Sectores de la industria Ventilación

Ventilación bajo tierra

La correcta ventilación en las minas es un factor que representa seguridad, salud y confort para los trabajadores, mientras propicia el correcto funcionamiento del equipo utilizado y disminuye el riesgo de accidentes graves, como incendios o explosiones

Manuel Merelles

La historia económica, social y cultural del hombre ha estado ligada a la minería desde el inicio de las civilizaciones. De acuerdo con el artículo “Orígenes y desarrollo de la minería”, del departamento de Ingeniería Geológica de la E.T.S. de Ingenieros de minas de Madrid, se ha llegado a la conclusión de que el nacimiento y el progreso de la minería se debe a la necesidad y la demanda de materiales adecuados para el desarrollo de cada civilización, por lo cual es comprensible que los primeros vestigios mineros se encuentren en todo el Paleolítico.

La ventilación ha sido un elemento fundamental de la minería moderna, puesto que permite su funcionamiento. En las minas de plata de Laurium, en Grecia, y en algunas minas del imperio romano, se ha encontrado evidencia de la existencia de circuitos de ventilación que datan del año 602 A.C., mientras que, en 1854, John J. Atkinson escribió su libro Sobre la teoría de la ventilación de las minas, en el cual propone, describe y amplía los principios sobre la ventilación moderna en dichos lugares.

Es posible definir la ventilación en una mina como el trabajo que se lleva a cabo para acondicionar el aire que circula a través de los recintos subterráneos, con la finalidad de brindar un ambiente seguro, saludable y cómodo para los trabajadores que laboran bajo estas condiciones.

La ventilación subterránea es un elemento de vital importancia al referirse al trabajo en las minas, ya que, al contar con una ventilación adecuada, se logra proveer el aire necesario para el desempeño normal de los trabajadores, mientras se propician las condiciones adecuadas para un correcto funcionamiento del equipo de trabajo. De igual manera, se logra diluir y extraer los gases que se generan de manera tanto esporádica como permanente en la mina. Estos gases pueden llegar a ser tóxicos, asfixiantes o inflamables, como el sulfuro de hidrógeno o el monóxido de carbono, por lo que tener un manejo adecuado de éstos favorece un ambiente seguro en las instalaciones bajo tierra.

Otro de los objetivos que puede alcanzarse cuando se cuenta con un sistema de ventilación adecuado es el control de las concentraciones de polvos nocivos, capaces de producir efectos negativos sobre la salud de los trabajadores y en el desempeño de los equipos utilizados. Esto se logra mediante procesos de filtración, humidificación, dilución y extracción. Asimismo, el control de polvos permite un mejor manejo de la temperatura ambiente de la mina y de los flujos de aire en caso de presentarse algún tipo de incidente bajo tierra.

Para garantizar un ambiente subterráneo de trabajo adecuado para los trabajadores, se debe mantener la circulación de aire fresco y limpio de manera continua, mediante el aprovechamiento de las condiciones naturales dadas; es decir, puede lograrse utilizando ventilación natural en la mina y medios auxiliares para alcanzar los objetivos buscados.

Cuando no se cuenta con un sistema de ventilación subterránea adecuado, se pueden enfrentar diversos riesgos que afectan tanto la integridad física de los trabajadores, como la productividad de la mina. Algunas de las consecuencias que pueden presentarse por un mal sistema de ventilación son mala productividad de los trabajadores, presencia de neumoconiosis (enfermedades generadas por polvos; por ejemplo, silicosis, siderosis, talcosis o antracosis) y pérdidas humanas, de equipo y paralización de las tareas por posibles explosiones.

En cuanto al diseño de ventilación en una mina, deben tomarse en consideración algunos elementos, como la planeación de las necesidades de aire al realizar labores subterráneas y la distribución del flujo de aire requerido para satisfacerlas. Algunos elementos que también deben considerarse al diseñar un sistema de ventilación en minas son la ubicación, el dimensionamiento y la determinación de las propiedades aerodinámicas de los conductores de aire; la ubicación y las características que deberán tener los ventiladores; las propiedades que deben cumplir los reguladores y puertas de ventilación; la importancia y papel que tomará la ventilación natural en el sistema, y el diseño de planos de ventilación para considerar escenarios de emergencia, como la falta de ventiladores o los incendios.

La rigurosidad que se contempla para los sistemas de ventilación en minas abarca aspectos como el control de calidad, el de cantidad y el termo-ambiental. El primero se encarga de asegurar que los polvos y los gases contaminantes no rebasen los niveles tolerables y permisibles; considera la determinación de los gases nocivos en el ambiente, el control de polvo ambiental, el tamaño de las partículas y la composición mineralógica. El control de cantidad comprende la velocidad del aire, la distribución de aire dentro de los trabajos realizados, la elección e instalación de ventiladores y ductos de ventilación, y el estudio de las resistencias de las labores mineras, entre otros. El control termo-ambiental, por su parte, considera las medidas de temperatura y la humedad relativa.

