estudio de ventilacion de minas subterraneas

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA
FACULTAD DE GEOLOGÍA, GEOFÍSICA Y MINAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
PROYECTO DE TESIS
“OPTIMIZACION DEL SISTEMA DE VENTILACION CENTURY MINING PERU
SAC ZONA ESPERANZA”
PRESENTADO POR EL BACHILLER:
ROGER PIEROLA TORRES
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL
DE INGENIERO DE MINAS.
AREQUIPA – PERÚ
2020

2. 1. INTRODUCCIÓN
1.1 TÍTULO Y UBICACIÓN
1.1.1 TÍTULO
“CHIMENEA INTEGRAL DE VENTILACION PARA REDUCIR LA CALOR EN
CENTURY MINING PERU SAC ZONA ESPERANZA”
1.1.2 UBICACIÓN
Unidad Productiva san de Arequipa se encuentra Ubicado al sur del
Perú, en el departamento de Arequipa, provincia de Condesuyos, distrito
de Rio Grande a una altitud de 734 m.s.n.m. Las coordenadas UTM son:
• 70903850 Este.
• 8241017.95 Norte.
Plano: Ubicación y acceso a mina.
Fuente: Área geología.

3. 1.1.3 ACCESIBILIDAD.
El acceso hacia la U.M San Juan de Arequipa es vía terrestre por el
panamericano sur hasta el distrito de Ocoña previo paso por la ciudad
de Camaná. Luego se prosigue con una vía carrozable con dirección al
NW hasta llegar a la mina, con un recorrido de 309 km. El trayecto es el
siguiente:
RUTA Km. TIPO DE VIA TIEMPO
Arequipa-Ocoña 233 Asfaltado 3 horas
Ocoña- Mina San Juan 76 Trocha carrozable 4 horas
TOTAL 309 7 horas
1.2 JUSTIFICACIÓN
Se tiene una deficiente ventilación y altas temperaturas en los niveles
inferiores debido a que el sistema de extracción principal se encuentra en
una zona antigua y los constantes derrumbes dificulta la rehabilitación y
pone en riesgo la vida de los trabajadores esto con el tiempo colapsara en
su totalidad es por ello que se realizó un estudio para construir una chimenea
integral de ventilación por roca estéril. Con esto se optimizará el sistema de
ventilación a medida que se profundiza la mina.
1.3 FORMULACIÒN DEL PROBLEMA
1.3.1 DEFINICIÒN DEL PROBLEMA
Para desarrollar la investigación será necesario formular las siguientes
interrogantes:
 ¿Cómo mejorar el sistema de ventilación en las zonas inferiores de la
mina?
 ¿Cuáles son las condiciones termo ambientales para diseñar un
sistema de ventilación adecuado?
 ¿los resultados de la investigación demostraron el mejoramiento de
las condiciones ambientales en los frentes de trabajo?
1.3.2 FORMULACIÒN DEL PROBLEMA

4. Problema Causas Efecto
La ventilación es
deficiente en la zona
esperanza
principalmente esto
se debe al colapso
constante del sistema
de extracción de aire
viciado.
-Ventilación natural
con baja presión por
la variación de
temperatura en el
exterior.
-Deficiente estudio
de ventilación al
detalle.
-Falta de
rehabilitación
constantes de
chimeneas de
ventilación.
-Bajo rendimiento de
los trabajadores.
-Elevadas
temperaturas en los
tajos.
-Atrasos en los
objetivos planeados
del desarrollo y
explotación.
Fuente: Elaboración Propia
1.4 ALCANCE Y LIMITACIONES
1.4.1 Alcance de la investigación
El presente estudio de investigación se limita al área operativa de la U.M
San Juan de Arequipa.
1.4.2 Limitaciones de la investigación
Acceso complicado a labores antiguas que dificulta la actualización y
rehabilitación de chimeneas principales de ventilación.
1.5 VARIABLES E INDICADORES
1.5.1 Variables independientes
 Monitoreo de caudal de aire.
 Temperatura de aire exterior.
 Resistencia de la mina.
 Evaluación de chimenea integral.
1.5.2 Variables dependientes

