Divisão de Engenharia
Engenharia de Processamento Mineral
II° ano – curso diurno, Turma- A
Trabalho de Pesquisa
Cadeira de...
Aeração na mina subterrânea
ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 1
Adélia Manuel Mambalo
Amân...
Aeração na mina subterrânea
ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 2
Índice
Introdução ...........
Aeração na mina subterrânea
ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 3
Introdução
Neste trabalho ...
Aeração na mina subterrânea
ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 4
Histórico da aeração
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Aeração na mina subterrânea
ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 5
Uma boa aeração de uma min...
Aeração na mina subterrânea
ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 6
Aeração aspirante – é aque...
Aeração na mina subterrânea
ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 7
 A mudança térmica;
 A m...
Aeração na mina subterrânea
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P1 = potência em cavalo-va...
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Nos locais onde a pressão ...
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Centrífugo com pás para f...
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Controle da ventilação
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Conclusão
Terminado o tra...
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Bibliografia
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Planificacao Mineira II

  1. 1. Divisão de Engenharia Engenharia de Processamento Mineral II° ano – curso diurno, Turma- A Trabalho de Pesquisa Cadeira de Planificação Mineira II Tema: Aeração na mina subterrânea Tete, Agosto de 2015
  2. 2. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 1 Adélia Manuel Mambalo Amância de Ester Manuel Dércio Filimão Matimbe Djenifa Mário Tivane Eufrásio Freng Carlota Felson Félix Ezembro Nilsa Abuca Fijamo Rafael Charuma Alberto Chengue Turma A, Curso Diurno, II° Ano Engenharia de Processamento Mineral Instituto Superior Politécnico de Tete Tema: Aeração na mina subterrânea Tete, Agosto de 2015 Este trabalho é de carácter avaliativo, que será apresentado no Instituto Superior Politécnico de Tete referente à cadeira de Planificação Mineira II orientado pelo eng°. Marcos Ginja
  3. 3. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 2 Índice Introdução ..................................................................................................................................3 Objectivos ..................................................................................................................................3 Objectivo geral .......................................................................................................................3 Objectivos específicos............................................................................................................3 Histórico da aeração...................................................................................................................4 Aeração ......................................................................................................................................4 Importância.............................................................................................................................5 Tipos de aeração.....................................................................................................................5 Componetes do ar...................................................................................................................6 Circulação do ar na mina........................................................................................................6 Condições que ditam a escolha de número de galerias..........................................................6 Qualidade do ar...................................................................................................................7 Quantidade de Ar................................................................................................................7 Circuitos básicos de ventilação ..............................................................................................8 Portas de Ventilação ...........................................................................................................8 Ventiladores .........................................................................................................................10 Instalação de sistema de ventilação......................................................................................11 Controle da ventilação..........................................................................................................12 Conclusão.................................................................................................................................13 Bibliografia ..............................................................................................................................14
  4. 4. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 3 Introdução Neste trabalho serão abordados todos os temas referentes à aeração. Desde o seu historial, sua definição, o porquê da sua implantação, tipos de aeração, componentes, circulação, qualidade e quantidade do ar até os tipos de equipamentos disponíveis para a construção desse sistema. Os sistemas de ventilação e refrigeração estão entre principais investimentos de uma mina subterrânea, sendo fator imprescindível no planejamento econômico e de viabilidade do empreendimento mineiro. Sendo assim, é de suma importância que engenheiro de minas possua um vasto conhecimento sobre circuito de ventilação, suas utilidades, os equipamentos empregados, bem como seu manuseio. Para que este seja empregado e utilizado adequadamente a fim de evitar qualquer tipo de dano à saúde dos trabalhadores, ou acidente que possa ocorrer. Objectivos Objectivo geral  Debruçar sobre todas as técnicas que visam uma aeração efectiva e eficaz numa mina subterrânea. Objectivos específicos  Explicar como é feita a circulação do ar dentro de uma mina subterrânea;  Detalhar cada tipo de aeração ou ventilação usada na mina subterrânea de acordo com a quantidade dos poluentes ou substâncias tóxicas geradas na mina;  Propor medidas para uma melhoria contínua no sistema e evacuação do ar viciado na mina subterrânea.
