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CONSULTANCY & TRAINING

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DETECTORES DE GASES

Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor Intercade

Detector Simple(Metano)

Detector Mltiple (CuatroGases)

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Detector DragerMuestreo del Gases



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MUESTREO DE PARTICULAS DEDIESEL

Bomba de aire y


Cicln y caset del

filtro

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ESTIMACION DE CAUDALES REQUERIDOSUna galera de 12 x 15-pies es desarrollado de un tnel

principal utilizando mtodos convencionales. La roca

1. Labores de Desarrollo

Ducto R ido

M o t o r M o t o r

Ducto Flexible

Vent 2

1 camin) con una potencia total de 450 HP. Cul es el

caudal requerido en el frente?


Ventilador30 p.

L = 3000 p; D = 42 pulg


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L = 3000 p; D = 42 pulg

M o t o r M o t o r Vent 2

ESTIMACION DE CAUDALES REQUERIDOS

Ventilador30 p.

Seccin: 12 x 15-pies

Potencia (Diesel): 450 HP, u = 80%

Qo =?


o uc n:

1. En Base a Velocidad V = 150 fpm, A = 180; Qo = 27,000 cfm

2. En Base a Potencia de Equipos

Qo = 450 * 125*0.8 = 45,000 cfmQ = 125 cfm/ BHP

66

2. Minado por Frentes Largos

Incluye dos actividades principales:


Las labores de desarrollo son realizados utilizando

excavadores continuos (CM). Generalmente, 3 galeras

en paralelo.

Desarrollo.

Produccin.

El caudal mnimo es de 9000 cfm en el ltimo crucero


En un frente largo, el mineral es cortado usando una

excavadora de frente largo.

El caudal mnimo es de 30,000 cfm en el frente de trabajo


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ESTIMACION DE CAUDALES REQUERIDOS(EQUIPOS ELECTRICOS)

Mquina 2 (120 HP)

Mquina 1 (200 HP) q

Mquina 3

150 HP

Metano (q) = 100 cfm


Cul es el Qo =?

Mquina 4 (120 HP)

68

Resumen de equipos:

Mquina 1: 200 HP


(EQUIPOS ELECTRICOS)

Solucin: Q = 100 cfm/ BHP/ 3; C (metano) = 1 %

Mquina 3: 150 HP

Mquina 2: 120 HP

= 590 HP


. au a n mo en mo crucero: c m

2. En Base a Potencia de Equipos:Qo = 590 * 100 / 3 = 20,000 cfm

3. En Base a Concentracin de Metano:Qo = q / C = 15,000 cfm.


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MINA DOZ FREEPORT INDONESIA

184 M-toneladas al 1%Cu-equivalente.

Reservas (1997):

Dimensiones: 200 x 900 x 350 m.


Explotacin:

usando equipos a Diesel.

70

VENTILACION DE UNA MINA DE HUNDIMIENTO

Socavacin

Produccin

Ventilacin

Transporte

SVD NVDV/R

O/P

CRS


Control

Extraccin Principal

Mina DOZ Seccin Tpica de Niveles de Trabajo


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NIVEL DE HUNDIMIENTO

Este nivel fue desarrollado en la parte inferior del bloque

mineralizado, ms o menos a 18 m por encima del nivel

.

Al principio las galeras fueron desarrolladas para utilizar

el mtodo de socavacion convencional. Longitud: 200 m;

XC: 3.6 x 3.6m; separacin: 30 m.


,

mtodo de socavacin avanzada, reduciendo para el

efecto, el espaciamiento entre las galeras a 15 m.

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DETALLES DEL SISTEMA DE VENTILACION

Requerimiento de aire limpio:

Actividad Caudal, cfm

Desarrollo y hundimiento

Produccin y oficinas

Reduccin, transporte,

trituracin, talleres

178,000

685,000

552,000


Caudal Total. Qo

,

1,652,000 cfm

74

Estimacin de Caudales Requeridos

Pozo de

Esca eVentiladores

4. Minado por Salones (Open stope)

Pozo de

Salida


Rampa

Desarrollo

4

3

5

2

Produccin


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Tajeo en Retirada

Chimenea

de Salida

Tajo

Abi erto


Producc in: 1500 tpd de 4tajos

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Tajeo en Retirada

Seccin Vertical

25 m

Nivel de Produccin

Tajo con Relleno

Tajo Activo

Tajo en

DesarrolloNivel de Perforacin

Acarreo con

palas

Barreneo y carguio del

nivel superior


Cuanto de aire se necesita ?


