Diseño y Optimización de Sistemas de Ventilación en Minería Subterránea

Métodos de Cálculo y Optimización

¿Qué hacen los métodos de Hardy-Cross y Sollín?

• Hardy-Cross (HC): Es un método iterativo para obtener caudales en un circuito de ventilación. Se aplica cuando se conocen las mallas y se suponen los caudales iniciales.
• Sollín (S): Se utiliza para determinar el árbol óptimo, las mallas y las ramas independientes en un sistema de ventilación.

Parámetros de la Ventilación

¿Cuáles son los parámetros a evaluar en la ventilación?

• Caudal
• Caída de presión
• Potencia
• Eficiencia
• Leyes de ventilación

Criterios de Diseño

¿Cuáles son los criterios para solucionar el sistema de ventilación principal de una mina?

• Método de explotación y reglamentación
• Tipo de sistema a utilizar
• Minimizar fugas y recirculación

Ejemplo Práctico: Mina El Pimiento

¿Cómo solucionar el problema de ventilación en la mina El Pimiento?

Corriendo la salida de emergencia a mayor profundidad, usando reguladores de madera o tapando fugas.

Factores de Diseño del Sistema de Ventilación

• Método de explotación
• Geometría y profundidad de la mina
• Ventilación natural
• Variación de la ventilación natural
• Resistencia de la galería
• Presencia de gases
• Costos asociados

Procedimiento de Diseño

¿Cuál es el procedimiento para el diseño de un sistema de ventilación?

1. Definir los rasgos mayores del plan de distribución de aire.
2. Coordinar con el método de explotación.
3. Elaborar un diagrama de circuitos.
4. Asignar caudales.
5. Calcular el caudal requerido.
6. Calcular las caídas de presión.
7. Seleccionar los equipos según las condiciones de operación.

Instalación de Ventiladores

¿Dónde instalar ventiladores?

• En interior mina:

  • Más fácil de llegar con flujo de aire a puntos lejanos.
  • Piques libres de instalaciones, que pueden ser usados como sistema de transporte.
  • Fácil de modificar; puede funcionar como sistema auxiliar.

• En superficie de mina:

  • Más fácil de controlar.
  • Fácil acceso para mantenimiento y reparaciones.
  • Fácil suministro de energía.
  • No existe riesgo de incendio.
  • No hay recirculación.

Selección de Ventiladores

¿Qué parámetros y criterios se deben considerar para seleccionar o instalar un ventilador?

• Requerimientos de la mina
• Tipo de ventilador y rango operativo
• Eficiencia
• Variación de la ventilación natural
• Necesidades futuras
• Costos
• Gráfico de gradiente de presión (soplante o aspirante)

Diseño de Estaciones de Ventilación

¿Cuáles son los parámetros y criterios de diseño de una estación de ventilación?

• Condiciones geomecánicas
• Tamaño suficiente
• No debe molestar la operación
• Abastecimiento
• Costos
• Filtraciones
• Requerimientos futuros

Control de Flujos de Aire

¿Qué sistemas de control de flujos de aire existen?

• Puertas (temporales)
• Tapados (permanentes)
• Reguladores
• Sellos de aire
• Cortinas de lona
• Ventilación auxiliar

Equipos de Ventilación Mecánica

¿Cuáles son los equipos de ventilación mecánica?

• Ventiladores axiales (tubo axial y guía axial)
• Ventiladores centrífugos (plancha de acero, curvado hacia adelante y atrás)
• Compresores (dinámicos y de desplazamiento positivo)

Aforo de Ventilación

¿Para qué se realiza el aforo?

• Para conocer la adaptación y extensión del sistema de ventilación.
• Para tener información necesaria en caso de emergencia.
• Para planificar el mejoramiento de las condiciones ambientales y la eficiencia de la ventilación.
• Para adoptar medidas de ampliación o modificación de la explotación.

Relación entre Parámetros de Ventilación

La siguiente tabla muestra cómo varían los parámetros de ventilación en función de la velocidad rotacional (n), la densidad (w) y el diámetro del ventilador (d).

Donde:

• n: velocidad rotacional
• w: densidad
• d: diámetro del ventilador