  5. 5. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 4 Histórico da aeração O papel histórico da ventilação era fornecer um fluxo de ar fresco, suficiente para manter o oxigênio consumido pelos trabalhadores subterrâneos. Hoje a ventilação soluciona também o problema de gases nocivos, que em geral, são produzidos pelos próprios equipamentos utilizados na mineração. No passado, as minerações ocorriam perto da superfície onde a iluminação natural e a ventilação eram disponíveis. O fogo era usado para absorver ar fresco para dentro da mina e para exaurir as fumaças quentes para fora da mina. Em seguida, ventiladores de mão pequenos foram usados para conduzir o gás das frentes de lavra para as correntes de ar principais. Portas foram colocadas estrategicamente como parte do sistema da ventilação para guiar o fluxo do ar para as áreas selecionadas. Em 1920 esses ventiladores de mão foram substituídos por ventiladores de turbina pequenos. Ventiladores grandes do tipo sucção foram colocados na superfície e gradualmente aumentaram de tamanhos. Hoje, os motores de LHD são equipados com catalisadores para completar a combustão de gases que é realizada com uma eficiência de aproximadamente 90%. Os motores de LHD produzem também partículas sólidas devido à combustão incompleta e às impurezas no combustível. Infelizmente, o catalisador não é eficiente na remoção destes particulados. Aeração Aeração de minas é uma parte da ciência e técnica mineira que trata da ventilação, a climatização e luta contra o incêndio e explosões das minas. Mas visto o aumento contínuo das zonas de minas com elementos tóxicos, deve – se encaminhar (conduzir) grandes quantidades de ar fresco do exterior e assim mandar ou recambiar o ar viciado afim que a composição e as propriedades do ar mantenham nos limites determinados pelas regras de higiene. O encaminhamento do ar consiste em garantir o escoamento constante do ar através de todas as galerias em actividade.
  6. 6. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 5 Uma boa aeração de uma mina subterrânea pode – se obter pelo menos por dois poços ligando as galerias subterrâneas com a sua superfície, cujo um é para conduzir o ar fresco da superfície para o fundo da mina e o outro para evacuar o ar viciado do fundo para a superfície. O poço que encaminha o ar fresco até ao fundo denomina – se poço de entrada do ar e o poço de reenvio de ar viciado é chamado poço de saída do ar. Importância A ventilação em uma mina subterrânea é necessária para: I. Fornecer oxigênio para a respiração do homem; II. Remover para fora da mina os gases nocivos ao homem provenientes de:  Operação de detonações;  Gases provenientes de maquinas (LHD, Jeep, etc);  Furos de sondagem e rocha; III. Manter a temperatura baixa nos locais de trabalho, para maior conforto e eficiência do homem; IV. Remover o calor produzido pelo homem, rocha, maquinas (LHD, Jeep, mineradores, schutlecar’s, etc), detonações, correias transportadoras, sondas, etc; V. Remover o pó originado nas frentes de lavra; Tipos de aeração Aeração principal: Consiste no encaminhamento do ar fresco da superfície, passando pelas todas as galerias antes de sair pelo(s) poço(s) de saída de ar até a superfície. Aeração secundária (local) Consiste em capturar o ar fresco a partir das obras principais até as frentes de enfraquecimento (sem saída). Aeração natural – é aquela ocasionada pela diferença de densidade, do vento. Aeração artificial (forçada) – é aquela ocasionada pelos ventiladores.
