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Seminario de Calidad de Aire y Control Ambiental en Minería SubterráneaTRANSCRIPT
CONTROL AMBIENTAL Y CALIDAD DE AIRE EN
MINERÍA SUBTERRÁNEA
Preparado por:
Ing. Pedro Jara Palomino
INTRODUCCIÓN
La minería tiene por objetivo extraer recursos minerales de la
tierra. La minería subterránea, por su parte, abarca todas las
actividades encaminadas a extraer materias primas depositadas
debajo de la tierra y transportarlas hasta la superficie.
La Calidad de aire interior (IAQ) se define como la naturaleza del
aire que afecta la salud y el bienestar de las personas que se
encuentran dentro de una instalación o habitación. Para el caso
de minas subterráneas, el ser humano suele ser el más afectado
por la interacción entre la actividad minera y el medio ambiente,
por tanto debe darse prioridad a los aspectos relacionados con
la seguridad y la salud de los mineros.
CICLO EN MINERÍA SUBTERRÁNEA
El ciclo típico en minería subterránea es: perforación, voladura,
acarreo y transporte fuera de la mina (rieles o ruedas).
En minas subterráneas se
realizan galerías, piques,
chimeneas, rampas, etc.
La minería subterránea abarca todas las labores destinadas
a explotar materias primas por medios técnicos. Además
de la extracción y el transporte, comprende las actividades
de prospección y exploración, la dotación de
infraestructura, así como las medidas destinadas a
garantizar la seguridad de los mineros.
QUÉ COMPRENDE LA MINERÍA SUBTERRANEA
La minería subterránea crea espacios bajo tierra en los
cuales trabajan seres humanos. Las condiciones de trabajo
incluyen la humedad ambiental, la temperatura del aire, la
presencia de radiaciones nocivas o de gases explosivos, la
presencia de agua, la formación de polvo y la emisión de
ruido que dependen tanto del mineral como de la roca
encajante, de la profundidad de la mina y del uso de
maquinaria.
POR QUÉ ES IMPORTANTE EL CONTROL DE LA CALIDAD DE AIRE
Las emanaciones de “Aire Usado” en las minas, son el
producto normal de las operaciones mineras. Constituidas por la
combinación de vapor, humo de explosivos, polvo, humo de
vehículos diesel, gases propios de emanaciones rocosas
naturales, reacciones químico-ambientales de los minerales
presentes; que constantemente circulan por las labores de la
mina y luego emanan a la superficie.
El “Sistema de Ventilación”, está constituido por la presencia
de “Aire Fresco” que ingresa a la mina por factores de presión
y temperatura en el aspecto natural; y por influencia directa de
la fuerza de ventiladores aspirantes o impelentes que introducen
aire fresco al interior de las minas subterráneas a través de
mangas.
Lo opuesto al “Aire Fresco”, viene a ser el “Aire Usado”; el
que sale del interior de las labores mineras, a través de las
“Galerías y / o Chimeneas de Ventilación” en forma natural o
por la influencia de ventiladores.
En el interior de las Minas Subterráneas, se deben
considerar las Vías de Retorno de Aire Usado; Galerías de
Mayor Circulación Vehicular; Frentes de Trabajo en Desarrollo;
Tajeos de Explotación; Echaderos y Tolvas de Mineral;
Chimeneas y Tolvas de Desmonte.
La nubosidad, los humos de hidrocarburos y explosivos, polvo,
presencia de gases y micropartículas contaminantes, son la
causa fundamental de los altos grados de morbilidad y
mortalidad, como consecuencia de las enfermedades
neumoconióticas y cardiovasculares.