5.  Velocidad de aire y temperatura en los tajos.
 Eficiencia y rendimientos de ventiladores.
 Rehabilitación de chimeneas.
 Ejecución de chimenea integral de ventilación.
1.5.3 Indicadores
 Cobertura de aire.
 Optimización de ventiladores.
 Costos.
1.6 OBJETIVOS
1.6.1 Objetivo general
Mejorar el sistema de extracción de aire viciado a medida que se va
profundizando la mina.
1.6.2 Objetivos específicos
 Evaluar el circuito integral de ventilación realizando el mapeo de
flujo de aire con los instrumentos adecuados.
 Realizar el balance general actual de ventilación y cobertura de
ventilación.
 Actualizar los aforos de caudal de aire.
 Cumplir con los requerimientos que exige el D.S. 024-2016-EM y
su modificatoria D.S. 023-2017-EM
 Diseñar el circuito óptimo de ventilación principal.
 Simular le nuevo escenario del sistema de ventilación y comparar
al sistema actual.
1.7 HIPÓTESIS
Es posible optimizar el sistema de ventilación mediante el modelamiento y
diseño del circuito de ventilación con el uso del sotfware ventsim visual
avanzado, esto permitirá tener una mejor visión de los caudales de aire en
las labores de explotación y desarrollo.

6. 2. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
TITULO DEL TRABAJO: “Cálculo de parámetros y diseño de la red de
ventilación en labores de veta clara de acuerdo al d.s. 055-2010 em.
en mina San Juan de Chorunga”
AUTOR: Reinaldo Sacsi Umasi.
En las diferentes vetas de la mina subterránea San Juan de Chorunga
(Mercedes, Esperanza, Chillihuay y Clara), se cuenta con un circuito de
ventilación por tiro natural el cual permite la circulación de un flujo de aire y
que se torna variable en ciertas horas del día, debido a la variación de las
temperaturas.
TITULO DEL TRABAJO: “Diseño del sistema de ventilación principal para
mejorar las condiciones termo – ambientales en mina mercedes U.M. San
Juan de Arequipa”
AUTOR: Carlos Alberto Quispe Diaz.
Se ha cumplido con el objetivo principal, el de mejorar el sistema de
ventilación. controlando: el flujo de aire, la recirculación de aire y la
evacuación de contaminantes en Mina Mercedes de la U.M. San Juan de
Arequipa. A través principalmente de la: independización de circuitos de aire,
ejecución de chimeneas de ventilación de 4m2 en los extremos de los niveles
operativos e instalación de ventilador principal.
3. MARCO TEÓRICO
3.1 INTRODUCCION
El polvo es uno de los factores más perjudiciales para el desarrollo de las
operaciones mineras. Por ser de fácil aspersión por el medio ambiente, afecta
la visibilidad de los operadores de equipo pesado, colaboradores, así como
también a comunidades aledañas, flora, fauna, etc.
En ese sentido el control del polvo es un problema a nivel mundial en minas,
siendo el agua un factor clave en la actualidad para su mitigación. Sinembargo,
la escasez de este recurso y la limitación de uso incrementa el costo
operacional y determina la capacidad de cumplir con los requerimientos y

7. objetivos de producción, además de obtener y mantener las licencias para
operar y explotar yacimientos.
El transito constante de equipos de gran tonelaje a través de los caminos no
pavimentados demanda el uso de agua para mitigar el polvo generado. Sin
embargo, en búsqueda de nuevas estrategias para reducir el consumo de agua
se optó por evaluar el uso de aditivos en las vías de acarreo y equipos
auxiliares de Mina Cuajone.
3.2 POLVO Y MATERIAL PARTICULADO
El material particulado (MP) es un contaminante atmosférico que corresponde
a aquellas partículas líquidas o sólidas que se encuentran en suspensión,
siendo posible clasificarlo según su diámetro en PM10 (grueso) y PM2,5 (fino).
El primero es aquel en que las partículas tienen un diámetro menor a 10
micrones (o micrómetros), y el segundo, en que las partículas tienen un
diámetro menor a 2,5 micrones. Por lo mismo, el PM2,5 se e
ncuentra contenido en el PM10. También existe el denominado MP ultrafino,
de alrededor de 0,1 μm de diámetro (Ministerio del Ambiente, Chile,s.f.)
Fuente
Imagen:
3.2.1 MATERIAL PARTICULADO PM10 Y PM2.5

