña potencia, cercanos a los 10 centímetros.
o No hay presencia del nivel freático.
d. Corriente 3: Es una galería inclinada de 113 m de largo, con una sección de
2,5 x 3,5 metros cuadrados, tiene una pequeña inclinación negativa de más
menos 25 – 30°, por dónde los carros de carbón pasan, mediante un huinche
que está en el nivel 2, la separación de los marcos de madera disminuye,
siendo estos ahora de 50 centímetros.
o La geología presente en esta galería es arenisca y conglomerado,
por lo tanto, aún prevalece las rocas de tipo sedimentario, pero se
pueden apreciar mantos de carbón de poca potencia.
o Nivel freático, se presenta a lo largo de la galería, lo cual cae
periódicamente, y se almacena en la galería siguiente, en un pozo
presente en la parte central de ésta.
28
e. Nivel 3: Es una galería de 81 metros de largo, con una sección de 3 x 3,5
metros cuadrados, tiene una inclinación cercana a cero, esta galería presenta
divisiones a lo largo del trayecto, las divisiones son producidas por
desviaciones que tiene la galería, las cuales producen caídas en la presión de
la ventilación, estas se encuentran a los 16 metros, 36 metros y a los 29 metros,
y a los 52 metros existe una apertura de 2 x 2 metros cuadrado al costado
derecho de la galería, donde se guardan herramientas y equipos de trabajo del
personal, también se encuentra el taller de estos mismos, se mantiene la
distancia de 75 centímetros para cada fortificación de madera, mientras que
los metros finales, pasa a ser de 50 centímetros de espesor, debido al cambio
de roca. Al metro 52, empieza una corriente con pendiente positiva de 10°, que
permite el traspaso de carros vacíos y llenos que se necesita en los frentes de
trabajo.
o La geología se mantiene compuesta por arenisca, pero en los
metros finales, se presentan arcillas, esta roca es de muy mala
calidad, por lo tanto, se disminuye la separación de los marcos de
madera. En la parte de al medio se ve un manto de carbón de 20
centímetros, que atraviesa por la parte superior de la galería.
o El nivel freático de este nivel es casi nulo, lo único que cae es del
corriente 2, esta caída de agua se almacena en el pozo que está
cerca de los 16 metros, sin este pozo, el agua podría inundar esta
galería.
f. Estocada: Es una galería que se junta con el nivel 3, formando un ángulo de
90°, la separación de los marcos vuelve a ser de 75 cm, por lo que indica que
el tipo de roca es de mejor calidad que en el nivel 3, tiene una inclinación
cercana a 0 y una longitud de 25 metros, con una sección de 2,5 x 3,5 metros
cuadrados.
29
o La geología presente es esta galería sigue siendo arenisca, aunque
tiene segmentos de carbón a lo largo de la galería.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
g. Corriente 4: es una galería inclinada de 64 metros, con una inclinación positiva
cercana a 30°, una galería con un ancho y largo de 2,5 x 2,5 metros cuadrados,
se mantiene la separación de 75 cm de marcos de madera, que sirve para la
fortificación.
o La geología presente cambia de arenisca a rocas de tipo lutita,
aunque más adelante se pierde el rastro de ella.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
h. Nivel 4: es una pequeña galería de tan solo 11 metros con una sección de 2,5
x 4,5 metros cuadrados, que sirve para almacenar carros vacíos y dirigir carros
llenos hacia la corriente 3 mediante el huinche que está puesto aquí mismo, la
separación de fortificación es de 75 cm.
o La geología presente cambió de lutita a arenisca, de buena calidad
y masiva.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
i. Nivel 5: Es la continuación del nivel 4, tiene una pequeña desviación del nivel
4, tiene un largo de 37 metros con una sección de 2,5 x 4,5 metros cuadrados,
está hecho de un doble camino, uno para los carros llenos y otros para carros
vacíos, aquí la separación de los marcos de fortificación se mantiene, siendo
75 centímetros la separación de éstos.
30
o La geología sigue siendo arenisca de buena calidad y masiva.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
j. Torno 6: Galería que es hecha en curvas y con inclinación, tiene una longitud
de 8 metros con inclinación de 20°, y un segmento lineal de 9 metros, como se
puede ver en los planos, tiene un segmento de 2,5 x 3,5 metros cuadrados con
una separación de los marcos de 75 centímetros.
o La geología sigue siendo arenisca de buena calidad y masiva.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
k. Frente Secundario: Donde se explota el carbón con una potencia de 1,5 metros,
no es una galería muy grande, 1,5 x 2 metros cuadrados, con un largo de 5
metros con inclinación de 35°, se inicia desde la curvatura del torno, se explota
el carbón con correas trasportadoras de tipo panzer, que alimenta a los carros
de carbón para ser llevados hacia el exterior, las correas van desde el frente
de trabajo hasta la llegada de los caminos, en los planos de la mina no se
puede apreciar por temas de desactualización.
o La geología sigue siendo arenisca de buena calidad y masiva.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
l. Maestra 5 Norte; galería recta de 27 metros de longitud y una sección de 2,5
x 3,5 metros cuadrados, actualmente se encuentra en stand-by, o en otras
palabras, se encuentra en espera de trabajo, pero no está sellado, ya que
cuando uno de los dos frentes termine su trabajo podrá comenzar a operar.
o La geología sigue siendo arenisca de buena calidad y masiva.
31
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
m. Corriente 5: galería inclinada de 47 metros con una sección de 2,5x3,5 metros
con una inclinación de 30° negativos, donde a los 37 metros, abre camino para
una nueva galería y en los metros restante aumenta su inclinación negativa
hasta los 35°, la separación de los marcos de madera sigue en 75 centímetros.
o La geología sigue siendo arenisca de buena calidad y masiva.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
n. Maestra 7 Norte: galería de 29 metros de largo pero que a los 13 metros, abre
espacio a otra galería, la maestra 7 norte tiene una inclinación bastante baja,
se podría decir que tiene una inclinación cercana a cero grados, con una
sección de 2,5 x 3,5 metros cuadrados, esta galería se trabaja con correas
transportadoras.
o La geología sigue siendo arenisca de buena calidad y masiva.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
o. Torno 7: Galería de 16 metros, que al igual que la maestra 5 norte, también
está en modo stand-by, esperando la continuidad de los trabajos, en esta
galería tiene una sección de 2,5 x 3,5 metros cuadrados, con una separación
de 50 centímetros.
o La geología sigue siendo arenisca de mediana calidad y fracturada.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
32
p. Frente primario: Donde se explota el carbón de una potencia de 2,2 metros, es
una sección de la maestra 7 norte, la cual explotan el carbón, con una sección
de 2,5x6 metros cuadrados, una fortificación de madera cada 3 metros. Antes
de llegar al carbón hay una galería con una inclinación de 40° positivo y de 10
metros de largo y una sección de 2,5 x 3,5 metros cuadrados, la cual gracias
a la inclinación se aprovecha para que el carbón se deslice hasta llegar al
panzer que está en la Maestra 7 Norte, esta galería no se puede apreciar en
los planos de la mina.
o La geología sigue siendo arenisca de buena calidad y masiva.
o El nivel freático es totalmente nulo, no hay rastros de agua.
q. Maestra 4 Sur, tiene una longitud de 39 metros y una sección de 2,5 x 3,5
metros cuadrados con una inclinación cercana a cero, esta maestra está
abandonada pero no sellada, por lo tanto, esa galería está cerrada y con
prohibición de entrar.
1.3 Datos de la malla de ventilación
En la mina trinidad se prioriza la respiración natural, la cual entra por el chiflón principal,
como este aire es insuficiente, se asegura la respiración mediante el uso de ventilación
artificial o asistida la cual consiste en el uso de ventiladores.
La mina Trinidad posee en su poder 5 ventiladores, los cuales se distribuyen a lo largo
de la faena, cuya función es distribuir de buena manera la ventilación para asegurar la
respiración humana, bajar la temperatura y remover gases y partículas nocivas.
33
El primer ventilador se encuentra en la entrada principal, es un ventilador aspirante,
funciona mediante el uso de electricidad, se usa para remover las partículas y gases que
están en el punto de extracción, la cual es el nivel 3.
El segundo grupo de ventiladores, son los ventiladores impelentes, los cuales hacen lo
contrario a un ventilador aspirante, estos funcionan para inyectar aire a la mina y asegurar
la respiración humana, remover las partículas y gases nocivos que estén en el interior,
estos funcionan mediante la inyección de aire mediante el uso del compresor, o sea, no
son eléctricos, estos ventiladores funcionan como ventiladores secundarios y auxiliares.
Se encuentran ubicados en distintos puntos distribuidos de la siguiente manera:
Ventilador 1 está en el inicio del corriente 2 y ventila el nivel 3, funciona como
un ventilador secundario.
Ventilador 2 está en el inicio del nivel 5 y ventila al frente de producción
secundario y al torno 6, funciona como ventilador auxiliar.
Ventilador 3 está al medio del corriente 4 y ventila la maestra 7 Norte y al frente
de producción primario, funciona como ventilador auxiliar.
Y por último se encuentra el ventilador aspirante, se usa para remover las partículas y
gases que están en el punto de extracción, siendo este también impulsado por aire
comprimido y no por electricidad, el punto de extracción es el frente de trabajo primario,
las remueve hasta la mitad del corriente.
34
1.4 Antecedentes climáticos
En Lebu, los veranos son cómodos, secos y mayormente despejados; los inviernos son
largos, fríos, lluviosos y está ventoso durante todo el año. La temperatura generalmente
varía de 7 °C a 19 °C y rara vez baja a menos de 4 °C o sube a más de 21 °C.
La temporada templada dura 3,1 meses, del 13 de diciembre al 17 de marzo, y la
temperatura máxima promedio diaria es más de 18 °C. El día más caluroso del año es el
23 de enero, con una temperatura máxima promedio de 19 °C y una temperatura mínima
promedio de 12 °C.
La temporada fresca dura 3,7 meses, del 28 de mayo al 17 de septiembre, y la
temperatura máxima promedio diaria es menos de 14 °C. El día más frío del año es el 25
de julio, con una temperatura mínima promedio de 7 °C y máxima promedio de 12 °C. 4
ILUSTRACIÓN 5 REPRESENTACIÓN DE LAS VARIACIONES DE TEMPERATURA A LO LARGO DEL AÑO
4 Weather Spark (2020), El clima en promedio en Lebu. Recuperado de https://es.weatherspark.com/y/24144/Clima-promedio-en-Lebu-Chile-durante-todo-el-año
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1.5 Antecedentes de Flora y Fauna
En la provincia de Arauco, la flora y fauna son características de un tipo de clima y relieve,
ya que éstos le permiten desarrollarse y distinguirse dentro de la inmensidad de
variedades de flora y fauna que existen dentro de esta larga faja de tierra.
La Cordillera de la Costa, actúa como una barrera climática que influye en la distribución
de las precipitaciones y la temperatura y por lo tanto sobre la distribución de la flora y
fauna. Su vertiente occidental recibe los vientos y precipitaciones del oeste y noroeste,
creando un dominio húmedo con precipitaciones de más de 2.000 mm en los sectores
altos de la Cordillera (Costa del Bio–Bio)5.
1.5.1 Flora
Hay bastante vegetación nativa, pero se concentra en la costa y la precordillera. En el
resto de la región ha sido eliminada para reemplazarla por pinos.
Esta vegetación nativa forma bosques puros o acompañados de vegetación secundaria.
Son los casos de la araucaria, el raulí, hualo, ciprés de la cordillera.
Hay además lengas, avellanos, robles, laureles, ulmos, tineos, lingues, coigües, lumas,
mañíos, boldos, quillayes e incluso ñirres, en la parte sur de la región6.
5 Museo Histórico De Arauco (2006). Generalidades De La Flora Y Fauna De La Octava Región , "Zona De Arauco", Recuperado De http://articulosmuseo.blogspot.com/2006/11/generalidades-de-la-flora-y-fauna-de.html 6 Museo Histórico De Arauco (2006). Generalidades De La Flora Y Fauna De La Octava Región , "Zona De Arauco", Recuperado De http://articulosmuseo.blogspot.com/2006/11/generalidades-de-la-flora-y-fauna-de.html
36
1.5.2 Fauna
La fauna de la región posee como especies características el Sapo de Rayas Amarillas,
Cisne de Cuello Negro, Pudú, Puma, Monito del Monte, Guiña y Coipo.
