UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALURGICA
OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN
APLICANDO TECNOLOGÍAS INFORMÁTICAS MINERA HEMCO - NICARAGUA
TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO DE MINAS
PRESENTADO POR:
Cesar Saúl Guillen Carbajal
ASESOR:
M.Sc. Fidel Julio Hidalgo Mendieta
Lima - Perú
2016
I
DEDICATORIA
A Dios por darme la vida,
a mis padres por su apoyo constante e incondicional,
a mi esposa por motivarme y
a mis hijas por ser la inspiración de mi vida.
II
AGRADECIMIENTO
A la Empresa NOOVA7 S.A. y mis compañeros
de trabajo, por apoyarme en mí informe.
A los profesores de la Universidad Nacional de Ingeniería
que me brindaron su valioso apoyo
en mi formación profesional.
III
RESUMEN
Desde el año 2009 Compañía Minera HEMCO NICARAGUA S.A. (HEMCO), viene
implementando modificaciones y cambios en la gestión, buscando mejorar su
productividad, reducir el costo de operaciones y trabajar con estándares aceptables
de seguridad.
Como parte del plan estratégico y con el objetivo de incrementar gradualmente la
producción de mina de 470.TPD a 1,300 TPD, se decidió iniciar con las labores de
preparación y explotación en las vetas “Pluto”, “Venus”, así como la veta “Neblina”.
Además el desarrollo del crucero Martha 850 por donde se proyecta extraer todo el
mineral con equipos diésel, actualmente se utiliza locomotoras a batería.
La mina presenta un sistema de ventilación a tiro natural, con recirculaciones de
aire, que oscilan entre los niveles superiores (ventilación no definida) principalmente
por la gran cantidad de chimeneas a superficie, estos flujos son muy variables
existiendo cambios de dirección durante el día y la noche. Además no se contaba
con un plan de aforos ni con instrumentos de medición necesarios para realizarlos.
Surge entonces la necesidad de rediseñar el sistema de ventilación, con el soporte
del software VENTSIM™ Visual Avanzado, el cual ha sido de gran beneficio ya que
gracias a esta herramienta se ha podido planificar y mejorar los circuitos de
ventilación actual y proyectados. Para este fin, se ajustaron los datos de campo con
los datos generados por el software y sobre la base de este modelo se comenzó a
diseñar y simular diversos escenarios.
IV
ABSTRACT
NICARAGUA SA Mining Company HEMCO (HEMCO) since 2009 is implementing
modifications and changes in their management, looking for how to improve their
productivity, to reduce their cost operation and work with high safety standards.
As part of their strategic plan and aim of gradually increasing their mine production
from 470 TPD to 1,300 TPD, they decided to start with preparation tasks and
exploitation at "Pluto", "Venus" and "Neblina" veins. Also, developing Martha 850
cruise where they expect to get all mineral with diesel equipment, currently they use
locomotives with battery.
The mine has a natural ventilation system with recirculating air, it is ranging from
higher levels (not defined ventilation) mainly because there are a lot of chimney to
surface, these flows are really variables and makes the air direction is changing
between day and night. Also, there is not a plan of measuring points and no
instruments needed to achieve them.
Therefore, there is a necessity to redesign their ventilation system, with the support
of VENTSIM™ Visual Advanced software, which has been a great benefit and
through to this program is able to plan and improve the current and futures
ventilation circuits. For this purpose field data were adjusted with the data generated
from software and on the basis of this model began to design and simulate many
scenarios.
V
INDICE
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................1
HISTORIA DE LA VENTILACIÓN ...........................................................................3
CAPITULO I : GENERALIDADES
1.1. Ubicación y acceso ...................................................................................9
1.2. Clima y topografía...................................................................................11
1.3. El problema ............................................................................................12
1.3.1. Definición del problema: .................................................................. 12
1.3.2. Identificación y selección del problema: ........................................... 13
1.3.3. Planteamiento y formulación del problema: ..................................... 13
1.4. Objetivos. ...............................................................................................14
1.4.1. Objetivo general:............................................................................. 14
1.4.2. Objetivos específicos: ..................................................................... 14
1.5. Justificación e importancia de la investigación .........................................15
1.6. Planificación ...........................................................................................15
1.7. Metodología de trabajo ...........................................................................16
CAPITULO II : MÉTODOS Y CÁLCULOS DE VENTILACIÓN EN MINAS Y TÚNELES
2.1. Ventilación natural ..................................................................................18
2.2. Ventilación mecánica ..............................................................................20
2.3. Ventilación auxiliar ..................................................................................21
2.3.1. Elementos de una instalación auxiliar .............................................. 21
2.3.2. Tipos de sistemas de ventilación ..................................................... 22
2.4. Pérdidas de carga...................................................................................25
2.4.1. Pérdidas por fricción ....................................................................... 25
2.4.2. Perdidas por choque ....................................................................... 26
2.4.3. Pérdidas por presión dinámica ........................................................ 27
2.4.4. Factor de fugas en un manga .......................................................... 28
2.5. Ventiladores eléctricos ............................................................................28
2.5.1. Clasificación de los ventiladores ...................................................... 29
2.5.2. Comparativa de ventilador axial frente a centrífugo.......................... 32
2.5.3. Tipos de configuraciones de un ventilador ....................................... 33
2.5.4. Componentes de un ventilador axial ................................................ 34
VI
2.5.5. Curva característica del ventilador. .................................................. 36
2.5.6. Fenómeno de Bombeo.................................................................... 39
2.5.7. Potencia Instalada .......................................................................... 40
CAPITULO III : LEVANTAMIENTO DE VENTILACION
3.1. Método de medición ...............................................................................42
3.2. Metodología del trabajo de campo ..........................................................43
3.3. Equipos de medición...............................................................................44
3.4. Estaciones principales ............................................................................45
3.5. Estaciones secundarias ..........................................................................46
3.6. Análisis de velocidad de aire por niveles .................................................46
3.6.1. Datos de Velocidad de Aire Nv 850 ................................................. 47
3.6.2. Datos de Velocidad de Aire Nv 960 ................................................. 47
3.6.3. Datos de Velocidad de Aire Nv 1100 ............................................... 48
3.6.4. Datos de Velocidad de Aire Nv 1300 ............................................... 48
CAPITULO IV : VENTILADORES
4.1. Inventario de ventiladores .......................................................................49
4.2. Balance de energía.................................................................................50
4.3. Curvas características de los ventiladores ...............................................51
CAPITULO V : VALORACION DE REQUERIMIENTOS SEGÚN NORMAS
5.1. Marco legal .............................................................................................53
5.2. Cálculo de caudal global requerido - actual .............................................55
5.2.1. Requerimiento para Personal .......................................................... 55
5.2.2. Requerimiento para Equipos Diésel ................................................ 55
5.2.3. Requerimiento para Dilución de Gases (explosivos) ........................ 56
5.2.4. Requerimiento global de aire actual ................................................ 57
5.2.5. Balance de ventilación actual .......................................................... 58
5.3. Cálculo de caudal global requerido - proyectado .....................................59
5.3.1. Requerimiento para Personal .......................................................... 59
5.3.2. Requerimiento para Equipos Diésel ................................................ 59
5.3.3. Requerimiento para Dilución de Gases (explosivos) ........................ 60
5.3.4. Requerimiento global de aire proyectado ......................................... 60
5.3.5. Balance de ventilación proyectado .................................................. 61
VII
5.4. Cálculo de caudal requerido - frente de desarrollo ...................................62
5.4.1. Requerimiento para Personal .......................................................... 62
5.4.2. Requerimiento para Equipos Diésel ................................................ 62
5.4.3. Requerimiento para Dilución de Gases (explosivos) ........................ 62
5.4.4. Requerimiento de aire - Frente de desarrollo ................................... 63
CAPITULO VI : MODELAMIENTO EN EL SOFTWARE VENTSIM
6.1. Modelación del sistema actual ................................................................64
6.2. Recopilación de información digital .........................................................65
6.3. Estudio geométrico .................................................................................65
6.4. Planos de referencia ...............................................................................68
6.5. Calibración .............................................................................................68
CAPITULO VII : SIMULACIÓN DEL SISTEMA ACTUAL
7.1. Parámetros actuales de operación ..........................................................70
7.2. Configuración de parámetros - VENTSIM™ ............................................71
7.3. Aplicación del software VENTSIM™........................................................72
7.4. Simulación del modelo actual ..................................................................74
7.5. Distribución de energía ...........................................................................75
7.6. Curva característica de ventiladores operativos .......................................75
CAPITULO VIII : DISEÑO DEL NUEVO SISTEMA DE VENTILACION
8.1. Ventilador principal zona mecanizada .....................................................78
8.1.1. Ubicación de la chimenea de ventilación ......................................... 78
8.1.2. Selección del tamaño óptimo de la chimenea .................................. 80
8.1.3. Selección del ventilador principal .................................................... 85
8.1.4. Curva característica del ventilador principal Zona Mecanizada......... 87
8.2. Ventilador principal zona convencional ....................................................87
8.3. Selección del ventilador auxiliar ..............................................................89
8.3.1. Cálculo del caudal .......................................................................... 89
8.3.2. Cálculo de presión .......................................................................... 89
8.4. Simulación diseño final ...........................................................................91
8.5. Resumen del sistema de ventilación proyectado .....................................92
CAPITULO IX : ANÁLISIS DE COSTOS DEL NUEVO SISTEMA DE VENTILACION
9.1. Costo de capital ......................................................................................94
9.1.1. Costo de infraestructura mina ......................................................... 94
9.1.2. Costo de equipos y materiales ........................................................ 95
VIII
9.2. Costo de operación .................................................................................98
9.2.1. Costo de energía actual .................................................................. 98
9.2.2. Costo de energía proyectada .......................................................... 99
9.2.3. Comparación de energía actual vs proyectada ................................ 99
CAPITULO X : EVALUACIÓN ECONÓMICA GLOBAL
10.1. Plan de producción ............................................................................... 101
10.2. Ingreso proyectado ............................................................................... 101
10.3. Costo de desarrollos ............................................................................. 102
10.4. Inversión de equipos mina .................................................................... 102
10.5. Costo de capital (CAPEX) ..................................................................... 103
10.6. Costo de operación (OPEX) .................................................................. 103
10.7. Flujo de caja del proyecto .................................................................... 104
10.8. Periodo de recuperación (PAYBACK) ................................................... 106
10.9. Ley de corte (CUT OFF) ....................................................................... 107
10.10. Resumen .............................................................................................. 107
CAPITULO XI : IMPLEMENTACIÓN DEL DISEÑO PROPUESTO
11.1. Resumen de actividades antes y después de la puesta en marcha ........ 108
11.2. Valores obtenidos en campo ................................................................. 110
11.3. Comparación de valores obtenidos en campo vs simulados .................. 111
CONCLUSIONES .............................................................................................. 114
RECOMENDACIONES ...................................................................................... 116
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ................................................................... 118
IX
FIGURAS
Figura 1.1 Ubicación de la mina HEMCO - Nicaragua. ......................................... 10
Figura 2.1 Ventilación Natural. ............................................................................. 19
Figura 2.2 Curva característica de PVN. .............................................................. 20
Figura 2.3 Ventilador soplante. ............................................................................ 22
Figura 2.4 Zona muerta. ...................................................................................... 23
Figura 2.5 Ventilación aspirante. .......................................................................... 23
Figura 2.6 Ventilación soplante con apoyo aspirante. ........................................... 24
Figura 2.7 Ventilación aspirante con apoyo soplante. ........................................... 25
Figura 2.8 Ventiladores Centrífugos. .................................................................... 30
Figura 2.9 Tipos de Alabes. ................................................................................. 30
Figura 2.10 Ventilador de Hélice .......................................................................... 31
Figura 2.11 Ventilador Axial. ................................................................................ 31
Figura 2.12 Ventilador Axial Extractor. ................................................................. 33
Figura 2.13 Ventilador de 1 y 2 Etapas................................................................. 34
Figura 2.14 Partes de un ventilador axial bietápico. .............................................. 35
Figura 2.15 Curva característica del ventilador. .................................................... 36
Figura 2.16 Curva de dos ventiladores en serie. ................................................... 37
Figura 2.17 Curva de dos ventiladores en paralelo. .............................................. 38
Figura 2.18 Ventilador sobredimensionado y subdimensionado. ........................... 39
Figura 3.1 “Method of equal areas” ...................................................................... 43
Figura 3.2 Instrumentos de medición de flujo de aire. ........................................... 44
Figura 3.3 Distribución de Velocidades Global. .................................................... 46
Figura 3.4 Distribución de Velocidades Nv 850 .................................................... 47
Figura 3.5 Distribución de Velocidades Nv 960..................................................... 47
Figura 3.6 Distribución de Velocidades Nv 1100................................................... 48
Figura 3.7 Distribución de Velocidades Nv 1300................................................... 48
Figura 4.1 Toma de datos eléctricos de los ventiladores. ...................................... 50
Figura 4.2 Curva Característica del Ventilador VAMH-05. ..................................... 52
Figura 5.1 Distribución de requerimiento de aire - Actual. ..................................... 57
Figura 5.2 Balance global de aire - Actual. ........................................................... 58
Figura 5.3 Balance global de aire - Proyectado. ................................................... 61
Figura 6.1 Importación de data topográfica a VENTSIM™. .................................... 66
X
Figura 6.2 Modelo 3D en PROMINE™. ................................................................. 66
Figura 6.3 Modelo de ejes en VENTSIM™. ........................................................... 67
Figura 6.4 Modelo de sólidos en VENTSIM™. ....................................................... 67
Figura 6.5 Plano 3D en AUTOCAD™. .................................................................. 68
Figura 6.6 Modelo 3D de la mina HEMCO en VENTSIM™. .................................. 69
Figura 7.1 Resumen del Sistema Actual. .............................................................. 74
Figura 7.2 Distribución de energía - Etapa Actual ................................................. 75
Figura 7.3 Ventilador VAMH-05 de 40,000 cfm en VENTSIM™ (Nv 850). ............. 76
Figura 7.4 Ventilador VAMH-04 de 10,000 cfm en VENTSIM™ (Nv 1300). ........... 77
Figura 8.1 Vista de Planta - Proyecto chimenea propuesta. .................................. 79
Figura 8.2 Vista 3D - Proyecto chimenea propuesta. ............................................ 80
Figura 8.3 Dimensión óptima del conducto de ventilación. .................................... 81
Figura 8.4 Curva de Costos vs Sección de CH. .................................................... 83
Figura 8.5 Simulacion Financiera. ........................................................................ 84
Figura 8.6 Curva de Costos vs Sección de CH en VENTSIM™. ........................... 85
Figura 8.7 Curva Característica del Ventilador de 120,000 cfm proyectado. .......... 86
Figura 8.8 Ventilador Principal de 120,000 cfm en VENTSIM™. ........................... 87
Figura 8.9 Diseño Veta Neblina - Zona Convencional. .......................................... 88
Figura 8.10 Ventilador Principal VAMH-05 de 40,000 cfm en VENTSIM™. ........... 88
Figura 8.11 Consumo de energía vs diámetro de manga. ..................................... 90
Figura 8.12 Resumen del sistema de ventilación proyectado. ............................... 91
Figura 8.13 Diseño Final Mina HEMCO - Vista de Planta. .................................... 93
Figura 10.1 Periodo de recuperación ................................................................. 106
Figura 11.1 Acople del codo con el ventilador .................................................... 109
Figura 11.2 Puesta en operación del ventilador de 120,000 cfm. ........................ 110
Figura 11.3 Simulación del ventilador 120,000 cfm - Sección de 2.4m x 2.4m ..... 111
Figura 11.4 Presión Total del ventilador de 120,000 cfm..................................... 112
Figura 11.5 Simulación del ventilador 120,000 cfm - Sección de 2.0m x 2.0m ..... 113
XI
TABLAS
Tabla 1.1 Clasificación de suelos ......................................................................... 11
Tabla 3.1 Medición de Caudales de Ingreso. ........................................................ 45
Tabla 3.2 Medición de Caudales de Salida. .......................................................... 45
Tabla 3.3 Distribución de Estaciones Global......................................................... 46
Tabla 3.4 Distribución de Estaciones Nv 850........................................................ 47
Tabla 3.5 Distribución de Estaciones Nv 960........................................................ 47
Tabla 3.6 Distribución de Estaciones Nv 1100. ..................................................... 48
Tabla 3.7 Distribución de Estaciones Nv 1300. ..................................................... 48
Tabla 4.1 Inventario de ventiladores..................................................................... 50
Tabla 4.2 Potencia de campo de los ventiladores. ................................................ 51
Tabla 5.1 Requerimiento de caudal de aire para personal. ................................... 55
Tabla 5.2 Requerimiento de caudal de aire para equipos diésel. .......................... 55
Tabla 5.3 Aplicando Norma Peruana. ................................................................... 57
Tabla 5.4 Aplicando Norma Chilena. .................................................................... 57
Tabla 5.5 Escenarios para el requerimiento global de aire - Actual. ...................... 57
Tabla 5.6 Balance global de ventilación - Actual. .................................................. 58
Tabla 5.7 Requerimiento de caudal de aire para personal. ................................... 59
Tabla 5.8 Requerimiento de caudal de aire para equipos diésel. .......................... 59
Tabla 5.9 Aplicando Norma Peruana. ................................................................... 60
Tabla 5.10 Aplicando Norma Chilena. .................................................................. 60
Tabla 5.11 Escenarios para el requerimiento global de aire - Proyectado.............. 60
Tabla 5.12 Balance de ventilación - Proyectado. .................................................. 61
Tabla 5.13 Requerimiento de aire para personal. ................................................. 62
Tabla 5.14 Requerimiento de aire para equipos diésel. ........................................ 62
Tabla 5.15 Aplicando Norma Peruana. ................................................................. 63
Tabla 5.16 Aplicando Norma Chilena. .................................................................. 63
Tabla 5.17 Requerimiento de aire en frente de desarrollo. .................................... 63
Tabla 7.1 Variación calibración - Ingreso de aire fresco. ....................................... 73
Tabla 7.2 Variación calibración - Salida de aire viciado. ....................................... 73
Tabla 7.3 Resumen ventiladores auxiliares .......................................................... 76
Tabla 8.1 Costo de Capital vs Sección de CH. ..................................................... 81
Tabla 8.2 Costo de Operación vs Sección de CH. ................................................ 82
XII
Tabla 8.3 Costo Total Anual vs Sección de CH. ................................................... 83
Tabla 8.4 Parámetros ventilador principal de 120,000 cfm proyectado. ................. 85
Tabla 8.5 Consumo de energía vs diámetro de manga. ........................................ 90
Tabla 8.6 Parámetros ventilador auxiliar de 30,000 cfm proyectado. ..................... 91
Tabla 8.7 Balance global de ventilación Proyectado. ............................................ 92
Tabla 9.1 Costo de labores proyectadas. ............................................................. 94
Tabla 9.2 Costo de ventiladores y accesorios. ...................................................... 95
Tabla 9.3 Costo de mangas y accesorios de ventilación. ...................................... 96
Tabla 9.4 Costo de obras civiles. ......................................................................... 96
Tabla 9.5 Costo de instrumentos de ventilación.................................................... 97
Tabla 9.6 Costo de Capital de Ventilación. ........................................................... 97
Tabla 9.7 Costo de energía de ventiladores. ........................................................ 98
Tabla 9.8 Costo de energía de compresores de aire............................................. 98
Tabla 9.9 Costo de energía de ventiladores proyectados...................................... 99
Tabla 9.10 Comparación de costo de energía Actual vs Proyectada. .................... 99
Tabla 10.1 Producción proyectada anual............................................................ 101
Tabla 10.2 Ingreso proyectado anual. ................................................................ 101
Tabla 10.3 Costo de desarrollo y preparación proyectado. ................................. 102
Tabla 10.4 Maquinaria propuesta para el sistema mecanizado. .......................... 102
Tabla 10.5 Costo de Capital............................................................................... 103
Tabla 10.6 Costos de Operación. ....................................................................... 103
Tabla 10.7 Flujo de caja..................................................................................... 104
Tabla 10.8 Balance de ingresos y egresos del proyecto. .................................... 105
Tabla 10.9 Indicadores económicos. .................................................................. 105
Tabla 10.10 Periodo de recuperación. ................................................................ 106
Tabla 10.11 Cálculo de Cut Off. ......................................................................... 107
Tabla 11.1 Tabla comparativa campo vs simulación ........................................... 112
1
INTRODUCCIÓN
A medida que las minas se hacen más profundas y más calientes, con más equipos
operados con motor diésel, los sistemas de ventilación necesitan un cuidadoso
diseño, por ello la importancia de diseñar redes de ventilación que suministren
suficiente cantidad de aire fresco, proporcionando un ambiente de trabajo aceptable
tanto para el personal, para el rendimiento eficiente de los motores diésel, así como
para eliminar el calor y los gases producidos por los equipos. Además los sistemas
de ventilación deben ser diseñados para eliminar los gases tóxicos de las voladuras
con rapidez y eficacia.
La ventilación puede absorber aproximadamente hasta el 30 % de la demanda total
de energía, otros expertos consideran que la cifra es aún mayor. Es fácil de ver,
entonces, que al continuar aumentando los costos de energía, existe un interés
cada vez mayor en la posibilidad de diseñar sistemas de ventilación a la medida
para lograr un rendimiento óptimo al menor costo posible.
Como resultado, los sistemas de ventilación son cada vez más complejos, con
capacidad para diseñar y modificar las redes, teniendo en cuenta factores externos
como incendios o restricciones repentinas del flujo de aire.
2
Normalmente, en el pasado mediato, el diseño del sistema de ventilación de una
mina se efectuaba en base a criterios empíricos, prácticos hasta cierto punto, pero
costosos. Hoy, la mayoría de los problemas de ventilación son solucionados con el
soporte de programas informáticos, usando criterios más científicos.
El presente estudio tiene por finalidad comprobar la aplicación de la informática en
el diseño, control y optimización de una red de ventilación, asegurando el
cumplimiento de los estándares y normas legales establecidos en el estado de
Nicaragua, validado con las normas de seguridad y salud ocupacional del estado
Peruano “Decreto Supremo Nº 055-2010-EM” y del estado Chileno “Decreto
Supremo N° 072”, con el objetivo de satisfacer las necesidades de la operación
actual y gradualmente se adecuen al sistema de minado por Trackless (equipos
LHD).
El software VENTSIM™ Visual Avanzado puede ser utilizado como una herramienta
de planificación y como un medio para verificar los parámetros ambientales durante
la operación de la mina; nos permite analizar los circuitos de ventilación, con una
interface gráfica que permite visualizar la mina, en un diagrama unifilar y en sólido
3D, con movimiento de flujos de aire.
Una vez modelada la red de ventilación, el programa requiere datos físicos de la
mina (caracterización): sección, longitud, aspereza de las paredes (rugosidad), etc;
creando finalmente modelos representativos, analizando diferentes alternativas de
mejora, diseñando un sistema flexible, seguro y económico, evitando de este modo
gastos innecesarios en la ejecución de chimeneas de diámetros inadecuados; así
como en la selección de los ventiladores óptimos.
3
HISTORIA DE LA VENTILACIÓN
En el pasado, la minería se daba cerca de la superficie donde estaban disponibles
la luz y la ventilación natural. Las fogatas eran utilizadas para introducir el aire
fresco dentro de la mina. En las minas de plata de Laurium en Grecia y en minas
del Imperio Romano se han encontrado evidencias de la existencia de circuitos de
ventilación que datan del 602 A.C.
El primer libro de texto de minería fue escrito en latín por Georgius Agrícola,
(latinización de Georg Pawer), fue un alquimista, químico y mineralogista alemán,
considerado el fundador de la mineralogía moderna. Desarrolló los principios de
la metalurgia y de la minería, con escritos sobre temas médicos, químicos,
matemáticos e históricos. Su obra más importante es “De Re Metallica”, que se
editó en latín en el año 1556. Las primeras minas fueron diseñadas con entradas
duales; una mediante el cual, el aire limpio del exterior fluyera hacia el interior y otra
donde se expulsara éste aire viciado. Incluso algunas fueron asistidas por hornos
subterráneos, que utilizaron el principio práctico de la corriente aérea ascendente
derivada de un fuego que origina una succión del aire de la mina y éste era
substituido por el aire exterior, este método era especialmente peligroso debido a
los gases que se acumulaban dentro de la mina.
4
Ventilación con fuelles - Agrícola, 1556.
(Fuente: De Re Metallica” - 1556.)
En otra época los canarios solían haber sido utilizados para detectar el gas en
minas. Ave extremadamente sensible al medio ambiente y si esté fallecía, los
mineros saldrían inmediatamente de la mina. Sin embargo antes de 1870, los
encargados y las personas calificadas utilizaban rústicas lámparas de
seguridad para detectar el gas, este método pronto fue remplazado por las
lámparas de petróleo lo que les permitía a los trabajadores iluminar el área de
extracción.
Pronto, los ventiladores fueron utilizados para extraer los gases contenidos en
los lugares de trabajo y transportado a través de circuitos de ventilación al
exterior. Las puertas o reguladores fueron colocadas estratégicamente para
dirigir el flujo del aire a o desde áreas seleccionadas, sin embargo al ubicar
estos reguladores en labores principales éstas se abrían para permitir el paso
5
del mineral, de los materiales y de los hombres, como consecuencia las
“corrientes del aire” fueron cortadas con frecuencia.
En los años 20 los ventiladores antiguos fueron sustituidos por ventiladores
pequeños eléctricos de turbina. Los ventiladores del tipo succión fueron
colocados en la superficie y aumentados gradualmente de tamaño con el paso
del tiempo. El aire de los compresores superficiales fue transportado mediante
tuberías a la mina ayudando en el proceso de ventilación.
En vista de que las minas se hacen más profundas y los requisitos de la
ventilación se vuelven más complejos, los especialistas de minas tendrán que
adaptar sus sistemas para satisfacer estas nuevas demandas. Una solución
sencilla consiste en aumentar la capacidad de los ventiladores principales. Sin
embargo, esto aumenta el consumo energético y podría no abordar los
problemas locales relacionados con la calidad del aire donde hay motores
diésel en uso. También puede darse el caso de que el aumento de velocidad
en las labores se vuelva inaceptable.
La alternativa es utilizar mejor los flujos de aire existentes, que es cuando el
software de modelación y simulación revela su verdadero potencial. Estos
sistemas no sólo modelan flujos de aire, sino también los efectos del calor, el
polvo y otros contaminantes.
