Planificacao Mineira II

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

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



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



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.



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.



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.



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, 𝐻2𝑆𝑂4, 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:



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



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.



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.



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



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.



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.



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.



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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