  7. 7. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 6 Aeração aspirante – é aquela que aspira o ar viciado até a superfície. Aeração recalcante – reprime o ar viciado até a superfície. Componetes do ar O ar é uma mistura composta por vários gases, e que, em geral, não se apresentam nas mesmas concentrações do ambiente de superfície. Isto ocorre porque o ar que circula na mina perde oxigênio e ganha gases provenientes da combustão de motores, detonação de explosivos, ou ainda, gases naturais do depósito. Os gases que podem ser encontrados são: 𝑂2, 𝐶𝑂2, 𝐶𝐻4, 𝐶𝑂, 𝐻2 𝑆𝑂4, 𝑆𝑂2, 𝑁𝑂2 𝑒 𝐻. O ar atmosférico é uma mistura bastante constante que contêm:  Nitrogénio - 78,10 %  Oxigenio - 20,90 %  Argon, Neon, Cripton - 0,93%  Dióxido de carbono - 0,04% Circulação do ar na mina O sistema de ventilação surgiu com o objetivo de retirar do interior da mina o ar de “má qualidade” e fornecer ar puro a todas as frentes de trabalho, em quantidade suficiente para oferecer aos trabalhadores condições mínimas de higiene e segurança. O movimento do ar na mina que permite a obtenção das condições climáticas segundo a necessidade humana acontece só com a influência da depressão natural ou artificial. Para que este movimento seja constante, cada mina tem que ter pelo menos duas ligações das galerias subterrâneas com a superfície. Condições que ditam a escolha de número de galerias Nas minas muito extensas com galerias complexas e muito ramificadas, podem existir várias combinações do fundo com a superfície:  Uma entrada e duas ou muitas saídas;  Duas ou muitas entradas e uma saída;  Duas ou muitas entradas e duas ou muitas saídas. Factores naturais à base da circulação do ar na mina são:
  8. 8. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 7  A mudança térmica;  A mudança da composição do ar da mina;  O movimento do ar atmosférico (vento);  A diferença de nível, etc. Qualidade do ar Dentro de uma mina o ar pode ser dividido em quatro categorias:  Ar bom ou fresco: quando a atmosfera dentro da mina tem composição similar à da atmosfera externa.  Ar irrespirável ou empobrecido: a atmosfera apresentará essa condição quando contiver uma elevada proporção de gases irrespiráveis como: CO2, CH4, H, N, não satisfazendo às exigências respiratórias.  Tóxica: a atmosfera apresenta componentes nocivos como: NO2, CO e H2S.  Perigosa ou explosiva: quando a atmosfera apresenta gases combustíveis como CH4 e CO e que associados ao ar podem formar misturas explosivas. Essas categorias permitem que se tenha uma noção dos problemas que o sistema de ventilação precisa solucionar. Quantidade de Ar  Para minas de carvão: 6 𝑚3 /𝑚𝑖𝑛 por pessoa.  Outras: 2 𝑚3 /𝑚𝑖𝑛 por pessoa.  No caso de utilização de veículos e equipamentos a óleo diesel acrescentar 3.5 𝑚3 / 𝑚𝑖𝑛 para cada circuito de ventilação de potência instalada. Para frentes de desenvolvimento:  Sem veículos ou equipamentos a diesel: 15,0 m³/min  Com veículos ou equipamentos a diesel utilizados simultaneamente, adotar o seguinte cálculo: 𝑄𝑇 = 3.5(𝑃1 + 0.75 × 𝑃2 + 0.5 × 𝑃𝑛)[𝑚3 /𝑚𝑖𝑛] Onde: QT = vazão total de ar fresco em metros cúbicos por minuto
  9. 9. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 8 P1 = potência em cavalo-vapor do equipamento de maior potência em operação P2 = potência em cavalo-vapor do equipamento de segunda maior potência em operação Pn = somatório da potência em cavalo-vapor dos demais equipamentos em operação. Circuitos básicos de ventilação Além da ventilação natural, existem outros dois circuitos de ventilação: circuito de ventilação principal e circuito de ventilação secundária. I. Circuito de ventilacao principal: utiliza os ventiladores principais que irão forçar o ar através do circuito de ventilação. Este circuito é formado por galerias de entrada de ar, galerias de retorno de ar impuro, e os tapumes, paredes, portas, pontes e reguladores que completam o sistema. O circuito principal de ventilação tem como função conduzir o ar novo até as frentes de trabalho mais distantes na quantidade suficiente para atender as necessidades, deve-se levar em consideração que para isso será necessário superar as resistências ao deslocamento do ar através das galerias e nos obstáculos como máquinas, obstruções por entupimento de galerias. Quanto maior for à resistência ao deslocamento do ar menor será a quantidade de ar impulsionada pelo ventilador. Outra função do circuito principal é a exaustão do ar impuro e pó das frentes de lavra, retornando pela galeria de reconhecimento e saindo pelo poço. II. Circuito secundário: Utiliza os ventiladores, dutos e exaustores que transportam o ar nos painéis, nas frentes de trabalho. A respeito do circuito secundário, este apresenta como função a condução através de dutos do ar puro e refrigerado pelas plantas até as frentes de trabalho. Este ar que é conduzido será utilizado na respiração do homem, diluição dos gases e diminuição da temperatura. Sua outra função é a exaustão do pó presente nas frentes de lavra. Portas de Ventilação O circuito principal de ventilação é um canal contínuo formado por galerias escavadas pelo desenvolvimento ou mesmo nos painéis, como as galerias são ligadas uma nas outras por travessas, para formar o tal canal, as travessas devem ser fechadas com cortinas, tapumes ou paredes. Para permitir o acesso de um canal para outro em alguns locais são colocadas às portas.