Entre las aves representativas de la Región están: Gaviota Dominicana, Gaviota de
Franklin, Pelícano Terrible, Chincol y Carpintero.
Otras especies de fauna nativa son: Sapito de Cuatro Ojos, Zorro Chilote, Yaca, Lagarto
de Corbata, Culebra de Cola Corta y Ratón Topo.
La fauna presente en ambientes en vegetación es muy abundante, diversa y con un alto
nivel de endemismo.
Es así como podemos encontrar una fauna adaptada a los matorrales espinosos como
es el caso del Chingue, Zorro Culpeo y numerosos roedores. En los bosques húmedos
templados de esta zona, encontramos mamíferos, como el Puma, Guiña, Pudú, Huemul,
Vizcacha, Zorro Gris y Guanaco, entre otros7.
1.6 Condición actual
La mina Trinidad aún se mantiene en funcionamiento normal, explotando
aproximadamente la misma cantidad de carbón todos los meses, con el uso de la misma
cantidad de explosivos y trabajadores, sin embargo, también se mantienen sus
7 Museo Histórico De Arauco (2006). Generalidades De La Flora Y Fauna De La Octava Región , "Zona De
Arauco", Recuperado De http://articulosmuseo.blogspot.com/2006/11/generalidades-de-la-flora-y-fauna-de.html
37
deficiencias, las cuales afectan su productividad y beneficio, arriesgando la vida de sus
trabajadores y poniendo en riesgo a que la empresa cierre a causa de esto.
1.6.1 Temperatura interior de la mina
La mina presenta una temperatura cercana a los 33 grados Celsius, lo cual produce que
el ambiente al interior de la mina sea sofocante, debido a esto el aire fresco es totalmente
necesario, ya que, dicho ambiente produce que aumente la sudoración, esto favorece
que el material particulado al interior de la mina se impregne al cuerpo de los trabajadores,
produciendo molestias al trabajar, lo cual genera que no se logre un desempeño óptimo
repercutiendo directamente en la producción.
1.6.2 Concentración de gases
El aire al interior de la Mina Trinidad está a una gran temperatura, por lo que, la
concentración de oxigeno se siente bastante baja, generando que aumente la frecuencia
respiratoria del trabajador, esto produce mayor emanación de gases expelidos, como el
dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno (N2).
1.6.3 Polvo y gases nocivos
En la mina se usa explosivos como la samsonita y detonadores eléctricos, su uso genera
gases como monóxido de carbono, dióxido de carbono y gases nitrosos que quedan
rondando por la mina, diluyendo el aire fresco lo cual afecta directamente a la respiración
de los trabajadores.
Cuando se trabaja en minería de carbón, sobre todo con el tema de la perforación, se
libera gases de estratos del carbón, más conocido como gas metano (CH4), lo cual se
38
mantiene a lo largo de la faena, este gas puede generar una detonación, provocando una
explosión por gas grisú. Al mismo tiempo, en el momento de hacer la perforación se
genera material particulado, este es el que puede generar problemas respiratorios, sobre
todo con una exposición prolongada en el tiempo.
En 1942, el Comité de Enfermedades Pulmonares Industriales del Medical Research
Council of Great Britain acuñó el término neumoconiosis de los trabajadores del carbón,
como consecuencia de la observación del Dr. Gough de una enfermedad con unas
características radiológicas similares a las de la silicosis entre los trabajadores dedicados
al trasporte de carbón que tenían una mínima exposición a sílice. Aunque la exposición
más intensa ocurre durante los procesos de extracción y procesamiento, también están
expuestos los trabajadores que realizan labores de transporte y depósito de polvo de
carbón en las centrales térmicas, industria siderúrgica, baterías de cok, industria química
e incluso en venta y uso doméstico.
Al igual que la silicosis, están las formas simples que no se acompañan de síntomas ni
alteración de la función pulmonar y las complicadas (FMP) donde frecuentemente lo
acompaña esta alteración. No existe un patrón característico de la afectación funcional
de la neumoconiosis complicada, pudiendo aparecer diversos grados de obstrucción al
flujo aéreo, defectos restrictivos y alteraciones de la ventilación/ perfusión. En ocasiones,
las masas de FMP pueden necrosarse por isquemia, tuberculosis o infección por
anaerobios. En algunos mineros, se observa el denominado síndrome de Caplan, que
consiste en la presencia de nódulos pulmonares > 1 cm y artritis reumatoide. Estos
nódulos cavitan con frecuencia, pueden ser múltiples o difusos, se pueden confundir con
FMP y no guardan relación con la severidad reumática.8
8 A.M. Escribano Dueñas y J.M. Vaquero Barrios (1993). Enfermedades por agentes inorgánicos. Neumoconiosis. Mesotelioma P.642. Recuperado De https://www.neumosur.net/files/publicaciones/ebook/54-NEUMOCONIOSIS-Neumologia-3_ed.pdf
39
1.6.4 Galerías sin sellar
A lo largo de la faena minera, existen galerías en las que se trabajan y las que permiten
que el mineral pueda salir a la superficie para poder ser lavados y comercializados a la
empresa compradora, pero en ciertas ocasiones, hay galería que se acaba de explotar
completamente o una galería en desuso, en estas se concentran gases, produciendo que
se pierda el aire fresco y la liberación de gases de estratos, a través de las rocas.
En el corriente 4, existe una galería que se encuentra en desuso,
lamentablemente no se ve en la Ilustración 3, ya que, esta galería se encuentra
tapada o sellada por una puerta, pero está mal sellada ya que quedan
espacios vacíos y se pierde el aire fresco.
En la maestra 9 Norte, es una galería que se encuentra en stand-by, o sea,
una galería que se está esperando a que termine otra para volver a retomar
su trabajo, como es una galería que se encuentra parada, produce que se
encierre el aire fresco y se libere gases de la galería.
Maestra 4 Sur, es una galería totalmente abandonada pero no sellada e
incluso alejada de la galería principal, esta galería tiene un aire asfixiante, con
poca concentración de oxígeno, como se encuentra abierta y sin sellar, se
pierde un gran porcentaje de aire fresco entrante.
Torno 7, una galería que tiene una sección pequeña pero que se encuentra
abandonada y sin sellar, por lo tanto, el aire fresco que entra a las galerías de
producción se pierde al ingresar a estas galerías sin trabajar o donde no se
utilizan.
1.7 Ventilación con Aire comprimido
En la Mina Trinidad, se usa la ventilación mediante el uso de compresores, en otras
palabras, ventilación por aire comprimido, este tipo de ventilación es usada solo para la
40
construcción de piques y de chimeneas, debido a la facilidad que este conlleva, pero para
ventilar una faena completa, no da el abasto y además, este aire viene contaminado con
aceites, que es usado en los compresores.
El aceite que se usa en el aire comprimido se usa para lo siguiente:
Cerrar las holguras internas
Enfriar el aire durante la comprensión
Lubricar los rotores9
Uno de los principales problemas que tiene el aire comprimido a la hora de usarse para
ventilar son los siguientes:
Las mangueras de conexión pueden estar sometidas durante su utilización, a flexiones,
golpes, erosiones, etc., lo que puede traer como consecuencia la ruptura de estas, con
el consiguiente movimiento repentino de serpenteo o látigo, producido por la salida
brusca del aire comprimido, y que puede ser causa de lesiones. Este movimiento, de por
sí peligroso, puede verse agravado por la presencia de elementos metálicos, como por
ejemplo las piezas o racores de conexión.
Los mismos escapes de aire comprimido pueden producir heridas en los ojos, bien por
las partículas de polvo arrastradas, o por la presencia de partículas de agua, y/o aceite,
procedentes de la condensación de la humedad del aire o del aceite utilizado en el
compresor y engrasador. El aire comprimido a alta presión puede incluso atravesar la
piel10.
9 Ayala C. Francisco, López J. Carlos, López J. E, Pernia L. José (1994). Manual De Perforación Y Voladura De Rocas P.124-125. 10 Servicio de Salud y Riesgos Laborales de Centros Educativos (1993). Guía De Prevención De
Riesgos Por Guía De Prevención De Riesgos Por El Uso Del Aire Comprimido Y El Uso Del Aire
41
1.8 Geología del sector
En el sector de Lebu, más conocido como el sector El Diezmo, es un sector que
predomina rocas de tipo arenisca, lutita, entre otros. En Lebu existen distintos tipos de
formaciones las cuales se encuentran:
Pleistoceno – Holoceno (Q1) (Cuaternario)
Depósitos aluviales, coluviales y de remoción en masa; en menor proporción
fluvioglaciales, deltaicos, litorales o indiferenciados. En la Depresión Central, regiones
Metropolitana a IX: abanicos mixtos de depósitos aluviales y fluvioglaciales con
intercalación de depósitos volcanoclásticos.
Eoceno (E1C) (Paleógeno)
Secuencias sedimentarias continentales parálicas: areniscas, lutitas y mantos de carbón.
En la costa, región VIII: Formación Trihueco; en la región XI: Formación San José.
Pleistoceno (Pl1m) (Neógeno)
Secuencias sedimentarias marinas litorales o fluviales estuarinas: coquinas,
conglomerados coquináceos, areniscas y conglomerados dispuestos en niveles
aterrazados emergidos. 11
Comprimido Y Máquinas Portátiles Neumáticas Pág. 13. Recuperado De https://www.educarex.es/pub/cont/com/0055/documentos/10_Información/03_Guias/guia_Aire_Comprimido.pdf 11 Universidad Del Bío-Bío (2010). Detalle Diagnóstico de Variables por Localidad P.208. Recuperado de http://leu.ubiobio.cl/archivos/riesgos_costa/Anexo_II_diagnostico_variables_localidad_remocion_masa.pdf
42
ILUSTRACIÓN 6 FORMACIÓN GEOLÓGICA DE LA CIUDAD DE LEBU12
12 Universidad Del Bío-Bío (2010). Detalle Diagnóstico de Variables por Localidad P.215. Recuperado de http://leu.ubiobio.cl/archivos/riesgos_costa/Anexo_II_diagnostico_variables_localidad_remocion_masa.pdf
43
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO
2.1 Potencia de ventiladores
La potencia del ventilador es la cantidad de energía consumida en su funcionamiento,
con el cual se puede determinar el tamaño del motor y el uso de éste para el caudal
requerido para la mina.
AHP = Q * H / 1000 (1)
BHP = Q * H / 1000 * η (2)
P = Q * H / 1000 * η * DE * ME (3)
Donde:
Q = Caudal de aire en m³/seg.
H = Depresión del circuito en Pa. (Presión estática en Pascales)
P = Potencia del motor en w.
η = Eficiencia del ventilador, la cual varía entre 70 a 85% (dependiendo de la fabricación,
tamaño y punto de trabajo).
AHP = Potencia necesaria para mover el caudal Q de aire en un circuito cuya depresión
es H, en w.
BHP = Potencia al freno del ventilador, en w.
DE = Eficiencia de la transmisión, la cual varía entre 90 % para transmisión por poleas y
correas y 100 % para transmisión directa.
ME = Eficiencia del motor, la cual varía entre 85 % a 95 %.
44
2.2 Caída de presión o fricción
A lo largo del avance del caudal de aire hacía la mina, éste empezaría a caer porque el
aire puede chocar con obstáculos haciendo que al momento de llegar al frente, este tenga
una presión disminuida y no sea lo requerido.
P = K * C * L * V2 /A
Donde:
P = Pérdida de presión por fricción [Pa]
K = Factor de fricción [Ns² /m4]
C = Perímetro [metros]
L = Longitud [m]
V = Velocidad [m / seg.]
A = Área [m²]
2.3 Caudal
El caudal es la cantidad de volumen de aire por una cantidad de tiempo determinada.
2.4 Tipos de ventilación
Existen dos tipos de ventilación, la cuales son la ventilación auxiliar y la natural.