Fuente de peligro Causa Peligro Medidas
preventivasValores de
referencia
deficiencia de
oxígeno (O2)
---------
19 %, como
mínimo
desplazamiento
debido al
enrarecimiento del
aire (clima
sofocante), grisú,
respiración, lámparas
de llama abierta,
incendios de mina
fatiga, asfixia ventilación
radiación componentes
radiactivos de la
roca, sondas de
medición
efectos nocivos
de la radiación
restricción de las
horas de trabajo
con control
dosimétrico
radón emisiones gaseosas
de la roca
efectos nocivos
de la radiación
ventilación,
restricción de las
horas de trabajo
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CLIMA Y EN AIRE DE LA
MINERÍA SUBTERRANEA
Fuente de peligro Causa Peligro Medidas preventivas
Valores de
referencia
metano (CH4)
---------
explosivo en
concentraciones
de 5 - 14 %
emisiones gaseosas del
carbón
explosión extracción de gas,
ventilación,
instalación de
dispositivos de
seguridad en las
máquinas para evitar
explosiones de grisú
polvo de carbón extracción y transporte del
carbón
explosión uso de técnicas de
precipitación de
polvo, prevención de
explosiones de grisú
monóxido de
carbono (CO)
---------
> 50 ppm
gases de escape,
emisiones gaseosas en
minas de carbón de piedra
paradas
intoxicación ventilación
dióxido de
carbono (CO2)
---------
> 1 %
emisiones gaseosas en
depósitos de sal, gases de
escape, desprendimiento
de gas de aguas termales
asfixia ventilación
Fuente de peligro Causa Peligro Medidas
preventivasValores de
referencia
sulfuro de
hidrógeno (H2S)
---------
> 20 ppm
desprendimiento de gas en
aguas de mina y termales
intoxicación ventilación
óxidos de
nitrógeno (NOx)
vapores de
voladura
voladuras intoxicación ventilación,
restricción de
voladuras a horas
determinadas
gases de escape motores de combustión interna intoxicación ventilación
gases de fuegos
latentes, humo
incendios en galerías intoxicación apagado y
contención del
incendio, medidas
preventivas
aerosoles de
aceite
aparatos neumáticos intoxicación precipitación del
aceite
calor temperatura elevada de las
rocas, calor emitido por
motores
fatiga ventilación,
enfriamiento del
aire
Los contaminantes presentes en minas subterráneas son:
a. Gases contaminantes y explosivos
b. Partículas (polvo)
c. Ruido
d. Radiación
CONTAMINANTES PRESENTES EN EL AIRE DE MINA
Monóxido de Carbono (CO)
Gas inodoro e incoloro, muy estable, posee una vida mediaen la atmósfera de 2 a 4 meses. Una concentración mayor a750 ppm en el aire causa la muerte por la formación decarboxihemoglobina (COHb) en la sangre que impide larespiración celular. Su fuente principal es la quemaincompleta de combustibles fósiles como el petróleo, carbón,gas, gasolina etc.
Dentro de los efectos que producen se encuentra:
a. Afecta al transporte del oxígeno en el cuerpo humano
b. Disminución de funciones neuroconductuales
c. Menor peso en recién nacidos
d. Retardo en el desarrollo post natal
GASES CONTAMINANTES
Dióxido de Azufre (SO2)
Es un gas incoloro con olor picante que se disuelve en aguafácilmente, no es inflamable ni explosivo, produce unasensación gustatoria a concentraciones de 0,3 a 1,0 ppm. Unaconcentración mayor a 100 ppm produce la muerte.
Dentro de los efectos que producen se encuentra:
a. Afecta las vías respiratorias
b. Altas concentraciones provocan bronquitis y broncoconstricción.
c. Aumento en morbilidad y mortalidad en personas de terceraedad
d. Aumento de morbilidad en niños.
e. Afecta principalmente a personas que sufren de asma o deenfermedades respiratorias agudas.
Óxidos de Nitrógeno (NOx)
De estos los más importantes por su toxicidad son el NO
(monóxido nítrico) y el NO2 (dióxido de nitrógeno). El NO2 es
uno de los componentes del smog fotoquímico y la lluvia ácida
Dentro de los efectos que producen se encuentra:
a. Inducción al edema pulmonar
b. Aumenta susceptibilidad a infecciones
c. Daño celular
d. Irritación y pérdida de mucosas
e. Exacerbación de asma
Ozono (O3)
Considerado como contaminante secundario que a niveltroposférico se forma por la reacción del NO2 con COV(compuestos orgánicos volátiles) en presencia de luz solar.