8. Las partículas PM10 PM2.5 son indicadores que son utilizados como
KPIs para medir los niveles de polvo, de acuerdo a la normativa. El
PM10 Es aquella fracción de polvo que entra en el cuerpo, pero es
atrapado en la nariz, la garganta, y vías respiratorias superiores. La
medida del diámetro de este polvo es aproximadamente 10 μm (0.01
mm).
Son aquellas partículas bastante pequeñas para penetrar la nariz y el
sistema superior respiratorio y profundamente en los pulmones. Las
partículas que penetran superan los mecanismos de despacho
naturales del cuerpo y tienen mayor probabilidad de ser conservadas en
el organismo. La medida del diámetro de este polvo es
aproximadamente 2.5 μm (Sagastegui, 2016, p46).
Según el Estándar de Calidad ambiental(ECA), para PM10 durante 24
Hr establece un ECA de 100 μg/m3, mientras que para PM2.5 es de 50
μg/m3.
3.3 FUENTES DE POLVO EN MINA
En Mina se tiene diferentes fuentes de emisión de polvo, como principales
actividades para generación de polvo se tiene:
 El polvo generado por las voladuras
 Polvo generado por la fricción y movimiento de material que genera el
desplazamiento del cucharon de la pala sobre su corte de material
disparado para realizar actividades de carguío. Posteriormente la
deposición de Material sobre la tova del volquete de acarreo.
 Polvo proveniente de la tolva de los volquetes una vez iniciado el acarreo.
El viento que logra contactar el material fino que posee el material
transportado, hace que este se esparza en el medio ambiente.

9.  Polvo generado por la fricción de los neumáticos con la superficie de
rodadura de la vía ya sea para equipo pesado y liviano. La abrasión y
desgaste de la vía, sumado a la falta de humectación de la vía es generador
de gran cantidad de material particulado.
 Descargas de Material en zonas de Depósitos de desmonte y Chancadora
3.4 HUMECTACIÓN DE VIAS EN MINA CUAJONE
La Humectación de vías se realiza mediante el riego con agua con tanques
cisterna de 30,000 Gal en vías de acarreo y con cisternas de 5000 Gal
esporádicamente vías auxiliares. El objetivo del regado es alcanzar la
humedad satisfactoria que evite el desprendimiento de material fino (polvo) de
la banda de rodadura de la vía. Para mantener las condiciones de visibilidad y
operatividad se debe de realizar riegos continuos con agua.
El uso de agua representa una solución a corto plazo, debido a la gran cantidad
necesaria para mantener humectadas las vías, lo cual convierte a este método
deficiente para alcanzar una sostenibilidad a largo plazo.
3.5 ADITIVOS SUPRESORES DE POLVO
Los aditivos son sustancias químicas que al estar en contacto con suelo,
aumentan las fuerzas de cohesión entre partículas y mejoran la retención de
humedad, disminuye la perdida de finos por lo que favorecen a la supresión de
Polvo, reducción de utilización de agua y extiendo el intervalo de
mantenimiento de las vías.
3.5.1 ADITIVOS Y ESTABILIACIÓN DE SUELOS
Existen diferentes métodos para la aplicación de aditivos. Sin embargo,
independientemente del método, el aditivo busca mejorar las
propiedades físicas del suelo.

10. Se entiende por estabilidad a la permanencia en el tiempo de las
características mecánicas de la vía. Consecuentemente no solo se
busca que el suelo alcance un estado resistente a la acción
destructuctora y fuerzas de deformación, sino también asegurar la
permanencia de ese estado a través del tiempo(Choque, 2012, pág. 36).
El desempeño de un aditivo en un determinado escenario se verá
condicionado por los siguientes factores (Addo, Sanders, Chenard):
a) Factores en su composición:
 Tipos y cantidades de minerales en la estructura del suelo
 Forma, tamaños y distribución de las partículas de
suelo(Granulometría).
 Cantidad de agua en los poros
b) Factores ambientales:
 Contenido de humedad
 Densidad
 Presión atmosférica
 Temperatura
 Estructura del suelo
c) Factores externos:
 Velocidad del Vehículo
 Numero de Vehículos
 Peso del Vehículo
Existen tres tipos de estabilización de suelos, mecánica, física y
química. Siendo esta última, el método utilizado en el presente trabajo
para el ahorro de agua y mitigación de Polvo (perdida de finos).
3.5.2 TIPOS DE ADITIVOS