45
2.4.1 Ventilación auxiliar
Este tipo de ventilación consiste en la incorporación y la utilización de ventiladores para
la llegada del aire hacia el frente sobre todo hacia sectores que es más difícil que llegue
el aire necesario.
2.4.2 Ventilación natural
Este tipo de ventilación consiste en usar el mismo aire que entre sin una energía externa,
teniendo claramente ayuda gracias a los cambios de temperatura, cuando el aire helado
tiende a bajar y eso hace que el aire caliente suba y pueda salir de la mina.
ILUSTRACIÓN 7 EJEMPLO DE VENTILACIÓN NATURAL
Dado que, la ventilación natural es un fenómeno de naturaleza inestable y fluctuante, en
ninguna faena subterránea moderna debe utilizarse como un medio único y confiable
para ventilar sus operaciones.
46
ILUSTRACIÓN 8 EJEMPLO DE VENTILACIÓN ARTIFICIAL MINA EL SALVADOR
2.5 Tipos de ventilación auxiliar
Existen tres tipos de ventilación auxiliar, las cuales consiste en cómo se usa los
ventiladores.
2.5.1 Sistema aspirante
Este sistema de ventilación se usa para aspirar el aire del frente de trabajo con el material
particulado, gases nocivos, e incluso los gases creados por el uso de explosivos como
gases nitrosos y gases anhídrido-carbonosos.
2.5.2 Sistema impelente
Este sistema de ventilación hace que el aire vaya hacia al frente de trabajo, pase a través
de un ducto y diluya el material particulado, gases nocivos, e incluso los gases creados
por el uso de explosivos como lo son gases nitrosos y gases anhídrido-carbonosos.
47
2.5.3 Sistema combinado
Este sistema de ventilación combina tanto el sistema impelente con el aspirante, un
ventilador aspira el aire del frente de trabajo mientras que en el otro entra el aire para
diluir los gases que existen del frente.
ILUSTRACIÓN 9 ESQUEMAS DE TIPO BÁSICOS DE VENTILACIÓN AUXILIAR DE DESARROLLO
48
2.6 Tipos de ventiladores
En el mercado minero, existen dos tipos de ventiladores, el axial y el radial.
2.6.1 Radial (Centrífugo)
El aire es impulsado por una hélice dotada de un número de variables de álabes o palas
que están ancladas en un núcleo haciendo impulsar el aire de forma tangencial, siendo
impulsadas con bastante fuerza.
ILUSTRACIÓN 10 EJEMPLO DE VENTILADOR CENTRÍFUGO (RADIAL)
2.6.2 Axial
El aire entra y sale del ventilador siguiendo una trayectoria paralela al eje de la hélice,
son apropiados para cualquier minera, ya que, mueven mucho caudal de aire con una
relativa baja presión, tiene una instalación simple para que hay un poco perdida de
carga.
49
.
ILUSTRACIÓN 11 EJEMPLO DE VENTILADOR AXIAL
2.7 Caudal requerido por persona
Esta es la cantidad de aire que debe tener para que el personal pueda respirar y no tenga
problemas.
Q = F * N (m³/ min)
Donde:
Q = Caudal total para “n” personas que trabajen en interior mina (m³/ min)
F = Caudal mínimo por persona (3 m³/ min)
N = Número de personas en el lugar.
50
2.8 Caudal requerido por desprendimiento de gases
En la minería ocurre un desprendimiento de gases de la mina más conocido como gas
inerte, es un gas que está dentro de los poros de la mina, que es perjudicial para la salud
humana.
Q = 0,23 * q (m³/ min)
Dónde:
Q = Caudal de aire requerido por desprendimiento de gases durante 24 horas
q = volumen de gas que se desprende en la mina durante las 24 horas
2.9 Caudal requerido por temperatura
Para poder regularizar la temperatura de la mina se debe inyectar aire fresco.
Tabla 1 variación de la velocidad de acuerdo a la temperatura
Humedad Relativa Temperatura Seca Velocidad Mínima
≤ 85 % 24 30 °C 30 m/min
>85 % >30 °C 120 m/min
En otras palabras:
𝐐 =𝟎, 𝟐𝟒 ∗ 𝐆
𝐝∗ (𝐭𝟏 − 𝐭𝟐); (𝐦𝟑
𝐦𝐢𝐧⁄ )
51
Donde:
G = Peso total de aire [Kg/min]
(t1 - t2) = diferencia de temperatura [°C]
d = densidad de aire [kg/m3]
2.10 Caudal requerido por el polvo en suspensión
Según el Art. N° 138 D.S. N° 72 la velocidad promedio en los lugares de trabajo no debe
ser inferior a los quince metros por minuto (15 m/min). Para lugares con alta generación
de polvo, este valor puede ser considerado hasta un 100 % mayor.
Hasta ahora, no hay método de cálculo aceptado por todos, que tome en cuenta el polvo
en suspensión. Pero, velocidades entre 30 a 45 m/min son suficientes para mantener las
áreas despejadas.
En Chile, la velocidad máxima permitida en galerías con circulación de personal es de
150 m/min, Reglamento de Seguridad Minera (RSM).
2.11 Caudal requerido por producción
En la minería del carbón es más requerida la ventilación por el tema de liberación del gas
metano, siendo una liberación de 30 m3 por cada metro cúbico extraído de carbón.
Q = T * u (m3/min)
52
Donde:
Q = Caudal requerido por toneladas de producción diaria (m3/min)
u = norma de aire por tonelada de producción diaria expresada en (m3/min)
T = Producción diaria en toneladas.
Para minas de carbón, "u" varía generalmente entre 1 a 1,7 (m3/min.).
2.12 Caudal requerido por consumo de explosivo
Cuando se realiza un disparo sobre el material para removerlo, se genera una cantidad
de gases liberados por el uso de explosivos.
Q = 𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝐀 ∗ 𝐚
𝐝∗ 𝐭 (m3/min)
Donde:
Q = Caudal de aire requerido por consumo de explosivo detonado (m3/min)
A = Cantidad de explosivo detonado, equivalente a dinamita 60 % (Kg.)
a = Volumen de gases generados por cada Kg. de explosivo.
a = 0,04 (m³/Kg. de explosivo); valor tomado como norma general
d = % de dilución de los gases en la atmósfera, deben ser diluidos a no menos de 0,008%
y se aproxima a 0.01 %
t = tiempo de dilución de los gases (Minutos); generalmente, este tiempo no es mayor de
30 minutos, cuando se trata de detonaciones corrientes. Reemplazando en la fórmula
tendremos:
Q = (0,04 * A * 100) / (30 * 0,008) m3/min
53
Entonces, tendríamos finalmente:
Q = 16,67 * A (m3/min)
La fórmula trata este caso como si fuera a diluir los gases dentro de un espacio cerrado,
lo que no es el caso de una mina donde parte de los gases se eliminan.
2.13 Método de explotación
El método de explotación usado para esta faena se le llama “Long – Wall”, este método
se usa especialmente en la mina del carbón, con mantos que van desde el metro hasta
los cinco metros de potencia, este método se usa bastante en la minería artesanal de
carbón.
El mineral se extrae a lo largo de un frente de trabajo recto y largo con medios mecánicos:
rozadora, cepillo, etc. o con explosivos en el caso de las rocas más duras. En el
sostenimiento del hueco creado se suele utilizar entibación hidráulica marchante o auto
desplazable, también el uso de la fortificación por madera de forma permanente, mientras
que el tratamiento que se da al hueco abandonado puede consistir en el relleno de este
o, más comúnmente, en el hundimiento del techo. En algunos casos el mineral arrancado
se extrae del tajo por medio de transportadores de cadenas o Panzers, que descargan
en carros de carbón, que luego son transportados por las galerías en dirección a la parte
exterior de la mina, en algunos casos se reemplazan los carros de carbón por una correa
transportadora.
Este método es práctico para la minería artesanal, debido a la facilidad de uso, también
a la facilidad de cambios internos, modificando las variables que se tienen a la hora del
54
trabajo en caso de tener una potencia baja de carbón, en otras palabras, que no sea
rentable económicamente un trabajo mecánico y se opte por uno más manual.
2.14 Gases de la minería
En la minería, existen distintas fuentes de gases, lo cual pueden ser de origen natural, de
origen mecánico o inclusive de origen geológico, en algunos casos estos gases pueden
producir enfermedades respiratorias, insuficiencia al respirar, fallas a los órganos de los
seres vivos e incluso la muerte.
Gases de Estratos: Son gases que se encuentran al interior de un macizo
rocoso, las cuales, en estar en contacto con una labor subterránea, generan
grandes cantidades de gases tóxicos, el gas metano está presente en minería
del carbón. Los gases de estratos no solo se relacionan a sedimentos también
a roca ígnea, dichos gases se encuentran:
Gas metano (CH4)
Dióxido de carbono (CO2)
Nitrógeno (N2)
Dióxido de azufre (SO2)
Anhídrido sulfúrico (H2S)
Gases de Tronadura: Son gases que se generan mediante el consumo de
explosivo, las cuales dependen exclusivamente de su tipo, en promedio se
generan gases como:
Monóxido de carbono (CO)
Dióxido de carbono (CO2)
55
Gases nitrosos (NO2 y NO3)
Anhídrido sulfúrico (H2S)
Máquinas de combustión interna: Son gases que se generan mediante la
combustión interna de un equipo diésel o que se use hidrocarburos, estos
gases pueden emanar hasta 0,28 m³/HP de contaminantes.
Monóxido de carbono (CO)
Dióxido de carbono (CO2)
Gases nitrosos (NO2 y NO3)
Anhídrido sulfúrico (H2S)
Dióxido de azufre (SO2)
Fuegos y explosiones: Son gases que nacen cuando ocurre una explosión o
fuego al interior de la mina.
Gas metano (CH4)
Dióxido de carbono (CO2)
Monóxido de carbono (CO)
Respiración humana (CO₂): El ser humano al inhala el aire fresco con una
composición de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 0,03% gases anhídrido
carbónico y 0,93% argón y otros gases, por otra parte, el ser humano al exhalar
libera 79%, nitrógeno, 16% de oxígeno, 5% gases anhídridos.
Aproximadamente 0,1 cfm/hombre.
Baterías (Generan H): Al usar baterías, estas pueden liberar hidrógeno (H).
56
2.15 Cambios de concentración por altitud
Cuando se trate de lugares de trabajo en altitud las concentraciones ambientales
máximas permisibles deberán ser modificadas de acuerdo con la siguiente fórmula:
CAMP de altitud = CAMP a nivel del mar X Presión atmosférica
760 mm Hg
En caso de usar LPP ó LPA, estas reemplazarán al CAMP de altitud, también sirve
para calcular el aire en altura.
2.16 Limite permisible ponderado (LPP)
Es el valor máximo permitido para el promedio ponderado de las concentraciones
ambientales de contaminantes químicos existentes en los lugares de trabajo durante la
jornada normal de 8 horas diarias, con un total de 45 horas semanales.
2.17 Limite permisible absoluto (LPA)
El cual señala que no podrán excederse en ningún momento. Aquellas sustancias donde
no se indican estos LPA éste se calcula multiplicando por 5 el LPP.
2.18 Gas metano (CH4)
Es un gas compuesto por 4 moléculas de hidrogeno y uno de carbono, este gas se puede
generar mediante la extracción del carbón, al momento de remover un metro cubico de
carbón, se genera treinta metros cúbicos de gas metano.
57
Características del metano
Incoloro
Inodoro
Asfixiante
Inflamable
Densidad 0,657 kg/m3
Masa molar 16,04 g/mol
Este gas al tener una concentración suficiente (4,4-17% de aire al interior de la faena),
este gas puede estallar, provocando una explosión por gas metano, por otra parte, si
existiera una concentración suficiente (5-15,4% de aire al interior de la faena), puede
generar una dosis letal, que puede ser toxico para el ser vivo, a esta concentración puede
generar asfixia.
2.19 Dióxido de carbono (CO2)
Es un gas compuesto por 2 moléculas de oxígeno y uno de carbono, este gas compone
el 0,03% del aire en la corteza terrestre, se generará mediante varios factores como lo es
respiración humana, combustión, también en gases al interior del macizo rocoso,
tronadura y descomposición química.