Principal componente del smog fotoquímico o nieblafotoquímica que causa efectos nocivos en seres humanos yplantas.
a. Las altas concentraciones producen:
b. Irritación de vías respiratorias superiores
c. Dolor de cabeza y tórax
d. Incremento de mucosidad
e. Cierre de vías respiratorias
f. Aumento en la incidencia de ataques asmáticos
g. Languidez
Metano de Mina de Carbón (MMC)
Es el gas de metano liberado del carbón o de los estratos
alrededor de la roca durante el proceso de minería de carbón.
El metano es un gas aproximadamente 21 veces más
contaminante que el dióxido de carbono por lo cual la reducción
de emisiones de gases de MMC es la principal preocupación para
el Organismo de Protección Ambiental (EPA).
Toda minería de carbón (subterránea o de superficie) genera
metano. Sin embargo, casi 75 % de las emisiones de gases de
MMC en los EE.UU. provienen de minas de carbón subterráneas.
Metano de Mina de Carbón (MMC)
Los depósitos más profundos tienden a generar más metano y a
conservar mayor cantidad del gas por períodos de tiempo más
largos. Estas minas subterráneas usan sistemas de ventilación de
mina para seguridad. Si una alta concentración de metano
(generalmente, 5-15 %) es mezclada con el aire, se vuelve
explosivo. Por lo tanto, la dilución del metano a través del uso de
ventiladores que mezclan grandes volúmenes de aire con
concentraciones sumamente bajas de metano (0.3 - 2 % ) ayudan
a evitar situaciones potencialmente peligrosas. Estos sistemas de
ventilación emiten en realidad cantidades importantes de metano
en la atmósfera en concentraciones bajas.
Material Particulado (PTS, PM10, PM 2,5)
Este contaminante engloba tanto partículas sólidas como
líquidas. Aquellas cuyo diámetro aerodinámico es igual o
menor a 100 micras se les conoce como PTS (partículas
totales en suspensión), aquellas igual o menores a 10 micras
se les conoce como PM10 (partículas menores a 10 micras) y
las igual o menores a 2,5 m como PM2.5.
La peligrosidad del material partículado aumenta conforme
disminuye el diámetro aerodinámico de la partícula, debido a
su potencialidad de penetrar en las vías respiratorias
inferiores.
PARTÍCULAS CONTAMINANTES
OPERACIÓN FACTOR DE EMISION UNIDAD CONFIANZA
PTS PM10
Perforación húmeda 0,4 0,04 g/Ton E
Detonación (*) 961A0,8/D1,8M1,9 0,2 x PTS Lb./detonación D
Descarga de caja de
camión
0,17 0,008 g/Ton D
Descarga por cinta
transportadora
0,17 0,05 g/Ton E
Descarga de cuchara
de pala mecánica
29,0 n.d. g/Ton E
FACTORES DE EMISION PARA OPERACIONES DE EXPLOTACIÓN DE MINAS Y
FRAGMENTACIÓN
(*) A = Área detonada (pie2) / D=Profundidad de los Agujeros (pie) / M=Tenor de
humedad (usualmente de 1 a 2%)
Factores que Determinan el Grado Peligrosidad del
Ambiente Subterráneo
1. Tamaño de partícula: Cuanto más pequeña es más peligrosa.
2. Humedad relativa: Cuanto mayor es la humedad relativa en el
ambiente de trabajo menor es la concentración de partículas.
3. Tiempo de exposición
4. El sistema de ventilación
Minerales que Producen Partículas Nocivas
• Asbesto
• Berilio
• Fluorita
• Minerales de níquel
• Cuarzo
• Mercurio
• Cinabrio
• Dióxido de titanio
• Óxidos de manganeso
• Compuestos de uranio y minerales de estaño.