La ventilación no es algo que se pueda dar por sentado, no existen fórmulas
mágicas. Las necesidades de la ventilación deben ser entendidas, con
sistemas diseñados para manejar todos los desafíos que demanda una mina
moderna.
6
El correcto diseño del sistema de ventilación dentro de una mina subterránea
es de vital importancia para asegurar la supervivencia de los trabajadores así
como el correcto funcionamiento de los equipos de trabajo.
Dentro de las minas se pueden encontrar diversos gases, producidos por la
extracción del mineral y entre los más importantes encontramos:
• Oxígeno (O2):
No tiene color, sabor u olor, sus efectos: al 21% porcentaje ideal, al 15% la
respiración comienza a ser difícil, al 10% se considera muy perjudicial para
la salud.
• Dióxido de Carbono (CO2):
Es el resultado final de la combustión completa del carbono. Es un gas
asfixiante, incoloro, es soluble en el agua, presenta sabor y olor (en altas
concentraciones), ligeramente ácido, es incombustible y pesa más que el
aire. Para su detección se usa la lámpara de seguridad, detectores
automáticos de lectura digital y tubos colorimétricos. Se forma en grandes
cantidades en los incendios de mina y en las explosiones de grisú y polvo de
carbón. Se tiende a acumular en los lugares bajos de las labores. Sus
efectos al 3% son dificultad para respirar y al 10% puede causar la muerte.
• Monóxido de Carbono (CO):
Es el resultado de la combustión incompleta del carbono. Es altamente
toxico, incoloro, inodoro, insípido y es combustible. Se identifica con
detectores automáticos de lectura digital y tubos colorimétricos. Suele
aparecer por rozamientos, calentamientos, explosiones o cualquier proceso
en el que falte el oxígeno.
7
Rara vez se presenta en solitario ya que suele venir acompañado de otros
gases. Su efecto al 0.05% es riesgoso para quien lo respira.
• Sulfato de Hidrogeno (SH2):
Se origina en la descomposición de pirita y sustancias que contengan
azufre. Es un gas muy toxico, provoca irritaciones en las mucosas de los
ojos y conductos respiratorios, inflamación del aparato respiratorio, edema
pulmonar y parálisis respiratoria irreversible. Es incoloro, tiene un sabor
azucarado y un olor a huevo podrido, pesa más que el aire y por encima de
una concentración del 4 % es explosiva. Sus efectos al 15% son fatales para
la vida. Se identifica con detectores automáticos de lectura digital y tubos
colorimétricos.
• Dióxido de azufre (SO2).
Se produce por la combustión de compuestos de azufre. Es tóxico, puede
producir edemas pulmonares muy graves y quemaduras en ojos y piel. Es
un gas incoloro con un olor picante y a -10º C es líquido. Se detecta por
medio de tubos colorimétricos. Es el causante de la llamada "lluvia ácida".
• Hidrógeno (H2):
En la minería aparece en estado libre, también lo encontramos en la
descomposición del ácido sulfúrico en las salas de baterías, si se apaga con
agua el carbón incandescente se puede formar hidrógeno. Al reaccionar con
el oxígeno es explosivo en algunas ocasiones, siendo la concentración más
peligrosa la compuesta por 71 % de aire y 28 % de hidrógeno, siendo en
este caso más inflamable que el grisú. Es también un gas asfixiante,
8
incoloro, inodoro, insípido y más ligero que el aire. Los toxímetros y los
tubos colorimétricos se usan para detectarlo.
• Óxidos Nitrosos (NO+NO2).
Son gases que raramente se presentan separados, habituales en las
voladuras. Son tóxicos y pueden llegar a producir la muerte por edema
pulmonar. Son de color pardo rojizo (en elevadas concentraciones) y de olor
acre. Los tubos colorimétricos son los usados para detectarlos. Hay que
poner especial cuidado en disolverlos después de la voladura.
• Grisú (CH4).
Es una mezcla de metano y aire con algún gas, pero el que determina sus
características es el metano. Dependiendo de los porcentajes se comporta
de distinta manera: 0-5 % el grisú arde, 5-15 % es altamente explosivo y
mayores al 15 % es asfixiante. Es un gas incoloro, inodoro, insípido,
altamente combustible ardiendo con llama azulada y más ligero que el aire.
La lámpara de gasolina (de seguridad) y los grisúmetros o metanómetros
son los usados para detectarlo. También conocido como gas de pantano,
tiende a acumularse en los lugares altos de las labores con poca ventilación.
En el tajo aparece de distintas maneras:
Con un desprendimiento lento al liberarse entre el carbón y los hastiales.
Desprendimiento ocasional audible sin violencia en grietas o fallas.
Desprendimientos instantáneos y violentos con proyección de sólidos.
La temperatura aproximada de inflamación es de unos 600º C, y la explosión
puede venir provocada por fuego directo, choque entre metales, chispa
eléctrica, etc.
9
1. CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1. Ubicación y acceso
La unidad minera HEMCO, se ubica en la hoja cartográfica N° 3858-2, en el
municipio de Bonanza, Región Autónoma del Atlántico Norte (RAAN), estado
de Nicaragua. Sus coordenadas geográficas son:
• 14°01'00” Latitud Norte.
• 84°35'00” Latitud Oeste.
• Altura media: 265 msnm.
Geográficamente se ubica en el flanco Nor Oriental a 415 Km de Managua.
Existen dos vías de acceso hacia la unidad:
1° Carretera afirmada, pasando por las municipalidades de Boaco, Rio
Blanco, Mulukuku y Siuna, toma 14 horas en camioneta y 20 horas en bus
debido al mal estado de la carretera y lo agreste de su relieve.
2° La zona también es accesible por vía aérea, conforme el siguiente
itinerario: Aeropuerto Internacional Augusto C. Sandini - Aeropuerto de
Bonanza, Tiempo de vuelo: una hora.
11
1.2. Clima y topografía
Presenta un clima tropical húmedo; la temperatura promedio anual es de
25° C, con un alto nivel de pluviosidad: 3,500 mm anual. Las cantidades
máximas de precipitación se registran en los meses de julio y agosto; las
mínimas entre marzo y abril.
La topografía está compuesta por colinas de mediana elevación, presentando
un relieve muy irregular con elevaciones de 300 msnm, siendo el promedio de
265 msnm. Hemco está situada sobre rocas volcánicas del terciario. Parte de
los 7,300 km² que comprende la Reserva Forestal de Bosawás se ubica en
este municipio.
La mayor parte de los suelos del municipio de Bonanza son ácidos, presentan
fundamentalmente una vocación forestal y sólo una pequeña región produce
granos para auto consumo y un excedente muy bajo para comercialización.
Son suelos aptos para el desarrollo de grandes bosques de madera preciosa,
semipreciosa y madera dura para la construcción. Al Este y Noreste del
municipio, los suelos permiten que se desarrollen actividades agrícolas y
ganaderas. Conforme a esta característica se han podido clasificar los suelos
en tres grandes categorías:
Tabla 1.1 Clasificación de suelos
(Fuente: Estudio Edafológico Centro Humboldt 1998.)
12
1.3. El problema
1.3.1. Definición del problema:
Actualmente la mina presenta un sistema de ventilación a tiro natural, con
recirculaciones de aire, que oscilan entre los niveles superiores (ventilación
no definida) principalmente por la gran cantidad de chimeneas que
comunican a superficie, estos flujos son muy variables existiendo cambios
de dirección durante el día y la noche, ello se debe fundamentalmente por
los cambios de temperatura que expanden el volumen de aire.
De las estaciones de ventilación monitoreadas, el 69 % presentan
velocidades debajo de 25 m/min, además presentan valores de humedad
muy altas, en promedio están en 90% e incluso algunas llegan a 99%; ello
debido a la presencia de drenajes de agua, que bajan de los niveles
superiores (desde superficie debido a las intensas lluvias) acumulándose
en el Nv. 850, donde se observa aniegos y desborde de agua que invaden
los tendidos de líneas de Cauville.
Es por ello la urgencia de realizar un estudio integral y poner a punto su
sistema de ventilación, que conlleve a la implementación y aseguramiento
de los requerimientos básicos de aire fresco para el óptimo desarrollo de
los procesos de exploración, desarrollo, preparación y explotación;
cumpliendo con las normas de ventilación Nicaragüense estandarizada con
la norma Peruana y Chilena.
13
1.3.2. Identificación y selección del problema:
De lo expresado en el ítem anterior se desprenden los problemas que
intenta resolver la presente investigación:
a) Calcular el volumen de aire fresco requerido para la operación actual y
proyectada.
b) Modelar el circuito de ventilación actual con el soporte del software
VENTSIM™ Visual Avanzado.
c) Simular el nuevo diseño del sistema de ventilación, que le permitan
desarrollar las labores operativas tanto en la zona mecanizada, como en
la zona convencional.
d) Seleccionar el diámetro óptimo y la ubicación de la chimenea principal
de ventilación.
e) Selección del ventilador principal y los auxiliares, los cuales cumplan
con los parámetros calculados en el sistema de ventilación (presión y
caudal).
1.3.3. Planteamiento y formulación del problema:
El planteamiento del problema está dado y como pregunta nos hacemos:
a) ¿Qué alternativas de solución se podría implementar para mejorar el
sistema de ventilación?
b) ¿Con los datos obtenidos de presión y caudal se podrá seleccionar el
ventilador y conocer la potencia requerida en obra, necesaria para
poder suministrar este caudal en los frentes del trabajo?
c) ¿De qué manera, la optimización del sistema de ventilación posibilitará
a futuro una mejora en la calidad de vida de los trabajadores?
14
1.4. Objetivos.
1.4.1. Objetivo general:
Realizar una evaluación integral de la mina HEMCO, que conlleve al
modelamiento del nuevo diseño del sistema de ventilación, mediante el
soporte del software VENTSIM™, y permita mecanizar el sistema de
extracción mediante el empleo de equipos diésel, sin que estos
comprometan los niveles superiores de explotación. Revisar también los
parámetros de minado, estandarizando las condiciones actuales y
proyectadas, cumpliendo con las normas vigentes del estado de Nicaragua
validado con las normas Peruana y Chilena.
1.4.2. Objetivos específicos:
a) Calcular el caudal de aire necesario para las operaciones actual y
proyectado, así como en la labores de desarrollo mecanizados.
b) Mediciones de campo para la caracterización experimental del modelo.
c) Conocer el caudal y presión del ventilador principal y los ventiladores
auxiliares proyectados, según las condiciones operativas del sistema.
d) Seleccionar un diámetro apropiado y cantidad de líneas de magas, el
cual no eleve el costo de diseño, ni el consumo de energía de los
ventiladores.
e) Simular el nuevo diseño del sistema de ventilación, con el soporte del
software VENTSIM™ Visual Avanzado.
15
1.5. Justificación e importancia de la investigación
El presente trabajo de investigación se justifica, porque servirá para el
mejoramiento del sistema de ventilación de la unidad minera Hemco, tomando
decisiones respecto al control y diseño de los circuitos y alternativas de
solución, realizando una óptima ingeniería de ventilación, la cual funcione
eficientemente evitando costos de reingenierías. Este estudio propone un
diseño flexible con el fin de administrar eficientemente los recursos actuales y
proyectados, dando a conocer criterios, pautas para su selección y
conocimientos sobre sus principios de funcionamiento.
Así mismo reflejándose en el mejor desempeño de los trabajadores en sus
tareas y labores encomendadas, minimizando las enfermedades
ocupacionales, obteniendo mejores resultados de efectividad y productividad.
1.6. Planificación
Las actividades se programaron para ser ejecutadas en mina, iniciándose en
una primera etapa del 26 de febrero al 08 de Marzo y en una segunda etapa
del 26 de Marzo al 22 de Junio del 2014.
Procesando toda la data de campo, listado de los equipos diésel, personal,
consumo de explosivos, inventario de ventiladores, balance y cobertura
actual.
16
1.7. Metodología de trabajo
Se detalla las técnicas y herramientas usadas en el proceso de investigación:
1. Formación de brigada de trabajo: día, tarde y noche; disponibilidad de
instrumentos de medición (Termo-anemómetro, barómetro, distanciómetro,
detector multigases O2, CO y NO).
2. Levantamiento de estaciones principales: Ingresos y salidas del aire, en los
portales principales (Aforo).
3. Monitoreo de las estaciones secundarias en cada nivel. Se realizaron
mediciones de sección de la labor, dirección y velocidad del aire,
temperatura, humedad relativa y presión barométrica.
4. Finalmente en gabinete, se calcularon los caudales que discurre en cada
estación, a los formatos de control base, para luego procesar a los planos
de ventilación en 2D.
5. Caracterización de los ventiladores operativos, según el caudal, presión y
energía consumida (valores medidos en campo) y exportados a la base de
datos del modelo en VENTSIM™.
6. Se asignó un factor de fricción según la rugosidad de las paredes, así
mismo la asignación de pérdidas por choque según la geometría de cada
labor.
7. Ubicación de puertas, tapones, reguladores, orificios y toda condición que
cause resistencia al paso de aire.
8. Con esta data se procedió a modelar y calibrar el circuito integral de
ventilación en el software VENTSIN™, donde se analizaron las alternativas
de mejora.
9. Análisis de inversión para la implantación del diseño final de ventilación.
17
2. CAPITULO II
MÉTODOS Y CÁLCULOS DE VENTILACIÓN EN MINAS Y TÚNELES
La materia prima de la ventilación es el aire; ésta es una mezcla de gases que
conforman la atmosfera terrestre, “aire seco”. Sin embargo el aire siempre viene
acompañado de vapor de agua. Desde el punto de vista termodinámico el aire es
una mezcla de aire seco y vapor de agua en proporciones variables, dependiendo
de la temperatura y presión barométrica.
La composición química del aire seco al nivel del mar es:
Composición química del aire seco a nivel del mar
Gas % en volumen % en peso Nitrógeno 78.084 75.55 Oxígeno 20.946 23.13 Argón 0.934 1.27
Dióxido de carbono 0.033 0.05 Otros gases 0.003 -
Los cambios termodinámicos afectan el contenido de vapor de agua al condensarse
o evaporarse. El término aire seco es hipotético, pues no existe en la atmósfera.
18
2.1. Ventilación natural
Es el flujo natural de aire que ingresa al interior de una labor sin necesidad de
alguna fuerza mecánica externa. Para que se dé este movimiento tiene que
existir una diferencia de altura entre las bocaminas de entrada y salida. En
realidad, más importante que la profundidad de la mina es el intercambio
termodinámico que se produce entre la superficie y el interior. La energía
térmica agregada al sistema se transforma a energía de presión, susceptible
de producir un flujo de aire.
Por tanto, la ventilación natural “PVN" se debe a la diferencia del peso
específico del aire entrante y saliente. Esto proviene principalmente de la
diferencia de temperatura, en menor grado la diferencia de presión, y todavía
tiene menor influencia la variación de humedad y su composición.
El calentamiento progresivo del aire origina que ésta circule a través de las
labores subterráneas. El fenómeno es análogo al que se produce en una
chimenea donde el aire caliente desplaza al aire frío que se encuentra por
encima de ésta.
La temperatura en el exterior puede variar hasta 35°C entre el verano y el
invierno, mientras que la temperatura en el interior de la mina permanece más
o menos constante, excepto en las cercanías de las conexiones a superficie.
Esto hace que la PVN varíe de acuerdo con las fluctuaciones estacionales de
la temperatura en la superficie. Por ejemplo, en una mina ubicada en relieve
montañoso, que se explota por secciones, en invierno, la columna de aire
interior en la chimenea (AB) se calienta debido al calor de las rocas, y se hace
más liviana que la columna de aire frío (CD) de la entrada del socavón; se
producirá un tiro natural en el sentido CBA.
19
Figura 2.1 Ventilación Natural.
(Fuente: Elaboración propia.)
Por el contrario, en verano, el sentido de la corriente es inverso. En primavera
y otoño, las temperaturas del aire exterior se igualan con la temperatura del
aire interior, y la ventilación natural no se produce. En verano, en regiones
tropicales, el sentido de la corriente de aire puede cambiar del día a la noche.
Si la mina está ubicada en un relieve horizontal, la ventilación natural no
existe o es muy débil.
La ventilación natural será mayor en climas fríos que en climas templados o
cálidos; si la diferencia de temperatura desaparece, el flujo de aire cesa. Las
minas que son profundas, donde la gradiente geotérmica es alta y las
conexiones a superficie están a diferente altitud, tienen buena ventilación
natural independientemente de su ubicación geográfica. Para minas de poca
profundidad (hasta 500 m) la dirección del flujo es generalmente variable.
La ventilación natural es fluctuante, inestable y poco confiable; en caso de un
incendio la ventilación natural puede ser impredecible y peligrosa.
En general, deberá considerarse como un medio auxiliar para ventilar la mina.
Se hará trabajar el ventilador de tal manera que sea ayudado por la PVN.
20
Para una mina dada, PVN es una constante y el caudal que circulará a través
de ésta (Qm), variará de acuerdo a la resistencia de la mina (Rm).
Figura 2.2 Curva característica de PVN.
(Fuente: Elaboración propia.)
2.2. Ventilación mecánica
La ventilación mecánica o ventilación forzada es la ventilación en la que las
diferencias de presiones son creadas por dispositivos mecánicos accionados
por energía eléctrica, aire comprimido, máquinas de combustión interna, etc.
En minería, cuando la ventilación natural no es capaz de cumplir con las
exigencias de caudal y velocidad suficientes, se utiliza la ventilación mecánica
sea con ventiladores principales, secundarios o auxiliares.
Para efectos de claridad se dan las siguientes definiciones:
Ventilador principal: Ventilador que mueve el flujo de aire entre
superficie y mina ya sea por inyección o extracción. Puede estar ubicado
en superficie o en interior de la mina.
P
Qm
PVN
Cte.
21
Ventilador secundario (booster): Ventilador que se encarga de mover
el aire entre niveles o que direcciona el flujo de aire hacia los ventiladores
principales ayudándolo a controlar la presión.
Ventilador auxiliar: Ventilador que se encarga de mover el aire a través
de mangas hacia los frentes ciegos.
2.3. Ventilación auxiliar
En zonas que no son ventiladas por la corriente principal (frentes ciegos), es
necesario una ventilación específica con el objetivo de tener en el frente de
trabajo, el caudal de aire necesario para remover los gases. Esta ventilación
es comúnmente conocida como ventilación Auxiliar.
2.3.1. Elementos de una instalación auxiliar
Una instalación de ventilación auxiliar estará formada principalmente por
un ventilador y una manga.
1. Ventilador. Un ventilador o más instalados en serie dependiendo de las
exigencias. Generalmente son de tipo axial.
2. Manga. Está formada por un tejido textil de poliéster revestido con PVC,
el poliéster proporciona al conducto su resistencia mecánica. Se utilizan
varios espesores en función a la presión que estará sometida. En el
caso de ventilación aspirante las tuberías pueden ser también de
poliéster llevando anillos de refuerzo que le proporcionan rigidez.
22
Las tuberías totalmente rígidas de PVC o metálicas no se recomiendan por
su elevado costo, su alto peso y la dificultad para salvar obstáculos tales
como curvas, estrechamientos, etc.
2.3.2. Tipos de sistemas de ventilación
La ventilación auxiliar en una mina o túnel puede ser de 4 tipos:
1. Soplante
El aire entra al frente de la labor a través de un conducto (manga),
impulsado por un ventilador, y desplaza la masa de aire viciado hacia
la corriente principal de aire. Este es el sistema predominante usado
en la mayoría de minas y túneles subterráneos.
La corriente de aire limpio que se genera en este sistema, a una
velocidad relativamente alta, provoca al entrar en contacto con los
gases existentes una mezcla turbulenta con lo que elimina la
acumulación o estratificación de gases en zonas próximas al frente.
Figura 2.3 Ventilador soplante.
(Fuente: Curso de Ventilación de Minas (2010) - Intercade.)
Ventilador Auxiliar
Soplante
Ducto flexible
Galería principal
Frente
23
La salida del conducto debe estar situada a una distancia adecuada
del frente, de modo que la zona de barrido se extienda hasta éste. Si
la distancia es excesiva, se crea una zona muerta, en la que el aire no
se renueva (ver Figura 2.4).
Figura 2.4 Zona muerta.
(Fuente: Instituto de Ingenieros de Minas del Perú (1989). Manual de Ventilación de minas.)
2. Aspirante
En este método, el aire contaminado del frente es succionado a través
del conducto debido a la depresión creada por un ventilador situado en
el otro extremo. Este aire es evacuado en la corriente de ventilación
principal, procedente de la cual entra aire limpio a través de la galería,
Figura 2.5 Ventilación aspirante.
(Fuente: Curso de Ventilación de Minas (2010) - Intercade.)
Ventilador Auxiliar
Aspirante Ducto Rígido Frente
Galería principal
24
La boca de aspiración de la tubería debe situarse muy próxima al
frente, pero aun así, debido a la distribución de las curvas de
velocidades del aire en las zonas próximas a la aspiración, este
sistema no efectúa en general un buen barrido del frente, por lo que
suele ser necesario el uso de la configuración denominada mixta.
3. Soplante con apoyo aspirante
Forma parte de los sistemas mixtos, también llamado sistema
solapado, utiliza un ventilador auxiliar de refuerzo, situado frente a la
labor, y con un tramo de conducto de poca longitud. Estos sistemas
combinan las ventajas de cada sistema, consiguiendo el mejor efecto
de ventilación en situaciones concretas de minería.
Figura 2.6 Ventilación soplante con apoyo aspirante.
(Fuente: Curso de Ventilación de Minas (2010) - Intercade.)
4. Aspirante con apoyo soplante
Un aspirante con solape soplante tendrá el esquema opuesto, y la
función del ventilador auxiliar de refuerzo (soplante) es precisamente
la de asegurar un buen barrido del frente, evitando la formación de
zonas muertas sin ventilación adecuada.
Galería Principal
Ventilador Auxiliar
Soplante
Ventilador Auxiliar
Aspirante Frente
Ducto flexible
Ducto Rígido
25
Figura 2.7 Ventilación aspirante con apoyo soplante.
(Fuente: Curso de Ventilación de Minas (2010) - Intercade.)
2.4. Pérdidas de carga
La energía suministrada a un fluido en movimiento, por medios naturales o
mecánicos, es consumida íntegramente para vencer las pérdidas de carga de
un circuito de ventilación. Estas pueden dividirse en pérdidas por fricción,
pérdidas por choque y pérdidas por presión dinámica.
2.4.1. Pérdidas por fricción
Las pérdidas por fricción o caída de presión estática son aquellas que se
producen debido al rozamiento del aire con las paredes de los ductos, así
como al propio rozamiento entre las partículas del fluido. Cuando el aire
fluye a través de un ducto, la presión requerida para moverlo a través de él
depende no sólo de la fricción interna, sino también del tamaño, longitud,
forma del ducto, velocidad y densidad del aire. Todos estos factores son
considerados en la ecuación de J. Atkinson, denominada "Ley de
Atkinson".
Ventilador Auxiliar
Aspirante
Ventilador Auxiliar
Soplante
Frente
Ducto flexible
Ducto Rígido
26
∆𝑃𝑃𝑠𝑠 =𝜌𝜌×𝐾𝐾×𝐶𝐶×𝐿𝐿×𝑉𝑉2
1.2 ×𝐴𝐴 … … … … (2.1)
Dónde:
• ΔPS: Caída de presión estática (Pa).
• ρ: Densidad del aire a cota de trabajo (kg/m3).
• K: Factor de fricción del ducto o Factor de Atkinson (kg/m3).
• C: Perímetro del ducto (m).
• L: Longitud del túnel (m).
• V: Velocidad (m/s).
• A: Área del ducto (m2).
Sabiendo que: Q = V × A
La fórmula anterior se puede expresar como:
∆𝑃𝑃𝑠𝑠 =𝜌𝜌×𝐾𝐾×𝐶𝐶×𝐿𝐿×𝑄𝑄2
1.2 ×𝐴𝐴3 … … … … (2.2)
En un circuito de ventilación auxiliar, las pérdidas por fricción en las
mangas son de importancia de cara al diseño de la instalación, siendo las
de las galerías del túnel o mina despreciables frente a estas (suponen en
general menos de un 1% en relación a las de las mangas).
2.4.2. Perdidas por choque
Las pérdidas por choques son aquellas que se producen cuando el flujo de
aire cambia de dirección o el conducto cambia de sección. Estas pérdidas
se calculan como un porcentaje sobre la presión dinámica del fluido:
27
𝛥𝛥𝑃𝑃𝑥𝑥 = £𝜌𝜌×𝑉𝑉2
2 … … … … … (2.3)
Dónde:
• ΔPx: Caída de presión por choque (Pa).
• £: Coeficiente de pérdida, valor obtenido experimentalmente.
• ρ: Densidad del aire (kg/m3).
• V: Velocidad del aire en el conducto (m/s).
En un circuito de ventilación, esto ocurre en elementos como codos,
cambios de diámetros o sección, puntos de bifurcación, rejillas de
protección del ducto o ventilador, etc.
La única dificultad del cálculo de estas pérdidas está en usar una correcta
estimación del factor. Es mucha la literatura, basada principalmente en
ensayos experimentales, que se ocupan de este tema.
2.4.3. Pérdidas por presión dinámica
Al final del circuito, usualmente a la salida del ducto (sistemas soplantes) o
la salida del ventilador (sistemas aspirantes) se ha de tener en cuenta la
velocidad con la que el aire sale, ya que ésta es una pérdida más. Estas
pérdidas no tienen mayor complicación y se calculan por la fórmula
general:
𝛥𝛥𝑃𝑃𝑑𝑑 =𝜌𝜌×𝑉𝑉2
2 … … … … … … (2.4)
28
Dónde:
• ΔPd: Caída de presión dinámica (Pa).
• 𝜌𝜌: Densidad del aire (kg/m3).
• V: Velocidad del aire en el conducto (m/s).
2.4.4. Factor de fugas en un manga
Cuando se trabaja con ventilación auxiliar se presenta fugas, inicialmente,
dependen de las propias características del ducto, pero ha de tenerse en
cuenta que estas tuberías están instaladas en un sistema dinámico, es
decir, al mismo tiempo que se aporta aire están trabajando en el frente, por
lo que es muy frecuente que se vean deterioradas con el paso del tiempo.
El caudal final considerando las fugas se calcula con la siguiente ecuación:
𝑄𝑄𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 = 𝑄𝑄×(1 −𝐹𝐹
100)−𝐹𝐹 100⁄ … … . . . … . (2.5)
Dónde:
• Q FINAL: Caudal de descarga del ventilador axial (m3/s).
