VENTILAO DAS MINAS SUBTERRNEASDisciplina: Condicionamento de Minas

Ventilao das minas subterrneasConsideraes GeraisFinalidadesAtmosfera Subterrnea.TemperaturaUmidadeLimite de tolernciaOxignioNitrognioGs CarbnicoMonxido de carbonoHidrognio SulfuradoOxido de NitrognioOutros gases e vaporesPoeiras diversasDoenas ocupacionais.

Clculos de VentilaoVazoPara ventilao de higienePara ventilao de seguranaDepresso motrizPotenciaVentilao das minas subterrneasRelao entre vazo e depresso MotrizFormula de AtkinsonTemperamento de MinaResistncia Mecnica da minaOrifcio EquivalenteVelocidade da corrente

Ventilao das minas subterrneasDispositivos de RegulamentaoPortas de VentilaoPortinholas ou guichsBarragensPortas de seguranaVentilao naturalTemperatura exterior menor que a subterrneatemperatura exterior maior que a subterrnea.Ventilao mecnicaVentiladores helicoidaisVentiladores CentrfugosVentiladores Hlico CentrfugosDisposio e instalao.

Consideraes Gerais

Consideraes GeraisA atmosfera de uma mina subterrnea difere da atmosfera exterior pelo seu estado fsico, temperatura, grau higromtrico, composio gasosa, e pelas poeiras em suspenso existentes. Portanto, um afluxo de ar proveniente da superfcie devidamente dimensionado a fim de satisfazer as necessidades de condies higinicas e seguranas requeridas pelos trabalhadores.

Consideraes GeraisAo implantar um sistema de ventilao, fatores como: Profundidade Nmero de galerias Extenso da minaNmero de trabalhadoresTipo de mineral a ser lavradoMtodo de lavraEquipamentos devem ser levados em considerao em projeto de ventilao.

FinalidadeA ventilao de mina subterrnea entende-se o processo de remover ou fornecer ar por meios naturais ou mecnicos. O processo de ventilao tm por finalidade a limpeza e o controle das condies do ar, para que homens e mquinas convivam num mesmo recinto sem prejuzo de ambas as partes.

FinalidadeResolver o problema da vazo necessria a ventilao e sua distribuio, requer do projetista, grande experincia, criatividade e conhecimento dos princpios fsicos em que esta se baseia. Grande parte das indstrias gera resduos e desperdcios que, no sendo tratados, iriam poluir a atmosfera. Da a necessidade de sistemas de ventilao industrial.

FinalidadeVentilar uma mina tem como objetivo assegurar em todos os horizontes de trabalhos mineiros uma circulao natural ou artificial de ar em quantidade suficiente para assegurar as condies necessrias de higiene e segurana. Em contrapartida mina com ventilao deficiente, interfere diretamente nas condies ambientais, representando para a empresa queda na produtividade.

FinalidadeUm sistema de ventilao bem dimensionado necessrio para:Permitir a manuteno do oxignio para os operriosSuprimir os gases txicos produzidos pela detonao de explosivosEvitar a formao de misturas explosivas de gs-arEliminar concentrao nociva de poeira em suspensoReduzir a temperatura em lugares quentesDiluir gases formados pelos equipamentos a diesel.

Atmosferas da minaO ar atmosfrico formado:21% de oxignio (O2);78% de nitrognio (N2);1% de gs carbnico e gases raros, alm do vapor dgua.O ar atmosfrico introduzido em uma mina sofre alteraes na qualidade de seus elementos. Em geral quando o oxignio diminui h aumento do gs carbnico, nitrognio e vapor dgua. Alm do mais so agregados ao ar diversos gases e poeiras.

Unidades de medidasPPM parte por milho - 1 ppm de um gs corresponde a 1cm de gs por m de ar respiradomg/m- miligrama do gs por metro cbico de ar respiradomg/l miligrama do gs por litro de ar respirado% por volume - % do gs por volume do ambienteconverses principais 1% = 10.000 ppm.

Limite de tolernciaSegundo as normas brasileiras (NR-15) o limite de tolerncia de um gs no ambiente confinado de um trabalhador a mxima concentrao em mdia aritmtica, suportada pelo trabalhador durante 48 horas semanais respiradas. A caracterizao de insalubridade diagnstica quando o teor dos gases estiver acima do limite de tolerncia.

Limite de tolerncia - Oxignio um gs que no tem cor, odor e sabor, com densidade igual a 1,11 em relao ao ar. O seu limite est compreendido entre 21% e 19%. Abaixo de 19% j considerado imprprio, tendo que tomar as devidas providncias.