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Tajo 2Tajo 1

Tajos y Frentes Activos

Qo = 21 m3/s Qo = 17 m3/s

LHD 1:

354 kW

Jumbo:

100 kW

S-VHC:

180 kW

Qo = 15 m3/s

Frente 1


Rampa

EntradaSalida

243 kW

QT = 88 m3/s

Ore-pass

78

Entradas

Caudales Requeridos

rea 1 55 m3/s 2 63

Caudales Requeridos

Salida 3 88

4 102 5 76

Caudal Total: 384m3/s

Potencia de Diesel: 5390 kW


Rampa

Desarrollo4

1

3

5

2Produccin


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Caudales Requeridos

Caudal Total: 440 m3/s

Qo: 384 m3/s


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VENTILADORES AUXILARESEl sistema consiste de un ventilador, acoples y ductos de

ventilacin. Es usado para ventilar frentes ciegos.

Diseo del Sistema - Principios Bsicos.

Introduccin.

Utilizacin de Ventiladores Auxiliares.


Seguridad y Mantenimiento.

Conclusiones.


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Introduccin

Un sistema de ventilacin auxiliar consiste de un

ventilador, acoples y ductos o mangas.

Es el nico medio disponible para suministrar de aire

limpio a frentes o topes aislados.

La energa consumida por estos ventiladores puede ser


igual que aquella consumida por los ventiladores

primarios.

Por esta razn la seleccin del ventilador es importante.

82

DISEO DEL SISTEMA PRINCIPIOS

BASICOS

Caudal

Requerido, QoLongitud, L1; Diam, D

Frente

Ventilador Auxiliar

L2

Caudal suministrado, QTQT

L3


T . o

Ejemplo: Si Qo = 45,000 cfm, entonces QT = 67.500 cfm

(As uno evita la recirculacin de contaminantes).


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Estimacin del caudal, presin y potencia delventilador

DISEO DEL SISTEMA PRINCIPIOSBASICOS

El caudal es calculado en funcin del volumen de

contaminantes generados en el frente y los lmites

permisible de estos (TLV).

Principio bsico: Caudal en galera primaria (QT) debeser de 1.5 a 2 veces el caudal requerido (Qo).


La presin es calculada utilizando la ecuacin de Atkinson

al sistema de ductos nicamente.

84

DISEO DEL SISTEMALa ecuacin de Atkinson (en Unidades Inglesas):

2 .. LPerKL

A2.5 3

Donde:

HL = Cada de energa

R = Resistencia del ducto

(ecuacin 2)(ecuacin 1)

Datos del ducto:

Per = Permetro


= au a e ven a or

K = Coeficiente de friccin

= ong u

A = Area

La constante K del ducto vara entre 15 x E-10 (metlico); 20 x

E-10 (mangas) y 27.5 x E-10 (mangas con anillos metlicos).


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UTILIZACION EFICIENTE DEVENTILADORES AUXILIARES

Para reducir costos y evitar prdidas en el avance porfalta de aire es necesario contar con un plan completo del

.

FrenteDucto flexible (manga)

QT


Usado para ventilar galeras de longitud moderada

(de dos cuerpos)

Ventilador auxiliar: 2 x 75 HP30 p

50 p

86

UTILIZACION DE VENTILADORESAUXILIARES

Tneles largos son desarrollados usando varios

ventiladores en un sistema soplante-aspirante combinado

Vent 1Empalme D

30 p

M o t o r M o t o r

Vent 2Frente30 p


Ducto Rgido MangaVent 3QT

Ventiladores 1 y 2 de capacidades mayores que

ventilador 3


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87

VENTILACION DE TUNELES LARGOS

Problemas Comunes:

Para evitar estos problemas el sistema aspirante debe

tener una capacidad mayor que la del sistema soplante.

Recirculacin de contaminantes


Es necesario mantener una distancia de empalme de 30

pies entre ambos sistemas.

88

Adems, estos sistemas requieren de la utilizacin de

ventiladores secundarios y ductos rgidos

VENTILACION DE TUNELES LARGOS

Vent 1

Manga

Empalme D

30 p

M o t o r M o t o r

Vent 2Frente30 p


QT

Ventilador Secundario

Ducto Rgido


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UTILIZACION DE VENTILADORES AUXILIARES

Detalles de un ventilador secundario

Vent 1Empalme D

30 p

M o t o r M o t o r

Frente

QT

30 p

Ducto Rgido Ducto Flexible


Reductor

Ventilador Secundario

Direccin

del flujo

90

VENTILADOR DE 2 FASES PARA

VENTILACION AUXILIAR


Este ventilador de 480 V y 2 cuerpos (fases) puede ser

utilizado para ventilar desarrollos largos.