Características del gas
Incoloro
Inodoro
Asfixiante
Densidad 1,976 kg/m3
Masa molar 44,01 g/mol
58
LPP 4.000 mgr/m3 ó 0,5% de concentración.
LPA 54.000 mgr/m3 ó 1% de concentración.
Efectos del gas a distintas concentraciones sobre los seres humanos
0,03 % Concentración normal de aire.
0,3 – 0,5 % provocan un aumento de la frecuencia respiratoria y
dolor de cabeza.
0,5 % el cuerpo aumenta la ventilación en un 5%.
1 % el cuerpo empieza a tener una sensación de calor y humedad,
falta de atención a los detalles, fatiga, ansiedad, falla de energía,
debilidad en las rodillas.
2 % el cuerpo humano aumenta en un 50 % la ventilación pulmonar,
dolor de cabeza insoportable tras varias horas de exposición.
5 - 10 % jadeo y fatiga extremas al punto de quedar exhausto solo
por respirar y dolor de cabeza agudo. La exposición prolongada al
5 % puede provocar problemas de salud irreversible.
> 20 % puede provocar la muerte.
2.20 Monóxido de carbono (CO)
Es un gas compuesto por 1 moléculas de oxígeno y uno de carbono, este gas se puede
generar mediante varios factores como lo es, combustión incompleta, tronadura y escape
de vehículos incompleto.
Características del gas
Incoloro
Inodoro
59
Asfixiante
Densidad 1,14 kg/m3
Masa molar 28,01 g/mol
LPP 46 mgr/m3
LPA 458 mgr/m3.
Efectos del gas a distintas concentraciones sobre los seres humanos
400 PPM dolor en la frente, por lo menos unas dos a tres horas.
1600 PPM dolor de cabeza, mareo, náusea en minutos, colapso y
muerte en una hora.
6400 PPM dolor de cabeza y mareo en uno a dos minutos, pérdida
del sentido y muerte en diez a quince minutos.
12800 PPM pérdida del sentido al momento de respirar y peligro de
muerte dentro de tres minutos.
2.21 Dióxido de azufre (SO2)
Es un gas compuesto por 2 moléculas de oxígeno y uno de azufre, este gas se puede
generar mediante la tronadura.
Características del gas
Incoloro
Irritante
Olor fuerte a sulfuro
Asfixiante
Densidad 2,63 kg/m3
60
Masa molar 64,066 g/mol
LPP 1,6 mgr/m3
LPA 13 mgr/m3.
Efectos del gas a distintas concentraciones sobre los seres humanos
5 PPM Comienza la irritación en los ojos.
15 PPM tos, irritación de los ojos, pérdida de sentido del olfato
después de dos a cinco minutos.
20 PPM pérdida del sentido, se empieza a detener la respiración,
muerte dentro de treinta minutos a una hora.
150 PPM pérdida del sentido, cese en la respiración, muerte en
minutos, aunque la persona esté al aire libre.
2.22 Anhídrido sulfúrico (H2S)
Es un gas está compuesto por 2 moléculas de hidrogeno y uno de azufre, éste se puede
generar mediante la tronadura, descomposición orgánica y de minerales.
Este gas muy venenoso irritando a las mucosas y al sistema nervioso
Características del gas
Incoloro.
Irritante.
Sabor dulce.
Olor fuerte a huevo podrido.
61
Asfixiante
Densidad 1,396 kg/m3.
Masa molar 34,02 g/mol.
LPP 20 mgr/m3 ó 1 ppm.
LPA 21 mgr/m3 ó 5 ppm.
Efectos del gas a distintas concentraciones sobre los seres humanos
10 – 15 PPM conjuntivitis, exposición por cuatro a siete horas.
50 PPM irritación conjuntival y corneal.
50 – 100 PPM irritación ocular y respiratoria, exposición por una
hora.
100 – 150 PPM síntomas generales ligeros, exposición por varias
horas.
200 PPM irritación y edema pulmonar (Dificultad intensa al respirar),
depresión nerviosa.
250 – 350 PPM fatal, exposición de cuatro a ocho horas.
350 – 450 PPM fatal, exposición por una hora.
500 – 600 PPM fatal, excitación, inconsciencia y muerte, exposición
por media hora
600 – 700 PPM colapso inmediato y muerte, exposición de dos a
quince minutos.
700 PPM paro respiratorio y muerte inmediata.
2.23 Gases nitrosos (NO2 y NO3)
Es un gas que está compuesto por 2 o 3 moléculas de oxígeno y uno de nitrógeno, este
gas se puede generar mediante la tronadura por ANFO y combustión diésel.
62
Este gas es peligroso, al momento de entrar a los pulmones, al entrar en contacto con
agua, provoca ácido nítrico (HNO3).
Características del gas
Color entre Rojizo y marrón amarillento
Insípido (tiene poco o sin olor)
Olor fuerte a huevo podrido
Asfixiante
Densidad 1,45 kg/m3 (NO2)
Masa molar 46 g/mol (NO2) y Masa molar 62 g/mol (NO2)
LPP 25 mgr/m3 ó 3 ppm.
LPA - mgr/m3 ó 6 ppm
Efectos del gas a distintas concentraciones sobre los seres humanos
5 – 10 PPM Comienza la irritación en la nariz y garganta.
20 PPM Irritación de los ojos.
50 PPM exposición máxima de 30 min, superior a este tiempo
muerte en unas horas más.
100 – 200 PPM Opresión en el pecho, bronquitis aguda y muerte
como consecuencia de una exposición prolongada.
2.24 Oxigeno (O2)
Es un gas que está compuesto por 2 moléculas de oxígeno, este gas es la base de toda
la vida en la corteza terrestre, también es usado como comburente para el fuego.
63
Características del gas:
Incoloro
Inodoro
Densidad 1,43 kg/m3
Masa molar 32 g/mol
Efectos del gas a distintas concentraciones sobre los seres humanos.
21 % Oxígeno en el aire.
19 % Concentración mínima del ambiente.
17 % Respiración rápida y profunda. Equivalente a 2.500 m.s.n.m.
15 % Vértigo, vahído (perdida breve del sentido), zumbido en oídos,
aceleración del latido.
13 % Pérdida de conocimiento en exposición prolongada.
9 % Desmayo e inconciencia.
7 % Peligro de muerte. Equivalente a 8.800 m.s.n.m.
6 % Movimientos convulsivos, muerte.
2.25 Caída por choque
A lo largo del avance del caudal de aire hacía la mina, éste empezaría a caer porque el
aire puede chocar con obstáculos haciendo que al momento de llegar al frente, este tenga
una presión disminuida y no sea lo requerido.
Hx = K * C * (L+Le) * V2 /A
Donde:
64
Hx = Pérdida de presión [Pa]
K = Factor de fricción [Ns² /m4]
C = Perímetro [metros]
L = Longitud de la galería [m]
V = Velocidad [m / seg.]
A = Área [m²]
Le= Largo equivalente [m]
2.26 Pérdida total de aire
Para obtener la pérdida de presión total, se debe tomar lo siguiente, una vez obtenido la
pérdida por choque y por fricción, se debe hacer lo siguiente:
H= Hx + P
Donde
P = Pérdida de presión [Pa]
Hx= Pérdida por choque [Pa]
2.27 Mangas de ventilación
En la ventilación minera se usa mangas de ventilación para poder impeler o expeler el
aire dentro de un frente de trabajo, están hechos de distintos materiales, resistencias,
formas, etc. Esto siempre depende del uso que se le dé, materiales más resistentes para
la ventilación expelente.
65
Existen de tres tipos de manga de ventilación.
Lona vulcanizada o Flexible liso.
Flexible forzado.
Metálico.
2.28 Lona vulcanizada
Estos ductos de fabricación nacional confeccionados en PVC con tejidos sintéticos de
alta resistencias se venden en tiras de largo y diámetro a pedido para su uso en sistemas
impelentes de ventilación, provisto de anillos de acero en sus extremos para ser
conectados entre sí con o sin uso de collarines de unión.
Su aplicación en sistemas impelentes para desarrollos horizontales de longitud media, ha
desplazado los tendidos de ductos metálicos por su menor masa y flexibilidad, lo que
facilita su almacenamiento, transporte e instalación con un costo muy inferior al metálico.
Sus diámetros standard varían de 300 a 1200mm y el largo de sus tiras de 5 a 30 o más
metros13
2.28.1 Características
Muy livianos.
Resistentes.
Fácil instalación.
13 Corvalan Rubilar, Mirko (2016). Metodología De Ventilación Auxiliar Para Desarrollos Ciegos [Internet] P. 50. Recuperado de https://repositorio.usm.cl/bitstream/handle/11673/40758/3560901063635.pdf?sequence=1
66
Soportan presiones positivas de hasta 9KPa (900 mmH2O), en tramos de 5 a
20 m.
Posee diámetros de 200 a 1320 mm (8´´ – 52´´).
La unión entre tramos es mediante anillos de resorte.
Servicio en buenas condiciones, este dura hasta un año de uso continuo.14
ILUSTRACIÓN 12EJEMPLO DE MANGA DE VENTILACIÓN LISA
2.29 Flexible forzado
Estos ductos hechos en el mismo material que la lona vulcanizada, se refuerzan con un
espiral de anillos de acero espaciados entre 75 mm. A 150 mm. Para su uso en sistemas
de ventilación aspirante con diámetros que van de los 250 mm. a 1200 mm. y tiras de 5
a 10 m. de largo.
14 Larehj Zeugirdor (2017) Mangas de ventilación P.10 [Internet] Recuperado de https://es.scribd.com/presentation/360266658/Mangas-de-Ventilacion-pptx
67
Para unirlos se requiere el uso de collarines de unión y vienen provistos con gancho de
sujeción. Su principal aplicación es para la extracción de aire, pero igualmente puede
usarse en sistemas impelentes, siempre que no sea posible utilizar el tipo liso, ya que
esta manga es más resistiva y de mayor costo que el tipo liso15
2.29.1 Características
Confeccionados también de PVC con reforzamiento de tejidos sintético de alta
resistencia.
Reforzados por una espiral de anillos de acero.
Posee diámetros desde 250 a 1200 mm.
Posee longitudes de 5 o 10 metros.
Se unen mediante anillos.
Usan ganchos de sujeción.
Se usan para extracción de aire, o ventilación Aspirante.
Pueden usarse en ventilación impelente, siempre y cuando no se pueda utilizar
el liso, ya que esta manga genera más resistencia y por ende mayor costo que
el liso.16
15 Corvalan Rubilar, Mirko (2016). Metodología De Ventilación Auxiliar Para Desarrollos Ciegos [Internet] P. 50.
Recuperado de https://repositorio.usm.cl/bitstream/handle/11673/40758/3560901063635.pdf?sequence=1 16 Larehj Zeugirdor (2017) Mangas de ventilación P.12 [Internet] Recuperado de https://es.scribd.com/presentation/360266658/Mangas-de-Ventilacion-pptx
68
ILUSTRACIÓN 13 EJEMPLO DE MANGA DE VENTILACIÓN REFORZADO
2.30 Metálico
Fabricados con plancha de fierro entre 1 a 4 mm de espesor y largos variables de 10 a 3
m dependiendo de su diámetro son aptos para ser utilizados en sistemas de longitud
considerable, por sus ventajas de bajo coeficiente de roce, excelente hermetismo en las
uniones y bajo costo de mantención. Su principal desventaja seria su masa y rigidez que
dificultan su instalación y aumenta su costo de esta17
2.30.1 Características
Espesor de 1 a 4 mm.
De construcción espiral.
Sus longitudes van desde 3 a 10 m, dependiendo de su diámetro.
17 Corvalan Rubilar, Mirko (2016). Metodología De Ventilación Auxiliar Para Desarrollos Ciegos [Internet] P. 49. Recuperado de https://repositorio.usm.cl/bitstream/handle/11673/40758/3560901063635.pdf?sequence=1
69
Usados para ventilación aspirante.
Para el desarrollo de galerías de gran longitud.
Posee bajo coeficiente de rozamiento, excelente hermetismo en uniones, y
bajo costo de mantención.
Sus desventajas son: su peso y rigidez, que dificultan y encarecen su
instalación y el retiro.
