Estudio de ventilación en una mina artesanal de la Región de Piura

1. PLANIFICACIÓN DE LA VENTILACIÓN EN MINAS SUBTERRÁNEAS

2. Importancia de la ventilación subterránea
El diseño de una mina subterránea implica muchos
factores, uno de ellos y quizás el más importante
es el sistema de ventilación, cuyo diseño debe ser
considerado desde la fase de planificación.
Los resultados de una planificación y diseño de
ventilación inadecuados son el cese prematuro de
la producción, altos costos de construcción,
pésimas condiciones ambientales, y
consecuencias trágicas para la salud y seguridad
de los trabajadores.

3. Importancia de la ventilación subterránea
Las principales razones por las que se debe circular aire en las áreas de
trabajo subterráneas son:
1. SUMINISTRAR AIRE
2. EXPULSAR HUMOS DE LA VOLADURA
3. DILUIR CONCENTRACIONES / EXPULSAR POLVO
4. MANTENER LA TEMPERATURA AMBIENTAL AGRADABLE

4. CASO DE ESTUDIO – MINA PRINCIPAL
Características de la mina
✓ Cota: 700 m.s.n.m
✓ Número de trabajadores interior mina: 20 / g
✓ Consumo de madera por guardia: 1 TM
✓ Producción por guardia: 22 TM
✓ Potencia nominal de equipos Diesel: 0 HPs
✓ Área de labores:
* Galerías: 1.2 m x 2 m (Sección arqueada)
* Chimeneas: 1.2 m x 1.2 m (Sección cuadrada)
✓ Niveles con Temperatura > 23°C = 6
✓ Numero de niveles en voladura: 2
✓ Tipo de explosivo: Dinamita
Nv. 650
Nv. 700
Nv. 610
Nv. 670
Nv. 630
Nv. 640

5. Diagnostico y planificación de la ventilación
Calculo del requerimiento de aire según norma
✓ El calculo de requerimiento de aire se realiza de acuerdo con el D.S 024-2016-EM y su modificatoria D.S. 023-2017-EM
Fórmula Detalle Valor Unidad
QTr= F x N
N = Número de trabajadores 20
F = Caudal mínimo por persona de acuerdoal reglamento 3 m3/min
QTr = Caudal requerido por el número de trabajadores 2,119 cfm
QMa = T x u
T = Producción por guardía 22 TMH
u = Factor de producción, de acuerdo al reglamento 0
QMa = Caudal requerido por el consumo de madera 0 cfm
QTe = Vm x A x N
Vm = Velocidad mínima 30 m/min
A = Área de la labor promedio 1.6 m2
N = Número de niveles con temperatura mayor a 23°C 6
QTe = Caudal requerido por temperatura 10,171 cfm
QFu = 15% x Qt1
QT1 = QTr + QTe + QMa + Qeq 12,290 cfm
QFu = Caudal requerido por fugas 1,844 cfm
QTo = QT1 + Qfu QTo = Requerimiento total de aire 14,134 cfm
Fórmula Detalle Valor Unidad
QEx = A x V x N
A = Área promedio de labores 1.4 m2
N = Número de niveles en voladura. 2
V = Velocidad mínima 30 m/min
QEx = Caudal de aire requerido por explosivos 2966 cfm

6. Diagnostico y planificación de la ventilación
Modelamiento y caracterización en VentSim

7. Diagnostico y planificación de la ventilación
Diagnostico de la Ventilación Natural
El sistema de ventilación de la mina esta conformado por 4
conexiones con la superficie. Debido a la ventilación natural
ingresa 4 500 cfm por la BM 700 y sale por las chimeneas
CH1 (1 100 cfm), CH2A (1600 cfm) y CH2B (1800 cfm).
La mayor parte del caudal de aire que ingresa al sistema de
ventilación circula únicamente por la parte alta de la mina,
siendo necesario colocar elementos de control de flujo de
aire como ventiladores, ductos, sellos y/o puertas para
direccionar y repartir el caudal de aire de acuerdo a las
necesidades de ventilación en las labores de desarrollo y
explotación.
Nv. 700
CH-1
CH-2A
CH-2B

8. Diagnostico y planificación de la ventilación
Simulación de escenarios
Nv. 700
CH-1
Nv. 640
Escenario 01:
Cerca del 50% de aire que ingresa por la BM 700 es expulsado por
las chimeneas CH-2A y CH-2B, este caudal de aire es
desaprovechado ya que no cumple con su función de ventilar los
frentes de avance. Simulamos un primer escenario sellando las
chimeneas CH-2A y CH-2B, y colocamos un ventilador de 25 kcfm en
el pie de la CH-1 Nv.670.
En este escenario se obtiene un ingreso de aire de 10 400 cfm (BM
Nv. 700), el aire circula hasta el Nv. 640 y sale por la CH-1
Nv. 670

9. Diagnostico y planificación de la ventilación
Simulación de escenarios
Nv. 700
CH-1
Nv. 640
Escenario 01:
Si sellamos las conexiones entre el eje de la CH1 y el eje de la CH-2
en los niveles 650 y 640, se obtiene un ingreso de aire de 12 000
cfm, el aire circula por la red de ventilación principal hasta llegar al
Nv. 630 y sale por la CH-1.
Existe recirculación de aire entre los niveles 670 y 630. Por lo cual
se debe realizar ejercicios de simulación de otras alternativas de
diseño que distribuyan mejor el caudal de aire.
Nv. 670
Nv. 640
Nv. 670
Nv. 630