Limite de tolerncia - Nitrognio um gs inodoro, incolor e inspidoAs fontes de aumento desse gs no ar so:Putrefao de substncias orgnicasExplosivos.Por ser mais leve que o ar, nos locais onde no est sendo feito a circulao de ar, ele se concentra na parte mais alta Quando o ser humano respira este gs ele se axifia.

Limite de tolerncia - Gs carbnico (CO2)gs sem cor, nem odor, com sabor em geral cido, densidade 1,56 em relao ao ar. O gs carbnico estimulante da respirao, ou seja, fisiologicamente ativo e no pode ser classificado entre os gases inertes, por no ser altamente txico. Com 0,5% de concentrao desse gs j preocupante e com 10% o homem no resiste a poucos minutos. O seu limite de 0,39% ou 3.900ppm.

Limite de tolerncia - Monxido de carbnico (CO) um gs sem cor, nem sabor, possuindo densidade em relao ao ar de 0,97. explosivo quando reage com o ar, em uma porcentagem de 13 a 75%. Se respirado em concentraes de 0,20% causa inconscincia em poucos minutos (desmaio). A periculosidade est ligada diretamente ao tempo de exposio. O seu limite de 39ppm ou 0,0039%.

Limite de tolerncia - xido de nitrognio NO, NO2 Estes gases se forma por combusto de detonaes, sendo tambm oriundos do escape de motores a diesel e gasolina. Em geral forma-se primeiro o xido ntrico (NO) que combina com o oxignio do ar, transformando em bixido de nitrognio (NO2). O NO2 um gs de cor amarronzada, odor penetrante e densidade de 1,58 em relao ao ar.

Limite de tolerncia - xido de nitrognio NO, NO2 A sua ao txica atacam a via respiratria, especialmente os pulmes. Quando em concentraes de 0,010% a 0,015% perigoso a pequenas exposies e quando em concentraes de 0,020 a 0,070 letal ao homem. O seu limite de tolerncia de 0,0004% ou 4 ppm.

Limite de tolerncia - Gs sulfdrico (H2S) um gs sem cor, de gosto aucarado e odor de ovo podre. Seu peso especfico de 1,19, arde e forma uma mistura explosiva quando sua concentrao chega a 6%. facilmente solvel em gua. mais venenoso que o monxido de carbono. Com concentraes de 0,05% o envenenamento em poucos minutos e quando encontrado em concentraes de 0,10% morte rpida. O seu limite de tolerncia est situado em torno de 8 ppm.

Limite de tolernciaP de mina poeiras em suspenso so responsveis pelas principais doenas ocupacionais provocadas em minas subterrneas.Hidrognio incolor, inodoro, inspido, atxico e o gs mais leve encontrado em minas subterrneas. As principais fontes so: carregamento de baterias, ao da gua ou vapor em materiais quentes, e ao de cidos em metais. altamente explosivo. Sua ignio pode ocorrer a uma concentrao de oxignio de 5% diferentemente do metano que requer uma concentrao mnima de 12% para explodir

Limite de tolernciaTemperatura em minas subterrneasA temperatura do ar no interior de uma mina subterrnea depende de alguns fatores tais como:Temperatura externa, frequentemente se faz sentir dentro da mina;Calor de compresso aumento da temperatura do ar por calor de compresso durante descida para locais mais profundos;Influncia da temperatura das rochas , a temperatura das rochas vai aumentando gradativamente em funo da profundidade;

Limite de tolernciaInfluenciada da evaporao da gua, nas mesmas condies de presso e demais condies, quanto maior a temperatura, maior ser a quantidade de vapor dgua. A temperatura efetiva a relao entre a temperatura seca e mida;Influencia da velocidade do ar,Influncia de outros fatores, outros fatores que produzem aumento de calor: equipamentos movidos a leo diesel, explosivos, motores eltricos, tubulao de ar comprimido.

Limite de tolernciaEfeito da temperatura elevadas sobre o homem, este desconforto com temperaturas elevadas levam ao desconforto tais como: desmaio, tonturas, falta de apetite. Algumas minas quando a temperatura excessivamente alta eles chamam de sambado (perda em excesso de gua do corpo humano) quando um trabalhador apresenta este desgaste fsico, podendo ser letal.

Limite de tolernciaUmidade relativa do ar, a relao entre o peso de vapor de gua existente no ar e o peso de vapor dgua possvel, no caso de saturao na temperatura considerada. Em igualdade de presso, e demais condies, quanto maior a temperatura maior a quantidade de vapor (caso exista gua).