• Q: Caudal requerido en el frente de trabajo (m3/s).
• L: Longitud equivalente del ducto (m).
• F: Factor de fuga del ducto otorgada por el fabricante (%).
2.5. Ventiladores eléctricos
Un ventilador es una maquina rotativa que pone el aire o un gas en
movimiento. Podemos definirlo como una turbomáquina que transmite energía
para generar la presión necesaria manteniendo un flujo continuo de aire.
29
Para realizar este trabajo el ventilador requiere de una potencia en el eje del
motor que lo acciona y que viene dada por la expresión:
𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (𝑊𝑊𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑖𝑖) =𝐶𝐶𝑃𝑃𝐶𝐶𝐶𝐶𝑃𝑃𝐶𝐶 (𝑚𝑚3/𝑖𝑖) ×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑖𝑖𝑃𝑃ó𝑃𝑃 𝑇𝑇𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐶𝐶 (𝑃𝑃𝑃𝑃)
𝜂𝜂𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑑𝑑𝑣𝑣𝑣𝑣 (%)… … … . (2.6)
Un ventilador funcionando a una determinada velocidad y conectado a un
sistema que tiene una resistencia dada, desarrolla una presión que
representa su capacidad de realizar trabajo útil. Una vez estabilizado el flujo
de aire a través del sistema, una parte de la energía impartida por el
ventilador se convierte en velocidad (presión de velocidad), y el resto será la
energía disponible para vencer la resistencia del circuito (presión estática o
útil). La suma de estas dos presiones constituye la presión total del aire en un
punto determinado del circuito.
2.5.1. Clasificación de los ventiladores
Los ventiladores se dividen en el sentido más general en 3 tipos:
Ventiladores de centrífugos, hélice y axiales.
a) Ventilador Centrifugo
El ventilador centrífugo consiste en un rotor encerrado en una
envolvente de forma espiral; el aire entra axialmente, es movido
radialmente por el impeler y descargado tangencialmente. La
trayectoria del fluido sigue la dirección del eje del rodete a la entrada y
es perpendicular a la salida del mismo (ver Figura 2.8).
30
Figura 2.8 Ventiladores Centrífugos.
(Fuente: Curso de Ventilación de Minas (2010) - Intercade.)
No obstante, en la actualidad, se está utilizando ventiladores de tipo
centrífugo, con la característica particular y principal de que, tales
unidades son instaladas mayoritariamente en superficie atendiendo la
restricciones de evitar grandes excavaciones en interior.
Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de Alabes (Ver Figura 2.9):
1. Alabes curvados hacia adelante (1).
2. Alabes rectos (2).
3. Álabes inclinados /curvados hacia atrás (3, 4, 5 y 6).
Figura 2.9 Tipos de Alabes.
(Fuente: Conferencias sobre ventilación de minas - Zitrón.)
31
b) Ventilador de Hélice
Está formado por un rodete dentro de un anillo o carcasa de montaje.
La dirección de la corriente de aire es paralela a la flecha del
ventilador; se emplea para movilizar aire en circuitos cuya resistencia
es muy baja; puede manejar grandes volúmenes de aire a una presión
estática baja.
Figura 2.10 Ventilador de Hélice (Fuente: Conferencias sobre ventilación de minas - Zitrón.)
c) Ventilador Axial
Este tipo de ventilador consiste esencialmente en un rodete alojado en
una envolvente cilíndrica o carcasa.
Figura 2.11 Ventilador Axial.
(Fuente: Conferencias sobre ventilación de minas - Zitrón.)
32
2.5.2. Comparativa de ventilador axial frente a centrífugo
a) Los ventiladores axiales ofrecen mejor eficiencia en un amplio rango
de puntos de funcionamiento, mientras que los ventiladores
centrífugos pueden tener un rendimiento muy alto, pero solamente
sobre un rango muy reducido, y sólo sobre una curva característica.
b) Este parámetro es muy importante ya que el coste de la energía es un
factor que se tiene muy en cuenta. Si un ventilador centrífugo
diseñado para un punto de funcionamiento determinado ha de trabajar
en otras condiciones, debido, por ejemplo, a un cambio en las
condiciones resistentes de la mina, tendrá presumiblemente una
disminución de rendimiento considerable.
c) Mayor rendimiento mecánico de los ventiladores axiales, ya que los
ventiladores centrífugos transmiten el movimiento desde motor al
rodete con transmisión por correas o mediante otros tipos
transmisiones. Esto implica una serie de complicaciones adicionales
frente a un ventilador axial, ya que además de la pérdida de
rendimiento por transmisión, podrían aparecer más frecuentemente
fenómenos de vibraciones debido a que es un sistema mecánico más
complejo.
d) Un ventilador axial tiene más versatilidad en la regulación que un
ventilador centrífugo, ya que podemos actuar sobre el ángulo de
posición de los álabes y sobre la velocidad de rotación con un variador
de frecuencia, mientras que el ventilador centrífugo tiene regulación
por velocidad, y si queremos conseguir otro punto de funcionamiento,
será a base de aumentar la resistencia del circuito, lo que significaría
un incremento de potencia.
33
2.5.3. Tipos de configuraciones de un ventilador
Un ventilador puede ser, según la función que va a realizar de extracción
de aire viciado o de impulsión de aire fresco. Los ventiladores de impulsión
son generalmente más sencillos que los de extracción.
En estos casos la protección del ventilador en su conjunto es más rigurosa;
además, los motores pueden ser encapsulados para evitar que se dañen
por la abrasión, la atmósfera corrosiva (casos típicos de minería) o
resistentes a la temperatura durante un cierto intervalo de tiempo
Figura 2.12 Ventilador Axial Extractor.
(Fuente: Foto tomada por el tesista en la mina San Vicente - Bolivia.)
Otro tipo de clasificación podría hacerse en función del número de etapas
o escalones; la mayoría requieren una, sin embargo en ventilación auxiliar
principalmente, se requieren presiones muy elevadas (más de 4,000 Pa). En
estos casos es utilizan ventiladores de dos etapas, siendo capaces de
conseguir presiones mayores. Teóricamente uno de doble etapa
conseguiría el doble de presión que un rodete de una solo etapa, pero en
34
la práctica el aire sale tan torsionado del primer rodete que el segundo
pierde algo de eficiencia, con lo que realmente se consigue menos presión.
Figura 2.13 Ventilador de 1 y 2 Etapas.
(Fuente: Conferencias sobre ventilación de minas - Zitrón.)
2.5.4. Componentes de un ventilador axial
Las partes importantes que componen un ventilador y que afectan sus
propiedades aerodinámicas son:
a) Rodete o impulsor, es la parte móvil del mismo, se compone de
álabes y cubo o soporte de los álabes. En función de las necesidades,
el rodete puede ser de álabes regulables o no regulables.
En el caso de álabes regulables, pueden ser:
• Álabes regulables manualmente por regulación individual.
• Álabes regulables manualmente por regulación central.
• Álabes regulables hidráulicamente. En este caso existe la
posibilidad de que dicha regulación se haga con el ventilador en
marcha.
b) Carcasa o cilindro base, es la envolvente que protege el rodete y el
motor del ventilador.
1 Etapa 2 Etapas
35
c) Motor, transforma la energía eléctrica en energía mecánica.
d) Tobera de admisión o campana aerodinámica, se trata de un
accesorio que sirve para minimizar las pérdidas de carga producidas
en la entrada del aire en el ventilador.
e) Cono difusor, es un elemento que se acopla a la descarga del
ventilador para reducir la presión dinámica, ésta una pérdida del
sistema, es decir, es una energía que el ventilador genera, pero que
no realiza trabajo.
f) Rueda Directriz, accesorio aerodinámico cuya función es direccionar
el flujo de aire axialmente a la salida del ventilador, y así evitar
pérdidas por turbulencia.
Figura 2.14 Partes de un ventilador axial bietápico.
(Fuente: Manual de servicio de ventiladores axiales mineros - AIRTEC.)
36
2.5.5. Curva característica del ventilador.
La curva característica de un ventilador es la representación gráfica de la
relación existente entre la presión desarrollada por la máquina y el caudal
de aire que fluye a través de la misma para una velocidad de rotación
determinada. Para cada ángulo de regulación de los álabes tendremos una
curva distinta. El punto de corte de la curva del ventilador con la resistencia
del circuito es el punto de funcionamiento del ventilador (Po, Qo).
Ésta curva, muestra generalmente la presión estática desarrollada y la
potencia al eje requerida para cada condición de flujo. En algunos casos,
se incluye además la eficiencia del ventilador
Figura 2.15 Curva característica del ventilador. (Fuente: Seminario de ventiladores axiales mineros - AIRTEC.)
37
1° Trabajo en serie de dos ventiladores
Con el trabajo de dos ventiladores similares, instalados en serie y que
giran con igual número de revoluciones, el caudal de aire que generan es
ligeramente mayor a su caudal inicial y la presión total es
aproximadamente el doble. La curva característica combinada se
construye sumando sus presiones (ordenadas), para un mismo caudal.
Para una resistencia dada, un solo ventilador podría trabajar en un punto
próximo al bombeo (P1, Q1); en cambio al acoplarle otro ventilador, se
puede observar que está bastante alejado del régimen inestable (PT, QT).
Ver Figura 2.16
Figura 2.16 Curva de dos ventiladores en serie. (Fuente: Conferencia sobre ventilación en minas - ZITRON.)
38
2° Trabajo en paralelo de dos ventiladores
Dos o más ventiladores instalados en paralelo son utilizados para generar
un mayor caudal manteniendo una misma presión. La curva característica
combinada se obtiene sumando sus caudales (abscisa) para una misma
presión.
El caudal conseguido (QT) no es nunca la suma de los que se conseguiría
con cada uno de los ventiladores trabajando solo (QT1), ya que la curva de
resistencia del sistema no es una horizontal sino una curva de segundo
grado.
Si sólo uno de los ventiladores trabajase, su punto de funcionamiento sería
distinto, con una presión más baja y con un caudal de aire mayor (PT1,QT1).
Ver Figura 2.17.
Figura 2.17 Curva de dos ventiladores en paralelo.
(Fuente: Conferencia sobre ventilación en minas - ZITRON.)
39
2.5.6. Fenómeno de Bombeo
Para un solo ventilador en funcionamiento, si la resistencia del circuito
fuese menor de lo estimado, el punto de funcionamiento se desplazaría
hacia caudales mayores, pero, si la resistencia fuese más elevada el punto
de funcionamiento tendería a caudales inferiores, llegando incluso a hacer
que el ventilador trabajase en régimen inestable, es decir en bombeo.
Este fenómeno se evita en la fase de diseño calculando un tipo de álabe
que defina una curva del ventilador, tal que el corte con la curva resistente
esté fuera de la zona inestable del ventilador.
Para cada curva característica del ventilador tendremos un punto de
bombeo, por tanto, si tenemos en cuenta que un ventilador tiene un haz de
curvas que abarca el rango de regulación de los álabes, definimos la curva
formada por los puntos de bombeo del haz como “curva límite de bombeo”.
Figura 2.18 Ventilador sobredimensionado y subdimensionado. (Fuente: Conferencia sobre ventilación en minas - ZITRON.)
40
Un ventilador operando cerca del punto de bombeo tendrá un severo
incremento de ruido. En algunos ventiladores sonará casi como si el rodete
estuviese siendo impactado por un objeto sólido (“hammering”).
Si trabajase continuamente en bombeo puede provocar una fatiga
estructural de los álabes.
2.5.7. Potencia Instalada
Gran parte de los ventiladores de las minas son impulsados por motores
eléctricos (de corriente alterna); la energía eléctrica que consume dicho
motor puede calcularse de la siguiente manera:
𝑊𝑊 = 𝐸𝐸 ×𝐼𝐼 ×𝑝𝑝𝑝𝑝 ×√3 … … … … … . (2.7)
Dónde:
• W : Potencia Eléctrica en Kw.
• E : Voltaje en kv.
• 𝐼𝐼 : Corriente en Amp.
• 𝑝𝑝𝑝𝑝 : Factor de potencia, cosɸ.
Las consideraciones que debemos tener en cuenta para calcular la
potencia del motor son:
1° El caudal de aire que necesitamos mover, ello depende de nuestro
requerimiento, según el personal que labora, los equipos diésel, el tipo
y cantidad de explosivo a utilizar. (Q)
2° Cuál es la presión del sistema, ello está sujeto al caudal y la topografía
de los ductos de la mina. (H)
41
3° La eficiencia del ventilador, la cual varía entre 60 a 80%, dependiendo
de la fabricación, tamaño y punto de trabajo. (η)
4° Cuanto es la potencia mecánica necesaria para mover el caudal Q de
aire en un circuito cuya depresión es H, en Kw. (AHP)
𝐴𝐴𝐴𝐴𝑃𝑃 = 𝑄𝑄×𝐴𝐴… … … … … … … … . … . . . (2.8)
5° La potencia eléctrica del ventilador en Kw. (BHP)
6° La eficiencia de la transmisión, la cual varía entre 90% para
transmisión por poleas y correas, y 100% para transmisión
directa.(DE)
𝐵𝐵𝐴𝐴𝑃𝑃 =𝑄𝑄×𝐴𝐴×𝐷𝐷𝐸𝐸
𝜂𝜂… … … … . … … … … . (2.9)
7° Cuanto es el costo de operación, que está en función de la potencia
del ventilador BHP, el costo unitario de energía por hora Ce y el
tiempo de trabajo t. (Co)
𝐶𝐶𝑣𝑣 = 𝐵𝐵𝐴𝐴𝑃𝑃×𝐶𝐶𝑣𝑣×𝑃𝑃… … … … . . … … … . . (2.10)
42
3. CAPITULO III
LEVANTAMIENTO DE VENTILACION
Al inicio del estudio, la mina no contaba con un plan de aforos ni con instrumentos
necesarios para realizarlos. Con el fin de implementar una metodología de medición
se elaboró un esquema de aforo de las principales entradas y salidas de aire;
adicionalmente la mina contará con un formato básico de medición de estaciones,
que permitirá a la empresa, llevar un control de las variaciones de flujo según el
minado y los cambios de posición de los ventiladores.
3.1. Método de medición
Las mediciones del flujo de aire se basaron a la norma: “ASHRAE 111;
Practices for measurement, testing, adjusting and balancing of building
heating, ventilation, Air-conditioning and refrigeration Systems” usando el
método de áreas iguales “Method of equal areas”.
Se basa principalmente en la aproximación del área transversal del túnel a un
rectángulo para luego ser divido en áreas iguales y en su centro realizar las
mediciones de velocidad que posteriormente se promediarán.
43
Figura 3.1 “Method of equal areas”
(Fuente: Elaboración propia.)
3.2. Metodología del trabajo de campo
Se detallan las actividades:
Identificar las principales entradas y salidas de aire de la mina.
Tener codificadas todas las estaciones de monitoreo, indicando el nivel al
que pertenece, se identificará claramente la dirección del flujo, midiendo la
velocidad del aire, así como la sección de la labor y condiciones
psicométricas.
Anotar el estado de puertas, reguladores, cortinas de ventilación, mangas,
puntos de recirculación de aire y otros.
Concluido el levantamiento de aforos, se debe determinar el balance de
entradas y salidas de aire, no debe exceder en más de un 10%.
El caudal del aire en una chimenea es normalmente medido al pie de la
misma, tomando como base la galería de llegada. La velocidad del aire es
tomada a una distancia mayor de 8 m del pie de la chimenea, fuera de la zona
de turbulencia. Hacer una medición de velocidad usando anemómetros en la
44
misma chimenea no es factible, es insegura y puede resultar en medidas
inexactas por la incomodidad y turbulencia del aire.
3.3. Equipos de medición
01 Equipo digital multifunción:
• 01 Sonda de hilo caliente.
• 01 Sonda molinete de 60 mm Ø.
• 01 Sonda molinete de 16 mm Ø.
01 Barómetro-altímetro digital.
01 Distanciómetro digital.
01 Cronometro digital.
Tubos de humo.
01 Medidor de gases, con registro de oxígeno (O2), (CO) y (NO).
.
Figura 3.2 Instrumentos de medición de flujo de aire.
(Fuente: Manual de equipos Testo.)
45
3.4. Estaciones principales
Para el cálculo de la cobertura de la mina así como para la calibración del
modelo en el software VENTSIM™ se tomó en cuenta las 09 bocaminas
activas y la chimenea CH-240; el resto de chimeneas a superficie fueron
excluidos debido a su gran cantidad (se contabilizaron 48) y la variabilidad de
sus flujos, siendo está muy sensible a los cambios climáticos, así como al
tránsito de las locomotoras que crean un efecto pistón. Se comprobó que en
lapso de una hora éstas cambian de valor e incluso de dirección.
Las siguientes tablas presentan un resumen de los puntos aforados:
EST. UBICACIÓN TEMP
Presión Baromt. SECCION AREA VELOCIDAD CAUDAL
Nivel Labor °C hPa (a) m (h) m m2 m/s m/min m3/min cfm
EP-6 1275 BM Neptuno 25.0 974.5 2.82 2.80 7.41 0.81 48.8 361.4 12,764
EP-9 1300 CH-240 25.1 975.2 2.50 2.77 6.50 0.23 13.88 90.2 3,185
EP-10 1450 BM Capitán 26.0 966.1 1.20 2.10 1.51 1.35 81.2 122.8 4,336 CHs a Superficie Estimado 1,400.0 49,441
TOTAL INGRESO 1,974.4 69,725
Tabla 3.1 Medición de Caudales de Ingreso.
(Fuente: Levantamiento de campo.)
EST. UBICACIÓN TEMP
Presión Baromt. SECCION AREA VELOCIDAD CAUDAL
Nivel Labor °C hPa (a) m (h) m m2 m/s m/min m3/min cfm
EP-1 850 BM La Mar 26.5 988.2 1.80 1.80 3.04 0.65 39.2 119.0 4,202
EP-2 850 BM Martha 27.0 986.1 4.14 3.50 13.59 0.65 38.9 529.2 18,688
EP-3 850 BM Guatuza 25.7 986.3 4.80 3.40 15.31 1.02 61.1 934.8 33,013
EP-4 1070 BM Guatuza 2 29.5 977.7 2.80 2.10 5.52 0.20 11.9 65.0 2,311
EP-5 1100 BM Capitán 2 24.6 976.3 3.40 2.60 8.29 0.27 16.5 136.5 4,822
EP-7 1300 BM Patricia 25.6 969.9 2.60 2.60 6.34 0.27 16.1 102.3 3,613
EP-8 1300 BM Pluto 25.6 970.6 2.80 2.60 6.83 0.10 6.2 42.3 1,495 TOTAL SALIDA 1,929.6 68,144
Tabla 3.2 Medición de Caudales de Salida.
(Fuente: Levantamiento de campo.)
46
3.5. Estaciones secundarias
Las estaciones de ventilación secundarias, se tomaron en las labores de
mayor representatividad, galerías, cruceros, chimeneas, los cuales permitió
conocer la distribución interna del flujo de aire. La data se observa en el
Anexo IV.
3.6. Análisis de velocidad de aire por niveles
De las 68 estaciones de ventilación monitoreadas en interior mina, 47 están
debajo de los rangos de velocidades permitidas (presentan valores inferiores
a 25 m/min), además tienen valores de humedad muy altas, en promedio
están en 90% e incluso algunas llegan a 99%, creándose condiciones de
riesgo.
Se muestra las tablas y gráficos con los datos obtenidos, haciendo la
respectiva comparación entre labores que cumplen con la norma según el
DS-055-2010-EM del estado Peruano.
Nivel Estaciones
No Permisb. Permisb. Total
Nv 850 7 9 16
Nv 960 5 2 7
Nv 1100 12 6 18
Nv 1300 23 4 27
Total 47 21 68
Distrb. 69 % 31 % 100 %
Tabla 3.3 Distribución de Estaciones Global.
(Fuente: Elaboración propia.)
Figura 3.3 Distribución de Velocidades Global.
0
5
10
15
20
25
30
Nv 850 Nv 960 Nv 1100 Nv 1300<25 m/min 7 5 12 23
Permisibles 9 2 6 4
Total Estaciones 16 7 18 27
75
12
23
9
2
6 4
16
7
18
27
Velo
cida
d (m
/min
)
47
3.6.1. Datos de Velocidad de Aire Nv 850
Clasificación N° Estaciones Porcentaje
Permisible 9 56 % No Permisible 7 44 % Total 16 100 %
Tabla 3.4 Distribución de Estaciones Nv 850.
Figura 3.4 Distribución de Velocidades Nv 850
3.6.2. Datos de Velocidad de Aire Nv 960
Clasificación N° Estaciones Porcentaje
Permisible 2 29% No Permisible 5 71% Total 7 100%
Tabla 3.5 Distribución de Estaciones Nv 960.
Figura 3.5 Distribución de Velocidades Nv 960.
020406080
100120140160
E-1 E-2 E-3 E-4 E-5 E-6 E-7<25 m/min 10.3 12.9 24.7 12.7 10.6 7.5 7.1
Permisibles 25.0 74.3 63.7 142. 42.8 34.7 36.2 26.2 26.0
10.3 12.924.7
12.7 10.6 7.5 7.125.0
74.363.7
142.0
42.834.7 36.2
26.2 26.0
Velo
cida
d m
/min
0
10
20
30
40
E-1 E-2 E-3 E-4 E-5 E-6 E-7<25 m/min 0.0 16.8 1.2 18.3 12.1
Permisibles 28.8 34.8
0.0
16.8
1.2
18.3
12.1
28.834.8
Velo
cida
dad
(m/m
in)
48
3.6.3. Datos de Velocidad de Aire Nv 1100
Clasificación N° Estaciones Porcentaje
Permisible 6 33 % No Permisible 12 67 % Total 18 100 %
Tabla 3.6 Distribución de Estaciones Nv 1100.
Figura 3.6 Distribución de Velocidades Nv 1100.
3.6.4. Datos de Velocidad de Aire Nv 1300
Clasificación N° Estaciones Porcentaje
Permisible 4 15 % No Permisible 23 85 % Total 27 100 %
Tabla 3.7 Distribución de Estaciones Nv 1300.
Figura 3.7 Distribución de Velocidades Nv 1300.
05
10152025303540
E-01 E-02 E-03 E-04 E-05 E-06 E-07 E-08 E-09 E-10 E-11 E-12 E-13 E-14 E-15 E-16 E-17 E-18<25 m/min 13.0 5.9 13.3 9.8 11.7 14.0 2.4 4.5 6.4 8.0 18.7 18.3
Permisibles 37.4 28.3 35.1 26.8 36.0 33.6
13.0
5.9
13.39.8 11.7
14.0
2.4 4.5 6.4 8.0
18.7 18.3
37.4
28.3
35.1
26.8
36.033.6
Velo
cida
d (m
/min
)
0
5
10
15
20
25
30
E-01
E-02
E-03
E-04
E-05
E-06
E-07
E-08
E-09
E-10
E-11
E-12
E-13
E-14
E-15
E-16
E-17
E-18
E-19
E-20
E-21
E-22
E-23
E-24
E-25
E-26
E-27
<25 m/min 19.515.423.212.7 7.3 5.9 9.0 10.0 4.0 18.012.0 8.7 14.0 2.9 7.3 9.3 11.8 4.0 17.611.312.7 7.5 13.5
Permisibles 25.0 25.3 26.7 25.0
19.5
15.4
23.2
12.7
7.3 5.99.0 10.0
4.0
18.0
12.08.7
14.0
2.9
7.39.3
11.8
4.0
17.6
11.3 12.7
7.5
13.5
25.0 25.3 26.725.0
Velo
cida
d (m
/min
)
49
4. CAPITULO IV
VENTILADORES
Se procede a cuantificar los ventiladores que posee la mina HEMCO y determinar
su estado con el fin de conocer su capacidad instalada y de acuerdo a ello plantear
una solución inmediata. Además recomendar que ventiladores adicionales se deban
adquirir para el diseño de ventilación final.
4.1. Inventario de ventiladores
Según inventario proporcionado por el departamento de Mantenimiento de
HEMCO SA, validado con el levantamiento de campo, la mina cuenta con 05
ventiladores (02 operativos y 03 en stand by). Ver Tabla 4.1.
Esta información se registró en el formato de inventario de ventiladores,
tomando las principales variables de operación, parámetros geométricos y
eléctricos. Con ésta información se caracterizaron las curvas teóricas de los
ventiladores.
50
Ítem Código Nivel Ubicación Estado Marca Caudal Nom. cfm
Pot. Nom.
HP 1 VAMH-01 Superf. Taller Mantto WEG 10,000 25 2 VAMH-02 850 Portal Martha Stand By WEG 10,000 25 3 VAMH-03 850 XC Martha Stand By WEG 10,000 25 4 VAMH-04 1300 XC Veta Neblina Operativo WEG 10,000 25 5 VAMH-05 850 XC Martha Operativo WEG 40,000 75
Capacidad Total 80,000 175
Tabla 4.1 Inventario de ventiladores.
(Fuente: Departamento de Mantenimiento de HEMCO.)
4.2. Balance de energía
El medir los factores eléctricos de un motor que trabaja acoplado a un
ventilador es muy importante, a fin de determinar su capacidad real y poder
caracterizarlo calculando su consumo y punto real de operación.
Se tomaron lecturas en campo del voltaje y amperaje de los dos únicos
ventiladores que trabajan en interior mina, con apoyo del personal del área de
mantenimiento de HEMCO.
Figura 4.1 Toma de datos eléctricos de los ventiladores.
(Fuente: Foto tomada por el tesista).
51
La energía eléctrica que consume cada ventilador se calcula de la ecuación
(2.7), descrita en el Capítulo 2.5.7, conociendo al final la relación entre la
potencia nominal y real (Var). Ver Tabla N° 4.2.
Código Nivel Ubicación Datos de placa Datos de campo
Var. Caudal Poten. Amp. Volt. Potencia
cfm HP A V Kw HP %
VAMH-04 1300 XC Neblina 10,000 25 22.9 440 14 19 75
VAMH-05 850 XC Martha 40,000 75 60.9 445 38 50 67
Total 50,000 100 52 69
Tabla 4.2 Potencia de campo de los ventiladores.
(Fuente: Elaboración propia.)
4.3. Curvas características de los ventiladores
Debido al complejo proceso que se requiere para construir las curvas de
operación de los ventiladores y debido que es del alcance del presente
estudio, se construyeron curvas teóricas, a partir de los datos obtenidos en el
“Inventario de ventiladores”.