11. En el mercado existen una gran cantidad de aditivos, los cuales están
compuestos por diferentes sustancias. A continuación, se detalla su
clasificación.
Los aditivos al ser aplicados al suelo se solidifican y forman geles que
actúan como ligantes. Entre los elementos reaccionantes tenemos los
silicatos de sodio, cloruros de sodio y magnesio.
De igual manera los geles provenientes de resinas mejoran y aumenta
la carga portante del suelo y reducen la perdida de finos de la superficie
de rodadura.
3.5.3 ADITIVOS USADOS EN MINA CUAJONE
a) CLORURO DE MAGNECIO (BISCHOFITA)
La Bischofita es una sal constituida básicamente por cristales de
Cloruro de Magnesio Hexahidratado (MgCl2 x6H2O). Esta sal se
produce por evaporación solar de la salmuera extraída de depósitos
del subsuelo del Salar de Atacama (Chile) para la extracción del litio.

12. La sal producida durante el proceso de extracción del litio es una sal
mayoritariamente compuesta por Bischofita y otros elementos
(Anticona,2012, pág. 27).
Dentro de sus características presenta:
 Higroscópico
 Ligante, función de aglomerante.
 Baja temperatura de congelamiento (-32,8 °C): evita la formación
de hielo sobre los caminos.
 Altamente soluble en agua
Gracias a sus propiedades físicas es un efectivo aditivo supresor de
polvo, gracias a sus propiedades ligantes y aglomerantes disminuye
la perdida de finos y/o polvo de la superficie de rodadura. Por otro
lado, al ser higroscópico reduce significativamente el consumo de
agua requerida para el riego de una vía tratada
b) H14
H14 es un sistema supresor para la estabilización funcional y
supresión de polvo en rampas y caminos mineros. Se compone de
una emulsión asfáltica modificada, sales y surfactantes. El diseño de
la mezcla de asfalto y el resto de sus componentes varía según la
necesidad de cada proyecto: tipo de suelo, tipo de tránsito,
geografía, topografía y situación climática.
El sistema supresor H14 tiene las siguientes características:

13.  Es adherente e hidratante de las partículas del suelo tratado,
manteniendo la humedad óptima, no siendo necesario realizar
riegos posteriores de agua.
 Endurece la superficie evitando daños inducidos por tracción
superficial, aumentando la vida útil del camino.
 Es de curado rápido y no es necesario interrumpir el tránsito
durante su aplicación. Funciona en suelos plásticos y no
plásticos.
 Se puede modificar su estructura para resistir precipitaciones en
caminos con un adecuado diseño geométrico.
 Cumplimiento normativo:
 Toxicidad: Cumple Test TCLP – método EPA 1311
 Reactividad: Cumple Método EPA 1001 y 1002
 Corrosividad: Cumple Método EPA 1110 A. Clasificación No
Corrosivo
4. PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA
 Responsable : 50%.
 Compañía : 50%.
Total : 100%
SECUENCIA Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May
1 Elección de tema x
2 Planteamiento de problema x
3 Elaboración x
4 Desarrollo x x x x x x x x x
5 Resultados x x
6 Redacción x x x x
7 Presentación x
2019 2020

14. 5. ESTRUCTURA CAPITULAR
INDICE GENERAL
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTOS
RESUMEN
CAPITULO I
INTRODUCCIÓN
1.1 Justificación.
1.2 Problema de investigación.
1.3 Variables.
1.3.1. Variables independientes.
1.3.2. Variables dependientes.
1.4. Objetivos.
1.4.1. Objetivo general.
1.4.2. Objetivos específicos.
1.5. Hipótesis.
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 Introducción.
2.2 Material Particulado en Mina.
2.2.1 Particulas PM10
2.2.2 Impacto del material particulado en las Operaciones Mineras.
2.2.3 Cuantificación del material Particulado
2.3 Método tradicional de humectación de vías
2.3 Características de vías de Mina Cuajone
2.4 Aditivos para vías de acarreo y auxiliares.
2.4.1 Definición de aditivos
2.4.2 Tipos de aditivos
2.4.3 Estabilización vías no pavimentadas
2.4.5 Técnicas de aplicación de aditivos