Doenas causadas por trabalhos na mineraoPneumoconiose causada pelo acmulo de poeiras, que se encontra em suspenso, e as reaes do tecido presena desta poeira. So variaes de pneumoconiose: Silicose A silicose uma doena incurvel causada pelo acmulo de poeiras contendo slica nos pulmes e a consequente reao dos tecidos pulmonares. Ela leva o ao endurecimento dos pulmes, dificultando a respirao, podendo levar a morte.

Doenas causadas por trabalhos na mineraoAntracose Doena pulmonar que se instala pela inalao da poeira do carvo. Os pulmes dos trabalhadores expostos poeira passam a apresentar ntida pigmentao negra, decorre do depsito de partculas antracsicas (antracito carvo fssil).Asbestose Doena pulmonar causada pelo acmulo de fibras de asbesto no pulmo. Quase sempre vem acompanhada de cncer do pulmo.

Doenas causadas por trabalhos na mineraoLimites de tolernciaConcentrao mxima ou mnima, relacionadas com a natureza e o tempo de exposio ao agente, que no causar dano sade do trabalhador, durante a sua vida laboral.Asbesto 2 fibras/cm3Slica: quartzo respirvel 0,1 mg/m3 cristobalita e tridimita 0,05mg/m3.

Clculos de VentilaoPara cada mina deve ser elaborado e implantado um projeto de ventilao com fluxograma atualizado periodicamente contendo no mnimo os seguinte dados:Localizao, vazo e presso dos ventiladores principais;Direo e sentido do fluxo de ar eLocalizao e funo de todas as portas, barricadas, cortinas, diques, tapumes e outros dispositivos de controle do fluxo de ventilao.

As atividades em subsolo devem dispor de sistema de ventilao mecnica que atenda aos seguintes requisitos:Suprimento de ar em condies adequadas para a respirao;Renovao contnua do ar;Diluio eficaz de gases inflamveis ou nocivos e de poeiras do ambiente de trabalho;Temperatura e umidade adequadas ao trabalho humano;Ser mantido e operado de forma regular e contnua;Em dias em que no haja operao em subsolo, no mnimo 1/3 (um tero) do sistema principal de ventilao deve estar funcionando eAs minas com emanaes de gases nocivos, inflamveis ou explosivos devem manter o sistema de ventilao integral.

Devem ser observados os nveis de procedimentos para implantao de medidas preventivas, conforme disposto nesta Norma.O fluxograma de ventilao deve ser representado em plantas, em escalas adequadas, que devem ser mantidas atualizadas na mina.O fluxograma de ventilao deve estar disponvel aos trabalhadores ou seus representantes e disposio da fiscalizao.Um diagrama esquemtico do fluxograma de ventilao de cada nvel deve ser afixado em local visvel do respectivo nvel.

Todas as frentes de lavra devem ser ventiladas por ar fresco proveniente da corrente principal ou secundria. proibida a utilizao de um mesmo poo ou plano inclinado para a sada e entrada de ar, exceto durante o trabalho de desenvolvimento com exausto ou aduo tubuladas ou atravs de sistema que garanta a ausncia de mistura entre os dois fluxos de ar.Em minas com emanaes de grisu a corrente de ar viciado deve ser dirigida ascendentemente.

A corrente de ar viciado s pode ser dirigida descendentemente mediante justificativa tcnica.O pessoal envolvido na ventilao e todo o nvel de superviso da mina, que trabalhem em subsolo, devem receber treinamento em princpios bsicos de ventilao de mina.Nas entradas principais de ar dos nveis e frentes de lavra devem ser instalados dispositivos que permitam a visualizao imediata da direo do ar.

Qualidade e Quantidade do ArNos locais onde pessoas estiverem transitando ou trabalhando a concentrao de oxignio no ar deve ser inferior a 19% (dezenove por cento) em volume.A vazo de ar necessria em minas de carvo, para cada frente de trabalho, deve ser de, no mnimo, 6.0 m3/min (seis metros cbicos por minuto) por pessoa.A vazo de ar fresco em galerias de minas de carvo constitudas pelos ltimos travesses arrombados deve ser de, no mnimo, 250 m3/min (duzentos e cinqenta metros cbicos por minuto).