Las curvas teóricas se usan para dar un rango de operación dentro de la
simulación y obtener resultados con valores aproximados a las curvas reales.
El integro de la caracterización de las curvas de los ventiladores operativos se
indica en el Anexo VI.
52
Figura 4.2 Curva Característica del Ventilador VAMH-05.
(Fuente: Software de selección de ventiladores axiales - AIRTEC.)
53
5. CAPITULO V
VALORACION DE REQUERIMIENTOS SEGÚN NORMAS
La cantidad de aire necesario para ventilar adecuadamente una mina se calcula en
función de diferentes necesidades y parámetros establecidos, teniendo como
objetivo:
1° Satisfacer la necesidad mínima vital, dando un cierto grado de confort a los
trabajadores que laboran en interior mina.
2° Diluir y trasladar los gases, polvos, humos y calor producidos en las
operaciones mineras.
3° Dar las condiciones mínimas requeridas para el desarrollo de los equipos diésel
dentro de mina.
5.1. Marco legal
Bajo la premisa anterior se analizó la norma vigente del estado de Nicaragua,
“LEY N° 618”, “Ley General de Higiene y Seguridad del Trabajo”. Debido a
que ésta es muy ambigua y no tiene una base técnica se validó con la norma
54
Peruana, correspondiente a ventilación en minas subterráneas, así como
otras normas internacionales (Ver Anexo V).
Por tanto, el presente estudio tiene como base legal el Reglamento de
Seguridad y Salud Ocupacional del estado Peruano D.S. N° 055-2010-EM,
donde establece en el Articulo 236, incisos “d” y “e”, lo siguiente:
Artículo 236
Inciso (d):
Cuando las minas se encuentran hasta 1,500 metros sobre el nivel del mar,
en los lugares de trabajo, la cantidad mínima de aire necesaria por hombre
será de tres (03) metros cúbicos por minuto. En otras altitudes la cantidad de
aire será de acuerdo con la siguiente escala:
1. De 1,500 a 3,000 metros aumentará en 40%; será igual a 4 m3/min.
2. De 3,000 a 4,000 metros aumentará en 70%; será igual a 5 m3/min.
3. Sobre los 4,000 metros aumentará en 100%; será igual a 6 m3/min.
4. En el caso de emplearse equipo diésel, la cantidad de aire circulante no
será menor de tres (3) m3/min por cada HP que desarrollen los equipos.
Inciso (e):
En ningún caso, la velocidad del aire será menor de veinte (20) metros por
minuto ni superior a doscientos cincuenta (250) metros por minuto en las
labores de explotación incluido el desarrollo, preparación y en todo lugar
donde haya personal trabajando. Cuando se emplee ANFO u otros agentes
de voladura, la velocidad del aire no será menor de veinticinco (25) metros
por minuto.
55
5.2. Cálculo de caudal global requerido - actual
5.2.1. Requerimiento para Personal
Lo requerido en los lugares de trabajo por cada persona es de 3 m3/min, si
la mina se encuentra hasta los 1,500 msnm.
Formula: Q1 = N*3 m3/min.
Dónde: N= Número de personas /Gdia.
Personal Cant. Caudal Requerido m3/s m3/min cfm
Sub-Total 100 5.0 300 10,594
Flotantes (10%) 10 0.5 30 1,059
TOTAL (Q1) 110 5.5 330 11,653
Tabla 5.1 Requerimiento de caudal de aire para personal.
(Fuente: Elaboración propia.)
5.2.2. Requerimiento para Equipos Diésel
El caudal requerido por HP “desarrollado” de equipos diésel es de 3
m3/min.
Formula: Q2 = HP * 3 m3/min
Donde HP = Potencia Diésel desarrollado
Equipos Cant Potencia Equipos Caudal Requerido
Nom. HP
Total HP FS (1) Desar.
HP m3/s m3/min cfm %
Scoop 2.2 yd3 1 117 117 0.75 88 4.39 263 9,296 19 %
Jumbo 1 bz. 1 80 80 0.25 20 1.00 60 2,119 4 %
Dumper 15 ton 2 210 420 0.75 315 15.75 945 33,372 68 %
Sub Total 4 617 423 21.14 1,268 44,787 91 %
Flotantes (10%) 1 62 42 2.11 127 4,479 9 %
TOTAL (Q2) 5 679 465 23.25 1,395 49,266 100 %
Tabla 5.2 Requerimiento de caudal de aire para equipos diésel.
(Fuente: Elaboración propia.) 1 Factor de Simultaneidad determinado de acuerdo al uso equipo y su disponibilidad mecánica.
56
5.2.3. Requerimiento para Dilución de Gases (explosivos)
Debido al uso de ANFO la velocidad mínima debe ser de 25 m/min. El
caudal requerido se obtiene de la siguiente relación:
𝑄𝑄 = 𝐴𝐴×𝑉𝑉 ×𝑁𝑁 �𝑚𝑚3
𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣�……….…………. (5.1)
Dónde:
• A = Área promedio de labores; m2.
• V = Velocidad mínima requerida; m/min.
• N = Número de niveles operativos
Adicionalmente, se suele utilizar el documento: “GUÍA METODOLÓGICA
DE SEGURIDAD PARA LA VENTILACIÓN DE MINAS” 2 donde se emplea
la ecuación de Novitsky3:
𝑄𝑄 = 100×𝐾𝐾×𝑣𝑣𝑑𝑑×𝑇𝑇
� 𝑚𝑚3
𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣�………………..… (5.2)
Dónde:
• Q = Caudal de aire requerido por consumo de explosivo; m3/min.
• K = Cantidad de explosivo detonado, equivalente a dinamita 60%; kg.
• a = Volumen de gases generados por cada kg de explosivo. Valor
……..sugerido: 0.04; m³/kg.
• d = Porcentaje 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.
Basándonos en la relación (5.1) y (5.2), determinamos el caudal necesario
para la dilución de los gases, tomando como referencia el mayor valor.
2 “Reglamento de Seguridad Minera", del año 1985, texto fijado mediante D.S. Nº 132, del año 2002, del
Ministerio de Minería de Chile, tiene como objetivo regular las faenas de la industria extractiva de dicho país.
3 Formula empírica de Alejandro Novitsky, intervienen: caudal, cantidad de explosivo, tiempo de ventilación entre otros factores.
57
Formula (1): Q3 = N*V*A N° Niveles Operativos
Veloc. Área Caudal requerido m/min m2 m3/min m3/s cfm
4 25 6.65 665.4 11.09 23,498
Tabla 5.3 Aplicando Norma Peruana. (Fuente: Elaboración propia).
Formula (2): Q3 = (100* 0.04*K)/(0.01*T)
Tiempo Cant. Explosivo Cte.
Caudal requerido Min Kg m3/min m3/s cfm 120 351 400 1,169.6 19.49 41,303
Tabla 5.4 Aplicando Norma Chilena. (Fuente: Elaboración propia.)
5.2.4. Requerimiento global de aire actual
En resumen el requerimiento global, se considera en dos escenarios:
Caudal para: m3/min cfm
1°: Personal + Equipos: (Q1+ Q2) 1,725.1 60,919 2°: Voladura: (Q3) 1,169.6 41,303
Tabla 5.5 Escenarios para el requerimiento global de aire - Actual. (Fuente: Elaboración propia.)
Figura 5.1 Distribución de requerimiento de aire - Actual.
(Fuente: Elaboración propia.)
0
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
11,654
49,266
41,303
60,919
cfm
Q3 Q1+Q2 Q2 Q1
58
5.2.5. Balance de ventilación actual
La cobertura actual del sistema de ventilación es de 114 %, siendo la
demanda total 60,919 cfm, teniendo un superávit de volumen de aire
equivalente a 8,806 cfm, ello no significa que el sistema no presente
problemas, sino que el aire está mal distribuido. Se pueden observar
labores antiguas y abandonadas por donde el aire fluye innecesariamente
y en algunos casos recircula.
Caudal de Aire m3/min cfm
Total de Aire Requerido 1,725.1 60,919 Ingreso de Aire a Mina 1,974.4 69,725 Salida de Aire 1,929.6 68,144
Cobertura 114 %
Superávit 8,806 cfm
Tabla 5.6 Balance global de ventilación - Actual. (Fuente: Elaboración propia.)
Figura 5.2 Balance global de aire - Actual.
(Fuente: Elaboración propia.)
0
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
Total de AireRequerido
Ingreso deAire
Salida de Aire
60,919
69,725 68,144
cfm
59
5.3. Cálculo de caudal global requerido - proyectado
Se proyecta el incremento de personal y equipos diésel con el objetivo de
aumentar la producción de 470.TPD a 1,300 TPD.
5.3.1. Requerimiento para Personal
Formula: Q1 = N*3 m3/min.
Dónde: N= Número de personas /Gdia.
Personal Cant. Caudal Requerido
m3/s m3/min cfm Sub-Total 110 5.5 330 11,654 Flotantes (10%) 11 0.6 33 1,165
TOTAL (Q1) 121 6.1 363 12,819
Tabla 5.7 Requerimiento de caudal de aire para personal.
(Fuente: Elaboración propia.)
5.3.2. Requerimiento para Equipos Diésel
Formula: Q2 = HP * 3 m3/min Donde HP=Potencia Diésel desarrollado
Equipos Cant Potencia Equipos Caudal Requerido Distr.
Nom.HP
Total HP FS (4) Desarr
HP m3/s m3/min cfm %
Scoop 2.2 yd3 (Actual) 1 117 117 0.75 113 5.63 338 11,918 25 Scoop 1.5 yd3 2 75 150 0.75 88 4.39 263 9,296 Scoop 3.5 yd3 1 185 185 0.75 139 6.94 416 14,699
Jumbo 1 bz. (Actual) 2 80 160 0.25 40 2.00 120 4,238 3 Dumper 15 ton (Actual) 2 210 420 0.75 315 15.75 945 33,372 40 Dumper 8 ton 2 150 300 0.75 225 11.25 675 23,837 Camión volquete(12 m3) 2 180 360 0.70 252 12.60 756 26,697 19
Tractor industrial D4K 1 160 160 0.20 30 1.60 96 3,390 2
Camión plataforma 1 150 150 0.20 30 1.50 90 3,178 2
Sub Total 14 2,002
1,233 61.65 3,699 130,626 91
Flotantes (10%) 2 200 123 6.17 370 13,063 9
TOTAL (Q2) 16 2,202 1,356 67.82 4,069 143,689 100
Tabla 5.8 Requerimiento de caudal de aire para equipos diésel.
(Fuente: Elaboración propia.) 4 Factor de Simultaneidad
60
5.3.3. Requerimiento para Dilución de Gases (explosivos)
Basándonos en la relación (5.1) y (5.2), determinamos el caudal necesario
para la dilución de los gases.
Formula (1): Q3 = N*V*A Dónde: N=N° Niveles, V=Veloc. Min requerida, A=Área prom.
N° Niveles Operativos
Veloc. Área Caudal requerido m/min m2 m3/min m3/s cfm
4 25 6.65 665.4 11.09 23,498
Tabla 5.9 Aplicando Norma Peruana.
(Fuente: Elaboración propia.)
Formula (2): Q3 = (100* 0.04*K)/(0.01*T) Dónde: K= Cant. explosivo en Kg, T= Tiempo (min).
Tiempo Cant. Explosivo Cte.
Caudal requerido min Kg m3/min m3/s cfm 60 551 400 3,672.5 61.21 129,692
Tabla 5.10 Aplicando Norma Chilena.
(Fuente: Elaboración propia.)
5.3.4. Requerimiento global de aire proyectado
Se entiende que el caudal requerido, es de 156,508 cfm para satisfacer la
demanda global de aire en las operaciones proyectadas, ahora tenemos
dos opciones, si centralizamos este requerimiento en un solo ventilador o
si buscamos ejes de extracción, distribuyendo este requerimiento en dos o
más ventiladores. Estas alternativas lo analizaremos en el Capítulo VIII.
Requerimiento de aire Global
Caudal para: m3/min cfm 1°: Personal + Equipos (Q1+ Q2) 4,431.9 156,508 2°: Voladura (Q3) 3,672.5 129,692
Tabla 5.11 Escenarios para el requerimiento global de aire - Proyectado.
(Fuente: Elaboración propia.)
61
5.3.5. Balance de ventilación proyectado
Si mantuviéramos el sistema de ventilación actual, la cobertura proyectada
sería de 44%, teniendo un déficit de volumen de aire de 86,783 cfm.
Caudal de Aire m3/min cfm
Total de Aire Requerido 4,431.9 156,508
Ingreso de Aire a Mina 1,974.4 69,725
Salida de Aire 1,929.6 68,144
Cobertura 44 %
Superávit 86,783 cfm
Tabla 5.12 Balance de ventilación - Proyectado. (Fuente: Elaboración propia.)
Figura 5.3 Balance global de aire - Proyectado.
(Fuente: Elaboración propia.)
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
140,000
160,000
180,000
Total de AireRequerido
Ingreso deAire
Salida de Aire
156,508
69,725 68,144cfm
62
5.4. Cálculo de caudal requerido - frente de desarrollo
Determinaremos el caudal necesario para ventilar un frente de desarrollo de
sección de 4.0 m x 4.0 m.
5.4.1. Requerimiento para Personal
Formula: Q1 = N*3 m3/min.
Dónde: N = Número de personas /Gdia.
Personal Cant. Caudal Requerido
m3/s m3/min cfm Sub-Total 15 0.75 45.0 1,589
Flotantes (10%) 2 0.10 6.0 212
TOTAL (Q1) 17 0.85 51.0 1,801
Tabla 5.13 Requerimiento de aire para personal.
(Fuente: Elaboración propia.)
5.4.2. Requerimiento para Equipos Diésel
Formula: Q2 = HP * 3 m3/min Donde HP = Potencia Diésel desarrollado
Equipos Cant. Potencia Equipos Caudal Requerido
Total HP FS (5) Desarr.
HP m3/s m3/min cfm %
Scoop 2.2 yd3 1 117 0.60 70 3.51 211.6 7,437 30
Jumbo 1 Bz. 1 80 0.25 20 1.00 60.0 2,119 8
Dumper 15 TON 1 210 0.60 126 6.30 378.0 13,349 53
Sub Total 3 407 216 10.81 648.6 22,905 91
Flotantes (10%) 1 41 22 1.08 64.9 2,290 9
TOTAL (Q2) 4 448 238 11.89 713.5 25,195 100
Tabla 5.14 Requerimiento de aire para equipos diésel.
(Fuente: Elaboración propia.)
5.4.3. Requerimiento para Dilución de Gases (explosivos)
5 Factor de Simultaneidad
63
Basándonos en la relación (5.1) y (5.2), determinamos el caudal necesario
para la dilución de los gases:
Formula (1): Q3 = N*V*A Dónde: N=N° Niveles, V=Veloc. Min requerida, A=Área prom.
N° Niveles Veloc. Área Caudal requerido m/min m2 m3/min m3/s cfm
1 25 18.83 470.8 7.85 16,626
Tabla 5.15 Aplicando Norma Peruana. (Fuente: Elaboración propia.)
Formula (2): Q3 = (100* 0.04*K)/(0.01*T)
Dónde: K= Cant. explosivo en Kg, T= Tiempo (min).
Tiempo Cant. Explosivo Cte.
Caudal requerido min Kg m3/min m3/s cfm 60 110 400 733.3 12.22 25,897
Tabla 5.16 Aplicando Norma Chilena.
(Fuente: Elaboración propia.)
5.4.4. Requerimiento de aire - Frente de desarrollo
Por tanto, de este análisis se concluye que necesitamos 26,996 cfm en las
labores de desarrollo, como Crucero Martha y Crucero Pluto (zona
mecanizada).
CAUDAL REQUERIDO m3/min m3/s cfm
1° Escenario: Q1 + Q2 764.5 12.74 26,996 2° Escenario: Q3 733.3 12.22 25,897
Tabla 5.17 Requerimiento de aire en frente de desarrollo.
(Fuente: Elaboración propia.)
64
6. CAPITULO VI
MODELAMIENTO EN EL SOFTWARE VENTSIM
Conociendo el requerimiento para las operaciones proyectadas (150,000 cfm), así
como en los frentes de desarrollo (30,000 cfm) y con el soporte del software
VENTSIM™, seleccionaremos que tipo de ventiladores son los óptimos, con el
objetivo de cumplir la demanda de aire. Para ello necesitamos modelar la topografía
de la mina y comenzar a caracterizarla.
6.1. Modelación del sistema actual
Actualmente el departamento de Planeamiento de HEMCO tiene modelada la
mina en el programa PROMINE™, con la data topográfica actualizada
visualizando la mina y la superficie terrestre en 3D. Para el modelamiento y
simulación del sistema de ventilación en el software VENTSIM™ Visual
Avanzado, se tomó como referencia los ejes al techo (labores horizontales) y
los ejes centrales (labores verticales), según su topografía.
65
6.2. Recopilación de información digital
Se procedió con el área de Planeamiento e Ingeniería a obtener toda la
información topográfica disponible y actualizada, los modelos en 3D de la
superficie tienen la ventaja de estar en coordenadas UTM, pero no cuentan
en la mayoría de los casos con las líneas de eje de los túneles. Información
necesaria para alimentar al modelo de ventilación en VENTSIM™.
6.3. Estudio geométrico
Después de efectuar el reconocimiento de campo de las labores y recopilar
toda la información topográfica, se procedió en implementar el modelo 3D
global.
A continuación se describen los pasos para la construcción del modelo en el
software VENTSIM™:
• Paso 1. Entrega de la Información topográfica triangulada en 3D,
detallando todos los niveles por capas, labores horizontales y verticales
(cruceros, galerías, chimeneas, accesos, cámaras, etc.).
• Paso 2. Construcción de las líneas centrales, se dibuja preferentemente al
piso; para el caso de las chimeneas al eje; también pueden presentarse
como sólidos a escala.
• Paso 3. Guardar la información en archivo DXF.
• Paso 4. Guardados los archivos en formatos DXF, éstos se importarán al
software VENTSIM™, siguiendo la siguiente operación:
66
Figura 6.1 Importación de data topográfica a VENTSIM™.
(Fuente: Software VENTSIM™.)
• Paso 5. Conciliar la información topográfica en DXF y verificar que la data
haya sido importada adecuadamente.
Se muestran las Figuras que describen los pasos de la construcción del
modelo.
Figura 6.2 Modelo 3D en PROMINE™.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO.)
67
Figura 6.3 Modelo de ejes en VENTSIM™.
(Fuente: Software VENTSIM™.)
Figura 6.4 Modelo de sólidos en VENTSIM™.
(Fuente: Software VENTSIM™.)
68
6.4. Planos de referencia
Adicional a la extracción de los ejes se utilizan planos de AUTOCAD™ como
referencia para mantener las labores actualizadas y los nombres de los tajos
y labores activas. Adicionalmente es una fuente de información importante
para la ubicación de chimeneas.
Figura 6.5 Plano 3D en AUTOCAD™.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO.)
6.5. Calibración
A partir de los datos suministrados se implementa el modelo volumétrico de la
mina, se asignan sus propiedades, como; tipo de roca, áreas, formas y
recubrimiento de túneles, avances, bloqueos, etc.
Se valida la información recolectada en campo y se ajusta el modelo final en
VENTSIM™ (puesta a punto). El fin es corroborar que el modelo corresponde
69
a las condiciones reales y actuales (ubicación de ventiladores, puertas,
topografía y otros.
La calibración nos permite garantizar que el modelo se encuentra listo para
realizar las simulaciones.
Figura 6.6 Modelo 3D de la mina HEMCO en VENTSIM™.
(Fuente: Software VENTSIM™.)
70
7. CAPITULO VII
SIMULACIÓN DEL SISTEMA ACTUAL
De acuerdo a la configuración actual de la mina y a los resultados de las
mediciones, se ajusta el modelo para poder caracterizarla y finalizar su diagnóstico.
Una vez realizado este proceso se analiza el sistema y se obtienen alternativas de
mejora. El proceso de análisis y planteamiento de alternativas se realizó en
conjunto con el equipo de mina, basados en las deficiencias de aire, configuración
del estado actual de la mina, condiciones de operación y proyecciones.
7.1. Parámetros actuales de operación
• Tipo de minado: Acumulación dinámica (Shrinkage Stoping).
• Perforación:
Tajeos: Maquinarias neumáticas (Jack leg, Stoper).
Desarrollos Nv 850: Equipo electrohidráulico (Jumbo).
• Número de guardias: 02/día.
• Horario de trabajo (8 horas):
Turno Día: 7:00 am a 3:00 pm.
Turno Noche: 7:00 pm a 3:00 am.
71
• Personal mina: 100 hombres/guardia.
• Número de equipos diésel: 4.
• Total potencia equipos diésel: 524 HP.
• Consumo explosivos: 351 Kg/guardia.
• Horarios de voladuras primarias (chispeos):
Turno Día: 2:30 p.m.
Turno Noche: 2:30 a.m.
• Tiempo de ventilación:
Turno Día: 4 horas.
Turno Noche: 4 horas.
• Tipo de explosivo: ANFO, emulsión.
• Velocidad mínima del aire: 25 m/min.
• Velocidad máxima del Aire: 250 m/min (zona de tránsito de personal).
• Producción de Mineral :
Día: 470 TMS.
Mensual: 14,000 TMS.
7.2. Configuración de parámetros - VENTSIM™
Se tomó como punto de referencia el Portal Martha, los datos obtenidos en
esta estación fueron tomados como input data en el modelo:
• Altura de nivel de referencia en superficie: 265 msnm (Portal Martha).
• Densidad del aire: 1.16 kg/m3.
• Temperatura de bulbo seco: 27.0 °C.
• Temperatura de bulbo húmedo: 25.8 °C.
• Presión barométrica en la superficie: 1,010 HPa.
72
• Método: Presión total.
• Flujo de aire: Compresible.
• Valores de factor de fricción “K” (6), Kg/m3:
Voladura promedio: 0.011
Voladura rugosa: 0.014
Voladura muy rugosa 0.016
Conducto de ventilación enmaderado: 0.0333
Mangas de ventilación: 0.0037
Manga con refuerzo espiral: 0.011
• Costo de energía: 0.035 US$ / Kw-Hora
7.3. Aplicación del software VENTSIM™
Una vez creado el modelo, el siguiente paso es verificar su validez,
comparando los datos obtenidos por el simulador con los medidos en campo
(correlación). Estos pueden tener una variación que no debe superar el 10 %;
esto se debe por error del uso de los instrumentos de medición, los equipos
en movimiento, las puertas o reguladores y otros disturbios temporales que
afectan las mediciones de los caudales.
La calibración de la mina tuvo grandes inconvenientes, principalmente porque
el sistema de ventilación es a tiro natural, con recirculaciones de aire debido a
la gran cantidad de conexiones a superficie (chimeneas) y la dificultad que
implica tener abiertos la mayor parte de los tajos explotados por los cuales
circula el aire en los inter-niveles, desequilibrando el sistema y complicando
su balance.
6 Valores obtenidos de la base de datos del software VENTSIM™ y del libro Malcolm J. McPHERSON
73
Además por la inestabilidad y falta de acceso a estas labores no se puede
determinar cuáles permanecen abiertos y cuales han colapsado, por todo ello
se obtuvo una correlación mayor al 10 %.
Para verificar la validez del modelo se utiliza la siguiente ecuación:
𝑉𝑉𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃ó𝑃𝑃 =𝐹𝐹𝐶𝐶𝐶𝐶𝐹𝐹𝑃𝑃 𝐶𝐶𝑃𝑃𝑚𝑚𝑝𝑝𝑃𝑃 −𝐹𝐹𝐶𝐶𝐶𝐶𝐹𝐹𝑃𝑃 𝑆𝑆𝑃𝑃𝑚𝑚𝐶𝐶𝐶𝐶𝑃𝑃𝐶𝐶𝑃𝑃
𝐹𝐹𝐶𝐶𝐶𝐶𝐹𝐹𝑃𝑃 𝐶𝐶𝑃𝑃𝑚𝑚𝑝𝑝𝑃𝑃×100 … … … . . … (10.1)
Se muestra el balance entre los valores obtenidos en campo y los obtenidos
en la simulación, observando el grado de correlación entre ambos:
ESTAC. UBICACIÓN CAUDAL (cfm) VAR
% Campo Ventsim
EP-6 BM Neptuno 12,764 14,509 14
EP-9 CH-240 3,185 3,460 9
EP-10 BM Capitán 4,336 4,876 12
Tabla 7.1 Variación calibración - Ingreso de aire fresco.
(Fuente: Levantamiento de ventilación y software VENTSIM™.)
ESTAC. UBICACIÓN CAUDAL (cfm) VAR
% Campo Ventsim
EP-1 BM La Mar 4,202 4,333 3
EP-2 BM Martha 18,688 18,979 2
EP-3 BM Guatuza 33,013 28,201 -15
EP-4 BM Guatuza 2 2,311 2,200 -5
EP-5 BM Capitán 2 4,822 5,977 24
EP-7 BM Patricia 3,613 4,022 11
EP-8 BM Pluto 1,495 239 -84
Tabla 7.2 Variación calibración - Salida de aire viciado.
(Fuente: Levantamiento de ventilación y software VENTSIM™.)
74
7.4. Simulación del modelo actual
Se muestra el resumen del sistema actual obtenido de la simulación,
observando el balance de ingresos y salidas de la mina, ubicado actualmente
en 86,520 cfm (2,450 m3/min), nótese que este valor es mayor al caudal
aforado en campo, debido a que el modelo incluye el 100 % de las chimeneas
activas de la mina y en el levantamiento de campo éstas fueron excluidas,
(por las razones expuestas en el Capítulo 3.4). Adicional a esto se muestra la
resistencia de la mina, la longitud y demás parámetros.
Figura 7.1 Resumen del Sistema Actual.
(Fuente: Simulación de flujos en el software VENTSIM™.)
75
7.5. Distribución de energía
El software además nos permite conocer cómo se distribuye esta energía,
identificando las principales pérdidas del sistema. Principalmente es por
choque (56 %) y por fricción en galerías (43 %), ello se debe a lo irregular y
reducida sección que presentan las labores (Zona convencional).
Por eso es importante llevar un control riguroso en la perforación y voladura
principalmente en las labores de desarrollo ya que ello aumenta la resistencia
al paso del aire.
Figura 7.2 Distribución de energía - Etapa Actual
(Fuente: Software VENTSIM™.)