15. 2.5 Cloruro de Magnesio (Bischofita).
2.5.1 Propiedades físicas
2.5.2 Logística
2.5.3 Manejo y manipulación de Bischofita
2.6 Aditivo H14.
2.6.1 Propiedades físicas
2.6.2 Logística
2.6.2 Manejo y manipulación de H14
CAPITULO III
MATERIAL DE ESTUDIO
3.1 Generalidades
3.1.1 Ubicación
3.1.2 Accesibilidad
3.1.3 Poblados Cercanos
3.1.4 Clima y Meteorología
3.2 Geología
3.2.1 Geología Regional
3.2.2 Geología Local
3.2.3 Geología Estructural
3.2.4 Mineralización
CAPÍTULO IV
MARCO METODOLÓGICO
TIPO DE DISEÑO
NIVEL DE INVESTIGACIÓN
POBLACIÓN Y MUESTRA
4.3.1 La Población
4.3.2 Muestra
4.3.3 Criterios de inclusión
4.3.4 Criterios de exclusión
METODOS Y TECNICAS PARA EL ANÁLISIS DE DATOS

16. 4.6.1 Observación directa
4.6.2 Análisis descriptivo
4.6.3 Trabajo de Campo
4.6.4 Trabajo de Gabinete
Eliminar cuadro
CAPITULO V
DESARROLLO DEL TEMA DE TESIS
4.1 Introducción.
4.2 Aplicación de Cloruro de Magnesio
4.2.1 Preparación de Vías
4.2.2 Logística y Dosificación de aditivo
4.2.3 Aplicación en vías Auxiliares
4.2.4 Aplicación en vías horizontales de acarreo
4.3 Aplicación de H14
4.3.1 Logística y Dosificación de aditivo
4.3.2 Aplicación de aditivo en rampas de acarreo
4.4 Control de Riego y recomendaciones para superficies con aditivo
4.5 Monitoreo de Material Particulado en vías
4.6 Determinación de Línea Base
4.6 Uso de agua como su supresor de Polvo
4.6.1 Consumo de Aguas para riego de Vías
4.6.2 Curva de evaporación del agua
CAPITULO VI
RESULTADOS
6.1 Ahorro de consumo de agua por aplicación de aditivos
5.2 Reducción de los niveles de material particulado
5.2.1 Vías aplicadas con Bischofita
5.2.0 Vías aplicadas con H14
5.3 Costos de inversión y beneficio

17. CONCLUSIONES.
RECOMENDACIONES.
BIBLIOGRAFÍA.

18. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Southern Perú (2019). Informe anual de aplicación de aditivos y consumo
de agua en Mina Cuajone.
2. Peña, D. (Año 2018). Métodos de supresión de polvo para evitar el gasto
excesivo del recurso hídrico en la minería.
3. TSP Grupo Altavia. (Año 2018). Diagnóstico para elaborar un plan de
mitigación de polvo en caminos mineros.
4. Liplata Perú (Año 2017). Supresor de Polvo H14 para el control de polvo
en caminos mineros.
5. Department of Health and Human Services NIOSH (Año 2012).Dust
Control Handbook for industrial Minerals Mining and Processing.
6. Anticona, L.(Año 2012). Innovación metodológica para evaluar superficie
estabilizada con cloruro de magnesio aplicación vía de acceso a Caral.
7. Liplata Perú (Año 2014). Guía de recomendaciones ambientales y de
seguridad para las actividades de aplicación de Bischofita como supresor
de polvo en vías no pavimentadas.
8. Society for Mining, Matalluergy and Exploration (Año 2009).Mine Health
and Safety Management
9. Sagastegui, G. (Año 2006). Eficiencia de la conservación vial, empleando
aditivos químicos en superficies de rodadura en carretera no
pavimentada.