Na ventilao das frentes de servio, em minas de carvo, a vazo mnima admissvel deve ser de 85 m3/min (oitenta e cinco metros cbicos por minuto) e o sistema de ventilao auxiliar deve ser instalado em posio que impea a recirculao de ar.Em outras minas, a quantidade do ar fresco nas frentes de trabalho deve ser de, no mnimo, 2.0 m3/min (dois metros cbicos por minuto) por pessoa.No caso da utilizao de veculos e equipamentos a leo diesel, a vazo de ar fresco na frente de trabalho deve ser aumentada em 3.5 m3/min (trs e meio metros cbicos por minuto) para cada cavalo-vapor de potncia instalada.

No caso de uso simultneo de mais de um veculo ou equipamento a diesel, em frente de desenvolvimento, deve ser adotada a seguinte frmula para o clculo da vazo de ar fresco na frente de trabalho:

Onde:QT = vazo total de ar fresco em metros cbicos por minuto (m3/min) P1 = potncia em cavalo-vapor do equipamento de maior potncia em operao P2 = potncia em cavalo-vapor do equipamento de segunda maior potncia em operao Pn = somatrio da potncia em cavalo-vapor dos demais equipamentos em operao

QT = 3,5 (P1 + 0,75 x P2 + 0,5 x Pn)

No caso de desenvolvimento, sem uso de veculos ou equipamentos a leo diesel, a vazo de ar fresco deve se dimensionada razo de 15 m3/min/m2 (quinze metros cbicos por minuto por metro quadrado) da rea da frente em desenvolvimento.Em outras minas e demais atividades subterrneas a vazo de ar fresco nas frentes de trabalho deve ser dimensionada de acordo com o disposto no Anexo que segue, prevalecendo a vazo que for maior.O fluxo total de ar fresco na mina ser, no mnimo, o somatrio dos fluxos das reas de desenvolvimento e dos fluxos das demais reas da mina, dimensionados conforme determinado nesta NRM.As condies de conforto trmico devem obedecer ao disposto na legislao vigente.

Velocidade do ArA velocidade do ar no subsolo no deve ser inferior a 0,2 (zero vrgula dois) m/s nem superior mdia de 8,0 m/s (oito metros por segundo) onde haja circulao de pessoas.6.3.1.1 Em minas de carvo a velocidade do ar no deve ser superior a 5,0 m/s (cinco metros por segundo).6.3.2 Em casos especiais, o DNPM pode aprovar, ouvida a Instncia Regional do MTE, aumento do limite superior para 10,0 m/s (dez metros por segundo).

Em casos especiais, para minas de carvo, o DNPM pode aprovar, ouvida a Instncia Regional do MTE, aumento do limite superior para 8,0 m/s(oito metros por segundo).Em poos, furos de sonda, chamins ou galerias, exclusivos para ventilao, a velocidade pode ser superior a 10,0 m/s (dez metros por segundo).Em minas de carvo, nos poos, furos de sonda, chamins ou galerias, exclusivos para ventilao, o DNPM pode aprovar velocidade superior a 8,0 m/s (oito metros por segundo), ouvida a Instncia Regional do MTE.

Portas, Viadutos e TapumesSempre que a passagem por portas de ventilao acarretar riscos oriundos da diferena de presso, devem ser instaladas duas portas em srie, de modo a permitir que uma permanea fechada enquanto a outra estiver aberta, durante o trnsito de pessoas ou equipamentos.A montagem e desmontagem das portas de ventilao s pode ser realizada com autorizao do responsvel pela mina.

Na corrente principal, as estruturas utilizadas para a separao de ar fresco do ar viciado nos cruzamentos devem ser construdas com alvenaria ou material resistente combusto ou revestido com material anti-chama.Os tapumes de ventilao devem ser conservados em boas condies de vedao de forma a proporcionar um fluxo adequado de ar nas frentes de trabalho.

Instalao de Sistema de VentilaoA instalao e as formas de operao do ventilador principal e de emergncia devem ser definidas e estabelecidas no projeto de ventilao constante do Plano de Lavra.O sistema de ventilao deve atender, no mnimo, aos seguintes requisitos:

possuir ventilador de emergncia com capacidade que mantenha a direo do fluxo de ar de acordo com as atividades para este caso, previstas no projeto de ventilao;as entradas aspirantes dos ventiladores devem ser protegidas;o ventilador principal e o de emergncia devem ser instalados de modo que no permitam a recirculao do ar epossuir sistema alternativo de alimentao de energia proveniente de fonte independente da alimentao principal para acionar o sistema de emergncia nas seguintes situaes:

minas sujeitas a acmulo de gases explosivos, inflamveis ou txicos eminas em que a falta de ventilao coloque em risco a segurana das pessoas durante sua retirada.