En túneles de secciones superiores a los 4 x 4 m, con una longitud mayor a
los 800 m., el ducto metálico supera en ventajas prácticas a los flexibles.
Recuperando su alto costo en eficiencia, potencia requerida (menor) y su
mantenimiento es menor.18
ILUSTRACIÓN 14 EJEMPLO DE MANGA DE VENTILACIÓN METÁLICA
2.31 Manga Twin
Las mangas Twin o mangas dobles, son una variación de las mangas de ventilación de
tipo lona vulcanizada, las cuales presentan doble cámara donde pasa el aire.
18 Larehj Zeugirdor (2017) Mangas de ventilación P.13 [Internet] Recuperado de https://es.scribd.com/presentation/360266658/Mangas-de-Ventilacion-pptx
70
La ventaja que esta manga tiene es su forma, permitiendo llevar más cantidad de aire sin
achicar el espacio libre que este lleva, sin afectar el flujo de aire y las condiciones de
ventilación
ILUSTRACIÓN 15 EJEMPLO DE MANGA TWIN
71
Resumen comparativo
TABLA 1 COMPARACIÓN DE MANGA DE VENTILACIÓN
19
19 Corvalan Rubilar, Mirko (2016). Metodología De Ventilación Auxiliar Para Desarrollos Ciegos [Internet] P. 51. Recuperado de https://repositorio.usm.cl/bitstream/handle/11673/40758/3560901063635.pdf?sequence=1
72
TABLA 2 COMPARACIÓN DE MANGA DE VENTILACIÓN20
2.32 Accesorios de mangas de ventilación
Estas también pueden ser hechas del mismo material de las mangas de ventilación
nombradas anteriormente. Sirven para poder acoplar otros puntos de manga de
ventilación.
2.32.1 Y estándar
Es la separación de un conducto hacia dos iguales de manera simétrica siendo los
ángulos de separación de 30°, 45°, 60°, etc. entre los ductos.
20 Larehj Zeugirdor (2017) Mangas de ventilación P.15 [Internet] Recuperado de https://es.scribd.com/presentation/360266658/Mangas-de-Ventilacion-pptx
73
ILUSTRACIÓN 16 EJEMPLO DE CONEXIÓN “Y” ESTÁNDAR
2.32.2 Y lateral
Manga con Brazo para dividir un conducto con un ángulo bifurcado de 45°.
ILUSTRACIÓN 17 EJEMPLO DE CONEXIÓN "Y" LATERAL
2.32.3 Y pantalón
Es un adaptador de un ducto flexible de mayor diámetro a dos ductos flexibles de menor
diámetro en paralelo.
74
ILUSTRACIÓN 18 EJEMPLO DE CONEXIÓN "Y" PANTALÓN
2.32.4 Reduflex
Es un adaptador que disminuye el caudal.
ILUSTRACIÓN 19 EJEMPLO DE REDUFLEX
2.32.5 Ampliaflex
Es un adaptador que aumenta el caudal.
75
ILUSTRACIÓN 20 EJEMPLO DE AMPLIAFEX
2.32.6 T
Es un adaptador que divide el caudal en dos direcciones, una que mantiene el trayecto y
otra que va en dirección tangencial (90°) al trayecto original.
ILUSTRACIÓN 21 EJEMPLO DE CONEXIÓN "T"
76
2.32.7 Codo
Es un adaptador que desvía el caudal en distintas direcciones que pueden ser 45°, 60°,
90°, 120°.
ILUSTRACIÓN 22 EJEMPLO DE CONEXIÓN DE TIPO CODO
2.32.8 Cable mensajero
Cable encargado de sujetar la manga de ventilación al techo de la galería.
77
ILUSTRACIÓN 23 EJEMPLO DE CABLE MENSAJERO
2.32.9 Acoples
Ambas terminaciones del ducto flexible contienen de forma dividida un cierre del tipo PVC
resistente. La solapa exterior brinda protección y oculta al cierre del exterior y la solapa
interior sella la unión. La solapa de protección oculta al cierre del exterior y sella la unión
en el interior, según el principio “a más alta presión, más estrecha unión”. Asimismo,
elimina la abrazadera del acople y el aro de acero o PVC al final del ducto.
78
ILUSTRACIÓN 24 EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE ACOPLES EN MANGAS LISAS
2.32.10 Suspensión
Las suspensiones son correas que forman una parte integral en la
instalación del ducto. Su función se basa en asegurar las secciones
acopladas en mina o túnel.
Todas las secciones vienen suministradas con fuertes correas
planas de nylon y anillos metálicos en cada extremo.
79
ILUSTRACIÓN 25 EJEMPLOS DE INSTALACIÓN DE SUSPENSIÓN
2.32.11 Problemas comunes y soluciones con las mangas
Fugas de aire
Las fugas pueden ser identificadas por la escasez de aire en el
frente de trabajo que no mejora con la capacidad del ventilador.
Estas son resultados de una mala instalación de acoples,
reductores y otros accesorios.
Estos problemas pueden ser resueltos utilizando reductores y
acoples prefabricados y estableciendo un programa riguroso de
mantenimiento de ductos
Instalación inadecuada del sistema
Los efectos son identificados por fallas frecuentes del ventilador,
rotura de alabes, y perdidas elevadas de energía por fricción y
choque.
80
Solución: los ductos deben ser alineados con el eje de la excavación
y provistos de accesorios aero-dinámicos para cambios de
dirección o velocidad. Otro aspecto: es el de proveer a la galería
con un nicho especial para la instalación del ventilador
Instalación de mangas de ventilación
Los ductos deben ser instalados de una manera aerodinámica con
la menor cantidad de obstrucciones. En galerías, estos deben ser
suspendidos de cables mensajeros entre apoyos anclados en el
techo.
En las intersecciones es necesario utilizar codos y particiones de
curvatura adecuada (radio de curvatura 2 veces el diámetro del
ducto).
Finalmente, los ductos deben ser unidos entre sí por medio de
acoples y reductores prefabricados. La Utilización de estos
accesorios permiten reducir las pérdidas y aumentar la eficiencia
del sistema considerablemente.
ILUSTRACIÓN 26 EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE MANGA DE VENTILACIÓN
81
ILUSTRACIÓN 27 EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE MANGA DE VENTILACIÓN
Inspección y mantenimiento Ductos
Presencia de codos agudos, retorcimiento de ductos, y reducciones
inadecuadas. Los codos deben ser reemplazados por otros
fabricados para este efecto.
Presencia de fugas de aire. Las fugas son perdidas innecesarias de
aire. Si los ductos muestran perforaciones o cortaduras, estas
deben ser remendadas o reemplazados
Por seguridad, uno debe apagar y asegurar el interruptor antes de
realizar cualquier trabajo de reparación.21
21 Larehj Zeugirdor (2017) Mangas de ventilación P.31-45 [Internet] Recuperado de https://es.scribd.com/presentation/360266658/Mangas-de-Ventilacion-pptx
82
2.33 Evaluación técnica
Al igual que se es necesario calcular el caudal de ventilación, es necesario saber cuánto
es el gasto necesario para que el caudal funcione como corresponde.
2.33.1 Unidades y conversiones
Amperaje (A): es la corriente eléctrica que requiere un dispositivo para operar.
Voltaje (V): es la tensión eléctrica que suministran las centrales eléctricas a las
empresas y casas. Esta puede variar según el país, y va desde 100V a 440V,
en Chile se usa 240V.
Vatio (W): es la unidad de potencia eléctrica.
Para calcular potencia eléctrica (W), es decir, el consumo eléctrico de un aparato, se
multiplica la corriente eléctrica (A) por la tensión (V): A * V = W.
Anteriormente, se mencionó como calcular la potencia necesaria para la ventilación
(Vatios), por lo tanto, se necesita saber el voltaje y el amperaje que este tendrá.22
En este caso, existen dos posibilidades, conectarse a una red eléctrica o la otra sería a
través de un grupo electrógeno, siendo este último un equipo que ya tiene la empresa de
250 kilovatios.
22¿Cómo calcular el consumo eléctrico para comprar un generador para una casa? (2017) De máquinas y herramientas https://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-electricas-y-accesorios/como-calcular-el-consumo-electrico-para-comprar-un-generador-electrico-para-una-casa
83
2.33.2 Conexión por grupo electrógeno
Otra pregunta muy frecuente de parte de nuestros clientes es saber cuál es el consumo
promedio de los equipos. Esta es una duda muy relevante, pues la falta de combustible
ocasionará que el motor quede descebado y no parta, pudiendo agotar la batería si se le
intenta dar contacto en reiteradas oportunidades.
Para no caer en este inconveniente, y que su generador tenga un correcto funcionamiento
a lo largo de su arriendo, debemos calcular cuánto petróleo o diésel en promedio será
utilizado. Esto puede ser resuelto con la siguiente fórmula.
Amperes generados x 0,15 = litros por hora.23
En promedio el precio de combustible se encuentra a 680 pesos el litro de diésel.
2.33.3 Conexión por electricidad
El valor de la energía eléctrica en Chile es una de las más altas entre los países
sudamericanos. La tarifa es de 15,80 centavos de dólar por KWh ($105), superando el
promedio de 10,21 centavos de dólar ($65).24
23 Cómo Calcular La Cantidad De Combustible Utilizada Por Un Generador (2019) Arrequip Recuperado de https://arrequip.cl/como-calcular-la-cantidad-de-combustible-utilizada-por-un-generador/ 24 Estudio asegura que Chile es el segundo país con mayores tarifas eléctricas de Sudamérica (2017) Emol recuperado de https://www.emol.com/noticias/Nacional/2017/07/18/867228/Chile-es-el-segundo-pais-con-mayores-tarifas-electricas-de-Sudamerica.html
84
2.33.4 Costos de Mangas de ventilación
Según una cotización realizada a la empresa Polimaq Ltda., esta manga de polietileno
transparente de cincuenta centímetros de diámetro y un espesor de 0,30 milímetros.
El valor de esta manga es de 3.800 pesos el kilogramo, cada kilogramo de manga son
tres metros lineales de este tipo, el diámetro de las mangas de ventilación es de 60
centímetros.
Mientras que las mangas corrugadas o reforzadas y mangas de lona vulcanizada se
encuentran con un valor de 6000 pesos el metro lineal y 3000 pesos el metro lineal
respectivamente, por lo tanto, en comparación con la manga de polietileno, estas son
más caras que la de polietileno son de mayor dureza.
TABLA 3 COMPARACIÓN DE PRECIOS DE LOS TIPOS DE MANGAS DE VENTILACIÓN
Mangas de ventilación Valor ($/metro lineal)
Polietileno 2100
Flexible reforzado 6200
Lona vulcanizada 3200
85
2.34 Largos Equivalentes para K= 0.00189
ILUSTRACIÓN 28 MEDIDAS DEL LARGO EQUIVALENTE
ILUSTRACIÓN 29 LARGOS EQUIVALENTES
86
ILUSTRACIÓN 30 LARGOS EQUIVALENTES
ILUSTRACIÓN 31 LARGO EQUIVALENTE25
25 Flujo de aire a través de galerías y ductos (2007) R Castro [Internet] recuperado de https://www.google.cl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwj4seiM_9_rAhUoE7kGHadjBd4QFjAAegQIChAB&url=https%3A%2F%2Fwww.u-cursos.cl%2Fingenieria%2F2009%2F1%2FMI57G%2F1%2Fmaterial_docente%2Fbajar%3Fid_material%3D233091&usg=AOvVaw37rJTa5a68rZACzPK6K7RK
Tipo de Singularidad Sección de la Galería (m)
2x2 2,5x2,5 3x3 3,5x3,5 4,5x4,5
0,3 0,3 0,3 0,6 0,6
3,4 4,6 5,8 7,0 8,5
Derivación
rama derecha
rama 90º
5,2 7,0 8,9 10,7 13,1
3 4,5 45,7 57,3 68,6 86,0
Unión
rama derecha
rama 90º
10,4 13,7 17,1 20,8 26,0
5,2 7,0 8,9 10,7 13,1
Expansión abrupta
Expansión gradual
87
2.35 Coeficiente de resistencia aerodinámico
En la tabla se muestra el valor de k directo y el valor de 49, con la fórmula del
coeficiente, que es a*1.855*106, siendo a, el valor de la tabla por 10-10.