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EFICIENCIA DE UN VENTILADOR

Eficiencia Mecnica:

QHT*

HPa

Eficiencia Volumtrica:

6350a

BHP

100**

Q

QF

V

Esta eficiencia es definida como el cociente del caudal


distribuido al frente, QF sobre el caudal suministrado por

el ventilador, Q.

La diferencia QT - QF, representa la fuga de aire, (QL).

92

EJEMPLO NUMERICOProblema:Una galera es desarrollada usando mtodos

.

La galera tiene las siguientes dimensiones:

alto =17 p, ancho = 17 p, y longitud = 1300 p

La galera puede ser ventilada usando mangas de 42

pulg. de dimetro. El caudal requerido es 50,000 cfm.


Problema:Determinar la presin (cada total) y la potencia del

ventilador.


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93

Representacin Grfica del Problema:

EJEMPLO NUMERICO

Frente

Qo = 50,000 cfm

pulg.Longitud: 1300

p

L2L3


Problema:Determinar la presin y potencia del ventilador auxiliar.

QT

94

Qo = 50,000 cfm

Manga de 42 pulg.

Longitud: 1300 p

EJEMPLO NUMERICO

Solucin:

L2

QT

L3

1. Resistencia del ducto: .. LPerK


Para: A = 9.6 p2; Per = 11 p; L = 1300 p; K = 12 E-10

R = 37.3 E-10

A2.5

3


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EJEMPLO NUMERICO (CONTINUACION)

Solucin:

2. Cada esttica:,

3. Cada de velocidad:

HL = 9.3 pulg. H2OQRHL2

3 =

2

1098*

VwH

v


. . .

4. Cada de energa: HT = 11.0 pulg. H2O

5. Potencia: HPa = 87 HP

96

Hs

= 9.3HT = 11

v .

HT

Q = 50 000

HP = Q

6350= 87 HP


HHP = Pa

1= 120 HP


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Ventilador Auxi liar- 2 x 75 HP de Potencia para Problema 1

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INSTALACION DE UN VENTILADOR AUXILIAR



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Dr. Felipe Calizaya - [email protected] - Consultor IntercadeVentilador Auxi liar- 2 x 75 HP de Potencia para Problema 1

100

PROBLEMAS COMUNES Y SOLUCIONESEstos problemas varan desde el diseo del sistema hasta

la operacin del mismo.

Recirculacin de Contaminantes.

Fugas de Aire.

Los problemas ms comunes son:


ns a ac n na ecua a e s ema.


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101

RECIRCULACION DE CONTAMINANTES

Cambio en la direccin de aire.

El problema es caracterizado por tres cambios en el

sistema:

Un ventilador sobredimensionado o mal ubicado pueden

Cambio de temperatura del aire.

Cambio en la composicin del aire, a veces

detectado por un olor distinto (H2S y NOX).


contribuir a la recirculacin del aire.

Solucin: Cambie el ventilador por otro ms adecuadoPrincipio Bsico: QT 1.5 QF

102

AIRE

INGRESO AIRE

DUCTO

METALICO


AIRE


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103

FUGAS DE AIRE LIMPIO

Las fugas pueden ser identificadas por la escasez de aire

en e ren e e ra a o que no me ora con a capac a e

ventilador.

Estas son resultados de una mala instalacin de acoples,

reductores y otros accesorios.


reductores y acoples prefabricados y estableciendo un

programa riguroso de mantenimiento de ductos.

104

SEGURIDAD Y MANTENIMIENTOUn sistema de ventilacin inadecuado puede traer muchos

problemas que podran afectan la salud de los

trabajadores negativamente.

Factores crticos de seguridad:

Instalacin del Ventilador.

Instalacin de Ductos y Mangas.


onex ones c r cas.

Presin y Velocidad de Descarga.

Inspeccin y Mantenimiento.


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INSTALACION DEL VENTILADOR AUXILIAR

Man aPernos Conexin

Cables o cadenas

Elctrica


Es necesario instruir al trabajador sobre los peligros

elctricos y los procedimientos de operacin.