7.6. Curva característica de ventiladores operativos
A continuación se muestra el resumen de los principales parámetros de los
ventiladores auxiliares caracterizados y simulados en el software VENTSIN™:
Fricción en galerías (43 %)
Fricción en chimeneas (1 %)
Pérdidas por choque (56 %)
Pérdidas en reguladores (1 %)
76
Código Tipo de Manga
Longitud Manga
“K” Estándar
Caudal Ingreso Resistencia
Potencia Motor
Costo Energía
m Kg/m3 cfm Ns2/m8 Kw US$/año VAMH-04 Flexible 41 0.0037 47,110 1.7733 38.8 11,898
VAMH-05 Anillada 95 0.0110 10,986 74.1778 16.1 4,947
Tabla 7.3 Resumen ventiladores auxiliares
(Fuente: Software VENTSIM™.)
En las Figuras N° 7.3 y 7.4 se observa el estado de los dos únicos
ventiladores activos de la mina, el primero ubicado en la intercepción de la
galería Neptuno y el XC Martha Nv 850 (VAMH-05) y el segundo en el crucero
Neblina Nv 1300 (VAMH-04), se indica su punto de trabajo, el consumo de
energía y costo anual.
Figura 7.3 Ventilador VAMH-05 de 40,000 cfm en VENTSIM™ (Nv 850).
(Fuente: Software VENTSIM™.)
78
8. CAPITULO VIII
DISEÑO DEL NUEVO SISTEMA DE VENTILACION
Se procede a esbozar el diseño final del sistema de ventilación, determinando la
ubicación y sección de la chimenea principal de extracción de gases, así mismo se
determinará el modelo y característica de los ventiladores que se proyecta adquirir.
8.1. Ventilador principal zona mecanizada
Según el requerimiento proyectado necesitamos 156,500 cfm (7), en la veta
Neblina (zona convencional) se proyecta utilizar un ventilador de 40,000 cfm
existiendo un déficit mayor a 110,000 cfm. Por tanto se recomienda adquirir
un ventilador de 120,000 cfm.
8.1.1. Ubicación de la chimenea de ventilación
El objetivo es determinar la ubicación óptima del ventilador de 120,000
cfm, este funcionará como extractor en una zona estratégica teniendo la
7 Valor calculado en el Capítulo V “Valoración de Requerimientos según normas”.
79
premisa de ventilar el crucero Martha (Circuito de extracción de mineral),
garantizar las condiciones en las labores de desquinche en la Galería
Neptuno Nv 850 y los niveles superiores (zona de producción).
Después de analizar diversas alternativas se recomienda desarrollar una
chimenea ubicado entre el OP-08 y el OP-94, con una longitud de 198.6 m
desde el Nv 850 a superficie integrado todos los niveles de operación; ésta
tiene que ser consistente en sección y dirección en toda su longitud
Figura 8.1 Vista de Planta - Proyecto chimenea propuesta.
(Fuente: Elaboración propia.)
Ventilador Principal extractor (Superficie)
(120,000 cfm)
Nv 1100
Nv 1300
80
Figura 8.2 Vista 3D - Proyecto chimenea propuesta.
(Fuente: Elaboración propia.)
8.1.2. Selección del tamaño óptimo de la chimenea
Como ya hemos determinado la ubicación de la chimenea proyectada,
vamos a seleccionar su tamaño óptimo, teniendo en cuenta que el diseño
debe efectuarse considerando los costos totales por año (C), es decir la
suma de los costos de capital (Cc) y los costos de operación (Co), puesto
que estos dos tienden a variar inversamente uno con relación al otro:
𝐶𝐶 = 𝐶𝐶𝑃𝑃 + 𝐶𝐶𝑃𝑃… … … … … (8.1)
Se grafica independientemente las curvas del costo de capital, de
operación y el costo anual según la sección del conducto. La tangente a la
curva del costo total anual representa el punto de menor costo y por tanto,
el tamaño óptimo del conducto.
Nv 850
Nv 955
Nv 1100
Nv 1300
CH Propuesta
Ventilador Principal extractor (Superficie)
(120,000 cfm)
OP 08
OP 94
81
Figura 8.3 Dimensión óptima del conducto de ventilación.
(Fuente: Ventilación de minas subterráneas y túneles - P. Jiménez, 2002.)
Para determinar el costo de capital utilizamos la siguiente relación:
𝐶𝐶𝑐𝑐 = 𝐶𝐶𝑓𝑓 + 𝐿𝐿 × 𝐶𝐶𝑥𝑥 … … … … … (8.2)
Dónde:
• Cc : Costo de Capital.
• Cf : Costo fijo.
• L : Longitud de la labor.
• Cx : Costo unitario de Excavación.
Ítems Sección (m x m)
Tipo de Chimenea
Cf (US$)
L (m)
Cx US$/m
Cc US$
Cc (5 años, 13%) US$
1 1.5 x 1.5 PEM 10,000 198.6 250.0 59,650 16,959 2 1.8 x 1.8 PEM 10,000 198.6 306.0 70,772 20,121 3 2.1 x 2.1 PEM 10,000 198.6 360.0 81,496 23,170 4 2.4 x 2.4 PEM 10,000 198.6 433.8 96,143 27,335 5 2.7 x 2.7 PEM 10,000 198.6 541.0 117,443 33,391 6 3.0 x 3.0 PEM 10,000 198.6 651.0 139,289 39,602
Tabla 8.1 Costo de Capital vs Sección de CH.
(Fuente: Elaboración propia.)
82
Se entiende por costo fijo al generado por el transporte de personal y
equipos a mina, seguros y otros.
De las ecuaciones (2.9) y (2.10) descritas en el Capítulo 2.5.7,
determinamos los puntos para la curva del costo de operación (CO):
𝐵𝐵𝐴𝐴𝑃𝑃 =𝑄𝑄×𝐴𝐴𝜂𝜂
… … … … … … … … … … . . … (2.9)
𝐶𝐶𝑣𝑣 = 𝐵𝐵𝐴𝐴𝑃𝑃×𝐶𝐶𝑣𝑣×24×360 … … … … … (2.10)
Para el presente estudio tenemos:
• K: 0.015 Ns2/m8 (Coeficiente de fricción).
• 𝜌𝜌: 1.13 m3/s (Densidad del aire a cota de trabajo).
• Ce: 0.035 US$/Kw-hr (Costo unitario de energía).
• 𝜂𝜂: 80% (Eficiencia del ventilador).
• Tasa de interés: 13%.
• Tiempo del proyecto: 5 años.
Ítems Sección m x m
Perímetro m
Longitud m
Área m2
Caudal m3/s
ΔH Pa
BHP Kw
CO anual US$
1 1.5 x 1.5 6.00 198.6 2.25 56.63 5097 360.9 110,637
2 1.8 x 1.8 7.20 198.6 3.24 56.63 2077 147.1 45,087
3 2.1 x 2.1 8.40 198.6 4.41 56.63 974 69.0 21,149
4 2.4 x 2.4 9.60 198.6 5.76 56.63 507 35.9 10,996
5 2.7 x 2.7 10.80 198.6 7.29 56.63 285 20.2 6,184
6 3.0 x 3.0 12.00 198.6 9.00 56.63 170 12.1 3,700
Tabla 8.2 Costo de Operación vs Sección de CH.
(Fuente: Elaboración propia.)
83
La Tabla N° 8.3 muestra el resumen de valores con los que se determina el
tamaño óptimo de la chimenea, al plotear la sección de labor vs el costo
total anual del conducto.
Ítems Sección
Chimenea m x m
Costo Capital
(5 años, 13%) US$
Costo Operación
US$
Costo Total US$
1 1.5 x 1.5 16,959 110,637 127,596 2 1.8 x 1.8 20,121 45,087 65,208 3 2.1 x 2.1 23,170 21,149 44,320 4 2.4 x 2.4 27,335 10,996 38,331 5 2.7 x 2.7 33,391 6,184 39,575 6 3.0 x 3.0 39,602 3,700 43,302
Tabla 8.3 Costo Total Anual vs Sección de CH.
(Fuente: Elaboración propia.)
Figura 8.4 Curva de Costos vs Sección de CH.
(Fuente: Elaboración propia.)
Por tanto el costo mínimo ocurre a una sección de 2.4m x 2.4m, como se
muestra en la Figura N° 8.4.
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
140,000
1.5x1.5 1.8x1.8 2.1x2.1 2.4x2.4 2.7x2.7 3.0x3.0
Cost
o To
tal U
S$
Seccion de CH (m x m)
CC
CO
CT
84
Este mismo gráfico se puede realizar en VENTSIM™, para ello
seleccionamos el ducto a optimizar y alimentamos los siguientes datos al
programa:
• Costo fijo.
• Costo unitario de Excavación.
• Costo unitario de energía.
• Tasa de interés.
• Tiempo del proyecto.
Figura 8.5 Simulacion Financiera.
(Fuente: Software VENTSIM™.)
Una vez alimentado esta data al software, realizamos la simulación
financiera teniendo como resultado la Figura N° 8.6, donde se confirma
que el tamaño óptimo de la chimenea proyectada es 2.4 m x 2.4 m.
85
Figura 8.6 Curva de Costos vs Sección de CH en VENTSIM™.
(Fuente: Software VENTSIM™.)
8.1.3. Selección del ventilador principal
Con el soporte del software Ventsim™ determinamos que necesitamos un
ventilador axial, modelo VAV-60-26.5-1750-I-A-63° o su equivalente, de
120,000 cfm y Presión Total de 5.87’’ CA. a cota de trabajo.
Se muestra los parámetros operativos del ventilador que se proyecta
adquirir, así como su curva característica nominal
Condición Caudal Presión
Total Presión Estática
Presión Dinámica Potencia
cfm “ CA “ CA “ CA BHP
0 msnm, T: 25°C 120,000 6.00 4.71 1.29 144
200 msnm, T: 20°C 120,000 5.86 4.60 1.26 140
Tabla 8.4 Parámetros ventilador principal de 120,000 cfm proyectado.
Fuente: Software de selección de ventiladores axiales- Airtec.
86
Figura 8.7 Curva Característica del Ventilador de 120,000 cfm proyectado.
(Fuente: Software de selección de ventiladores axiales- Airtec.)
87
8.1.4. Curva característica del ventilador principal Zona Mecanizada
Se caracterizó y simuló el ventilador modelo VAV-60-26.5-1750-I-A-63° en
el software VENTSIM™ con el objetivo de conocer su punto de operación,
se observa que el ventilador trabaja a una presión total de 1,260 Pa (5.06”
CA) a cota de trabajo, operando en su punto óptimo moviendo un caudal
de 122,800 cfm con un costo de energía anual de US$ 31,081.
Figura 8.8 Ventilador Principal de 120,000 cfm en VENTSIM™.
(Fuente: Software VENTSIM™.)
8.2. Ventilador principal zona convencional
El ventilador VAMH-05 de 40,000 cfm, debe reubicarse en la CH-240, este
trabajará como extractor en superficie, convirtiéndose en un eje de
evacuación de todo el aire viciado de la Veta Neblina (zona convencional).
88
Figura 8.9 Diseño Veta Neblina - Zona Convencional.
(Fuente: Elaboración propia.)
Se muestra el punto de operación del ventilador VAMH-05 (disponible en el
inventario) simulado en el software Ventsim, observando que trabaja dentro
de su rango de operación.
Figura 8.10 Ventilador Principal VAMH-05 de 40,000 cfm en VENTSIM™.
(Fuente: Software VENTSIM™.)
CH 240
XC Neblina
Veta Neblina
Recortes antiguos
15,350 E 15,400 E 15,450 E 15,300 E
16,650 N
16,600 N
Ventilador Principal extractor (Superficie)
VAMH-05 (40,000 cfm)
89
8.3. Selección del ventilador auxiliar
Los ventiladores con los que cuenta la empresa actualmente, no son
suficiente en número y en capacidad para ventilar los frentes de desarrollo de
la zona mecanizada, para suplir esta necesidad se deben adquirir cuatro
ventiladores axiales, que continuación se detallan.
8.3.1. Cálculo del caudal
Mediante la fórmula 2.5 calculamos el caudal que deberá generar el
ventilador axial auxiliar.
𝑄𝑄𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐼𝐼𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 = 𝑄𝑄𝑓𝑓×(1−𝐹𝐹
100)−𝐹𝐹 100⁄ … … … . (2.5)
Para el presente estudio tenemos:
• 𝑄𝑄𝑓𝑓 : 26,996 cfm. (Valor calculado en el Capítulo 5.4)
• 𝐹𝐹 : 3 % (Dato otorgado por el fabricante).
• 𝐿𝐿 : 350 m.
𝑄𝑄𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐼𝐼𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 = 29,974 cfm ≈ 30,000 cfm
8.3.2. Cálculo de presión
Se determinará el diámetro óptimo de la manga de ventilación teniendo en
cuenta que la sección de la labor a ventilar es de 4.0m x 4.0m y transitarán
equipos diésel. Para evitar dañar las mangas por el rozamiento de los
equipos se recomienda utilizar dos mangas en paralelo.
90
DISEÑO PARA DOS MANGAS EN PARALELO, Lmax = 350m 𝑃𝑃𝑇𝑇 = 𝑃𝑃𝑠𝑠 + 𝑃𝑃𝑥𝑥 + 𝑃𝑃𝑑𝑑 Manga
ɸ Perímt. Área Veloc. 𝐏𝐏𝐬𝐬 𝐏𝐏𝐱𝐱 𝐏𝐏𝐝𝐝 Presión Total Potencia
m m2 m/s Pa Pa Pa Pa "CA Kw HP ɸ 22" 1.76 0.25 28.87 7,466 266 483 8,216 33.40 150.1 201.19
ɸ 24" 1.92 0.29 24.26 4,832 188 341 5,361 21.79 97.9 131.30
ɸ 26" 2.07 0.34 20.67 3,239 136 248 3,623 14.73 66.2 88.72
ɸ 28" 2.23 0.40 17.82 2,236 101 184 2,521 10.25 46.1 61.74
ɸ 30" 2.39 0.46 15.52 1,584 77 140 1,800 7.32 32.9 44.08
ɸ 32" 2.55 0.52 13.64 1,147 59 108 1,314 5.34 24.0 32.18
ɸ 34" 2.71 0.59 12.09 847 47 85 978 3.98 17.9 23.96
Tabla 8.5 Consumo de energía vs diámetro de manga.
(Fuente: Elaboración propia.)
Figura 8.11 Consumo de energía vs diámetro de manga.
(Fuente: Elaboración propia.)
Para este diseño se tiene una caída de presión total de 10.25” CA a cota
de trabajo, si seguimos reduciendo el diámetro de la manga, la potencia
requerida por el ventilador aumentará, elevando el costo de energía.
Además la velocidad promedio en la manga es de 3,332 pie/min, velocidad
recomendable. Adicionando 0.5” CA por alguna resistencia no prevista
seleccionamos el ventilador axial modelo VAV-32-14-3450-I-A-64° o su
equivalente, de 30,000cfm y presión total de 10.75’’ CA. a cota de trabajo.
Su curva característica se indica en el Anexo VI.
201.19
131.30
88.72
61.7444.08
32.18 23.96
0
50
100
150
200
250
ɸ 22" ɸ 24" ɸ 26" ɸ 28" ɸ 30" ɸ 32" ɸ 34"
Pote
ncia
HP
Diámetro del ducto
91
Condición Caudal Presión
Total Presión Estática
Presión Dinámica
Potencia
cfm “ CA “ CA “ CA BHP
0 msnm, T: 25°C 30,000 11.00 9.24 1.76 67.61
200 msnm, T: 20°C 30,000 10.75 9.04 1.71 66.13
Tabla 8.6 Parámetros ventilador auxiliar de 30,000 cfm proyectado.
(Fuente: Software de selección de ventiladores axiales- AIRTEC.)
8.4. Simulación diseño final
Figura 8.12 Resumen del sistema de ventilación proyectado.
(Fuente: Software VENTSIM™.)
92
8.5. Resumen del sistema de ventilación proyectado
a) El sistema de ventilación final de la mina HEMCO quedaría definido por
dos ejes principales de extracción:
1° Eje N° 01 - zona mecanizada instalar en la CH propuesta, el ventilador
axial modelo VAV-60-26.5-1750-I-A-63° de 120,000cfm y 150 HP, o su
equivalente (ventilador a adquirir).
2° Eje N° 02 - zona convencional instalar en la CH-240 el ventilador
VAMH-05 de 40,000 cfm y 75 HP (disponible en el inventario).
3° Ambos ventiladores, extractores se ubicarán en superficie.
b) Con este diseño, tenemos una mejora sustancial tanto en el balance global
de la mina, así como en los frentes de trabajo, permitiendo agilizar el
tiempo de evacuación del aire viciado, diluyendo las concentraciones de
los gases tóxicos a concentraciones permisibles.
c) Llegaríamos a una cobertura de 113 % con un superávit de 21,078 cfm
(ver Tabla 8.7); mejorando el ciclo de minado, pues permitirá trabajar en
forma continua y dinámica, pudiéndose implementar tres guardias por día,
que era uno de los objetivos planteados inicialmente.
Caudal de Aire m3/min cfm
Total de Aire Requerido 4,431.9 156,508 Ingreso de Aire a Mina 5,028.7 177,587 (8) Salida de Aire 5,088.4 179,697 (8)
Cobertura 113 %
Superávit 21,078 cfm
Tabla 8.7 Balance global de ventilación Proyectado. (Fuente: Elaboración propia.)
8 Valores obtenidos de la simulación en el software VENTSIM™.
93
Figura 8.13 Diseño Final Mina HEMCO - Vista de Planta.
XC Martha
Veta Neblina EJE N° 01
Ventilador Principal extractor (Superficie) ZONA MECANIZADA
(120,000 cfm)
Veta Neptuno
EJE N° 02 Ventilador Principal
extractor (Superficie) ZONA CONVENCIONAL
(40,000 cfm)
XC La Mar
XC Guatuza
Veta Pluto
Veta Alpha Tesoro
94
9. CAPITULO IX
ANÁLISIS DE COSTOS DEL NUEVO SISTEMA DE VENTILACION
De acuerdo a lo analizado en el Capítulo XIII, se procede a calcular cuánto se
necesita invertir para dar viabilidad al sistema de ventilación proyectado.
9.1. Costo de capital
9.1.1. Costo de infraestructura mina
Se consideró desarrollar 198.6 m de chimenea y 32 m de avance
horizontal, integrando los niveles principales de producción con la
chimenea propuesta.
COSTOS DE LABORES DE VENTILACIÓN
Labor Sección mxm
Longitud m
PU US$/m
Subtotal US$
CH -proyectada 2.4 x 2.4 198.6 433.8 96,153
GL - proyectada 2.4 x 2.4 32.0 255.6 8,179
Total US$ 104,332
Tabla 9.1 Costo de labores proyectadas.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO.)
95
9.1.2. Costo de equipos y materiales
Se proyecta la adquisición de equipos y accesorios, así como los
instrumentos necesarios para implementar el Departamento de Ventilación.
EQUIPOS
Ítems Tipo Descripción Uni Cantid. P.U. US$
Total US$
01
VENTILADOR PRINCIPAL Y ACCESORIOS
VENTILADOR AXIAL MINERO - Modelo: VAV-60-26.5-1750-I-A - Caudal: 120,000 cfm - Presión Total: 6" CA. @ 0 msnm - Motor: 150 HP @ 0 msnm
uni
01
72,000.00
72,000.00
02 Tablero de arranque: Variador de frecuencia uni 01 40,000.00 40,000.00
03 Sensor de Vibración uni 01 3,000.00 3,000.00
04 Sensor Antistall uni 01 4,500.00 4,500.00
05 Cono difusor uni 01 4,000.00 4,000.00
06 Válvula de cierre uni 01 5,500.00 5,500.00
07 Atenuador de sonido uni 02 3,500.00 7,000.00
08 Sub Total US$ 136,000.00
09
VENTILADOR AUXILIAR Y
ACCESORIOS
VENTILADOR AXIAL MINERO - Modelo: VAV-32-14-3450-I-A - Caudal: 30,000 cfm - Presión Total: 11" CA. @ 0 msnm - Motor: 75 HP @ 0 msnm
uni
4
10,000.00
40,000.00
10 Tablero de arranque: Estrella triangulo uni 4 2,500.00 10,000.00
11 Atenuador de sonido uni 8 2,000.00 16,000.00
12 Sub Total US$ 66,000.00
13 Total US$ 202,000.00
Tabla 9.2 Costo de ventiladores y accesorios.
(Fuente: Cotización a proveedores.)
96
ACCESORIOS Y MANGAS DE VENTILACIÓN
Ítems Tipo Descripción Uni Cantid. P.U. US$
Total US$
1 Manga de polipropileno D400 (400 gr/m2)
φ 32'' x 10 m m 200 19.45 3,890.00
φ 30'' x 10 m m 1,500 16.60 24,900.00
φ 28'' x 10 m m 1,500 15.70 23,550.00
2 Pantalón (Y) D400 Polipropileno
φ 32" a φ 28" pza. 20 28.00 560.00 φ 32" a φ 30" pza. 20 33.00 660.00
3 Codo (90°) D400 Polipropileno
φ 30" pza. 15 15.40 231.00 φ 28" pza. 15 12.00 180.00
4 Empalme D400 Polipropileno
φ 30" x 1m pza. 20 15.00 300.00
φ 28" x 1m pza. 20 12.00 240.00
5 Reducción D500 Polipropileno
φ 32" - 30" x 2 m pza. 20 9.00 180.00 φ 30" - 28" x 2 m pza. 20 8.00 160.00
6 Gancho de línea mensajera φ 3/8" / 100 uni bolsa 15 200.00 3,000.00
7 Cable mensajero (acero galvanizad.) φ 1/8" m 3,000 0.76 2,280.00
8 Pernos de anclaje cabeza expansiva
φ 5/8 " x 4 pies uni 24 18.00 432.00 φ 5/8 " x 6 pies uni 24 24.00 576.00
9 Tarugos φ 7/16" x 5" / 100 uni bolsa 20 20.00 400.00
φ 9/16" x 5" / 100 uni bolsa 20 35.00 700.00
10 Brocas φ 3/8" x 5" uni 72 15.00 1,080.00
φ 1/2" x 5" uni 36 20.00 720.00
11 Total US$ 64,039.00
Tabla 9.3 Costo de mangas y accesorios de ventilación.
(Fuente: Cotización a proveedores.)
INFRAESTRUCTURA
Ítems Tipo Descripción Uni Cantid. P.U. US$
Total US$
1 Casetas de ventilación
3 m x 3 m x 3 m / puerta de acceso uni 2 5,550.00 11,100.00
2 Tapón de concreto con cimiento
2.5 x 2.5 m uni 1 3,825.00 3,825.00 4.5 x 4.5 m uni 1 7,250.00 7,250.00
3 Cortinas verticales (mica trasparente)
2.5 x 2.5 m uni 4 166.20 664.80
4 x 4 m uni 2 174.30 348.60
4 Total US$ 23,188.40
Tabla 9.4 Costo de obras civiles.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO.)
97
INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DE VENTILACIÓN
Ítems Tipo Descripción Uni Cantid. P.U. US$
Total US$
1 Medidor Multifuncional Digital
Instrumento con medición integrada de presión diferencial y calidad de aire
uni 1 3,500.00 3,500.00
2 Kids de sondas Incluye: - Molinete de 60 mm φ - Molinete de 16 mm φ - Sonda térmica. - Sonda de hilo caliente - Tubos de Pitot (02 Unidades)
juego 1 7,300.00 7,300.00
3 Barómetro Registro de Presión Barometrica y Elevación uni 1 540.00 540.00
4 Distanciómetro Digital con láser integrado uni 1 80.00 80.00
5 Taladro Potencia 500 W uni 1 1,500.00 1,500.00
6 Cronómetro Digital uni 1 80.00 80.00
7 Tubos de humo Caja por 10 unidades uni 10 70.00 700.00
8 Total US$ 13,600.00
Tabla 9.5 Costo de instrumentos de ventilación.
(Fuente: Cotización a proveedores.)
Ítems Descripción Precio US$
1 Inversión en Infraestructura mina 104,332 2 Equipos de ventilación 202,000 3 Obras civiles 23,188 4 Accesorios / mangas de ventilación 64,039 5 Instrumentos y equipos de ventilación 13,600
6 Total 407,159
Tabla 9.6 Costo de Capital de Ventilación.
(Fuente: Elaboración propia.)
Por tanto se proyecta la inversión de US$ 407,159; sin incluir IGV o algún
pago tributario, flete o transporte de los equipos a mina.
98
9.2. Costo de operación
Solo se está considerando el costo del consumo de energía eléctrica de los
motores de los ventiladores, más no: el costo de su mantenimiento, el costo
de mantenimiento de las galerías principales de ventilación y el pago a
planillas de personal de supervisión ni de operación.
9.2.1. Costo de energía actual
Se consideró los ventiladores operativos ubicados en los Nvs 850 y 1300 y
también el uso de las compresoras de aire ya que éstas se utilizan para la
ventilar los frentes de desarrollo.
Ítem Código Nivel Ubicación Caudal
Nominal Potencia
Real Costo de Energía
Distrib Energ.
cfm HP KW US$/Hr US$/mes US$/año %
1 VAMH-04 1300 XC Veta Neblina 10,000 19 14 0.49 352 4,222 27
2 VAMH-05 850 XC Martha 40,000 50 38 1.31 946 11,347 73
Total 50,000 69 52 1.80 1,297 15,569 100
Tabla 9.7 Costo de energía de ventiladores.
(Fuente: Levantamiento de campo.)
Ítem Marca Nivel Ubicación Caudal
Nominal Potencia Nominal
Costo de Energía
Distrib Energ.
cfm HP KW US$/Hr US$/mes US$/año %
1 Ingersoll Rand 850 XC Martha 150 250 187 6.53 783 9,400 45
2 Ingersoll Rand 850 XC Pluto 150 300 224 7.83 940 11,280 55
Total (9) 300 550 410 14.36 1,723 20,679 100
Tabla 9.8 Costo de energía de compresores de aire.
(Fuente: Levantamiento de campo.)
Costo de energía por año: US$ 36,248 (uso de ventiladores y
compresoras). 9 Tiempo de operación de cada compresora: 4 Horas por día.