• El polvo respirable con contenido en minerales de níquel y berilio
• El hollín de los motores diesel son cancerígenos.
• Partículas ultrafinas de carbón, que pueden provocar explosiones.
Plomo
El plomo es un mineral de características tóxicas que abunda en
el medio ambiente.
1. Ataca al sistema nervioso central.
2. Produce retardo mental en recién nacidos y niños.
3. Produce insuficiencia renal y cardiaca.
4. Producen cáncer a los huesos.
5. Es acumulativo en órganos blandos.
Arsénico
Al arsénico se le encuentra natural en la superficie de las rocas
combinado con azufre o metales como Mn, Fe, Co, Ni, Ag o Sn.
El principal mineral del arsénico es el FeAsS (arsenopirita).
La exposición al Arsénico inorgánico puede causar efectos
sobre la salud, como es irritación del sistema digestivo,
disminución en la producción de glóbulos rojos y blancos,
cambios en la piel, e irritación de los pulmones. Es sugerido que
la toma de significantes cantidades de Arsénico inorgánico
puede intensificar las posibilidades de desarrollar cáncer,
especialmente las posibilidades de desarrollo de cáncer de piel,
pulmón, hígado, linfa.
El límite de exposición es de 0,01 mg/m3.
Asbestos
La EPA y la Occupational Safety And Health Administration
(OSHA) reconocen seis tipos de minerales asbestiformes:
Crisolita, Actinolita, Tremolita, Antofilita, Crocidolita, Amosita.
Los asbestos producen
1. Inflamación pleural.
2. Aparición de mesoteliomas.
3. Fibrosis pulmonar (tumores no malignos).
4. Cáncer pulmonar.
Microfotografía de un
material asbestiforme
Radón
Gas radiactivo incoloro, inodoro e insípido que se forma de
manera natural en las rocas del suelo, especialmente en los
granitos y esquistos. Puede penetrar desde el suelo y
acumularse en el interior de los edificios poco ventilados,
alcanzando concentraciones peligrosas. El radón proviene de la
descomposición natural del uranio, un elemento que se
encuentra en casi todos los tipos de suelo, en el agua y en
muchos materiales de construcción.
El radón puede causar cáncer de pulmón. Las partículas
radiactivas que el radón emite al descomponerse pueden
quedar atrapadas en los pulmones. A medida que continúan
descomponiéndose en el interior de los pulmones, estas
partículas despiden pequeñas explosiones de energía que
pueden dañar los tejidos del pulmón y causar cáncer.
La Sílice
Existen varios tipos de sílice. Por ejemplo, el cuarzo es una forma
cristalina de sílice y es el mineral más común en la corteza
terrestre. Cuando se astillan, martillan, perforan, trituran, cargan,
transportan o descargan las rocas que contienen cuarzo, escapan
al aire partículas pequeñas de sílice que pueden ser inhaladas por
los trabajadores.
Cuando los trabajadores inhalan sílice cristalina, los pulmones
generan tejido de cicatriz alrededor de las partículas de sílice, lo
cual provoca una enfermedad pulmonar llamada silicosis.
Los pacientes de silicosis sufren de dificultad para respirar, fiebre y
cianosis. Se diagnóstica incorrectamente a algunos pacientes con
edema pulmonar, neumonía u otras enfermedades pulmonares.
Tipos de Silicosis
Hay tres tipos de silicosis:
1. Silicosis crónica, que ocurre después de 10 años o más
de exposición a concentraciones bajas de sílice cristalina.
2. Silicosis acelerada, que ocurre después de 5 a 10 años de
exposición a concentraciones altas de sílice cristalina.
3. Silicosis aguda, que ocurre entre unas semanas y 5 años
de exposición a concentraciones muy altas de sílice cristalina.
El ruido en minas subterráneas está relacionado con las
actividades operacionales como perforación o corte, disparo,
soporte, carga de explosivo, transporte, extracción, ventilación,
bombeo, chancado primario, etc. que registran altas presiones
sonoras.