Vista Frontal Vista Lateral

106

INSTALACION DE DUCTOS Y MANGAS

Cable Mensajero Perno de anclaje


En galeras, estos deben ser suspendidos de cables

extendidos entre apoyos anclados en el techo.

Mangas suspendidas de un cable mensajero


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107

INSTALACION DE DUCTOS Y MANGAS


VENTILACION AUXILIAR EN UNA GALERIA DE DESARROLLO

108


MANGA DE VENTILACION EN UN SISTEMA SOPLANTE


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INSPECCION Y MANTENIMIENTO

El sistema debe ser inspeccionado por fallas en elfuncionamiento de partes peridicamente.

TRABAJOS ESPECIFICOS:

Con el ventilador en operacin: vibracinanormal, ruido exagerado y estado de partes

a) Inspeccin del Ventilador


.

Con el ventilador apagado: investigar las

actividades afectadas por la interrupcin.(evacuacin?).

110

b) Inspeccin del Ductos

Presencia de codos agudos, retorcimiento de ductos y

INSPECCION Y MANTENIMIENTO

re ucc ones na ecua as.

Los codos deben ser reemplazados por otros

fabricados para este efecto.

Presencia de fugas de aire. Las fugas son prdidas

innecesarias de aire.


os uc os mues ran per orac ones o cor a uras,

estas deben ser remendadas o reemplazadas.

Por seguridad, uno debe apagar y asegurar el

interruptor antes de realizar cualquier trabajo de

reparacin.


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111

CONCLUSIONES

1. La utilizacin de un ventilador auxiliar requiere de un

diseo compatible con la ventilacin primaria y una

.

Principio Bsico: QT 1.5 QF

2. Para el diseo es importante conocer los siguientes

parmetros: el caudal requerido en el frente y las

dimensiones del ducto.


Es necesario seleccionar el ventilador para la

situacin ms desfavorable.

112

3. Un sistema soplante-aspirante combinado es

generalmente adoptado para completar excavaciones

o desarrollos largos.

CONCLUSIONES

El sistema requiere de una buena combinacin de

ventiladores.

4. Problemas comunes: recirculacin, fugas de aire e

instalaciones inadecuadas.


Para superar estos, es importante tener un buen

diseo, una buena instalacin y un buen programa de

mantenimiento.


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113

DISEO DE SISTEMAS DE VENTILACION

Sistema de Ventilacin.

Diseo de un Sistema de Ventilacin.

Simuladores de Ventilacin.


114

En una mina, el sistema consiste de:

Entradas salidas rinci ales

SISTEMA DE VENTILACION

Ventiladores rimarios.

Galeras y chimeneas de distribucin.

El sistema debe tener por lo menos dos accesos

desarrollados directamente de la superficie.


Controles de ventilacin

(Ventiladores auxiliares, reguladores, etc.)


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8

7

6

Tope A1

Pozo de

Salida

de Aire

Ventilador

Primario14

11

8

7

6

Tope A1

Pozo de

Salida

de Aire

Ventilador

Primario1414

1111

12

92

Entrada10

12

92

Entrada1010


Sistema de Ventilacin Primaria

13 Tope B

Tope C

5

4

3Ventilador

Secundario

Muro y Regulador

13 Tope B

Tope C

5

44

Ventilador

Secundario

Muro y Regulador

116

En un sistema, casi todas las excavaciones (galeras,

pozos y rampas) son utilizadas para circular el aire de la

SISTEMA DE VENTILACION

mina.

Al disear, uno debe responder estas preguntas:

Dadas las dimensiones de los pozos y galeras de

ventilacin, es posible predecir la distribucin del aire en


la mina?

Si los caudales mnimos fueran especificados, es

posible determinar la capacidad de un ventilador?


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117

Estimar

Qo

Disear el Sistema

de Ventilacin

Resolver la red

Recopilar

Datos

de ventilacin

Examinar tamao

de ventiladores

Modificar

DiseoPROCEDIMIENTOPARA DISEARUN SISTEMA DE


Sistema Optimo

Es econmico

el sistema?

VENTILACION

118

El caudal Qo es determinado en funcin de los

CAUDAL DEL AIRE REQUERIDO

con am nan es genera os y os e es os.

El mtodo de explotacin es tambin otro factor.

El caudal total es obtenido corrigiendo el caudal

requerido por el factor de fuga.


n m nas met cas este actor var a e . a . .

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