99
9.2.2. Costo de energía proyectada
Ítem Código Nivel Zona Ubicación Caudal
Nominal Potencia Nominal
Costo de energía
Distrib Energ.
cfm HP KW US$/año %
1 VAMH-06 Super. Mecanizada CH Proyectada 120,000 150 112 33,839 34
2 VAMH-05 Super. Convencional CH 240 40,000 75 56 16,919 17
3 VAMH-07 850 Mecanizada XC Martha 30,000 75 56 16,919 17
4 VAMH-08 850 Mecanizada XC Pluto 30,000 75 56 16,919 17
5 VAMH-01 1100 Convencional XC Neblina 10,000 30 22 6,768 7
6 VAMH-02 1300 Convencional XC Neblina 10,000 30 22 6,768 7
Total 240,000 435 325 98,132 100
Tabla 9.9 Costo de energía de ventiladores proyectados.
(Fuente: Elaboración propia)
Total costo de energía proyectado por año: US$ 98,132.
9.2.3. Comparación de energía actual vs proyectada
Vemos un incremento de la energía en el sistema proyectado, ello se debe
al aumento de los ventiladores entre principal y auxiliares, pero si
analizamos cuanto nos cuesta generarlo (ratio de ventilación) vemos que
es más eficiente, presentando un menor valor (0.41 US$/cfm).
Ítem Diseño Caudal
Nominal Costo de energía
Ratio de Ventilación
cfm US$/año US$/cfm
1 Actual 50,300 36,248 0.72
2 Proyectado 240,000 98,132 0.41
Tabla 9.10 Comparación de costo de energía Actual vs Proyectada.
(Fuente: Elaboración propia.)
100
10. CAPITULO X
EVALUACIÓN ECONÓMICA GLOBAL
A fin de tener una idea más clara del efecto de las variables económicas durante el
desarrollo de la mina; se realiza una evaluación a diez años con una tasa de interés
de 12 %, tomando como base las inversiones previstas (infraestructura, equipos
y otros), los costos operativos, así como las ganancias proyectadas.
Habiendo culminado el proceso de recuperación en la planta de beneficio podemos
estimar los ingresos provenientes. Estos ingresos sensibles al precio de oro pasan
a formar parte de la valorización programada.
Se ha de tomar en cuenta en la evaluación económica la participación del estado
(regalías mineras, impuesto especial y el impuesto a la renta); también el costo
incurrido en las inversiones y los gastos administrativos llevados a cabo en la
oficina central de la compañía.
De esta manera se consigue construir un flujo económico para cada año;
determinando los márgenes operativos finales (después de inversión). Toda esta
información se resume en los siguientes cuadros:
101
10.1. Plan de producción
Producción Mina Unid
PERIODO (AÑOS)
2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023
Anual TMS 169,200 237,600 331,200 381,600 432,000 432,000 432,000 475,200 475,200 475,200
Mensual TMS 14,100 19,800 27,600 31,800 36,000 36,000 36,000 39,600 39,600 39,600
Diario TMS 470 660 920 1,060 1,200 1,200 1,200 1,320 1,320 1,320
Tabla 10.1 Producción proyectada anual.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO.)
10.2. Ingreso proyectado
Precio del oro al día 24/06/2014: 1,325 US$/Oz Troy (42.60 US$/gr).
Recuperación de Planta: 84 % y se espera recuperar al 88 % a partir del
quinto año hasta los restantes.
Ley de mineral promedio: 5 gr/TMS para los 10 años de producción.
VID
A D
E LA
MIN
A
Ítems Año Producción TMS
Rec. Planta
%
Ley Au gr/TMS
Ingresos US$
1 2014 169,200 84.0 5.00 30'276,463
2 2015 237,600 84.0 5.00 42'515,884
3 2016 331,200 84.0 5.00 59'264,566
4 2017 381,600 84.0 5.00 68'283,087
5 2018 432,000 88.0 5.00 80'982,637
6 2019 432,000 88.0 5.00 80'982,637
7 2020 432,000 88.0 5.00 80'982,637
8 2021 475,200 88.0 5.00 89'080,900
9 2022 475,200 88.0 5.00 89'080,900
10 2023 475,200 88.0 5.00 89'080,900
TOTAL 3'841,200 710'530,611
Tabla 10.2 Ingreso proyectado anual.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO.)
102
10.3. Costo de desarrollos
Según los avances horizontales y verticales proyectados se calcula el costo
total de desbroce en desarrollos y preparación.
Ítems Año
Zona Convencional 2.5m x 2.5m
Zona Mecanizada 4.0m x 4.0m
Avance Vertical 1.8m x 1.8m Total
US$ Longit. m
PU US$/m
Subtotal US$
Longit. m
PU US$/m
Subtotal US$
Longit. m
PU US$/m
Subtotal US$
1 2014 4,320 800 3'456,000 2,000 1,500 3'000,000 3,600 600 2'160,000 8'616,000
2 2015 4,320 800 3'456,000 0 1,500 0 3,600 600 2'160,000 5'616,000
3 2016 4,320 800 3'456,000 0 1,500 0 3,600 600 2'160,000 5'616,000
4 2017 4,320 800 3'456,000 0 1,500 0 3,600 600 2'160,000 5'616,000
5 2018 4,320 800 3'456,000 0 1,500 0 3,600 600 2'160,000 5'616,000
6 2019 4,320 800 3'456,000 0 1,500 0 3,600 600 2'160,000 5'616,000
7 2020 4,320 800 3'456,000 0 1,500 0 3,600 600 2'160,000 5'616,000
8 2021 4,320 800 3'456,000 0 1,500 0 3,600 600 2'160,000 5'616,000
9 2022 4,320 800 3'456,000 0 1,500 0 3,600 600 2'160,000 5'616,000
10 2023 4,320 800 3'456,000 0 1,500 0 3,600 600 2'160,000 5'616,000
11 Total 34'560,000 3'000,000 21'600,000 59'160,000
Tabla 10.3 Costo de desarrollo y preparación proyectado.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO)
10.4. Inversión de equipos mina
Ítems Tipo Descripción Uni Cantid PU
US$/uni Total US$
1 Scooptram 1.25 yd3 - 75 HP uni 2 120,000 240,000
2 Scooptram 3.5 yd3 - 185 HP uni 1 220,000 220,000
3 Jumbo 1 brazo - Atlas Copco 282 - 80 HP uni 1 150,000 150,000
4 Dumper 8 Tn - Jarvis Clark - 150 HP uni 2 200,000 400,000
5 Camión Volquete Volvo 20 TM - 180 HP uni 2 120,000 240,000
6 Tractor Caterpillar D5 - 150 HP uni 1 200,000 200,000
7 Camión Plataforma Scissor Lift Normet - 150 HP uni 1 120,000 120,000
8 Total US$ 1'570,000
Tabla 10.4 Maquinaria propuesta para el sistema mecanizado.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO.)
103
10.5. Costo de capital (CAPEX)
Se toma en consideración el costo de desarrollo y preparación, los equipos
propuestos para el sistema mecanizado y la inversión requerida para
implementar el nuevo sistema de ventilación.
Ítems Consideraciones Descripción Sub Total US$
Total US$
Distrib. %
1 Desarrollo y Preparación
Mina
- Avance Horiz. 2.5 m x 2.5 m (Convec.) 34'560,000
59'160,000 92
2 - Avance Horiz. 4.0 m x 4.0 m (Mecaniz.) 3'000,000 3 - Avance Vertical 6' x 6' 21'600,000 4
Maquinaria
- Scooptram 460,000
1'570,000 2
5 - Jumbo 150,000 6 - Dumper 400,000 7 - Camión Volquete 240,000 8 - Tractor 200,000 9 - Camión Plataforma 120,000
10
Ventilación
- Labores proyectadas 104,332
407,159 1
11 - Equipos de ventilación 202,000 12 - Accesorios / mangas de ventilación 64,039 13 - Instrumentos y equipos de ventilación 13,600 14 - Infraestructura 23,188
15 SUB TOTAL (US$) 61'137,159 95
16 Contingencias 5% 3,056,858 5
17 TOTAL (US$) 64'194,017 100
Tabla 10.5 Costo de Capital.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO.)
10.6. Costo de operación (OPEX)
Reservas del Proyecto : 3'841,200 TMS
Ítems Área o Departamento Subtotal US$/TMS
Total US$
Distr. %
1 Geología y Planeamiento 5.00 19'206,000 5 2 Explotación mina 45.00 172'854,000 47 3 Planta 25.00 96'030,000 26 4 Servicios Generales 15.00 57'618,000 16 5 Administrativos mina 5.00 19'206,000 5
6 Total (US$) 95.00 364'914,000 100
Tabla 10.6 Costos de Operación.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO.)
104
10.7. Flujo de caja del proyecto
Año 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023
Inversiones US$ 64'194,017
Ventas de Mineral US$ 30'276,463 42'515,884 59'264,566 68'283,087 80'982,637 80'982,637 80'982,637 89'080,900 89'080,900 89'080,900
Costos de Producción US$ 16'074,000 22'572,000 31'464,000 36'252,000 41'040,000 41'040,000 41'040,000 45'144,000 45'144,000 45'144,000
Utilidad Bruta US$ 14'202,463 19'943,884 27'800,566 32'031,087 39'942,637 39'942,637 39'942,637 43'936,900 43'936,900 43'936,900
Gastos Administrativos y Ventas (1.5%) US$ 213,037 299,158 417,008 480,466 599,140 599,140 599,140 659,054 659,054 659,054
Utilidad Operativa US$ 13'989,426 19'644,726 27'383,557 31'550,621 39'343,497 39'343,497 39'343,497 43'277,847 43'277,847 43'277,847
Regalías Mineras (2.79%) 390,305 548,088 764,001 880,262 1'097,684 1'097,684 1'097,684 1'207,452 1'207,452 1'207,452
Impuesto Especial (2.96%) 414,087 581,484 810,553 933,898 1'164,568 1'164,568 1'164,568 1'281,024 1'281,024 1'281,024
Impuesto Renta (30%) 3'955,510 5'554,546 7'742,701 8'920,938 11'124,374 11'124,374 11'124,374 12'236,811 12'236,811 12'236,811
Total Impuestos US$ 4'759,902 6'684,118 9'317,255 10'735,099 13'386,625 13'386,625 13'386,625 14'725,287 14'725,287 14'725,287
Utilidad Neta US$ -64'194,017 9'229,524 12'960,608 18'066,302 20'815,522 25'956,872 25'956,872 25'956,872 28'552,559 28'552,559 28'552,559
Tabla 10.7 Flujo de caja.
(Fuente: Elaboración propia.)
105
Año 0 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023
INGRESOS
Ventas 25,374,559 35,32,360 Total Ingresos US$ 25'374,559 35'632,360 49'669,350 57'227,730 64'786,109 64'786,109 64'786,109 71'264,720 71'264,720 71'264,720
EGRESOS
Inversiones US$ 64'194,017
Costo Producción US$ 16'074,000 22'572,000 31'464,000 36'252,000 41'040,000 41'040,000 41'040,000 45'144,000 45'144,000 45',144,000
Gasto Administ. y Ventas 213,037 299,158 417,008 480,466 599,140 599,140 599,140 659,054 659,054 659,054
Impuestos US$ 4'759,902 6'684,118 9'317,255 10'735,099 13'386,625 13'386,625 13'386,625 14'725,287 14'725,287 14'725,287
Total Egresos US$ 64'194,017 21'046,939 29'555,276 41'198,264 47'467,565 55'025,764 55'025,764 55'025,764 60'528,341 60'528,341 60'528,341
Utilidad Neta US$ -64'194,017 9'229,524 12'960,608 18'066,302 20'815,522 25'956,872 25'956,872 25'956,872 28'552,559 28'552,559 28'552,559
Tabla 10.8 Balance de ingresos y egresos del proyecto. (Fuente: Elaboración propia)
TASA DE INTERÉS %
VAN US$
TIR %
VPB US$
VPC US$ R b/c
12 51'108,779 25.698 366'900,335 281'956,746 1.301
Tabla 10.9 Indicadores económicos. (Fuente: Elaboración propia.)
106
10.8. Periodo de recuperación (PAYBACK)
Se determina que la recuperación de la inversión se daría en el quinto año del
segundo mes, a partir de ahí en adelante se originaría la ganancia.
PERIODO DE RECUPERACION - PAYBACK
Año Año Utilidad US$
Vo,r US$
Sumatoria US$
Flujo caja US$
Periodo Recuper. Años Meses
0 -64'194,017
2014 1 9'229,524 8,240,646 8'240,646 -55'953,371
2015 2 12'960,608 10'332,117 18'572,764 -45'621,254
2016 3 18'066,302 12'859,237 31'432,001 -32'762,017
2017 4 20'815,522 13'228,640 44'660,641 -19'533,376
2018 5 25'956,872 14'728,626 59'389,267 -4'804,750
2019 6 25'956,872 13'150,559 72'539,827 8'345,809 5.07 5 2
2020 7 25'956,872 11'741,571 84'281,397 20'087,380
2021 8 28'552,559 11'531,900 95'813,297 31'619,280
2022 9 28'552,559 10'296,339 106'109,636 41'915,619
2023 10 28'552,559 9'193,160 115'302,796 51'108,779
Tabla 10.10 Periodo de recuperación.
(Fuente: Elaboración propia.)
Figura 10.1 Periodo de recuperación
(Fuente: Elaboración propia.)
-55'953,371
-45'621,254
-32'762,017
-19'533,376
-4'804,750
8'345,809
20'087,380
31'619,280
41'915,61951'108,779
-80,000,000
-60,000,000
-40,000,000
-20,000,000
0
20,000,000
40,000,000
60,000,000
80,000,000
2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023US$
AñosFlujo de Caja
Lineal (Flujo de Caja)
107
10.9. Ley de corte (CUT OFF)
𝐶𝐶𝐶𝐶𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑂𝑂𝑝𝑝𝑝𝑝 =𝐶𝐶𝑃𝑃𝑖𝑖𝑃𝑃𝑃𝑃𝑖𝑖 𝐶𝐶𝑃𝑃 𝑝𝑝𝑃𝑃𝑃𝑃𝐶𝐶𝐶𝐶𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃ó𝑃𝑃 (𝑈𝑈𝑆𝑆$ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑆𝑆⁄ )
𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝐶𝐶𝑃𝑃 𝑚𝑚𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐶𝐶 (𝑈𝑈𝑆𝑆$/𝑔𝑔𝑃𝑃)𝑥𝑥 𝑅𝑅𝑃𝑃𝑃𝑃𝐶𝐶𝑝𝑝𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃ó𝑃𝑃(%)… … … (10.4)
Descripción Cantidad Unid
Geología 5.00 US$/TMS Mina 45.00 US$/TMS Planta 25.00 US$/TMS Servicios Generales 15.00 US$/TMS Administrat. Mina 5.00 US$/TMS - Total 95.00 US$/TMS
- Recuperación 88 % % - Precio 1,325 US$/Oz
Ley de corte 2.53 gr/TMS
Tabla 10.11 Cálculo de Cut Off.
(Fuente: Elaboración propia.)
10.10. Resumen
Las reservas minerales determinados hasta el momento, aseguran la
viabilidad del proyecto, además la ejecución de taladros diamantinos podrían
confirmar el crecimiento de las reservas.
Los indicadores económicos muestran que el VAN generado es de US$
51’108,779 con una TIR 25.698 %, mayor a la tasa de interés anual (12 %) y
una relación b/c de 1.301 concluyendo que el proyecto es rentable.
108
11. CAPITULO XI
IMPLEMENTACIÓN DEL DISEÑO PROPUESTO
A mediados de Octubre del 2015 y luego de una licitación internacional Hemco
adquiere el ventilador principal de 120,000 cfm y 150 HP (10), con sus respectivos
accesorios. A continuación se describen los procedimientos seguidos para la puesta
en operación del ventilador, así como los resultados obtenidos en campo
comparados con los valores pronosticados por el simulador
11.1. Resumen de actividades antes y después de la puesta en marcha
• Maniobras de izaje para el montaje del ventilador, cono difusor así como el
codo direccionador.
• Empernado del codo direccionador con chimenea y ventilador.
• Tendido de cable de instrumentación para switch de vibración desde el
ventilador hasta caseta.
• Conexionado eléctrico en switch de vibración.
10 Ventilador recomendado en el presente estudio. Ver Capitulo 8.1
109
Figura 11.1 Acople del codo con el ventilador
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO)
• Montaje de tablero de alimentación para switch de vibración.
• Energizado y seteo de parámetros de switch de vibración.
• Carga de condensadores de variador de velocidad ACS800.
• Configuración de variador de velocidad ACS800.
• Pruebas en vacío del tablero variador.
• Determinación del sentido de giro de ventilador con variador.
• Prueba del tablero variador con ventilador.
• Prueba de disparo de protecciones por vibración.
• Mediciones preliminares de flujo, presión y vibración.
• Medición de presión estática en la succión y descarga del ventilador.
• Medición de velocidad de aire promedio en la descarga del ventilador.
• Medición de nivel de vibración del ventilador con equipo vibrotest
• Medición de nivel de vibración del ventilador con switch de vibración.
• Medición de voltaje, consumo de corriente y potencia del ventilador.
• Monitoreo del ventilador durante toda la noche.
110
Figura 11.2 Puesta en operación del ventilador de 120,000 cfm.
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO)
11.2. Valores obtenidos en campo
De las mediciones de campo, se obtiene los siguientes valores:
• Presión Total: 6.36” CA.
• Estática del Ventilador: 6.36” - 1.59” = 4.77” CA.
• Velocidad del aire: 19.5 m/s.
• Caudal del ventilador: 19.5 ∗ π4∗ 1.942 ∗ 2118.88 = 122079 cfm.
• Nivel de vibración: 0.8 – 1.1 mm/s.
• Umbral de alarma de vibración: 7 mm/s.
• Umbral de peligro (disparo) de vibración: 10 mm/s.
• Tiempo de monitoreo de alarma y peligro de vibración: 10 s.
• Voltaje: 438 VAC.
• Consumo de corriente: 129.71 A.
• Consumo de potencia: √3∗438∗129.71∗0.861000
= 85.50 KW = 114.00 HP.
• Consumo de potencia (obtenido a partir del TVV): 85.18 KW = 113.57 HP.
111
11.3. Comparación de valores obtenidos en campo vs simulados
De la simulación del ventilador modelo VAV-60-26.5-1750-I-A-63° en el
software VENTSIM™ (analizada en el Capítulo 8.1.4), se observó que
trabajaría a una presión total de 1,260.3 Pa (5.06” CA) a cota de trabajo (Ver
Figura N° 11.3), pero de las mediciones de campo se observa que trabaja a
una presión total de 6.36” CA; “vemos una seria variación”.
Figura 11.3 Simulación del ventilador 120,000 cfm - Sección de 2.4m x 2.4m
(Fuente: Software VENTSIM™.)
Profundizando en el tema se determinó que el Departamento de
Planeamiento e Ingeniera de Hemco, por una decisión interna redujo la
sección de la chimenea de 2.4m x 2.4m (11) a una de 2.00m x 2.00m.
11 Sección optima recomendada en el presente estudio
112
Figura 11.4 Presión Total del ventilador de 120,000 cfm
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO)
Actualizando esta sección en el modelo y simulando el nuevo sistema se
observa que la presión total de operación del ventilador se eleva a 1,507.5 Pa
(6.05” CA), valor muy cercano al valor obtenido en la medición de campo. Ver
Figura N° 11.4.
A continuación se resume los principales valores de operación del ventilador
principal de 120,000 cfm medidos en campo comparándolos con los valores
simulados.
Unid. Campo Simulado Variación
Caudal de descarga cfm 122,079 117,481 4,598 3.8%
Presión Estática “ H2O 4.77 4.87 -0.10 -2.1%
Presión Total “ H2O 6.36 6.05 0.31 4.9%
Potencia eléctrica Kw 105.8 109.6 -3.8 -3.6%
Tabla 11.1 Tabla comparativa campo vs simulación
(Fuente: Departamento de Planeamiento de HEMCO y VENTSIM™)
113
Figura 11.5 Simulación del ventilador 120,000 cfm - Sección de 2.0m x 2.0m
(Fuente: Software VENTSIM™.)
114
CONCLUSIONES
1. El diseñar un sistema de ventilación a través de un simulador es una técnica
viable y confiable, evitando gastos innecesarios en equipos e infraestructura;
en mi experiencia se observa que numerosas compañías realizan un
planeamiento de minado sin tener en cuenta cómo van a ventilar sus
operaciones, lo que ocasiona un elevado costo de reingeniería.
2. Con el diseño propuesto HEMCO deja de tener un sistema de ventilación a
tiro natural con recirculación y déficit de aire, existiendo cambios de
dirección del flujo durante el día y la noche; a un sistema de ventilación
mecánico con flujos definidos, estableciendo dos ejes principales de
extracción (zona convencional y mecanizada).
3. Aunque no se ha realizado un análisis más detallado sobre el uso del
variador de frecuencia en el ventilador principal, queda claro la importancia
de este dispositivo que regula la velocidad de rotación del motor acorde a
intervalos de demanda de aire según el requerimiento de la operación,
optimizando el consumo de energía.
115
4. Estas mejoras permitirá agilizar el tiempo de ventilación, diluyendo las
concentraciones de los gases tóxicos a valores permisibles. El ciclo de
minado será más continuo y dinámico con la opción de trabajar 03
guardia/día, que fue uno de los objetivos trazados inicialmente.
5. Balance de ventilación proyectado:
Caudal de Aire m3/min cfm
Total de Aire Requerido 4,431.9 156,508
Ingreso de Aire a Mina 5,028.7 177,587 (12)
Salida de Aire 5,088.4 179,697 (12)
Cobertura 113 %
Superávit 21,078 cfm
6. Indicadores de ventilación (Principal y auxiliar):
Ítem Diseño Caudal
Nominal cfm
Costo Energ. Nominal US$/año
Ratio de Ventilación
US$/cfm
1 Actual 50,300 36,248 0.72
2 Proyectado 240,000 98,132 0.41
7. Se proyecta la inversión de US$ 407,159; sin incluir IGV o algún pago
tributario, flete o transporte de los equipos a mina, para dar viabilidad al
diseño proyectado.
Ítems Descripción Precio US$
1 Inversión en Infraestructura mina 104,332 2 Equipos de ventilación 202,000 3 Obras civiles 23,188 4 Accesorios / mangas de ventilación 64,039
5 Instrumentos y equipos de ventilación 13,600
6 Total 407,159
12 Valores obtenidos de la simulación en el software VENTSIM™.
116
RECOMENDACIONES
1. Se debe implementar el área de ventilación, designando a un responsable
directo, que se encargue de aplicar los procedimientos descritos en el
presente informe, además de realizar mediciones de las estaciones
principales (aforos) y secundarias, manteniendo actualizados los planos y
los modelos en Ventsim™.
2. Capacitar al personal encargado de realizar los trabajos de ventilación y
obras civiles, según los estándares de diseño propuestos en el Anexo VII
3. Es necesario realizar un inventario general por niveles identificando todas
las labores que no se encuentran en operación, están deben ser cerradas u
clausuradas para simplificar el circuito principal de ventilación.
4. Canalizar las aguas de superficie, no deben ingresar a mina, pues se
incrementa la densidad y humedad del aire (sobre 90%), así mismo
programar campañas de limpieza y mantenimiento de las chimeneas que
comunican a superficie.
117
5. Los ventiladores necesitan implementarse de sus elementos de operación
adecuados (accesorios y dispositivos de seguridad), además deben ser
trasladados en los medios adecuados (no deben ser rodados), plataformas,
grúa para izar y/o bajar el ventilador.
6. Los ventiladores principales, deben programarse automáticamente su
encendido en caso de corte de energía, mediante el soporte de un grupo
electrógeno disponible o una fuente alterna de energía. Además se
recomienda implementar dispositivos que permitan invertir el sentido de giro,
en casos de emergencias.
7. Se debe llevar un registro permanente, digital y público de ubicación y
cambios de ventiladores al interior de la mina, con el fin de mantener los
modelos de simulación actualizados, así como elaborar un plan de
contingencia en caso fallasen.
8. Optimizar el uso de los equipo diésel, para ello será necesario un estudio
según la demanda de equipos (producción, transporte y servicios), bajo el
soporte de Ingeniería y Planeamiento.
9. Analizar la posibilidad de automatizar el sistema de monitoreo utilizando una
red de sensores con el objetivo de mantener un control permanente y
centralizado de las condiciones y estado de los circuitos de ventilación.
118
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1. AIRTEC, Manual de Selección de Ventiladores Axiales. 2007, Lima.
2. CALIZAYA F., Curso de Ventilación de Minas. 2008.
3. CHASM CONSULTING, Manual del Usuario Ventsim Visual. Versión 4.0.
4. CORIMANYA A. J., Planeamiento de ventilación asistida para la unidad
peruana San Cristóbal. 2009, Lima.
5. JIMÉNEZ P. A., Ventilación de minas subterráneas y túneles. 2011, Lima.
6. MINISTERIO DE ENERGÍA Y MINAS DEL PERU, Reglamento de Seguridad y
Salud Ocupacional en Minería, D.S. N° 055-2010-EM. 2010, Lima.
7. MINISTERIO DE MINERÍA DE CHILE, Reglamento de Seguridad Minera,
D.S. Nº 72-MM. 1985, Santiago
8. SALVADOR ESCODA, Manual práctico de ventilación. 2da Edición, Barcelona.
9. SERVICIO NACIONAL DE GEOLOGIA Y MINERIA., Guía metodológica de
seguridad para proyectos de ventilación de minas. 2008, Santiago.
10. MCPHERSON M. J., Subsurface Ventilation and Environmental Engineering.
1993, Londres.
11. ZITRÓN, Conferencias sobre ventilación de minas. 2012, Lima.
119
ANEXOS
ANEXO I: Diagrama de flujo del proyecto
ANEXO II: Esquemas de medición de flujo de aire.
ANEXO III: Registro de datos levantamiento de ventilación de aforos.
ANEXO IV: Registro de datos levantamiento de ventilación por niveles.
ANEXO V: Análisis de Legislación Nicaraguense, Peruana y Chilena.
ANEXO VI: Característica técnica de los ventiladores.
ANEXO VII: Estándares de diseño en secciones típicas.
ANEXO VIII: Mantenimiento e instalación de ventiladores axiales
ANEXO IX: Plano Isométrico.
ANEXO X: Plano de Ventilacion por niveles.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROYECTO
NO
SI
NO
NO
SI
SI
Planificar Alternativas de Mejora en VENTSIM
¿Actual Diseño de Ventilación es adecuado?
¿Los Ventiladores y circuitos son óptimos?
