Ventilación después de la voladura
INTRODUCCIÓN
La minería es una de las actividades más antiguas del hombre, combinando tradición con innovación tecnológica para extraer valiosos recursos del subsuelo. A medida que las operaciones mineras se han profundizado y ampliado, también han surgido desafíos en cuanto a la seguridad y salud de quienes trabajan en estas condiciones extremas. Uno de los aspectos más cruciales, a menudo pasado por alto, es la ventilación, especialmente después de las voladuras. Estas detonaciones, esenciales para romper y acceder a la roca, generan gases y polvos que, si no se manejan adecuadamente, pueden presentar serios riesgos para la salud y la operación en sí. En este contexto, la ventilación post-voladura emerge como una pieza clave en la cadena de operaciones mineras, garantizando un entorno de trabajo seguro y eficiente.
DESARROLLO
El proceso de ventilación en una mina implica facilitar un flujo de aire adecuado y esencial con el objetivo de proporcionar un ambiente propicio, limpio y libre de gases para los trabajadores. Este sistema se organiza configurando un circuito de circulación de aire que abarque todas las áreas de trabajo. Es crucial que la mina cuente con al menos dos entradas separadas, ya sea dos pozos, dos galerías subterráneas, o una combinación de ambas. En zonas que poseen solo un punto de entrada, como ciertas galerías en desarrollo, es vital recurrir a tuberías para la ventilación. Esta tubería se instala desde el inicio hasta el final del espacio de trabajo, y a este tipo de sistema se le denomina "ventilación secundaria", en contraposición a la "ventilación principal" que cubre toda la extensión de la mina.
FIGURA 01: Mina subterranea - Mineria
NECESIDAD DE LA VENTILACION
Es necesario establecer una circulación de aire dentro de una mina subterránea por las siguientes razones:
• Se debe asegurar un contenido mínimo de oxígeno en la atmósfera de la mina para permitir la respiración de las personas que trabajan en su interior
• Se requiere diluir los gases, los cuales pueden ser tóxicos, asfixiantes y/o explosivos por debajo de los valores límites permisibles legales establecidos en el país
• Se hace necesario ventilar la mina para climatizarla, a medida que aumenta la profundidad de la misma, la temperatura aumenta, adicionalmente, los equipos y máquinas presentes en el interior contribuyen a elevar la temperatura del aire
• Se requiere que los frentes de trabajo tengan un confort térmico, que permita que el trabajador labore en condiciones óptimas de rendimiento y seguridad
ATMÓSFERA MINERA
El ambiente interno de una mina debe ser cuidadosamente regulado en términos de composición, temperatura y humedad, entre otros aspectos relevantes, para garantizar que las actividades se realicen de manera segura y saludable. No sólo es esencial para proteger la integridad física y el bienestar de los trabajadores, sino que también es fundamental para maximizar su productividad y eficiencia. Un ambiente adecuadamente ventilado y controlado contribuye a que los trabajadores se sientan cómodos y puedan concentrarse en sus tareas, lo que se traduce en mejores resultados y una mayor eficacia en las operaciones mineras. Por ende, es primordial dar prioridad a la calidad del aire y las condiciones ambientales en las minas para asegurar la salud de los empleados y la rentabilidad de las operaciones.
EL AIRE EN LAS MINAS
a. El aire atmosférico normal (seco) está compuesto por:
• N2 78% Vol.
• O2 20.86 Vol.(21%)
• CO2 0.20% Vol.
• Argón 0.93% Vol.
• Otros gases 0.01% Vol.
b. Otras impurezas que contiene el aire provienen de:
• Humos y gases de voladura
• Gases de las mismas formaciones geológicas
• Polvo de las labores mineras
c. Los principales contaminantes de la atmosfera minera son:
• CO Monóxido de Carbono
• C02 Gas Carbónico
• CH4 Metano
• H2S Ácido Sulfhídrico
• NO -NO2 Gases Nitrosos
• SO2 Anhídrido Sulfuroso
• Polvos de Roca
• Radón y minerales radiactivos
CLASIFICACIÓN DE GASES
a. Gases Asfixiantes: Producen una disminución de oxígeno en el aire, debido a que ocupan el volumen de éste en la atmósfera del lugar
b. Gases tóxicos: Provocan una disminución de oxígeno, penetrando a los pulmones y luego al resto del organismo
c. Gases Explosivos: Producen efectos nocivos, tales como intoxicación, envenenamiento, destrucción de los tejidos, alteración de órganos y en última instancia la MUERTE; gases que mezclados con el aire producen en presencia de un iniciador (chispa) una explosión
CAUSAS POSIBLES DE UNA FALTA DE VENTILACIÓN
Puede ser debida a las siguientes causas, estas son:
• La profundidad de la mina.
• No respetar los reglamentos establecidos.
• Las malas condiciones de los circuitos: longitud, sección, obstáculos, etc.
• Mala utilización de las puertas de ventilación.
• Porcentajes altos de gases nocivos.