RUIDO EN EL AMBIENTE SUBTERRANÉO
Directa
Reflectida
Fases de transmisión del sonido en el ambiente subterráneo (Howes, M. J., 1982)
En aberturas subterráneas las propagaciones de las ondas
del ruido se dividen en dos componentes: ondas directas y
ondas reflejadas. En este proceso parte de las ondas son
absorbidas por la superficie de las excavaciones (roca,
revestimiento o soporte).
`PROPAGACIÓN DEL RUIDO EN EL AMBIENTE
SUBTERRANÉO
1. La estrategia de control más efectiva es controlar a loscontaminantes en la fuente.
2. La segunda opción más efectiva es una adecuadaventilación (natural o mecánica).
CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DE AIRE INTERIOR
1. Realizar las perforaciones humedeciendo los materiales de
mina.
2. Ducharse y cambiarse la ropa de trabajo por ropa limpia
antes de salir del trabajo.
3. Evitar fumar, comer y beber en áreas cargadas de polvo.
4. Utilizar protección respiratoria.
CONTROL DE CONTAMINANTES EN LA FUENTE
CONTROL DEL POLVO EN PERFORACIONES DE ROCA
Las técnicas de control del polvo (partículas) en las operaciones
de perforación de rocas, son de dos tipos:
1. Técnicas por vía húmeda.
2. Técnicas por evacuación en seco.
VÍA HÚMEDA
El método consiste en la introducción de agua a través de la barrena hueca,
hasta el fondo del taladro que se está perforando, consiguiendo de esta
forma la fijación del polvo a medida que se va produciendo y justo en el
lugar de origen.
EVACUACIÓN EN SECO
Cuando el análisis de las diferentes condiciones técnicas de una labor
desaconseja la vía húmeda, como sistema de barrido y por consiguiente
como sistema de control del polvo, se hace necesario el uso de equipos
perforadores dotados de captadores de polvo que eliminen éste justo a la
salida de la boca del taladro.
En su origen dichos captadores se limitaban a una simple campana
abrazando la barrena, con un conducto flexible que alejaba unos metros el
punto de emisión de polvo, aprovechando la velocidad de salida del aire por
la boca del taladro .
Programa de Protección Respiratoria
El empleador debe establecer un programa completo de
protección respiratoria de acuerdo con normas de protección
respiratoria que incluya:
1. Monitoreo periódico del aire
2. Capacitación de los trabajadores.
3. Selección de máscaras respiratorias.
4. Determinación médica de la habilidad del trabajador para
desempeñar el trabajo mientras utiliza una máscara
respiratoria.
5. Examen de idoneidad del respirador.
6. Mantenimiento, inspección, limpieza y almacenamiento de
máscaras respiratorias.
VENTILACIÓN EN MINAS SUBTERRÁNEAS
En muchas de nuestras minas la ventilación es poco eficiente, se
realiza con simples mangas que llevan el aire al frente de trabajo y
sale por la galería, sin tener en cuenta las características
peligrosas de las partículas (polvo) que se generan en el interior
de la mina.
Hay partículas inertes como arenas, calizas, silicatos, carbón que,
cuando están en el ambiente en cantidades limitadas, nuestro
organismo se libera de ellos con los mecanismos naturales y sin
haber sufrido mayor daño. Otros son siempre peligrosos,
especialmente las que provienen de la explotación de minerales
que se acompañan al cuarzo o sílice cristalino.
1. Flujo del aire
En todas las labores subterráneas deberá mantenerse un flujo de
aire limpio y fresco suficiente en relación con el número de
personas y o las operaciones que se ejecuten en su interior. El
volumen mínimo de aire necesario por persona, se encuentra entre
3 a 6 m3/min. al cual deben agregarse entre 3 y 6 m³/minuto por
cada caballo de vapor de los motores diesel que operan en la mina
(cuando la concentración de CO en el aire es de 0,06 a 0,12 %).