Mantener condiciones de temperatura adecuada dentro de la mina es un factor de vital importancia, ya que la estadía de los trabajadores en condiciones térmicas desfavorables conduce al aumento de la temperatura en el organismo; la temperatura del hombre puede subir hasta 42 grados centígrados y provocar el fallecimiento del trabajador. Algunos de los factores que tienen influencia en la temperatura del aire dentro de la mina son la temperatura del aire exterior, la compresión del aire al descender en la mina, la temperatura de las rocas, los procesos exotérmicos y endotérmicos, y la intensidad de la ventilación.

Esquemas de ventilación

Entre los sistemas que pueden emplearse para brindar condiciones adecuadas de ventilación en espacios subterráneos, se encuentra la ventilación impelente, la aspirante y los sistemas de ventilación combinada.

Esquema 2

Ventilación natural en mina

La ventilación soplante es aquella en la que el aire es impulsado hacia la parte interna de la mina a través de la tubería de impulsión y permite la salida del aire sucio por medio de la galería que se está perforando; por otro lado, el tapón de humo, polvo y gases tóxicos que se encuentran al fondo del túnel es removido por el aire fresco que entra por la tubería.

La ventilación aspirante emplea la conducción del aire a través de un sistema de tuberías rígidas que absorbe el aire de la parte interna de la mina y lo conduce al exterior, extrayendo el polvo y los gases tóxicos. El aire entra por la boca del túnel y atraviesa toda su sección, mientras que un ventilador acoplado a la tubería permite el paso del aire a la tubería para expulsarlo por el otro extremo hacia afuera de la mina. Este sistema se utiliza comúnmente en Europa. Una de las ventajas de la ventilación aspirante es su capacidad para evitar que el personal inhale gases y polvo, ya que los expulsa por las tuberías; sin embargo, precisa una mayor potencia instalada y genera mayores pérdidas de carga.

Esquema 1

Esquemas básicos de ventilación auxiliar subterránea

Los sistemas de ventilación combinada emplean dos tendidos de tuberías. La primera se utiliza para extraer el aire, mientras que la segunda para impulsar aire limpio hacia el interior de la mina. Este sistema reúne las ventajas de las dos clasificaciones anteriores.

Cuando se consideran los ventiladores usados para brindar las condiciones adecuadas en una mina, existen dos tipos: axial o de hélice, y radiales o centrífugos. Éstos son los elementos responsables de permitir el flujo de aire en el interior de la mina.

La ventilación natural resulta un factor importante en los sistemas de ventilación bajo tierra. Con este diseño, el aire se introduce por la bocamina principal de ingreso y recorre todo el circuito de ventilación hasta salir de la mina por la otra bocamina. La diferencia de alturas entre la bocamina de entrada y la de salida es fundamental para que exista una buena ventilación natural, además del intercambio termodinámico que se produce entre el interior de la mina y la superficie. La energía térmica que se agrega al sistema se transforma en energía de presión, con lo cual puede producir un flujo de aire debido a que el aire caliente desplaza al frío, con lo que se produce circulación de aire en el espacio subterráneo.

Como la ventilación natural es un fenómeno inestable y cambiante, debido a que en algunas localidades pueden modificarse las condiciones climáticas drásticamente, dependiendo de la época del año e incluso, en algunos casos, del día y la noche, nunca debe utilizarse como un método único para ventilar las instalaciones y las actividades que se realizan dentro de una mina. Se recomienda utilizarla como un método auxiliar para los sistemas de ventilación aspirante, impelente y combinada.

En el caso de la República Mexicana, una de las principales zonas mineras en el país se localiza en Sonora. De acuerdo con la Secretaría de Economía, la zona ubicada en el Norte del país desarrolla aproximadamente 30 por ciento de la producción minera nacional y genera alrededor de 15 mil 300 empleos directos en las 40 unidades mineras que se encuentran en operación.

La industria minera en los últimos 10 años creció de manera significativa, con un desarrollo exponencial en la producción de minerales no metálicos. Así pues, la tasa de crecimiento de esta industria se explica con los avances tecnológicos, la disposición de recursos y las facilidades ofrecidas a la inversión exterior. Por esta razón, las medidas de seguridad dentro de las minas, entre las que se encuentra la ventilación, son elementos que, si se diseñan de manera adecuada, propician su correcto funcionamiento e incentivan la inversión. No llevar a cabo las medidas necesarias puede, además de tener consecuencias fatales para los trabajadores, provocar el cierre de la mina. Como comparativo, existe el caso de 2 mil pequeñas minas de carbón que el gobierno chino planea cerrar antes de 2016 con la finalidad de disminuir la alta mortandad que se da entre los trabajadores del sector, a causa de la falta de medidas de seguridad en las instalaciones. Al contar con una correcta ventilación, las pérdidas humanas disminuyen considerablemente, pues el riesgo de accidentes graves, como incendios o explosiones, se reduce y ofrece garantía de seguridad.

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