ILUSTRACIÓN 32 COEFICIENTE DE RESISTENCIA SEGÚN DISTINTOS TERRENOS Y ROCAS26
26 Practical Values of Friction Factors (2000) Brian S. Prosser and Keith G. Wallace [Internet] Recuperado de https://scholarsmine.mst.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1099&context=usmvs
88
CAPÍTULO 3. DESARROLLO
Basándonos en el estudio de McPherson, señalado en la metodología de estudio, se
debe establecer la malla de ventilación necesaria y los valores que estos poseen, lo
necesitados y la futura mejora que estos traen, agregando los costos de estas mejoras.
3.1 Malla Básica
En la Mina Trinidad, se aprecia que es una faena minera que está distribuida a lo largo
de galerías, piques y chimeneas, las cuales tienen anchos de rampas que van de los dos
metros a dos metros y medios de alto, mientras que el ancho varía de los tres metros y
medios hasta los 6 metros.
Las galerías tienen distintos tamaños, inclinaciones y ángulos con respecto a la galería
antecesora, las cuales hacen perder el caudal del aire mediante la caída por choque y
por fricción. También las galerías están reforzadas con fortificación por madera, las cual
hace que pierda la presión del aire entrante.
El valor del coeficiente de resistencia aerodinámico (α), está establecido por el valor de
sus irregularidades de la superficie, área y alineamientos, también el tipo de roca presente
en el área de estudio, en este caso la faena minera con fortificación de madera.
Cuyo valor es de 190*10-5, viendo la tabla de valores de α.
89
3.2 Identificación de los largos equivalentes para las galerías de las faenas
Con todos estos datos, podemos señalar que a la malla básica de la faena minera de la
Mina Trinidad es la siguiente.
a) Chiflón Principal, presenta la entrada principal, con una sección de 2,5*3,5
metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se utilizaría un 3*3
metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,6 metros.
b) Corriente 1, presenta una galería con un ángulo agudo redondeado con una
sección de 2,5*4 metros, dando un área de 10 m2, la cual aproximado se
utilizaría un 3,5*3,5 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,9
metros.
c) Nivel 2, presenta una galería con un ángulo obtuso redondeado, con una
sección de 2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se
utilizaría un 3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,2 metros.
d) Corriente 3, presenta una galería con un ángulo recto redondeado, con una
sección de 2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se
utilizaría un 3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,3 metros.
e) Nivel 3, presenta una galería con un ángulo agudo redondeado, con una
sección de 3*3,5 metros, dando un área de 10,5 m2, la cual aproximado se
utilizaría un 3,5*3,5 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,6
metros.
f) Estocada, presenta una galería con un ángulo recto cortado, con una sección
de 2,5*4,5 metros, dando un área de 11,25 m2, la cual aproximado se utilizaría
un 3,5*3,5 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 20,1 metros.
g) Corriente 4, presenta una galería con un ángulo obtuso redondeado, con una
sección de 2,5*2,5 metros, dando un área de 6,25 m2, lo cual hará que su largo
equivalente es de 0,3 metros.
h) Nivel 4, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos galerías
una al nivel 5 y la otra hacia una galería sin sellar, con una sección de 2,5*4,5
90
metros, dando un área de 11,25 m2, la cual aproximado se utilizaría un 3,5*3,5
metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 10,7 metros.
i) Nivel 5, presenta una galería con un ángulo obtuso redondeado, con una
sección de 2,5*4,5 metros, dando un área de 11,25 m2, la cual aproximado se
utilizaría un 3,5*3,5 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,3
metros.
j) Torno 6, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos galerías
una al frente secundario y la otra hacia la Maestra 5 Norte, con una sección de
2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se utilizaría un
3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 8,9 metros.
k) Frente Secundario, presenta una galería en forma de ángulo obtuso quebrado,
con una sección de 1,5*2 metros, dando un área de 3 m2, la cual aproximado
se utilizaría un 2*2 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 5,2
metros.
l) Maestra 5 Norte, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos
galerías una al corriente 4 y la otra que viene del torno 6, con una sección de
2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se utilizaría un
3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 8,9 metros.
m) Corriente 5, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos
galerías una a la Maestra 7 Norte y la otra hacia la maestra 4 Sur, con una
sección de 2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se
utilizaría un 3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 8,9 metros.
n) Maestra 7 Norte, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos
galerías una al Torno 7 y la otra que sigue la galería, con una sección de
2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado se utilizaría un
3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 8,9 metros.
o) Torno 7, presenta una galería en forma de T, la cual se dividen en dos galerías
una que se abre al Frente Primario y la otra que se abre a la otra parte de la
galería del Torno 7, con una sección de 2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75
m2, la cual aproximado se utilizaría un 3*3 metros, lo cual hará que su largo
equivalente es de 8,9 metros.
91
p) Frente Primario, presenta una galería con un aumento gradual, con una
sección de 2,5*6 metros, dando un área de 15 m2, la cual aproximado se
utilizaría un 4*4 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,6 metros.
q) Maestra 4 Sur, presenta una galería con un ángulo agudo redondeado, con
una sección de 2,5*3,5 metros, dando un área de 8,75 m2, la cual aproximado
se utilizaría un 3*3 metros, lo cual hará que su largo equivalente es de 0,9
metros.
TABLA 4 MALLA BÁSICA DE LA MINA TRINIDAD
Fuente: Elaboración Propia
92
3.3 Simulación y estudio de caudales
En la minería subterránea, se necesita saber cuál es el caudal necesario para que se
pueda hacer el trabajo sin problemas para las personas, dicho de otro modo, cuanto aire
se necesita tener dentro de la faena para que las personas puedan respirar y para que
los equipos no se descompongan.
3.3.1 Caudal por número de trabajadores
Para poder asegurar la respiración humana, debemos asegurarnos del número de
trabajadores que estén dentro de la faena minera por turno.
En el caso de esta faena, se tiene 36 trabajadores al interior de la faena minera.
3 ∗ 𝑛°𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠
3 ∗ 36 = 108 𝑚3
𝑚𝑖𝑛
3.3.2 Caudal por kilogramo de explosivos
En las faenas mineras, se utilizan explosivos y estos al usarse liberan componentes
químicos que pueden ser perjudiciales para la salud, por lo tanto, estos deben ser
disueltos con el aire o deben ser expelidos del lugar de trabajo.
En el caso de la Mina Trinidad, se utilizan 2,507 kg de explosivos por turno.
93
16,67 ∗ 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑝𝑙𝑜𝑠𝑖𝑣𝑜𝑠
2,507 ∗ 16,67 = 42 𝑚3
𝑚𝑖𝑛
3.3.3 Caudal por el desprendimiento de gases
En las faenas mineras, sobre todo las faenas de carbón, se liberan gases por el
movimiento de material, siendo estos gases nocivos para la salud y en las minas de
carbón se libera gas metano, gas altamente inflamable, por ende, se debe remover lo
más pronto posible.
En Mina Trinidad, se explota un total de 2200 toneladas de carbón por mes.
𝑇𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙/(𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜𝑠 ∗ 30𝑑í𝑎𝑠)
2200
30 ∗ 3= 24,44
𝑡𝑜𝑛
𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜
(𝑇𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙
𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜∗ 30 ∗ 60𝑠/min )/(
1,1 𝑡𝑜𝑛
𝑚3∗ 864 ∗ 0,5)
24,44 𝑡𝑜𝑛 ∗ 30 ∗ 60 𝑠/𝑚𝑖𝑛
1,1 𝑡𝑜𝑛/𝑚3 ∗ 864 ∗ 0,5= 93
𝑚3
𝑚𝑖𝑛
94
3.3.4 Caudal por la temperatura
En Mina trinidad se trabaja en un ambiente bastante vigoroso, por lo tanto, es necesario
bajar su temperatura por la comodidad de los trabajadores, por seguridad y por el
bienestar de todos dentro de la faena.
Al interior de la mina hay una sensación térmica de 35°C y al exterior de 19 a 14°C.
0,24 ∗ (𝐺
𝑑)(𝑡1 − 𝑡2)
0,24 ∗ (710 ∗ 3,5 ∗ 2,5)/1,225 ∗ (35 − 19) = 19715 𝑚3
𝑚𝑖𝑛
3.3.5 Caudal por su producción
Al remover mineral o material de la faena, genera material particulado, las cuales deben
ser mitigados para evitar problemas de salud al personal.
Mina trinidad produce 2200 toneladas al mes.
2200
30 ∗ 3= 24,44
𝑡𝑜𝑛
𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜
1,7 ∗ 𝑇𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙
1,7 ∗ 24,44 = 42 𝑚3
𝑚𝑖𝑛
95
3.3.6 Caudal por equipo con combustión interna
En esta faena minera, no se utilizan equipos con combustión interno, así que el caudal
necesario para los equipos es 0 m3/min.
3.3.7 Caudal Total y margen de seguridad
Es la suma de los caudales necesarios para el funcionamiento óptimo de la faena minera,
cuya suma es de un total de 20.000 m3/min, pero se necesita un margen de seguridad
para evitar problemas con respecto a la ventilación, este margen es de un 20%.
42 + 19714 + 93 + 42 + 108 = 19999𝑚3
𝑚𝑖𝑛
Aproximándolo a 20000 m3/min con el margen de seguridad de 20%
20000 ∗ 1,2 = 24000 𝑚3
𝑚𝑖𝑛
3.4 Predicción de distribución de flujos y presiones
Para poder obtener los cálculos necesarios para poder tener los flujos y caudales,
presiones necesarias, se deben usar las siguientes formulas
Caída de presión
P = K * C * L * V2 / A
96
Se convierte la fórmula para transformar de velocidad a caudal, siendo estos Q=v*a, v
como velocidad y a como área, v=Q/a
P = (K * C * L * V2 / A) * (Q/A)2
P = K * C * L * Q2 / A3
Caída por choque
Hx = K * C * (L+Le) * V2 / A
Se convierte la fórmula para transformar de velocidad a caudal, siendo estos Q=v*a, v
como velocidad y a como área, v=Q/a
P = (K * C * (L+Le) * V2 / A) * (Q /A)2
P = K * C * (L+Le) * Q2 / A3
Mientras que la suma de las dos caídas haría la pérdida total de presión.
H = P + Hx
3.4.1 Distribución de flujos y presiones
Para poder obtener los cálculos correspondientes en cada sector de la faena minera, es
necesario tener los datos de cada sector, pero hay datos que se deben respetar a lo largo
de la faena, como lo es el caudal, coeficiente de resistencia aerodinámico, etc.