Na falta de alimentao de energia e de fonte independente da alimentao principal, o responsvel pela mina deve providenciar a retirada imediata e impedir o acesso de pessoas.

A estao onde esto localizados os ventiladores principais e de emergncia deve estar equipada com instrumentos para medio da presso do ar.O ventilador principal deve ser dotado de dispositivo de alarme que indique a sua paralisao.Os motores dos ventiladores a serem instalados nas frentes com presena de gases explosivos devem ser prova de exploso.

Ventilao AuxiliarTodas as galerias de desenvolvimento, aps 10,0 m (dez metros) de avanamento, e obras subterrneas sem comunicao ou em fundo-de-saco devem ser ventiladas atravs de sistema de ventilao auxiliar e o ventilador utilizado deve ser instalado em posio que impea a recirculao de ar.Em caso de utilizao de ventiladores/exaustores auxiliares, o primeiro da srie deve estar localizado na corrente principal de ar puro e em posio que impea a recirculao de ar.

A chave de partida de todos os ventiladores/exaustores deve estar na corrente de ar puro.Para cada instalao ou desinstalao de ventilao auxiliar deve ser elaborado um diagrama especfico aprovado pelo responsvel pela ventilao da mina.A ventilao auxiliar no deve ser desligada enquanto houver pessoas trabalhando na frente de servio.

Em casos de manuteno do prprio sistema e aps a retirada do pessoal permitida apenas a presena da equipe de manuteno, seguindo procedimentos previstos para esta situao especfica. vedada a ventilao utilizando-se somente ar comprimido, salvo em situaes de emergncia ou se o mesmo for tratado para a retirada de impurezas.O ar de descarga das perfuratrizes no considerado ar de ventilao.

Controle da VentilaoO principal responsvel pela ventilao o responsvel pela mina.Devem ser executadas mensalmente medies para avaliao da velocidade, vazo do ar, temperatura de bulbo seco e bulbo mido contemplando, no mnimo, nos seguintes pontos:Caminhos de entrada da ventilao;Frentes de lavra e de desenvolvimento eVentilador principal.

Os resultados das medies devem ter registros prprios e serem freqentemente examinados e visados pelo responsvel pela mina, observadas as seguintes situaes:Medies de rotina;Quando houver alterao na corrente principal do ar eQuando ocorrer registros de parmetros fora dos padres estabelecidos.No caso de minas grisutosas ou com ocorrncia de gases txicos, explosivos ou inflamveis o controle da sua concentrao deve ser feito a cada turno, nas frentes de trabalho em operao e nos pontos importantes da ventilao.

Em minas subterrneas, ao longo do percurso do ar, antes e depois dos pontos de ramificao das galerias, devem ser instaladas estaes de medies, juntamente com um quadro onde constem os registros atualizados.Esse Quadro deve conter as seguintes informaes: identificao da estao, seo livre no ponto de medio (m2), velocidade do ar (m/s), vazo do ar (m3/min), nome da pessoa que executou e registrou a medio, a data e horrio da ltima medio.Deve ser realizada, pelo menos mensalmente, e todas as vezes que houver modificao na corrente principal do ar, uma rigorosa inspeo destinada ao controle de todo o sistema de ventilao da mina.

clculo da vazo de ar fresco em funo do nmero mximo de pessoas ou mquinas com motores a combusto a leo diesel

Onde:QT = vazo total de ar fresco em m3/min Q1 = Quantidade de ar por pessoa em m3/min (em minas de carvo = 6,0 m3/min; em outras minas = 2,0 m3/min) n1 = nmero de pessoas no turno de trabalho Q2 = 3,5 m3/min/cv (cavalo-vapor) dos motores a leo diesel n2 = n total de CV dos motores a leo diesel em operaoQT = Q1 x n1 + Q2 x n2

clculo da vazo de ar fresco em funo do consumo de explosivos

Onde:QT = vazo total de ar fresco em m3/min A = quantidade total em kg de explosivos empregados por desmonte t = tempo de aerao (reentrada) da frente em minQT = (0,5 x A)/ t

clculo da vazo de ar fresco em funo da tonelagem mensal desmontada

Onde:QT = vazo total de ar fresco em m3/min q = vazo de ar em m3/min para 1.000 t desmontadas por ms (mnimo de 180 m3/min/1.000 t/ms) T = produo em t desmontadas por ms.QT = q x T