Optimizar circuitos y Ventiladores Principales
Modelamiento y calibración del Sistema de Ventilación
Básico en VENTSIM
Establecer Flujos Requeridos y Velocidades
Permitidas
Levantamiento del Sistema de
Ventilación Actual
Circuito vista en Planta (Planos)
Circuito en 3D (Unifilares)
Correlación Campo vs VENTSIM
< 10 %
Diseño Óptimo Desarrollar plan de
inversión
Analizar fuentes externas que afecten al sistema
(Termodinámica)
Revisar el levantamiento de campo y el modelamiento
en VENTSIM
1° Esquema de medición de velocidad del aire en galerías
2° Esquema de medición de velocidad del aire en ventiladores
1
2
3 4
5
6 7
8
9
RESPONSABLE Cesar Guillén Carbajal Nivel Aforo Principal
ASISTENTE Cristiam Valencia Robles Mina Hemco
FECHA Plano
ENTRADATEMP P. Bar. AREA
Nivel Labor V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 °C hPa a (m) h (m) m2 m/s m/min m3/min cfm
EP-6 1275 BM NEPTUNO 0.89 0.79 0.84 0.83 0.92 0.71 0.80 0.73 0.81 13:05 25.0 974.5 2.82 2.80 7.41 0.81 48.80 361.4 12,764
EP-9 1300 CH-240 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23 - - - - 21:57 25.1 975.2 2.50 2.77 6.50 0.23 13.88 90.2 3,185
EP-10 1450 BM CAPITAN 1.42 1.36 1.45 1.37 1.35 1.21 1.41 1.25 1.36 13:45 26.0 966.1 1.20 2.10 1.51 1.35 81.2 122.8 4,336
1,400.0 49,441
TOTAL INGRESO 1,974.4 69,725
SALIDATEMP P. Bar. AREA
Nivel Labor V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 °C hPa a (m) h (m) m2 m/s m/min m3/min cfm
EP-1 850 BM LA MARS 0.64 0.62 0.70 0.65 16:45 26.5 988.2 1.80 1.80 3.04 0.65 39.2 119.0 4,202
EP-2 850 BM MARTHA 0.76 0.89 0.62 0.60 0.60 0.79 0.60 0.55 0.43 16:15 27.0 986.1 4.14 3.50 13.59 0.65 38.9 529.2 18,688
EP-3 850 BM GUATUZA 1.04 1.06 1.03 1.06 1.07 0.89 1.11 0.99 0.91 14:20 25.7 986.3 4.80 3.40 15.31 1.02 61.1 934.8 33,013
EP-4 1070 BM GUATUZA 2 0.28 0.12 0.16 0.23 0.24 0.22 0.14 0.19 0.20 13:57 29.5 977.7 2.80 2.10 5.52 0.20 11.9 65.4 2,311
EP-5 1100 BM CAPITAN 2 0.35 0.21 0.31 0.28 0.24 0.35 0.21 0.27 0.25 14:45 24.6 976.3 3.40 2.60 8.29 0.27 16.5 136.5 4,822
EP-7 1300 BM PATRICIA 0.26 0.30 0.29 0.32 0.30 0.26 0.14 0.26 0.29 15:10 25.6 969.9 2.60 2.60 6.34 0.27 16.1 102.3 3,613
EP-8 1300 BM PLUTO 0.06 0.11 0.08 0.10 0.11 0.17 0.07 0.13 0.10 14:01 25.6 970.6 2.80 2.60 6.83 0.10 6.2 42.3 1,495
TOTAL SALIDA 1,929.6 68,144
13/06/2014
HOJA DE LEVANTAMIENTO DE VENTILACION Universidad Nacional de Ingenieria
FIGMM
CHs EN SUPERFICIE
CAUDALAforo
UBICACIÓN
AforoUBICACIÓN VELOCIDAD (m/s)
HORASECCION VELOCIDAD CAUDAL
Estimado
VELOCIDAD (m/s)HORA
SECCION VELOCIDAD
1° Nivel 850
RESPONSABLE Cesar Saul Guillén Carbajal
ASISTENTE Adelky Brown Rocha MINA
FECHA PLANO
TEMP HR PR P. bar. AREA O2 CO NO
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 °C % °C hpa a (m) h (m) m2 m/s m/min m3/min cfm % ppm ppm
E-1 XC La Mars 0.19 0.19 0.20 0.15 0.13 0.15 0.17 0.20 0.16 09:53 27.2 97.3 26.7 991.5 2.76 2.30 5.95 0.17 10.3 61.0 2,155 20.8 0 0
E-2 XC La Mars 0.25 0.23 0.19 0.19 0.19 0.23 0.21 0.20 0.24 10:43 26.6 95.5 25.4 991.5 2.56 2.03 4.87 0.21 12.9 62.7 2,214 20.8 23 5
E-3 Veta Neptuno 0.44 0.40 0.42 0.43 0.45 0.40 0.43 0.37 0.42 10:55 26.3 96.7 25.6 991.5 2.74 2.45 6.30 0.42 25.0 157.4 5,560 20.8 16 1
E-4 FAN VAMH-05 1.04 1.00 1.60 1.50 0.90 1.60 1.20 1.10 1.20 11:05 28.0 88.6 26.1 991.5 4.74 4.17 18.54 1.24 74.3 1,376.9 48,626 20.8 13 5
E-5 Proyec. XC Martha 1.11 0.93 1.05 1.42 1.04 0.82 - - - 17:00 24.7 60.6 26.4 988.5 2.94 2.67 7.36 1.06 63.7 469.0 16,564 20.6 33 16
E-6 XC 850 2.80 2.40 2.40 2.30 2.00 2.40 2.20 2.20 2.60 11:13 31.3 76.3 25.7 991.5 2.26 2.02 4.28 2.37 142.0 608.1 21,474 20.7 25 15
E-7 FAN VAMH-04 0.90 1.40 0.70 0.40 0.80 0.50 0.30 0.69 0.73 11:23 27.1 94.4 26.6 991.5 3.77 2.73 9.65 0.71 42.8 413.2 14,592 20.7 13 8
E-8 XC 850 0.60 0.70 0.50 0.40 0.80 0.50 0.40 0.70 0.60 18:10 27.2 98.2 26.9 989.9 2.73 2.34 5.99 0.58 34.7 207.7 7,336 20.8 0 0
E-9 XC 850 0.40 0.50 0.50 0.00 0.50 0.40 0.40 0.50 0.50 18:50 27.4 100.0 27.2 988.1 2.37 2.57 5.71 0.41 24.7 140.9 4,977 20.8 0 0
E-10 XC 850 0.50 0.53 0.50 0.68 0.56 0.64 0.58 0.73 0.71 19:07 25.9 99.8 25.8 988.2 2.33 2.59 5.66 0.60 36.2 204.9 7,236 20.8 0 0
E-11 XC 850 0.34 0.43 0.44 0.46 0.51 0.48 0.46 0.42 0.39 12:21 26.8 96.1 26.2 989.9 2.39 2.25 5.04 0.44 26.2 132.2 4,667 20.8 0 1
E-12 XC 850 0.49 0.22 0.27 0.10 0.11 0.15 0.17 0.12 0.28 12:46 27.7 91.4 26.0 989.9 3.67 3.62 12.46 0.21 12.7 158.7 5,604 20.8 0 1
E-13 XC 850 0.23 0.13 0.21 0.19 0.15 0.14 0.18 0.15 0.21 13:00 27.1 92.0 25.6 989.9 3.75 3.62 12.73 0.18 10.6 135.0 4,767 20.8 0 1
E-14 XC Guatuza 0.11 0.12 0.15 0.16 0.18 0.10 0.10 0.11 0.10 13:16 27.1 90.9 25.8 989.9 3.92 3.57 13.13 0.13 7.5 98.9 3,492 20.8 0 0
E-15 XC Guatuza 0.12 0.12 0.12 0.11 0.10 0.13 0.12 0.11 0.13 13:35 26.7 91.2 25.1 989.9 3.70 3.99 13.85 0.12 7.1 97.9 3,456 20.8 0 0
E-16 XC Guatuza 0.42 0.52 0.38 0.43 0.42 0.43 - - - 13:47 25.9 92.4 24.7 989.9 4.74 4.55 20.23 0.43 26.0 526.0 18,575 20.8 0 0
FIGMM
EST. LaborVELOCIDAD (m/s)
17/06/2014
HOJA DE LEVANTAMIENTO DE VENTILACION Universidad Nacional de Ingenieria 850
Hemco
ES-01
HORASECCION CAUDALVELOCIDAD
2° Nivel 960
RESPONSABLE Cesar Saul Guillén Carbajal
ASISTENTE Adelky Brown Rocha MINA
FECHA PLANO
TEMP HR PR P. bar. AREA O2 CO NO
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 °C % °C hpa a (m) h (m) m2 m/s m/min m3/min cfm % ppm ppm
E-1 Xc Neblina 20:45 27.0 94.1 26.0 987.2 2.46 2.47 5.70 0.00 0.0 0.0 0 20.7 6 4
E-2 By Pass 0.27 0.26 0.30 0.29 - - - - - 20:50 28.6 93.0 27.3 987.3 2.81 2.66 7.01 0.28 16.8 117.8 4,160 20.8 6 4
E-3 Xc Solorzano 0.02 0.01 0.02 0.03 - - - - - 20:54 26.8 93.1 25.3 987.2 2.19 2.56 5.26 0.02 1.2 6.2 220 20.7 5 4
E-4 GL Gary 0.47 0.46 0.48 0.51 - - - - - 20:55 27.0 96.8 26.3 987.1 2.52 2.61 6.17 0.48 28.8 177.7 6,275 20.8 6 4
E-5 CH 482 0.58 0.61 0.56 0.57 - - - - - 21:00 25.8 98.6 25.6 978.2 2.79 2.44 6.39 0.58 34.8 222.2 7,846 20.8 6 4
E-6 CH 470 0.34 0.31 0.27 0.30 - - - - - 21:10 27.5 95.1 26.6 987.4 2.84 2.25 5.99 0.31 18.3 109.9 3,880 20.7 6 5
E-7 GL Gary 0.22 0.20 0.16 0.23 - - - - - 21:15 27.3 96.5 27.2 987.2 2.36 2.52 5.58 0.20 12.1 67.7 2,392 20.7 11 8
VELOCIDADHORA
17/06/2014
HOJA DE LEVANTAMIENTO DE VENTILACION Universidad Nacional de Ingenieria
FIGMM
No Flujo
960
Hemco
ES-02
EST. LaborCAUDALVELOCIDAD (m/s) SECCION
3° Nivel 1100
RESPONSABLE Cesar Guillén Carbajal
ASISTENTE Adelky Brown Rocha MINA
FECHA PLANO
TEMP HR P. bar. PR AREA O2 CO NO
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 °C % hpa °C a (m) h (m) m2 m/s m/min m3/min cfm % ppm ppm
E-1 XC Veta Neblina 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 - - - 22:33 27.2 91.6 980.4 26.0 3.02 2.71 7.68 0.22 13.0 99.4 3,512 20.8 4 1
E-2 XC Veta Cruzada 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 - - - 22:35 27.4 94.7 980.0 26.3 3.36 3.32 10.46 0.10 5.9 61.4 2,170 20.8 5 1
E-3 XC Veta Neblina 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 - - - 22:40 26.6 93.5 980.3 26.4 2.50 2.72 6.38 0.22 13.3 84.9 2,998 20.8 3 0
E-4 GL Alpha Tesoro 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 - - - 22:46 26.2 96.3 980.2 25.3 3.25 2.94 8.96 0.16 9.8 87.8 3,102 20.8 4 0
E-5 GL Alpha Tesoro 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 - - - 22:50 26.1 95.3 980.4 25.4 2.88 2.50 6.75 0.62 37.4 252.3 8,911 20.8 8 2
E-6 Gl Patricia 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 - - - 23:03 25.5 94.8 980.5 24.1 2.49 2.51 5.86 0.47 28.3 165.9 5,858 20.8 9 2
E-7 CX Neblina 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 - - - 23:10 25.5 95.0 980.3 24.8 2.45 2.62 6.02 0.58 35.1 211.1 7,455 20.8 9 2
E-8 GL Solorzano 0.19 0.19 0.19 0.19 0.19 0.19 - - - 23:15 26.4 95.5 980.5 25.6 2.70 3.45 8.74 0.19 11.7 101.9 3,597 20.8 6 1
E-9 GL Gary 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23 - - - 23:27 26.1 97.2 980.3 25.2 2.93 2.70 7.42 0.23 14.0 103.9 3,669 20.8 2 0
E-10 GL Martha 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 - - - 23:30 25.3 96.6 980.4 25.4 2.66 2.98 7.44 0.04 2.4 18.1 638 20.8 4 0
E-11 Gl Gary 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 - - - 23:32 26.4 96.4 980.4 25.9 2.75 2.40 6.19 0.45 26.8 165.7 5,852 20.8 4 0
E-12 Gl Gary 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 - - - 23:44 27.2 96.9 980.3 26.5 2.55 2.89 6.91 0.08 4.5 31.1 1,099 20.8 4 0
E-13 GL Nuggeth 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 - - - 23:46 26.3 97.6 980.0 25.3 2.58 2.88 6.97 0.11 6.4 44.5 1,571 20.8 2 3
E-14 Gl Martha 0.70 0.50 0.60 0.60 0.60 0.60 - - - 23:55 25.2 100.0 979.8 25.3 2.56 2.55 6.12 0.60 36.0 220.4 7,785 20.8 8 5
E-15 GL Capitan 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 - - - 12:20 24.4 96.7 980.4 23.8 2.76 2.58 6.68 0.56 33.6 224.6 7,933 20.8 8 4
E-16 GL Capitan 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 - - - 12:35 26.8 96.0 979.8 26.0 2.00 2.36 4.43 0.13 8.0 35.4 1,251 20.8 7 2
E-17 GL Capitan 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 - - - 12:40 26.4 96.4 979.5 25.5 2.14 2.44 4.90 0.31 18.7 91.4 3,227 20.8 8 3
E-18 XC Capitan 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 - - - 12:42 25.5 96.4 979.5 24.7 2.33 2.27 4.96 0.30 18.3 90.7 3,204 20.8 6 1
FIGMM
HORACAUDALVELOCIDAD (m/s) SECCION VELOCIDAD
1100
Hemco
ES-03
EST. Labor
18/06/2014
HOJA DE LEVANTAMIENTO DE VENTILACION Universidad Nacional de Ingenieria
4° Nivel 1300
RESPONSABLE Cesar Saul Guillén Carbajal
ASISTENTE Adelky Brown Rocha MINA
FECHA 19-20/06/2014 PLANO
TEMP HR P. bar. PR AREA O2 CO NO
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 °C % hpa °C a (m) h (m) m2 m/s m/min m3/min cfm % ppm ppm
E-1 GL Patricia 0.36 0.38 0.35 0.34 0.34 0.32 0.25 0.31 0.27 10:00 23.5 99.7 972.8 23.3 2.34 2.44 5.36 0.32 19.5 104 3,682 20.9 0 0
E-2 XC Patricia 0.21 0.25 0.26 0.26 0.29 0.32 0.22 0.22 0.28 10:55 23.8 99.1 972.8 23.2 2.60 2.56 6.24 0.26 15.4 96 3,395 20.8 0 0
E-3 CH-39 0.20 0.54 0.44 0.29 0.35 0.50 - - - 11:00 23.7 98.8 972.8 23.5 1.30 1.80 2.34 0.39 23.2 54 1,917 20.8 0 0
E-4 CH-80 0.28 0.10 0.19 0.29 0.13 0.28 - - - 11:15 24.1 99.0 972.8 23.8 2.16 2.81 6.07 0.21 12.7 77 2,722 20.8 0 0
E-5 CH-50 0.28 0.12 0.06 0.04 0.10 0.13 - - - 11:25 25.1 99.2 972.8 24.9 1.52 1.58 2.40 0.12 7.3 18 619 20.8 4 2
E-6 CX-Rodriguez 0.47 0.47 0.47 0.40 0.38 0.40 0.38 0.38 0.40 11:30 24.5 99.3 972.8 24.2 2.87 2.59 6.97 0.42 25.0 174 6,156 20.8 8 4
E-7 XC Neblina 0.13 0.03 0.11 0.20 0.15 0.05 0.04 0.10 0.08 11:48 24.3 99.3 972.8 24.1 2.31 2.85 6.18 0.10 5.9 37 1,294 20.8 0 0
E-8 OP-08 0.17 0.17 0.15 0.14 0.12 0.15 - - - 11:58 24.3 99.6 972.8 24.2 2.43 2.74 6.25 0.15 9.0 56 1,985 20.8 6 3
E-9 XC Neblina 0.30 0.20 0.10 0.20 0.10 0.10 0.20 0.10 0.20 09:18 25.6 100.0 973.7 25.5 2.50 2.73 6.40 0.17 10.0 64 2,261 20.7 4 0
E-10 XC Neptuno 0.00 0.10 0.10 0.00 0.10 0.10 0.00 0.10 0.10 09:35 26.2 100.0 973.9 26.2 2.22 2.50 5.21 0.07 4.0 21 735 20.8 3 0
E-11 GL Nugget 0.40 0.50 0.40 0.40 0.50 0.50 0.40 0.40 0.30 09:57 25.9 100.0 974.0 25.9 2.38 2.50 5.58 0.42 25.3 141 4,993 20.8 3 0
E-12 GL Gary 0.40 0.30 0.40 0.30 0.30 0.20 0.40 0.20 0.20 10:20 25.8 99.5 974.0 25.5 2.44 1.85 4.23 0.30 18.0 76 2,692 20.8 5 2
E-13 Gl Martha 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 10:36 26.8 96.9 973.7 26.5 2.46 2.41 5.56 0.20 12.0 67 2,357 20.8 2 0
E-14 GL Martha 0.10 0.20 0.10 0.20 0.10 0.10 0.20 0.20 0.10 11:06 27.0 95.9 973.1 26.4 2.05 2.23 4.29 0.14 8.7 37 1,312 20.8 0 0
E-15 XC Martha 0.20 0.30 0.20 0.20 0.30 0.20 0.20 0.30 0.20 11:34 25.8 99.1 973.2 25.7 2.46 2.50 5.77 0.23 14.0 81 2,852 20.8 0 0
E-16 Gl Gary 0.20 0.20 2.20 0.30 0.20 0.20 0.20 0.20 0.30 11:43 26.3 98.1 973.2 25.8 2.27 2.50 5.32 0.44 26.7 142 5,013 20.8 4 2
E-17 GL Saturno 0.04 0.06 0.04 0.05 0.06 0.05 0.05 0.04 0.04 21:25 24.4 97.8 974.5 24.1 2.62 2.56 6.29 0.05 2.9 18 637 20.8 2 0
E-18 GL Pluto 0.10 0.15 0.18 0.10 0.10 0.18 0.10 0.08 0.10 21:40 24.1 98.4 974.7 23.9 2.85 2.60 6.95 0.12 7.3 51 1,784 20.8 5 0
E-19 GL Pluto 0.16 0.20 0.10 0.20 0.15 0.12 - - - 21:45 26.4 100.0 974.7 26.5 1.80 2.00 3.38 0.16 9.3 31 1,109 20.7 0 0
E-20 GL Saturno 0.28 0.20 0.15 0.20 0.15 0.20 - - - 22:00 26.8 96.4 975.0 26.2 1.70 2.50 3.99 0.20 11.8 47 1,661 20.8 0 0
1300
Hemco
ES-04
HOJA DE LEVANTAMIENTO DE VENTILACION Universidad Nacional de Ingenieria
FIGMM
CAUDALVELOCIDAD (m/s) SECCION VELOCIDADLabor HORAEST.
Nivel 1300
RESPONSABLE Cesar Saul Guillén Carbajal
ASISTENTE Adelky Brown Rocha MINA
FECHA 19-20/06/2014 PLANO
TEMP HR P. bar. PR AREA O2 CO NO
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 °C % hpa °C a (m) h (m) m2 m/s m/min m3/min cfm % ppm ppm
E-21 GL Capitan 0.07 0.05 0.10 0.08 0.04 0.06 - - - 22:10 26.0 93.2 975.3 24.8 2.12 2.83 5.63 0.07 4.0 23 795 20.8 0 0
E-22 GL Nugget 0.28 0.40 0.28 0.30 0.24 0.26 - - - 22:20 26.0 96.4 975.3 25.5 2.80 2.40 6.30 0.29 17.6 111 3,918 20.8 3 0
E-23 GL Capitan 0.21 0.14 0.16 0.18 0.20 0.24 - - - 22:21 26.4 98.5 975.3 26.3 2.00 2.17 4.07 0.19 11.3 46 1,625 20.8 0 0
E-24 XC Neblina 0.20 0.30 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 22:57 26.0 94.2 974.2 24.7 2.50 2.50 5.86 0.21 12.7 74 2,622 20.8 2 0
E-25 XC Neblina 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 - - - 21:09 28.2 89.9 975.1 26.8 2.41 2.88 6.51 0.13 7.5 49 1,724 20.8 2 0
E-26 GL Cruzada 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23 - - - 21:11 27.8 87.1 975.0 25.6 3.60 2.80 9.46 0.23 13.5 128 4,514 20.8 0 0
E-27 XC Neblina 0.52 0.38 0.42 0.38 0.42 0.38 - - - 21:45 25.2 91.3 975.2 23.8 2.20 2.58 5.32 0.42 25.0 133 4,701 20.8 0 0
1300
Hemco
ES-04
HOJA DE LEVANTAMIENTO DE VENTILACION Universidad Nacional de Ingenieria
FIGMM
CAUDALVELOCIDAD (m/s) SECCION VELOCIDADLabor HORAEST.
LEGISLACION NICARAGUENSE
Ley de Seguridad 618
LEGISLACION PERUANA
DS-055
LEGISLACION CHILENA DS-072
PAIS
Caudal requerido para personal.
Artículo 219. La ventilación al interior de la mina deberá asegurar un contenido de oxígeno del 20% al 21% de volumen, si el contenido de oxígeno es inferior a 18% de volumen se deberá suministrar al trabajador aire respirable, esta última situación se permitirá sólo en trabajos excepcionales y puntuales.
Artículo 236. d) Cuando las minas se encuentren hasta un mil quinientos
(1,500) metros sobre el nivel del mar, en los lugares de trabajo la cantidad mínima de aire necesaria por hombre será de tres (03) metros cúbicos por minuto. En otras altitudes la cantidad de aire será de acuerdo con la siguiente escala: 1. De 1,500 a 3,000 msnm, aumentará en 40% que será
igual a 4 m³/min 2. De 3,000 a 4,000 msnm aumentará en 70% que será
igual a 5 m³/min. 3. Sobre los 4,000 msnm aumentará en 100% que será
igual a 6 m³/min
Artículo 138. En todos los lugares de la mina, donde acceda personal, el ambiente deberá ventilarse por medio de 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 mina. Dicho caudal será regulado tomando en consideración el número de trabajadores, la extensión de las labores, el tipo de maquinaria de combustión interna, las emanaciones naturales de las minas y las secciones de las galerías.
Velocidades del aire permitidas NO ESPECIFICA
Artículo 236. e) En ningún caso la velocidad del aire será menor de veinte
(20) metros por minuto ni superior a doscientos cincuenta (250) metros por minuto en las labores de explotación, incluido el desarrollo, preparación y en todo lugar donde haya personal trabajando. Cuando se emplee explosivo ANFO u otros agentes de voladura, la velocidad del aire no será menor de veinticinco (25) metros por minuto.
Artículo 138. Las velocidades, como promedio, no podrán ser mayores de ciento cincuenta metros por minuto (150 m/min.), ni inferiores a quince metros por minuto (15 m/min.).
Caudal requerido para equipos diésel NO ESPECIFICA
Artículo 236. d)
4. En el caso de emplearse equipo diésel, la cantidad de aire circulante no será menor de tres (3) m³/min por cada HP que desarrollen los equipos.
Artículo 132 En los frentes de trabajo donde se utilice maquinaria diésel deberá proveerse un incremento de la ventilación necesaria para una óptima operación del equipo y mantener una buena dilución de gases. El caudal de aire necesario por máquina debe ser el especificado por el fabricante. Si no existiese tal especificación, el aire mínimo será de dos coma ochenta y tres metros cúbicos por minuto (2,83 m3/min.), por caballo de fuerza efectivo al freno, para máquinas en buenas condiciones de mantención. El caudal de aire necesario para la ventilación de las máquinas diésel debe ser confrontado con el aire requerido para el control de otros contaminantes y decidir su aporte al total del aire de inyección de la mina. De todas maneras, siempre al caudal requerido por equipos diésel, debe ser agregado el caudal de aire calculado según el número de personas trabajando.
Evaluaciones integrales de ventilación
NO ESPECIFICA
Artículo 236. m) La evaluación integral del sistema de ventilación de una
mina subterránea se hará cada semestre y las evaluaciones locales se harán cada vez que se produzcan nuevas comunicaciones de chimeneas, cruceros, tajeos y otras labores; considerando, primordialmente, que la cantidad y calidad del aire establecido en los artículos precedentes debe darse en las labores donde haya personal trabajando, como son los frentes de los tajeos, sub-niveles, galerías, chimeneas, inclinados, piques, entre otros.
Artículo 139. Se deberá hacer, a lo menos trimestralmente, un aforo de ventilación en las entradas y salidas principales de la mina y, semestralmente, un control general de toda la mina, no tolerándose pérdidas superiores al quince por ciento (15 %). Los resultados obtenidos de estos aforos deberán registrarse y mantenerse disponibles para el Servicio.
Cantidad mínima de oxigeno
La ventilación al interior de la mina deberá asegurar un contenido de oxígeno del 20% al 21% de volumen, si el contenido de oxígeno es inferior a 18% de volumen se deberá suministrar al trabajador aire respirable, esta última situación se permitirá sólo en trabajos excepcionales y puntuales.
Artículo 236. b) En todas las labores subterráneas se mantendrá una
circulación de aire limpio y fresco en cantidad y calidad suficientes de acuerdo con el número de trabajadores, con el total de HPs de los equipos con motores de combustión interna, así como para la dilución de los gases que permitan contar en el ambiente de trabajo con un mínimo de 19.5% de oxígeno.
Artículo 144. No se permitirá la ejecución de trabajos en el interior de las minas subterráneas cuya concentración de oxígeno en el aire, en cuanto a peso, sea inferior a diecinueve coma cinco por ciento (19,5%) y concentraciones de gases nocivos superiores a los valores máximos permisibles determinados por la legislación. Si las concentraciones ambientales fueren superiores, será obligatorio retirar al trabajador del área contaminada hasta que las condiciones ambientales retornen a la normalidad, situación que deberá certificar personal calificado y autorizado.