97
Datos:
Caudal: 24000 m3/min, traspasándolo a m3/seg, sería
24000𝑚3
𝑚𝑖𝑛∗ (
1 𝑚𝑖𝑛
60 𝑠𝑒𝑔) = 400
𝑚3
𝑠𝑒𝑔
Coeficiente de resistencia aerodinámico 0,0019
Con estos, datos para cada tramo de la faena minera se podría calcular los flujos
necesarios.
a) Chiflón Principal:
Datos del Chiflón Principal
Largo 75 metros
Largo equivalente 0,6 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
98
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 12 ∗ 75 ∗ (400)2
(8,75) 3
=408,41 [Pa]
Caída por Choque
Hx = K * C * (L + Le) * Q2 / A3
0,0019 ∗ 12 ∗ (75 + 0,6) ∗ (400)2
(8,75) 3
=411, 67 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 820,08 [Pa]
b) Corriente 1:
Datos del Corriente 1
Largo 100 metros
99
Largo equivalente 0,9 metros
Largo por ancho, 2,5*4 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 4 = 10 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 4 = 13 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 13 ∗ 100 ∗ (400)2
(10) 3
=395,20 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 13 ∗ (100 + 0,9) ∗ (400)2
(10) 3
=398,76 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 793,96 [Pa]
100
c) Nivel 2:
Datos del Nivel 2
Largo 12 metros
Largo equivalente 0,2 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 𝑚2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 13 ∗ 12 ∗ (400)2
(8,75) 3
=65,34 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3
101
0,0019 ∗ 12 ∗ (12 + 0,2) ∗ (400)2
(8,75) 3
=66,34 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 131,78 [Pa]
d) Corriente 3:
Datos del Corriente 3
Largo 113 metros
Largo equivalente 0,3 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3
102
0,0019 ∗ 12 ∗ 113 ∗ (400)2
(8,75) 3
=615,33 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 12 ∗ (113 + 0,3) ∗ (400)2
(8,75) 3
=616,97 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 1232,3 [Pa]
e) Nivel 3:
Datos del Nivel 3
Largo 83 metros
Largo equivalente 0,6 metros
Largo por ancho, 3*3,5 metros
103
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 3 ∗ 3,5 = 10,5 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 3 + 2 ∗ 3,5 = 13 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 13 ∗ 83 ∗ (400)2
(10,5) 3
=283,35 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3
0,0019 ∗ 13 ∗ 83 ∗ (400)2
(10,5) 3
=285,40 [Pa]
Total de la perdida
H=P + Hx= 568,75 [Pa]
104
f) Estocada:
Datos del Estocada
Largo 25 metros
Largo equivalente 20,1 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 12 ∗ 25 ∗ (400)2
(8,75) 3
=136,14 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3
105
0,0019 ∗ 12 ∗ (25 + 20,1) ∗ (400)2
(8,75) 3
=245,59 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 381,72 [Pa]
g) Nivel 2:
Datos del Corriente 4
Largo 64 metros
Largo equivalente 0,3 metros
Largo por ancho, 2,5*2,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 2,5 = 6,25 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 2,5 = 10 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 10 ∗ 64 ∗ (400)2
(6,25) 3
106
=796,92 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 10 ∗ (64 + 0,3) ∗ (400)2
(6,25) 3
=800,66 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 1597,57 [Pa]
h) Nivel 4
Datos del Nivel 4
Largo 11 metros
Largo equivalente 10,7 metros
Largo por ancho, 2,5*4,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 4,5 = 11,25 m2
107
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 4,5 = 14 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 14 ∗ 11 ∗ (400)2
(11,25) 3
=32,88 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 14 ∗ 10,7 ∗ (400)2
(11,25) 3
=64,86 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 97,74 [Pa]
108
i) Nivel 5:
Datos del Nivel 5
Largo 37 metros
Largo equivalente 0,3 metros
Largo por ancho, 2,5*4,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 4,5 = 11,25 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 4,5 = 14 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 14 ∗ 37 ∗ (400)2
(11,25) 3
=110,60 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =
109
0,0019 ∗ 14 ∗ (37 + 0,3) ∗ (400)2
(11,25) 3
=111,49 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 222,09 [Pa]
j) Torno 6:
Datos del Torno 6
Largo 17 metros
Largo equivalente 8,9 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3
110
0,0019 ∗ 12 ∗ 17 ∗ (400)2
(8,75) 3
=92,57 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3
0,0019 ∗ 12 ∗ (17 + 8,9) ∗ (400)2
(8,75) 3
=141,04 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 233,61 [Pa]
k) Frente Secundario
Datos del Frente Secundario
Largo 5 metros
Largo equivalente 5,2 metros
Largo por ancho, 1,5*2 metros
111
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 1,5 ∗ 2 = 3 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 1,5 + 2 ∗ 2 = 7 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 7 ∗ 5 ∗ (400)2
(3) 3
=394,07 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3
0,0019 ∗ 7 ∗ (5 + 5,2) ∗ (400)2
(8,75) 3
=803,91 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 1197,99 [Pa]
112
l) Maestra 5 Norte:
Datos del Maestra 5 Norte
Largo 27 metros
Largo equivalente 8,9 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 12 ∗ 27 ∗ (400)2
(8,75) 3
=147,03 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =
113
0,0019 ∗ 12 ∗ (27 + 8,9) ∗ (400)2
(8,75) 3
=195,49 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 342,52 [Pa]
m) Corriente 5:
Datos del Corriente 1
Largo 47 metros
Largo equivalente 8,9 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3
114
0,0019 ∗ 12 ∗ 47 ∗ (400)2
(8,75) 3
=255,93 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3
0,0019 ∗ 12 ∗ (47 + 8,9) ∗ (400)2
(8,75) 3
=304,40 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 560,33 [Pa]
n) Maestra 7 Sur:
Datos del Maestra 7 Sur
Largo 29 metros
Largo equivalente 8,9 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
115
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 12 ∗ 29 ∗ (400)2
(8,75) 3
=157,92 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 12 ∗ (29 + 8,9) ∗ (400)2
(8,75) 3
=206,33 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 364,3 [Pa]
116
o) Torno 7:
Datos del Torno 7
Largo 16 metros
Largo equivalente 8,9 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 12 ∗ 16 ∗ (400)2
(8,75) 3
=87,13 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =
117
0,0019 ∗ 12 ∗ (16 + 8,9) ∗ (400)2
(8,75) 3
=135,59 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 222,72 [Pa]
p) Frente Primario
Datos del Corriente 1
Largo 10 metros
Largo equivalente 0,6 metros
Largo por ancho, 2,5*6 metros
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 6 = 15 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 6 = 17 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
118
0,0019 ∗ 17 ∗ 10 ∗ (400)2
(8,75) 3
=15,31 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3
0,0019 ∗ 12 ∗ (10 + 0,6) ∗ (400)2
(8,75) 3
=16,23 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 31,54 [Pa]
q) Maestra 4 Sur:
Datos del Maestra 4 Sur
Largo 39 metros
Largo equivalente 0,9 metros
Largo por ancho, 2,5*3,5 metros
119
𝐴 = 𝐿 ∗ 𝐿 = 2,5 ∗ 3,5 = 8,75 m2
𝐶 = 2𝐿 + 2𝐿 = 2 ∗ 2,5 + 2 ∗ 3,5 = 12 𝑚
Caída de presión
P = K * C * L * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 12 ∗ 39 ∗ (400)2
(8,75) 3
=212,37 [Pa]
Caída por Choque
P = K * C * (L + Le) * Q2 / A3 =
0,0019 ∗ 12 ∗ (39 + 0,9) ∗ (400)2
(8,75) 3
=217,27 [Pa]
Total de la perdida
H=P+Hx= 429,64 [Pa]
120
Resumen de los cálculos
TABLA 5 RESUMEN DE LOS CÁLCULOS DE CAÍDA DE PRESIÓN Y CAÍDA POR CHOQUE
Tramo Caída de presión Caída por choque Caída total
Chiflón principal 408,41 411,67 820,08
Corriente 1 395,20 398,76 793,96
Nivel 2 65,34 66,43 131,78
Corriente 3 615,33 616,97 1232,30
Nivel 3 283,35 285,40 568,75
Estocada 136,14 245,59 381,72
Corriente 4 796,92 800,65 1597,57
Nivel 4 32,88 64,86 97,74
Nivel 5 110,60 111,49 222,09
Torno 6 92,57 141,04 233,61
Frente secundario
394,07 803,91 1197,99
Maestra 5 Norte 147,03 195,49 342,52
Corriente 5 255,93 304,40 560,33
Maestra 7 Sur 157,92 206,38 364,30
Torno 7 87,13 135,59 222,72
Frente Primario 15,31 16,23 31,54
Maestra 4 sur 212,37 217,27 429,64
Total 4206,50 5022,14 9228,64
121
H= 9229 [Pa] aproximadamente.
3.5 Tamaño de ventiladores y ductos de aire optimizados
Cuando ya se tiene las caídas de presión y la caída por choque al igual que su caudal,
se puede calcular la potencia necesaria para el motor del ventilador para poder
transportar el caudal necesario a toda la faena minera.
3.5.1 Tamaño de ventiladores
a) Potencia del motor (P)
Para poder obtener la potencia necesaria del motor, cuyas dimensiones del caudal (Q)
y la caída de depresión y por choque (H).
También considerar valores determinados para algunas variables.
η = Eficiencia del ventilador, se tomará la eficiencia más baja 70%, debido a que los
ventiladores se encuentran en parte superficial de la faena.
DE = Eficiencia de la transmisión, se tomará una eficiencia de 90%, debido a que los
ventiladores en la faena se usan con poleas.
ME = Eficiencia del motor, se tomará en cuenta un 85% de eficiencia, debido a que por
seguridad se tomará el valor más bajo.
P = Q * H / 1000 * η * DE * ME
122
P= 400 [m3/s]*9229 [Pa]/(1000*70%*90%*85%)
P=3.691.600/(535,5)
P=6893,74 w
b) Potencia al freno del ventilador (BHP)
Es necesario saber la potencia la potencia que se requiere para poder detener el
ventilador.
También considerará el valor determinado para la variable.
η = Eficiencia del ventilador, se tomará la eficiencia más baja 70%, debido a que los
ventiladores se encuentran en parte superficial de la faena
BHP = Q * H / 1000 * η
BHP= 400 [m3/s] *9229 [Pa]/(1000*70%)
BHP=3.691.600/(700)
BHP= 5273,72 w
c) Potencia necesaria para mover el caudal Q (AHP)
Es necesario saber cuánto es la potencia necesaria para mover el caudal.
123
AHP = Q * H / 1000
AHP= 400 [m3/s]*9229 [Pa]/(1000)
AHP== 3.691.600/(1000)
AHP= 3691,6 w
Por lo tanto, es necesario tener un motor con una potencia de 6893,74 Kw, ya que, es la
potencia más grande de los cálculos realizados.
Los ventiladores se trabajan del orden de mil en mil, por lo tanto, el ventilador necesario
para esta faena es del orden de los 7000 w.
3.5.2 Ductos de aire
Ahora se necesita saber cuántos son los metros y el diámetro que se necesita para que
la ventilación sea la adecuada para la faena, se tiene un largo total de 710 metros y un
caudal de 400 m3/s.
400 𝑚3
𝑠710 𝑚
= 0,56 𝑚2
𝑠
2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑟2 = 0,56 𝑚2
𝑠
Despejamos r, para poder saber el radio necesario para las mangas de ventilación.
𝑟 =√0,56
𝑚2
𝑠2 ∗ 𝜋
124
Lo cual daría como resultado
𝑟 = 0,298=0,3
Se multiplica por 2 para obtener el diámetro, sería 0,6 metros aproximadamente.
3.6 Simulación de aspecto termodinámico
Se tiene un caudal de 400 [m3/s] con una sección promedio de 2,5*3,6 metros, lo cual
hace que su área sea de 9 m2, con estos datos se puede calcular la velocidad del aire, y
así saber si la velocidad del aire es la necesaria o es demasiado.
400𝑚3
𝑠9 𝑚2
= 44,44 𝑚
𝑠
Está dentro del margen, entre 20 a 120 [m3/s], por lo tanto esta velocidad de aire
disminuiría la temperatura interna de la faena
3.7 Costos operacionales
Es necesario saber cuánto es el gasto operacional en esta nueva malla de ventilación, el
gasto energético por la ventilación y el gasto por las mangas de ventilación.
125
3.7.1 Gasto energético
La potencia necesaria para el motor del ventilador es de 7.000 w, siendo este el
aproximado del valor que dio la potencia necesaria que era de 6893 w.
3.7.1.1 Conexión directa a la electricidad
En este punto se va a evaluar cuanto es el costo por el consumo de electricidad, siendo
esta 105 $/kWh, y con la potencia del ventilador de 7.000 w
105 $
𝑘𝑊ℎ∗ 7 𝑘𝑊 = 735
$
ℎ
3.7.1.2 Conexión mediante un grupo electrógeno
Se va a evaluar el consumo de electricidad con un grupo electrógeno, siendo este equipo
de consumo de diésel.
A * V = W.
A = W/V
A = 7000 W / 240 V
A = 292 A
126
Amperes generados x 0,15 = litros por hora
292 A*0,15=43,8 litros por hora
De esos 43,8 litros/hora, se le multiplica el valor del petróleo que es de 680 $/litro
29.784 $/hora
3.7.2 Gasto en mangas de ventilación
En la faena minera tiene un largo total de 710 metros, se entiende que para poder saber
cuánto es el gasto de las mangas, dependiendo del tipo de manga va a variar su precio.