2. Ventilación Mecánica
La velocidad promedio del aire en todo lugar de trabajo no será
inferior a 0,25 m/s. Debe mantenerse una velocidad de por lo
menos 0,1 m/s en espacios grandes y de 1,0 m/s en galerías con
transporte de trole. La velocidad de aire en galerías destinadas a la
circulación de personas no debe superar los 6,0 m/s.
Condiciones que debe Cumplir una Ventilación adecuada
SISTEMA DE VENTILACIÓN ASPIRANTE EN GALERÍAS
SUBTERRÁNEAS
Consiste en la extracción del aire contaminado de polvo, humos y gases del
frente, evitando su dispersión por toda la galería
SISTEMA DE VENTILACIÓN SOPLANTE EN GALERÍAS
SUBTERRÁNEAS
Consiste en insuflar aire limpio que arrastra y diluye el polvo y otros
posibles contaminantes
SISTEMA DE VENTILACIÓN MIXTO EN GALERÍAS
SUBTERRÁNEAS
La ventilación mixta consigue un doble efecto, barriendo el frente con aire limpio y
aspirando unos metros más atrás el aire procedente del frente. Se deberá cuidar la
ubicación relativa de los puntos de toma de aire limpio, para evitar aspirar gases de
retorno, solapándose los canales en una longitud mínima de 5 m.
El canal auxiliar soplante no necesita ser mayor de 10 m., y deberá montarse
preferentemente en el hastial opuesto al del canal aspirante
3. Acceso y salida de aire
En toda mina subterránea las instalaciones y demás dispositivos de
entrada y salida de aire deben ser absolutamente independientes.
4. Gases tóxicos
Los gases tóxicos, especialmente el dióxido de carbono, el
monóxido de carbono que se encuentren en el interior de las
minas, no deberán exceder del 0,5% CO2 y O,1% CO.
5. Ventilación al reinicio de labores
El reinicio de labores en minas que hubieran estado abandonadas
deberá hacerse previa ventilación adecuada de las galerías.
5. Corrientes de aire viciado
Las corrientes de aire viciado deben ser cuidadosamente
desviadas de las diferentes faenas y galerías de tránsito del
personal.
6. Bolsas de gases
En aquéllas minas en las que se constate la presencia de bolsas
de gases, las galerías deberán disponer de equipos de detección
de gases y atmósferas explosivas. En dichas áreas se utilizarán
herramientas, lámparas, etc., antideflagrantes.
7. Ventilación auxiliar
En labores que no posean sino una vía de acceso y tengan una
longitud superior a sesenta metros será obligatorio el empleo de
ventiladores auxiliares. Los ductos que se utilicen en ventilación
auxiliar deberán construirse con material resistente.
8. División de la corriente de aire
La corriente general de ventilación se dividirá interiormente en
ramales a fin de permitir que todas las labores reciban una
distribución proporcional de aire limpio y fresco.
9. Evaluaciones técnicas de ventilación
Deberá efectuarse la evaluación técnica al inicio de la introducción
del sistema de ventilación en la mina subterránea y cuando se
efectúen cambios en el circuito, que afecten significativamente el
esquema de ventilación.
Cuando la concentración de dióxido de carbono (CO2) alcanza
un nivel de 1,0 % se debe prohibir el acceso a mina.
Cuando la concentración de óxidos de nitrógeno (NOx) es de
300 ppm, con 30 ppm de NO2, el período de exposición máxima
debe ser de 5 minutos. Si la concentración es de 100 ppm NOx
(con un máximo de 10 ppm de NO2), el tiempo máximo de
exposición debe ser de 15 minutos por turno de trabajo.
El contenido en oxígeno tiene que ser de por lo menos 19 %.
La concentración de ácido sulfhídrico (H2S) no debe ser superior
a 20 ppm.
La intensidad acústica de los aparatos de perforación no debe
exceder los 106 dB (A) a una distancia de 1 metro.
OTRAS CONSIDERACIONES
GRACIAS POR SU PARTICIPACIÓN