• La humedad del aire.
MÉTODOS DE VENTILACIÓN DE MINAS SUBTERRÁNEAS
Ventilación Natural
El sistema de ventilación con dos puntos de acceso, actuando uno como punto de entrada y el otro como salida de aire, es comúnmente utilizado en operaciones mineras subterráneas, sobre todo en regiones montañosas. Este sistema se basa en las diferencias de altitud, evitando el uso de dispositivos mecánicos o eléctricos como ventiladores. La principal fuerza que impulsa este tipo de ventilación es la energía térmica, generada por las variaciones de temperatura y presión, lo que provoca una diferencia en la densidad del aire entrante y saliente. Esta ventilación natural se ve influenciada por la diferencia de altura entre la superficie y el interior de la mina, así como la variación de temperatura dentro y fuera de la mina. Su eficacia puede variar según la estación del año e incluso entre el día y la noche. Se le denomina "natural" porque el aire que circula no es impulsado artificialmente ni se utilizan herramientas para facilitar su entrada. Sin embargo, esta modalidad no cumple con lo estipulado en el artículo 40 del decreto 1886 de 2015, que establece que todas las operaciones subterráneas deben tener un sistema de ventilación forzada.
FIGURA 02: Ventilacion en Mineria Subterrranea.
Ventilación Auxiliar
Presión de ventilación que se establece como resultado de un efecto mecánico, en particular un ventilador, el cual suministra la energía de ventilación para el flujo de un volumen de aire. Para galerías horizontales de poca longitud y sección (menores a 400 metros y de 3.0 x 3.0 metros de sección), lo conveniente es usar un sistema impelente de mediana o baja capacidad, dependiendo del equipo a utilizar en el desarrollo y de la localización de la alimentación y evacuación de aire del circuito general de ventilación de la zona.
• Sistema aspirante: El aire fresco ingresa al frente por la galería y el contaminado es extraído por la ductería. Para ventilar desarrollos de túneles desde la superficie, es el sistema aspirante el preferido para su ventilación, aún cuando se requieren elementos auxiliares para remover el aire de la zona muerta, comprendida entre el frente y el extremo del ducto de aspiración.
• Sistema combinado: Aspirante-impelente, que emplea dos tendidos de ductería, uno para extraer aire y el segundo para impulsar aire limpio al frente en avance. Este sistema reúne las ventajas de los dos tipos básicos, en cuanto a mantener la galería y el frente en desarrollo con una renovación constante de aire limpio y en la velocidad de la extracción de los gases de disparos, con la desventaja de su mayor costo de instalación y mantenimiento.
• Para galerías de mayor sección (mayor a 12 m2) y con una longitud sobre los 400 metros, el uso de un sistema aspirante o combinado es más recomendable para mantener las galerías limpias y con buena visibilidad para el tráfico de vehículos, sobre todo si éste es equipo diésel. Hoy día, es la ventilación impelente la que más se usa, ya que el ducto es una manga totalmente flexible, fácil de trasladar, colocar y sacar. En este caso, el ventilador al soplar infla la manga y mueve el aire. En el caso de la ventilación aspirante, estas mangas deben tener un anillado en espiral rígido lo que las hace muy caras.
FIGURA 03: Sistemas de Ventilación
VENTILACIÓN PRINCIPAL
La aeración en minas subterráneas se refiere al método a través del cual se introduce y circula aire fresco en su interior, garantizando un ambiente apto para respirar y seguro para realizar las actividades mineras. Este proceso se lleva a cabo a través de un sistema diseñado para que el aire fluya por todas las áreas de trabajo. La ventilación principal abarca todos los espacios mineros y, desde ella, se distribuye el aire hacia las distintas zonas activas de trabajo. Conforme a lo dispuesto en el artículo 40 del decreto 1886, esta ventilación principal debe ser impulsada de manera forzada.
PLANEACIÓN DE VENTILACIÓN DE UNA MINA
Se trata de una serie de fases y actividades asociadas a la planificación técnica para la ventilación de minas. Es crucial que un profesional capacitado, ya sea un ingeniero especializado en minas y metalurgia o un experto en ventilación subterránea, esté al cargo de realizar los cálculos y establecer el esquema de circulación de aire en la mina. Una vez se define el diseño, la mina debe adaptarse a él, utilizando un mapa que detalle tanto los valores proyectados para la ventilación como aquellos recopilados de mediciones y seguimientos constantes, en línea con las normas de seguridad. Puede emplearse una representación isométrica de la ventilación que muestre los cálculos realizados por el especialista y los datos recolectados de las mediciones, para evaluar de manera precisa el sistema en funcionamiento. Asimismo, es esencial planificar el futuro de la ventilación, asegurando que las provisiones de aire satisfagan los criterios establecidos en la mina.