  10. 10. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 9 Nos locais onde a pressão do ar é muito alta, como próximo aos ventiladores principais, a abertura de uma porta provoca um curto circuito entre o canal de entrada e o canal de saída, perdendo-se uma quantidade muito grande de ar. Nestes casos usam-se duas ou mais portas desta forma quando se abre uma, há pelo menos outra fechada evitando o curto circuito. Por isto nunca se deve abrir duas portas ao mesmo tempo. No caso do descumprimento dessas instruções a mina ficará passível dos seguintes problemas: No caso de uma porta aberta, um buraco aberto na parede, a quebra e o abandono de um caminhão ou material que obstrua a passagem de ar. Isso poderá ocasionar uma piora nas condições de trabalho de um colega que esteja atuando nas galerias mais distantes, pela falta de oxigênio, pelo aumento da temperatura, pelo aumento da poeira. Portanto, é necessário que as instruções sejam seguidas corretamente uma vez que mau uso dos equipamentos de ventilação pode acarretar consequências gravíssimas. Caso sejam constatadas condições anormais no sistema de ventilação essas devem ser comunicadas ao setor de ventilação imediatamente. O não cumprimento dessas instruções pode causar as seguintes doenças: Pneumoconiose: é causada pelo acúmulo de poeira nos pulmões e as reações do tecido à presença desta poeira. São variações da Pneumoconiose: Silicose A silicose é uma doença incurável causada pelo acúmulo de poeira contendo sílica nos pulmões e a conseqüente reação dos tecidos pulmonares. Ela leva ao endurecimento dos pulmões, dificultando a respiração e podendo causar até a morte. Antracose Doença pulmonar que se instala pela inalação de poeira do carvão. Os pulmões dos trabalhadores expostos à poeira passam a apresentar nítida pigmentação negra, decorrente do depósito de partículas antracósicas (antracito - carvão fóssil). Asbestose Doença pulmonar, causada pelo acúmulo de fibras de asbesto no pulmão. Quase sempre vem acompanhada de câncer do pulmão.