Polietileno 2100
Flexible reforzado 6200
Lona vulcanizada 3200
Para las mangas de polietileno, vale 2100 [$/m] * 710 m = 1.491.000 $
Para las mangas de flexible forzado, vale 6200 [$/m] * 710 m = 4.402.000 $
Para las mangas de lona vulcanizada, vale 3200 [$/m] * 710 m = 2.272.000 $
127
CAPÍTULO 4. ANALÍSIS DE LOS DATOS OBTENIDOS
Una vez obtenidas los cálculos para la faena minera, hay que comprobar si el caudal
actual, es el necesario para el trabajo dentro de la faena, también el poder arreglar las
galerías si fuese necesario para poder mejorar la ventilación, por si este no sea el
adecuado, también cerrar galerías que están abiertos y están en desuso, haciendo que
se pierda el caudal del aire.
4.1 Malla actual vs requisitos de la faena
Actualmente la faena minera consta de una ventilación generada por un compresor
eléctrico de la marca KAESER modelo CSD 105, este grupo trabaja con una presión de
7,5 bar de presión para la ventilación, lo cual, en caudal es de 10,14 [m3/min]27, en la
faena se utilizan un total de tres ventiladores para la inyección del aire, dando un total de
30,42 [m3/min].
Con estos datos, se puede ver que el caudal actual de la faena minera es bastante bajo
a lo necesitado, siendo este de 24.000 [m3/min]. Con el caudal actual explicaría la
sensación de ahogo que se tiene dentro de la faena, lo cual genera un gran problema en
la ventilación, este al ser insuficiente deja todos los gases contaminantes se concentren
en la parte inferior de la faena, pero debido a que presentan 2 ventiladores eyectores,
permiten remover el aire viciado, dejando entrar el aire fresco por el cambio de presión y
de temperatura, sin embargo, el aire fresco solo entra a través de la ventilación natural,
lo cual hace que ésta sea respirable para los primeros metros y debido al cambio de
presión, el aire avance a través de la faena, pero el aire que avanza es el exhalado por
27 Compresores de tornillo Serie CSD / CSDX (2016) KAESER Compresores [Internet] P.9 Recuperado
de https://cl.kaeser.com/download.ashx?id=tcm:43-5928
128
los trabajadores de las primeras galerías, transportando gases con contaminantes como
anhídridos carbónicos y nitrógeno.
En resumen, la actual malla no consta con las necesidades requeridas para poder
funcionar, necesita un aumento en la ventilación, disminuir el tamaño de la faena minera
o buscar una revuelta, para poder mitigar el aire viciado.
4.1.1 Posible solución 1, acortar la distancia de la faena
En la actual faena, presentan galerías que presentan muchos puntos de quiebre como lo
son las primeras galerías “Chiflón Principal, Corriente 1 y Nivel 2”, estas en total suman
118 metros.
Se podría crear una galería única y recta para eliminar las tres galerías ya mencionadas,
así se reduciría el caudal requerido, pero el problema es la geología, el macizo rocoso
presenta una falla geológica, que está entre las galerías Chiflón Principal y Corriente 1,
para crear una galería que atraviese la falla, es necesario avanzar una buena cantidad
de metros con rocas de muy mala calidad, lo cual llevaría a posibles colapsos de la galería
en construcción.
Entre las galerías Corriente 1 y Nivel 2, presenta caída de agua, por la presencia de un
poro dentro de la faena lleno de agua, lo cual es un peligro trabajar en esas condiciones,
para evitar accidentes.
En resumen, acortar el largo de la faena minera es totalmente imposible, debido a
posibles riesgos dentro de la faena, debido a eso, el poder acortar la faena queda
descartado como una opción de mejorar la faena.
129
4.1.2 Posible opción 2, sellar galerías en desuso
Dentro de la faena minera, existen partes de galerías que están abiertas y en desuso,
como las galerías “Maestra 4 Sur, Torno 4, Maestra 5 Sur”, dentro de estas galerías,
presentan una apertura la cual hace que se pierda aire, por lo tanto, es necesario sellarlas
lo más pronto posible.
Torno 4: Presenta una pequeña galería que necesita ser sellada, dicha galería
es de 4 metros de largo con un ancho de 3,5 metros y el alto de 2,5 metros.
En esta galería no se planea avanzar en esta, por ende, sería mejor sellarla
para evitar perdida de presión.
Maestra 5 Norte: Presenta una galería de 27 metros de largo, 3,5 metros de
ancho y el alto es de 2,5, por el momento se planea seguir avanzando en esta
galería, por lo tanto, no es necesario sellarlo temporalmente.
Maestra 4 Sur: Presenta una galería 39 metros de largo, 3,5 metros de ancho
y el alto es de 2,5, por el momento se planea seguir avanzando en esta galería,
por lo tanto, no es necesario sellarlo temporalmente.
Con las galerías ya descritas y con los requerimientos puestos por la empresa se procede
a explicar cómo se puede sellar una galería de forma permanente y de forma temporal.
Sellar de forma permanente: Para poder sellar galerías de manera permanente,
se necesita crear un castillo dentro de la galería. El castillo se forma poniendo
madera de unos 70 cm de largo y separados por unos 60 cm de forma paralela,
posteriormente se colocan dos pedazos de madera de misma medida pero,
colocándolo de tal manera formando un cuadrado vista en planta mientras se
van colocando estos trozos de madera, se necesita llenar con estéril o tosca,
mientras más se llena, más se avanza con el castillo hasta llenar la galería.
Cuando una vez se haya llenado la galería, se tapa la entrada mediante tablas
130
de madera del mismo ancho hasta la parte superior de la galería, una vez
tapado completamente se tapa la madera con plástico, para evitar la entrada
y salida de aire. Se necesita tapar con el castillo y estéril debido a que, se
quiere evitar el desprendimiento de gases dentro de la galería.
Sellar de forma temporal: Solo se necesita tapar las tablas de madera y
taparlos con el plástico, a diferencias de la forma permanente, éste solo se
sella con la madera y el plástico para hacer más fácil a la hora de querer
trabajar en estas galerías.
En resumen, para las galerías que se necesitan se no se van a seguir trabajando lo mejor
es sellarlos completamente, para evitar que éstas desprendan gases y no se pierda el
aire fresco, por otra parte, las galerías que aún se piensan trabajar, es necesario sellar
parcialmente, solo con planchas de madera y plástico para evitar que el aire limpio entre
o que salga el aire viciado de la galería sellada, por lo tanto, es necesario hacerlo para
mejorar la ventilación de la faena.
4.1.3 Posible solución 3, creación de una revuelta
La revuelta es construir una galería con la cual permite crear una salida de la faena,
permitiendo una mejor circulación en la ventilación, entrando el aire limpio y en la salida
el aire viciado es mitigado.
Para construir esta revuelta, se necesita saber cuál es la mejor ruta para la construir de
la galería, en este caso, la faena cuenta con hectáreas cercanas para la creación de la
revuelta.
Existen dos maneras de construir esta revuelta, construirlo desde la mina hacia el exterior
o construirla desde el exterior hacia la mina, bajo las condiciones del lugar de trabajo es
más factible construirlo desde el exterior hacia la mina. El lugar que se debe conectar es
131
la galería llamada Corriente 4, en esta galería es donde se concentra mayor la cantidad
de contaminantes debido a que es la parte más alejada de la entrada y donde se
concentra la mayor cantidad de trabajadores y el manto de carbón con una mayor
potencia.
ILUSTRACIÓN 33 MAPA DE LA ENTRADA PRINCIPAL Y POSIBLE REVUELTA
La parte roja de la ilustración número 33 indica la entrada principal de la Mina Trinidad,
mientras que el indicador azul, indica la posible salida de la revuelta.
132
ILUSTRACIÓN 34 CROQUIS DE MINA TRINIDAD AL CREAR LA REVUELTA
Para poder construir la revuelta es necesario saber cuál es la mejor inclinación para
conectar a la mina, además de crear una galería con una inclinación, también es
necesario crear otra galería sin inclinación, para dejar una movilidad en los carros,
movimientos de los trabajadores, etc.
ILUSTRACIÓN 35 ENTRADA DE LA POSIBLE REVUELTA
133
En este caso, trabajar con una inclinación de 45° permitirá unir a la faena minera a los
180 metros y 70 metros de galería sin inclinación en la Corriente 4, en todas las galerías
se deben colocar fortificación de madera con una separación de 1,5 metros entre marco
y marco, también se debe respetar las medidas de los marcos.
ILUSTRACIÓN 36 MEDIDAS NECESARIAS PARA LA CREACIÓN DE UN MARCO PARA LA FORTIFICACIÓN POR MADERA
En conclusión, para poder construir es buscar la mejor opción de construcción, un espacio
en el cual se pueda trabajar y poder mejorar la ventilación, mejorando la calidad de trabajo
y el poder asegurar la respiración de los trabajadores, al igual que eliminar los gases
desprendidos de la mina.
4.2 Costos de mangas de ventilación
Actualmente, la faena minera tiene un total de 170 metros de largo, que se dividen a
través de distintas galerías con distintas características, también con distintas
orientaciones, etc. Como existen 3 materiales para las mangas de ventilación.
134
Polietileno 2100 $/m
Flexible reforzado 6200$/m
Lona vulcanizada 3200$/m
Para las mangas de polietileno, vale 2100 [$/m] * 710 m = 1.491.000 $
Para las mangas de flexible forzado, vale 6200 [$/m] * 710 m = 4.402.000 $
Para las mangas de lona vulcanizada, vale 3200 [$/m] * 710 m = 2.272.000 $
4.2.1 Costos de los accesorios de las mangas
Los accesorios son necesarios para la ventilación minera, ya que, disminuyen la perdida
por fricción y/o choque, lo cual, mejoraría la ventilación y llegaría lo necesario a las áreas
de trabajo.
Se necesita un total de 11 accesorios, los cuales son 2 accesorios de tipo T, 2 accesorios
de tipo codo de 135°, 6 codos de 90° y 1 codo de 45° para que se puedan conectar las
mangas de ventilación necesitadas más sus accesorios.
Accesorio Precio Cantidad Precio total
De tipo T 2200 2 4400
Codo 135° 2200 2 4400
Codo 90° 2200 6 13200
Codo 45° 2200 1 2200
135
CONCLUSIONES
La ventilación es una de las ramas importantes para la minería, ya que, sin ella no es
posible la vida dentro de la faena minera, sería imposible trabajar dentro de ella, la
cantidad de gases viciados generados dentro de ésta. Es necesario buscar la ventilación
óptima e ideal para las condiciones, disipar los gases, respiración humana,
desprendimiento de gases dentro de los gases, y así evitar enfermedades profesionales
a los trabajadores.
Se evaluó un modelo de ventilación que cumple con los requisitos de la mina, asegurando
la respiración humana, que disminuya la temperatura, pasando de un ambiente asfixiante
y vigoroso con material particulado y gases nocivos para la salud de los trabajadores.
Entregando un aspecto técnico y económico viable para la faena minera, cumpliendo con
las normas establecidas en las leyes como el Decreto Supremo 132/2002 del Ministro de
Minería.
La malla de ventilación actual al no cumplir con lo pedido en el Decreto Supremo
132/2002 del Ministerio de Minería, es necesario actualizar la malla de ventilación, en un
inicio la ventilación es de 32 m3/seg, pasándolo a las exigencias del Decreto Supremo,
no cumplen con los requisitos, haciéndolo necesario el actualizar la malla. La ventilación
necesaria para la faena es de 400 m3/seg, haciendo que la actualización sea importante,
también demuestra el gran déficit de aire que tiene esta faena y lo necesario que es el
actualizar la malla en la Mina Trinidad.
Para finalizar el estudio realizado para la faena, es necesario cambiar el tipo de ventilador,
pasando de ventilación por aire comprimido con partículas de aceite, a una ventilación
mecánica de 7 kilowatt, usar mallas de ventilación de 60 cm de diámetro y un largo total
136
de 710 metros y un total de 11 accesorios, de los cuales están los codos y accesorios de
tipo T.
También se recomienda buscar otra entrada para poder acortar el largo de la faena y así
disminuir el aire necesario de la faena minera, disminuir costos, disminuir mallas y
disminuir los metros de la faena.
137
BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA
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