Uso de ventilación auxiliar NO ESPECIFICA
Artículo 236 j) En labores que posean sólo una vía de acceso y que tengan
un avance de más de sesenta (60) metros, es obligatorio el empleo de ventiladores auxiliares. En longitudes de avance menores a sesenta (60) metros se empleará también ventiladores auxiliares sólo cuando las condiciones ambientales así lo exijan. Se prohíbe el empleo de sopladores para este objeto. En las labores de desarrollo y preparación se instalará mangas de ventilación a no menos de quince (15) metros del frente de disparo. Cuando las condiciones del trabajo lo requieran, los ventiladores auxiliares estarán provistos de dispositivos que permitan la inversión de la corriente de aire en el sector respectivo, evitando cualquier posible recirculación.
Artículo 141 En las galerías en desarrollo donde se use ventilación auxiliar, el extremo de la tubería no deberá estar a más de treinta metros (30m) de la frente. Para distancias mayores se deberá usar sopladores, venturi o ventiladores adicionales, tanto para hacer llegar el aire del ducto a la frente (sistema impelente) como para hacer llegar los gases y polvo al ducto (sistema aspirante). Artículo 146 En las frentes de reconocimiento o desarrollo en donde, por encontrarse a una distancia tal de la corriente ventiladora principal, la aireación de dichos sitios se haga lenta, deberán emplearse tubos ventiladores u otros medios auxiliares adecuados a fin de que se produzca la renovación continua del ambiente.
Labores abandonadas o por debajo de los
límites máximos permisibles
NO ESPECIFICA
Artículo 104 e) Cuando la producción de gases genere peligro a otras
labores de la mina, deberán: 1. Contar con equipos de ventilación forzada capaz de diluir
los gases a concentraciones por debajo del límite de exposición ocupacional para agentes químicos.
2. Si las labores están gaseadas o abandonadas serán clausuradas por medio de puertas o tapones herméticos que impidan el escape de gases.
Artículo 145 En toda labor minera que no ha sido ventilada, esté abandonada o se hayan detectado concentraciones de gases nocivos por sobre los límites permisibles, debe ser bloqueado el acceso de personas por medio de tapados de malla o similar, colocando las señales de advertencia correspondientes. En caso de ser necesario acceder a ella, se deberá realizar previamente un análisis exhaustivo tanto de los niveles de oxígeno como de gases nocivos, usándose, si es necesario, equipos autónomos de respiración u otro equipo de respiración aprobado.
Ventilación forzada NO ESPECIFICA
Artículo 104 f) Cuando la ventilación natural no sea capaz de cumplir con
los artículos precedentes, deberá emplearse ventilación mecánica, instalando ventiladores principales, secundarios o auxiliares, según las necesidades.
Artículo 137 En toda mina subterránea se deberá disponer de circuitos de ventilación, ya sea natural o forzado a objeto de mantener un suministro permanente de aire fresco y retorno del aire viciado.
Equipos e instrumentos. NO ESPECIFICA
Artículo 104 Se contará con el equipo necesario para las evaluaciones de ventilación las que se hará con la periodicidad que determinen las características de la explotación. Asimismo, se llevará a cabo evaluaciones cada vez que se originen cambios en el circuito que afecten significativamente el esquema de ventilación.
NO ESPECIFICA
LMP de equipos diésel NO ESPECIFICA
Artículo 104. En las minas subterráneas convencionales o donde operan equipos con motores petroleros, deberá adoptarse las siguientes medidas de seguridad: a) Deben estar provistos y diseñados para asegurar que las
concentraciones de emisión de gases al ambiente de trabajo sean las mínimas posibles y la exposición se encuentre siempre por debajo del límite de exposición ocupacional para agentes químicos.
b) Monitorear y registrar diariamente las concentraciones de monóxido de carbono en el escape de las máquinas operando en el interior de la mina, las que se deben encontrar por debajo de 500 ppm de CO.
c) Monitorear y registrar mensualmente óxidos nitrosos
Anexo N° 04
Artículo 135 La operación de los equipos diésel en el interior de la mina, se deberá detener al presentarse cualquiera de las siguientes condiciones:
a) Cuando las concentraciones ambientales con relación a los contaminantes químicos, en cualquier lugar donde esté trabajando la máquina, exceda de: CONTAMINANTE p.p.m.: - Monóxido de Carbono 40 - Óxidos de Nitrógeno 20 - Aldehído Fórmico 1,6
b) Cuando la concentración de gases, medidos en el escape de la máquina, excedan de dos mil (2,000) partes por millón de monóxido de carbono o de mil (1,000) partes por millón de óxido de nitrógeno.
Ventilación Primaria NO ESPECIFICA
Artículo 236. g) Se tomará todas las providencias del caso para evitar la
destrucción y paralización de los ventiladores principales. Dichos ventiladores deberán cumplir las siguientes condiciones: 1. Ser instalados en casetas incombustibles y protegidas
contra derrumbes, golpes, explosivos y agentes extraños. 2. Tener, por lo menos, dos (02) fuentes independientes de
energía eléctrica que, en lo posible, deberán llegar por vías diferentes.
3. Estar provistos de dispositivos automáticos de alarma para el caso de disminución de velocidad o paradas y provistos de los respectivos silenciadores para minimizar los ruidos.
4. Contar con otras precauciones aconsejables según las condiciones locales para protegerlas.
5. En casos de falla mecánica o eléctrica de los ventiladores, la labor minera debe ser paralizada y clausurado su acceso, de forma que se impida el pase de los trabajadores y equipos móviles hasta verificar que la calidad y cantidad del aire haya vuelto a sus condiciones normales. Los trabajos de restablecimiento serán autorizados por el ingeniero supervisor.
Artículo 149 Todo ventilador principal debe estar provisto de un sistema de alarma que alerte de una detención imprevista. Artículo 150 Los ventiladores, puertas de regulación de caudales, medidores, sistemas de control y otros, deberán estar sujeto a un riguroso plan de mantención, llevándose los respectivos registros.
VENTILADORES OPERATIVOS
1° Ventilador VAMH-04 - 10,000 cfm.
FECHA: Junio 2014 NIVEL: RESPONSABLE: C. Guillén UBICACION:
Serie: TipoTipo de Ventilador: Axial Voltaje: V 440Marca: Amperaje: A 30Caudal: 10,000 CiclosPresion Total: 9 pulg. H2O Potencia Motor 25 HP# de aspas: RPM: 3450Angulo de las aspas: EficienciaEpatas 1 Fase 3Diametro de cubo: 14" Tipo de Arranque Estrella trianguloDiametro de carcaza: 27 1/4 " # De polos
Estado
1300Crucero Veta Neblina
CÓDIGO: VAMH-04
ESPECIFICACIONES TECNICAS
VENTILADOR MOTOR
Operativo
OBSERVACIONES Valores a cota de 0 msnm y temperatura EstandarTrabaja como ventilador auxiliar inyector
2° Ventilador VAMH-05 - 40,000 cfm
FECHA: Junio 2014 NIVEL: RESPONSABLE: C. Guillén UBICACION:
Serie: TipoTipo de Ventilador: Axial Voltaje: V 440Marca: Amperaje: A 92Caudal: 40,000 CiclosPresion Total: 7 pulg. H2O Potencia Motor 75 HP# de aspas: RPM: 1750Angulo de las aspas: EficienciaEpatas 1 Fase 3Diametro de cubo: 30" Tipo de Arranque Estrella trianguloDiametro de carcaza: 48" # De polos
Estado
850Crucero Martha
CÓDIGO: VAMH-05
ESPECIFICACIONES TECNICAS
VENTILADOR MOTOR
Operativo
OBSERVACIONES Valores a cota de 0 msnm y temperatura EstandarTrabaja como ventilador auxiliar inyector
VENTILADORES PROPUESTOS
1° Ventilador Principal VAMH-06 120,000 cfm.
FECHA: Junio 2014 NIVEL: RESPONSABLE: C. Guillén UBICACION:
Serie: TipoTipo de Ventilador: Axial Voltaje: VMarca: Amperaje: ACaudal: 120,000 cfm CiclosPresion Total: 6.00 pulg. H2O Potencia Motor 150 HPPresion Estática 4.71 pulg. H2O RPM: 1750Presion Dinámica: 1.29 pulg. H2O Eficiencia 78 %Epatas 1 Fase 3Diametro de cubo: 26.5" Tipo de Arranque Var. Frecuen.Diametro de carcaza: 60" # De polos
EstadoValores a cota de 0 msnm y temperatura Estandar Sistema de arranque con variador de frecuencia Implementar cono difusor Funcionará como extractor principal en superficie
Proyectado
OBSERVACIONES
CÓDIGO: VAMH-06
SuperficieCH Propuesta
ESPECIFICACIONES TECNICAS
VENTILADOR MOTOR
2° Ventilador Auxiliar VAMH-07 30,000 cfm.
FECHA: Junio 2014 NIVEL: RESPONSABLE: C. Guillén UBICACION:
Serie: TipoTipo de Ventilador: Axial Voltaje: VMarca: Amperaje: ACaudal: 30,000 cfm CiclosPresion Total: 11.00 pulg. H2O Potencia Motor 75 HPPresion Estática 9.24 pulg. H2O RPM: 3450Presion Dinámica: 1.76 pulg. H2O Eficiencia 77 %Epatas 1 Fase 3Diametro de cubo: 14" Tipo de Arranque Estrella trianguloDiametro de carcaza: 32" # De polos
Estado Proyectado
OBSERVACIONES Valores a cota de 0 msnm y temperatura EstandarTrabajara como ventilador auxiliar inyector
CÓDIGO: VAMH-07
850CX Pluto
ESPECIFICACIONES TECNICAS
VENTILADOR MOTOR
VENTILADORES
Los ventiladores por su costo son uno de los principales activos del sistema de
ventilación, es importante mantenerlos en buenas condiciones con el fin de
garantizar su vida útil. Adicionalmente tienen un impacto directo en el consumo de
energía, por tanto mantenerlos en el punto de operación óptimo reduce
proporcionalmente el costo de energía.
1. Instalación del ventilador
Los Impulsores son balanceados dinámicamente antes y después de instalarse
en el ventilador. Son probados a cargas máximas permitidas para verificar que
toda la fabricación y ensamblaje cumpla con los límites de vibración
estandarizado (3.5 mm/s), sin embargo, todas las unidades deben estar
apoyadas adecuadamente para una óptima operación.
Se deben suministrar señalizaciones de acceso en el trabajo, inmediatamente
adyacentes a la entrada y la salida del ventilador, para facilitar la inspección y el
mantenimiento de las partes internas.
1.1. Unidades montadas en placas o plataformas.
a) Una cimentación en concreto correctamente diseñada y nivelada suministra
los mejores medios para instalación de ventiladores montados en piso.
b) La base debe mantener la alineación entre el ventilador y el impulsor para
absorber la vibración normal y resistir cargas laterales.
c) El peso de la placa o Plataforma debe ser de tres a cinco veces el peso del
ventilador, incluyendo el motor y los silenciadores. Sugerencia: Tener
mínimo 3 veces el peso indicado.
d) La cimentación requiere sujetadores anclados firmemente tal como los
pernos de anclaje.
e) Los pernos de anclaje deben ser del tamaño estándar Inmediatamente
inferior al del diámetro del agujero mostrado en los planos.
f) Mueva el ventilador con una pluma al lugar del montaje y bájelo sobre los
pernos de anclaje.
g) Acuñe y enleche lo que sea necesario para nivelar el ventilador.
h) Sujete el ventilador en forma segura con los pernos de anclaje, ya sea de
forma horizontal o Vertical.
i) Para la instalación, la Campana Aerodinámica debe quedar libre sin ninguna
obstrucción ya que esta es la que se encarga de captar el flujo de aire.
Instalación típica de Ventilador en plataforma.
Detalle de Anclaje
PERNO DE ANCLAJE
PISO O PLATAFORMA
ARANDELA
TUERCAVENTILADOR
1.2. Unidades elevadas.
Cuando se utilice una plataforma de acero estructural elevada o suspendida,
esta debe tener suficiente resistencia para soportar la carga de la unidad y
prevenir ladeo lateral.
La plataforma debe ser de construcción soldada para mantener una alineación
permanente de todos los miembros. Este tipo de Plataforma es solo para
ventiladores de capacidad pequeña (ventiladores auxiliares, que usaran
manga).
1.3. Suspendido
Para una instalación suspendida del techo se deberán usar soportes de
vibración apropiados como se muestra en la imagen 49, incluyendo aisladores
de compresión para evitar el movimiento axial.
Instalación típica de ventilador
2. Arranque
La operación segura y el mantenimiento, incluyen la selección y uso de los
accesorios apropiados de seguridad para la instalación especifica. Es
CAJA BORNERA
TUERCA Y ARANDELA
OJALES DESUSPENCION
TUERCA Y ARANDELA
VARILLA DE SUSPENSION
PERNO DE ANCLAJE
SOPORTE DE LA SUSPENCION
AISLADOR DE VIBRACION
TECHO
responsabilidad del Operador o usuario del ventilador para que considere la
ubicación del equipo y accesibilidad así como de los componentes adyacentes.
Todos los accesorios de seguridad deben estar instalados apropiadamente antes
del arranque. Bajo ninguna circunstancia exceda los parámetros máximos de
Voltaje, Amperaje o Hertzios del ventilador.
Procedimiento.
a) Verifique si en el interior del ventilador no se encuentra algún objeto extraño,
el cual sería perjudicial tanto para el ventilador, como para las personas que
se encargaran del arranque. Sea cuidadoso con este Ítem.
b) Inspeccione la instalación antes de arrancar el ventilador. Verifique objetos
pequeños o escombros que puedan ser arrastrados hacia el ventilador o
desalojados por la descarga del ventilador, Limpie la zona adyacente de
succión (campana aerodinámica y malla de protección) del ventilador.
c) Verifique también si los impulsores giran sin ningún inconveniente, hágalo
manualmente girando el impulsor para verificar que no se trabe.
d) Verifique el torque (apretura) de todos los tornillos, tuercas y pernos. Cuando
cambien de accesorios, apriete los tornillos fijadores del Ventilador, de
acuerdo a las especificaciones del fabricante.
e) Instale todos los dispositivos de seguridad (de acuerdo a las normas de
seguridad Interna de la empresa).
f) Verifique que el voltaje suministrado es correcto y conecte el motor.
g) Inicie cortos arranques (piques), se recomienda realizarlo 3 veces para
verificar una rotación apropiada de la rueda y comprobar algún rozamiento del
impulsor con la carcasa del ventilador.
h) Tenga extrema precaución cuando esté probando el ventilador con la
canalización desconectada.
i) Después de realizar piques cortos, arranque el ventilador y verifique sonidos
inusuales, amperaje (no debe exceder su nominal) y vibración excesiva. Si
observa alguno de estos problemas apague de inmediato el ventilador.
j) Presentes los problemas anteriores, refiérase a la sección de Problemas
comunes en Ventiladores. Para evitar una sobrecarga en el motor, no ponga
en funcionamiento el ventilador por más de unos segundos si la canalización
no está totalmente instalada.
k) Los tornillos deben ser revisados otra vez después de unos minutos, ocho
horas y dos semanas de operación.
NOTA: Pare el ventilador inmediatamente si hay algún incremento repentino de
vibración.
Momento de torsión del tornillo presor de la rueda
Los tornillos opresores de acero inoxidable no están endurecidos y no deben ser
apretados más del 50% de los valores mostrados.
Momentos de torsión del tornillo opresor del cojinete
Nota: Los cojinetes de la caja de chumaceras divididas están fijados al eje con
manguitos cónicos y generalmente no tienen tornillos opresores
3. Mantenimiento del ventilador
Los ventiladores son fabricados con altos estándares y con materiales y
componentes de calidad. Un mantenimiento apropiado asegurará una larga vida
del servicio libre de problemas.
No intente realizar ningún mantenimiento en un ventilador a menos que el suministro eléctrico haya sido desconectado y verificado la ausencia de Tensión.
En muchos casos, un ventilador puede girar por la acción del viento a pesar de
haber cortado el suministro de energía eléctrica. El conjunto giratorio debe ser
bloqueado en forma segura antes de intentar un mantenimiento de cualquier
tipo. La clave para un buen mantenimiento del ventilador es una inspección
regular y sistemática de todas sus partes. La frecuencia de la inspección está
determinada por la severidad de la aplicación y las condiciones locales. Es
esencial un cumplimiento cabal de un calendario de inspección.
Un mantenimiento regular del ventilador debe incluir lo siguiente:
3.1. Parte eléctrica.
a) Se recomienda la verificación de parámetros de corriente, tensión y
frecuencia, los cuales figuran en el panel de control del tablero.
b) El periodo para engrasar un rodamiento depende también del grado de
polución, el fabricante recomienda que el tiempo de vida de un rodamiento
sea de 20000 h, pero es relativo dependiendo de sus condiciones de trabajo.
Para rodamientos nuevos se recomienda el engrase periódico cada 6
meses. El engrase debe hacerse siempre con el motor en marcha.
c) Si al intentar rotar el impulsor con la mano notamos un pequeño golpe o
vibración, esto significa que el rodamiento está marcado, es decir el eje
sufrió un golpe que marco la pista interna del rodamiento. Este rodamiento
debe ser cambiado.
d) La posibilidad de esta falla es que el peso del mismo rotor apoyado
permanente en un punto dañe la pista interna del rodamiento, por esto se
recomienda girar los impulsores que se encuentran en almacenes, para su
respectivo recambio de emergencia.
e) Es recomendable medir la resistencia de aislamiento, entre cada bobina y
masa y entre las fases del motor analizado. La aislación se debe medir con
un Megohmetro de 500V o 1000V.
La norma de construcción de motores IEC 60 034 exige una aislación de 1.000
Ω cada voltio nominal; es decir para un motor de normal de tensión asignada 3
x 400 V se exige 400 KΩ; pero normalmente un motor deja la fábrica con una
resistencia de aislamiento superior a los 30 MΩ.
3.2. Parte mecánica.
a) Verifique la rueda del ventilador, los alabes (impulsor) por cualquier
desgaste, erosión o corrosión, ya que cualquiera de estos, puede causar
fallas catastróficas al ventilador. Verifique también la acumulación de
materiales, lo que puede causar un desbalanceo que resulte en vibración,
desgaste del rodamiento y serios riesgos de seguridad, se debe programar
la limpieza de los alabes, para observar estas fallas, hacerlo cada tres
meses.
b) Revisar la malla perforada que recubre a los silenciadores, ya que muchas
veces por el ambiente de trabajo se origina erosión y corrosión, lo cual es
muy perjudicial para estos. Realizar una limpieza y verificación cada 4
meses del interior de los silenciadores.
c) La Verificación de los niveles de vibración también depende del grado de
impregnación por la polución que se encuentre en el ventilador, se
recomienda tomar una lectura cada tres meses de su nivel de vibración.
d) Cuando cambien de accesorios o realicen montaje y desmontaje del
ventilador, prense todos los pernos y tuercas fijadores del Ventilador y
también los de su base de anclaje a la plataforma que lo soportara, para ello
verifique las especificaciones del fabricante, para los momentos de torsión.
4. Rodamientos.
Cualquier rodamiento almacenado puede ser dañado por la condensación
causada por variaciones de temperatura. Por lo tanto, los rodamientos del
ventilador son llenados con grasa en la fábrica para excluir aire y humedad. Tal
tipo de protección es adecuada para el envío y la instalación subsecuente
inmediata.
Para almacenaje a largo plazo o en exteriores, los rodamientos montados deben
volverse a engrasar y envolverse con plástico para su protección. Gire manualmente la rueda del ventilador al menos cada dos semanas para redistribuir la grasa en las partes internas del rodamiento. Cada mes, los
rodamientos deben ser purgados con nueva grasa para remover la
condensación, ya que un rodamiento con relleno puede acumular humedad.
Tenga cuidado cuando este purgándolo, ya que una presión excesiva puede
dañar los sellos. Gire el eje mientras adiciona grasa lentamente.
4.1. Operación
Verifique el momento de torsión del tornillo opresor antes del arranque (vea la
tabla para los valores correctos). Ya que los cojinetes están completamente
llenos de grasa en la fábrica, pueden correr a una temperatura elevada durante
la operación inicial. Las temperaturas de la superficie pueden alcanzar 82ºC. y
la grasa puede sangrar de los sellos del cojinete. Esto es normal y no se debe
hacer ningún intento por reemplazar la grasa perdida. Las temperaturas de la
superficie del cojinete decrecerán cuando la cantidad interna de grasa alcance
un nivel normal de operación. La relubricación debe seguir el programa
recomendado.
4.2. Lubricación.
La grasa de los cojinetes pierde su capacidad de lubricación a través del
tiempo, no en forma repentina. La capacidad de lubricación de la grasa (a
través del tiempo) depende fundamentalmente del tipo de grasa, el tamaño del
cojinete, la velocidad a la que funciona el cojinete y el rigor de las condiciones
de operación. Siguiendo las recomendaciones que se proporcionan a
continuación, podrá obtener buenos resultados en su programa de
mantenimiento.
Tipo de Grasa
Los rodamientos deben ser lubricados con una grasa basada en litio de calidad
premium, conforme al Grado 2 ó 3 de NLGI. Por ejemplo:
Mobil Mobilith SHC (Standard IBSA EVISA)
Texaco Premium RB
Gulf Oil Gulf Crown #2 ó #3
Shell Alvania #2 ó #3
NOTA: No use grasas de "alta temperatura", ya que muchas no son formuladas
para ser compatibles con rodamientos de ventilador a menos que el ventilador
tenga construcción de ventilador caliente (175°C a 260° C). Estos ventiladores
están equipados con rodamientos que requieren grasa fluorada de alta
temperatura.
Algunos ejemplos son:
Kritox, serie SHC-460
Dow Corning 44 (Debe notarse que esta grasa no se mezcla con otros tipos
de grasa).
Limpie cuidadosamente el cojinete y la cavidad antes de añadir grasa.
Se recomienda usar grasa especial para baja temperatura (Aeroshell 7).
Agregue grasa al rodamiento mientras el ventilador está funcionando o está
girando el eje manualmente.
Asegúrese de que todas las guardas están en su lugar si la lubricación es
efectuada mientras el ventilador está operando.
Agregue solo la grasa suficiente para causar una leve purga en los sellos. No
lubrique en exceso.
Intervalos de Lubricación
Utilice la tabla para el programa de relubricación de acuerdo a la velocidad de
operación y el diámetro del eje. Es importante tener en cuenta que los
intervalos recomendados se basan en un uso promedio
Intervalos de Lubricación
Estos intervalos de lubricaron son para cojinetes de bolas. Para cojinetes de
rodillos, divida por dos los intervalos de lubricación listados.
Para los cojinetes 6205 y 6806.
• El intervalo de relubricación para los cojinetes 6205 es de 1550 horas
(usados lubricación con grasa).
• El intervalo de relubricación para los cojinetes 6806 es de 720 horas
(usado lubricación con grasa).
Multiplicador del Intervalo de Lubricación
5. Problemas comunes del ventilador.
5.1. Vibración excesiva.
Una queja común concerniente a los ventiladores industriales es la "vibración
excesiva". El fabricante debe ser cuidadoso de asegurar que cada unidad sea
balanceada con precisión antes del envío; sin embargo, hay muchas otras
causas de vibración entre las cuales se incluyen:
a) Pernos de montura, tornillos de apretura, rodamientos o acoplamientos
desajustados.
b) Desalineación o desgaste excesivo de acoplamientos o rodamientos.
c) Motor y eje del motor desalineado, debido a un inadecuado desmontaje y
montaje.
d) Desbalanceo del sistema rotante.
e) Eje rasgado debido a desgaste, maltrato (sobrecarga) o impacto del
material.
f) Asiento de los rodamientos en las tapas del motor, desgastados debido a
desgaste, maltrato (sobrecarga) o impacto del material.
g) Acumulación de material extraño en la rueda.
h) Desgaste o erosión excesiva en el impulsor (rueda y alabes).
i) Presión excesiva del sistema o restricción del flujo de aire debida a
amortiguadores cerrados.
j) Soporte estructural, procedimientos de montaje o materiales inadecuados.
k) Vibración transmitida externamente.
5.2. Desempeño inadecuado
a) Procedimientos de pruebas o cálculos incorrectos.
b) Ventilador funcionando muy despacio.
c) Rueda del ventilador rotando en sentido equivocado o instalada de espaldas
al eje.
d) Rueda no centrada apropiadamente en relación con el cono de entrada.
e) Diseño pobre del sistema, amortiguadores cerrados, fugas de aire, filtros o
bobinas obstruidos.
f) Obstrucciones o codos de 90º cerca de las entradas.
g) Deflexión de 90º o corrientes de aire a la salida del ventilador.
5.3. Ruido excesivo
Operación del ventilador cerca a "pararse" debido a un diseño del sistema o
instalación incorrectos.
a) Vibración que se origina en otra parte del sistema.
b) Pulsación o resonancia del sistema.
c) Ubicación u orientación inapropiada de la toma y la descarga del ventilador.
d) Diseño inadecuado o fallido de las estructuras de soporte.
e) Superficies de reflexión acústica cercanas.
f) Accesorios o componentes sueltos.
g) Bandas (correas) del impulsor sueltas.
h) Rodamientos desgastados.
5.4. Falla prematura de componentes
a) Vibración considerable o prolongada.
b) Mantenimiento inadecuado o inapropiado.
c) Elementos abrasivos o corrosivos en la corriente de aire o el medio
ambiente.
d) Desalineamiento o daño físico en los componentes giratorios o en los
rodamientos.
e) Falla en el rodamiento debido a un lubricante incorrecto o contaminado, o
por conexión a tierra en los rodamientos mientras se suelda con arco.
f) Velocidad excesiva del ventilador.
g) Temperaturas extremas del medio ambiente o de la corriente de aire.
h) Tensión inapropiada.
i) Apretura inapropiada de los tornillos opresores de la rueda.
Nota: Estas son únicamente recomendaciones generales; las recomendaciones
específicas del fabricante pueden variar ligeramente.
Se asume un medio ambiente limpio, de -18ºC a 40ºC.
• Consulte al fabricante para operación en un ambiente por debajo de -18°C.
• Temperaturas ambiente mayores a 49°C harán más corta la vida del
ventilador.
• Bajo condiciones de suciedad extrema, lubrique con más frecuencia.
Se asume una configuración de montaje horizontal. Para aplicaciones de
montaje vertical. Lubrique con el doble de frecuencia.