  11. 11. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 10 Ventiladores Basicamente, existem dois tipos de ventiladores: centrífugos e axiais. Os ventiladores centrífugos – são aqueles em que o ar é levado para o interior do conjunto rotor e palhetas e liberado radialmente à armação. Vários ventiladores têm este conjunto rotor ou palhetas que se assemelham a um rotor de um motor de indução, consistindo de várias pequenas lâminas curvas. Abaixo estão descritos alguns modelos de ventiladores Centrífugos: a) Centrífugo com pás para trás - possui duas importantes vantagens: 1ª – apresenta maior eficiência e auto-limitação de potência. Isso significa que, se o ventilador está sendo usado em sua máxima potência, o motor não será sobrecarregado por mudanças de sistema de dutos. É um ventilador de alta eficiência e silencioso, se trabalhar num ponto adequado. Figura 1: Centrífugo com pás para trás b) Centrífugo com pás radiais - Um ventilador robusto, para movimentar efluentes com grande carga de poeira, poeiras pegajosas e corrosivas. Apresenta menores possibilidades de "afogar", sendo usado para trabalhos mais pesados. A eficiência desse tipo de ventilador é baixa, e seu funcionamento, barulhento. Figura 2: Centrífugo com pás radiais
  12. 12. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 11 Centrífugo com pás para frente - Mais eficiente, possui maior capacidade de exaustão a baixas velocidades, e não é adequado para trabalhos de alta pressão nem para altas cargas de poeira, apresentando problemas frequentes de corrosão, se mal utilizado. Figura 3: Centrífugo com pás para frente Os ventiladores axiais – são classificados em dois tipos, e ambos consistem de um conjunto rotor/palhetas em uma carcaça cilíndrica com lâminas aerodinâmicas para causar fluxo de ar através de um ventilador em uma direção axial. A diferença entre os dois tipos é que no ventilador axial de hélice existem hélices estacionárias para fortalecer o fluxo de ar e recuperar alguma energia rotativa, concedendo esta para o ar pelo movimento das lâminas. Instalação de sistema de ventilação Para instalação de qualquer sistema de ventilação é necessário um projecto com especificações de instalação e operação do ventilador principal e de emergência, contendo no mínimo:  Ventilação principal e de emergência;  Entradas aspirantes protegidas;  Não permitir a recirculação do ar;  Possuir sistema independente e alternativo de energia. O sistema deve possuir um medidor de pressão e que contenha alarme para o caso de paralisação. No caso de falta de energia para o sistema de ventilação deve-se providenciar a retirada de todo pessoal que esteja no interior da mina. Os ventiladores que são instalados nas frentes com presença de gases explosivos devem ser à prova de explosão.
  13. 13. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 12 Controle da ventilação Para controle da ventilação medições mensais de velocidade, vazão, temperatura de bulbo seco e úmido devem ser realizados, contemplando no mínimo, entradas da ventilação, frentes de lavra e desenvolvimento e o ventilador principal. Minas com presença de grisu, gases tóxicos, explosivos ou inflamáveis, o controle de concentração deve ser feito a cada turno nas frentes de trabalho em operação e em outros pontos importantes da ventilação. As estações de medição devem ser instaladas ao longo do percurso do ar, localizado antes e depois das ramificações das galerias. Junto às estações devem ser afixados quadros com os resultados obtidos nas medições. Sempre que ocorrerem mudanças na corrente principal deve ser realizada rigorosa inspeção no sistema.
  14. 14. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 13 Conclusão Terminado o trabalho o grupo chegou a proposição final dos seguintes raciocinios: A ventilação em uma mina tem como principal objetivo o fornecimento do fluxo de ar puro a todos os locais de trabalho em subsolo, em quantidades suficientes para assegurar as condições de higiene e segurança dos trabalhadores e evitar doenças como a pneumoconiose (silicose, antracose e asbestose); uma boa aeração de uma mina subterrânea pode – se obter pelo menos por dois poços ligando as galerias subterrâneas com a sua superfície, cujo um é para conduzir o ar fresco da superfície para o fundo da mina e o outro para evacuar o ar viciado do fundo para a superfície e para final que a earação dividi-se em seis tipos nomeadamente aeração principal, secundaria, natural, artificial, recalcante e aspirante.
  15. 15. Aeração na mina subterrânea ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 14 Bibliografia ESTON, S.M. Problemas de conforto termo-corporal em minas subterrâneas. Revista de Higiene Ocupacional, v. 4,n.13,jul./set. São Paulo.2005. p. 15-17. FONTES, S.L. CVRD Sistema de Ventilação da Mina Subterrânea da UOTV – Gerência Geral de Fertilizantes CVRD – SE – I Congresso Brasileiro de Lavra Subterrânea –Belo Horizonte – MG, 2000. HARTMAN, H. L. Mine ventilation and air conditioning. 2nd ed. New York, Wiley. 1982. 791 p.

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