Sistemas de Ventilación Minera

Ventilación Primaria Subterránea

Sistemas de ventilación principal para minas subterráneas chilenas

Métodos de Ventilación

Ventilación Natural (térmica)
Ventilación Mecánica (impelente)
Ventilación Aspirante (extractora)
Sistemas Mixtos o Combinados

Componentes del Sistema

Ventiladores Principales

Ej: Howden WM-Series / ABB 600-1200 kW / 150-450 m³/s

Instalados en: Piques, rampas principales o chimeneas

Reguladores y Puertas

Compuertas automáticas, reguladores, tabiques

Materiales: Acero, Fibra de vidrio, Tela industrial

Parámetros Operativos

Caudal Específico 3-6 m³/s/kt

Velocidad Aire 0.3-6.0 m/s

Presión 1.5-4 kPa

Sistema de ventiladores principales en mina subterránea chilena

Circuitos Típicos en Block/Panel Caving

Nivel de Hundimiento

Caudal específico: 4.5-5.5 m³/s/kt

Velocidad máxima: 8 m/s

Nivel de Producción

Caudal específico: 3.0-4.0 m³/s/kt

Velocidad máxima: 6 m/s

Nivel de Transporte

Caudal específico: 2.0-2.5 m³/s/kt

Velocidad máxima: 5 m/s

Ventilación Auxiliar

Sistemas de ventilación secundaria para frentes y desarrollos mineros

Tipos de Sistemas

Sistemas impelentes (presión positiva)
Sistemas aspirantes (presión negativa)
Sistemas mixtos (solapados)
Sistemas en serie o paralelo

Equipos de Ventilación

Ventiladores Auxiliares

Ej: Zitron / Airtec / Potencias: 30-150 kW

Caudales: 10-50 m³/s / Presión: 1-3 kPa

Ductos Flexibles

Diámetros: 600-1600 mm / Material: PVC, poliéster

Resistencia térmica: 60°-90°C / Longitud: hasta 800m

Parámetros de Diseño

Fuga Ductos 3-5%/100m

Velocidad Ducto 15-23 m/s

Dilución 0.08 m³/s/kW

Ventilador auxiliar con ducto flexible en desarrollo minero

Criterios de Eficiencia

Alcance efectivo

30 x D (ducto)

45 x D (ducto)

Mín. 15m del frente

Recirculación

< 20%

25%

No > 30%

Velocidad en frente

0.3 - 0.5 m/s

Mínimo 0.2 m/s

Cálculos de Ventilación

Fórmulas y parámetros establecidos según normativa chilena para diseño y evaluación de sistemas ventilación minera

Requerimiento de Caudal

Q = QP + QD + QE + QF

Donde:
Q = Caudal total (m³/s)
QP = Caudal personal (m³/s)
QD = Caudal dilución gases (m³/s)
QE = Caudal equipo diésel (m³/s)
QF = Caudal por fugas (m³/s)

Personal (D.S. 132): 3-6 m³/min/persona

Cálculo para Equipos Diésel

QE = 2.83 × HP

Según Art. 132 del D.S. 132:
QE = Caudal requerido (m³/min)
HP = Potencia del motor (HP)
* Aplicable cuando el fabricante no especifica otro valor

Valores típicos en Chile: 2.83-3.5 m³/min/HP

Ventilación Post-Tronadura

Q = (A × a) / (D × t)

Donde:
Q = Caudal necesario (m³/min)
A = Masa explosivo detonada (kg)
a = Vol. gases por kg (≈0.04 m³/kg)
D = Fracción máx permitida (≈0.00008)
t = Tiempo de dilución (min)

Tiempo de dilución: 30-180 min

Pérdida de Presión

ΔP = R × Q² × L

Donde:
ΔP = Pérdida de presión (Pa)
R = Factor de fricción (Ns²/m⁸)
Q = Caudal (m³/s)
L = Longitud equivalente (m)

Pérdidas típicas: < 1000 Pa

Carga Térmica

q = ρ × Q × cp × ΔT

Donde:
q = Flujo de calor (kW)
ρ = Densidad del aire (kg/m³)
Q = Caudal de aire (m³/s)
cp = Calor específico (1.006 kJ/kg°C)
ΔT = Incremento temperatura (°C)

Incremento máximo: < 10°C (recomendado)

Modelamiento CFD de flujos de ventilación en mina subterránea

Normativa Chilena de Ventilación

Regulaciones y estándares para operaciones de ventilación minera en Chile

Marco Regulatorio Principal

D.S. 132/2004 Reglamento de Seguridad Minera
D.S. 594/1999 Reglamento Sanitario
Guía Metodológica de SERNAGEOMIN
Normas técnicas de ventilación

Requisitos Legales

Art. 137 del D.S. 132

Obligación de disponer circuitos de ventilación que mantengan "un suministro permanente de aire fresco"

Art. 132 del D.S. 132

Exigencia de 2.83 m³/min por HP en equipos diésel (si el fabricante no especifica)

Velocidades Normadas

Frentes de trabajo: máx 2.5 m/s
Rutas de transporte: 6-8 m/s
Chimeneas de ventilación: 12-16 m/s
Galerías con personal: 0.3-2.5 m/s

Extracto de Guía Metodológica de SERNAGEOMIN para proyectos de ventilación

Ejemplo: Túnel El Teniente Norte

Ventilación Principal

Ventiladores: 25 m³/s

Tiempo post-tronadura: 30-180 min

Límites Contaminantes

CO: ≤ 0.05%

Requisito: Estudio de ventilación aprobado

Control Operacional

Detección de puntos críticos

Implementación de refugios

Monitoreo y Control Atmosférico

Sistemas de monitoreo, normativa y valores límites para la minería chilena

Contaminantes Principales

Gases motores diésel (CO, NOx)
Polvo respirable y sílice
Gases de tronaduras (CO, NOx)
Gases geológicos (Rn, CO₂, H₂S, CH₄)

Sistemas de Monitoreo

Monitoreo Fijo

Estaciones multiparámetro, QAQC, transmisión SCADA

Variables: Velocidad, T°, HR, gases, particulado

Monitoreo Móvil

Instrumentos portátiles, muestreadores personales

Frecuencia: Según DS-132 y plan de monitoreo

Límites Permisibles (DS-594)

Monóxido Carbono 25 ppm

NO₂ 0.4 ppm

Polvo Respirable 2.4 mg/m³

Centro de control de ventilación en mina subterránea

Normativa Chilena para Ventilación

Temperatura Efectiva

< 30°C

< 27°C

O₂ mínimo

19.5%

20.0%

CO máximo

0.05%

0.01%