PROGRAMA DE GESTIÓN EN LA VENTILACIÓN DE LA MINA
El programa implementado debe contemplar el tipo de ventilación a utilizar, ofrecer formación y entrenamiento a los mineros designados, mantener un registro de todas las mediciones de gases y flujos de aire, y llevar a cabo un análisis periódico de la eficacia del sistema de ventilación en la mina. Es esencial que una copia de este programa esté al alcance de los trabajadores, siendo deber tanto de ellos como del equipo de supervisión revisar y asegurar el adecuado estado de la ventilación de la mina.
REQUERIMIENTOS GENERALES DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN MINAS
A continuación se presenta la información que debe contener como mínimo un sistema de ventilación, cada empresa lo deberá ajustar de acuerdo a las características de la mina:
• Responsable calificado de la ventilación
• El plan general de ventilación
• Los planos del sistema de ventilación
• Los requisitos de seguridad para las obras de ventilación
• Las condiciones de seguridad de los ventiladores
• Las condiciones de seguridad para el control del volumen de aire
• Los procedimientos de seguridad para trabajos de mantenimiento y operación
• Las medidas de seguridad para cuando se rebasen los límites de concentraciones de gases
• Las acciones a desarrollar en caso de paro del sistema de ventilación y para el restablecimiento de la ventilación
ESTUDIO TÉCNICO DE LA VENTILACIÓN DE MINAS
El estudio técnico de la ventilación de la mina debe contemplar, como mínimo, los aspectos que se indican en los apartados siguientes:
• Diseño del circuito de ventilación
• Plano de ventilación de la mina
• Cálculo de ventilación de la mina
• Cálculo de ventiladores de la mina
• Medición de caudal requerido por el número de personal
• Medición de caudal requerido por temperatura
• Medición de caudal requerido por el polvo en suspensión
• Medición de caudal requerido por la producción
• Medición de caudal requerido por consumo de explosivos
• Medición de caudal requerido por equipo diésel
• Medición permanente de gases
DISEÑO DE LA VENTILACIÓN DE LA MINA
La planificación de la ventilación minera implica realizar cálculos detallados para cada área de explotación, basándose en factores previamente mencionados. Este proceso requiere la intervención de un especialista que determine y configure el sistema de circulación de aire en la mina, calculando las necesidades de los ventiladores principales y los flujos de aire requeridos. Además, es esencial que en cada sector minero se efectúen mediciones continuas de gases en las zonas activas y se instalen paneles informativos para que el equipo esté al tanto de las condiciones del aire en la mina. Dada la naturaleza cambiante de las operaciones mineras, es crucial mantener un mapa de ventilación actualizado semanalmente para identificar áreas problemáticas y zonas de riesgo. Finalmente, en la planificación, es fundamental considerar que las áreas sin salidas directas requieran ventiladores secundarios para su adecuado avance.
CONCLUSIONES
La ventilación después de la voladura en la minería no es solo una consideración operativa, sino una necesidad crítica para garantizar la salud y seguridad de los trabajadores. Con los avances tecnológicos y la adopción de prácticas más sostenibles, la industria minera continúa mejorando sus sistemas de ventilación, protegiendo así a su recurso más valioso: su gente.
Actualmente, la modalidad de ventilación impelente predomina debido a que utiliza ductos altamente flexibles, los cuales son prácticos para transportar, instalar y desmontar. Con esta técnica, al activar el ventilador, este infla el ducto facilitando la circulación del aire. Por otro lado, en la ventilación aspirante, los ductos requieren un enroscado en espiral firme, incrementando significativamente su costo.
En cuanto a sistemas híbridos, que combinan características aspirantes e impelentes, resultan especialmente útiles para la ventilación de pozos verticales que se extienden hacia abajo. En tales situaciones, es esencial emplear ductos que suministren aire fresco al extremo inferior del pozo en desarrollo, asegurando un ambiente más fresco y agradable.
REFERENCIAS
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2. Ventilacion en mineria. (s/f). Slideshare.net. Recuperado el 7 de octubre de 2023, de https://es.slideshare.net/edersonccobravo/ventilacion-en-mineria
3. PERFORACIÓN, VOLADURA Y VENTILACION EN MINERIA SUBTERRANEA. Expositor : Ing. Daniel Arcos Valverde. (s/f). Docplayer.Es. Recuperado el 7 de octubre de 2023, de https://docplayer.es/45996301-Perforacion-voladura-y-ventilacion-en-mineria-subterranea-expositor-ing-daniel-arcos-valverde.html
4. Ventilacion Impelente-Aspirante. (s/f). Scribd. Recuperado el 7 de octubre de 2023, de https://es.scribd.com/presentation/352777616/ventilacion-impelente-aspirante?irclickid=XnE1smxJ7xyPTtYToZ0KaX9cUkFWGLxDRXGOxU0&irpid=123201&utm_source=impact&utm_medium=cpc&utm_campaign=affiliate_pdm_acquisition_TakeAds%20Networks&sharedid=237526&irgwc=1
5. Donato, R. (2013, diciembre 5). Ventilación bajo tierra. Mundo HVAC&R. https://www.mundohvacr.com/2013/12/ventilacion-bajo-tierra/
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