Mineria

CAPITULO I
EL AIRE DE MINAS Y SUS CONTAMINANTES
1. EL AIRE
Siendo el aire un fluido básico de la vida; el cual, al pasar por una mina se altera, su composición cambia; se define como una mezcla mecánica de gases que, en su estado puro y seco tiene la siguiente composición:


COMPOSICION DEL AIRE SECO
GAS % en volumen % en peso
Nitrógeno - N2 78,09 75,53
Oxígeno - O2 20,95 23,14
Anh.Carbónico - CO2 0,03 0,046
Argón y otros 0,93 1,284

Debe tenerse presente que el aire seco no existe en atmósferas normales. El aire normal es aire húmedo, con contenidos de vapor de agua que varían de 0,1 a 3% en volumen. (en las minas generalmente excede el 1%).

El aire es incoloro, inodoro, sin sabor y sustenta las combustiones y la vida.


1.1 Aire de minas.

Como se dijo, el airesufre cambios en el interior de una mina: la cantidad de oxígeno disminuye, el anhídrido carbónico aumenta, como también la cantidad de nitrógeno y vapor de agua. Además se agregan al aire diversos gases y polvos. Se considera que el aire de mina se compone de: aire atmosférico, gases activos (gases explosivos o nocivos que se forman en el interior de la mina) y aire muerto (mezcla de anhídridocarbónico 5 al 15% y nitrógeno 95 a 85%) que puede estar presente en el aire de las minas en una décimas hasta algunas unidades de por ciento, llamado "soroche".

1.2 La respiración humana.

La razón primordial para proveer aire limpio y con adecuado contenido de oxigeno es la sustentación de la vida humana. Como sabemos el sistema respiratorio permite proporcionar oxígeno a la sangre yeliminar anhídrido carbónico. Este constituye una impureza que debe ser controlada y que, si bien es cierto que no es tóxica, como vamos a ver más adelante, sobre cierta concentraciones produce graves trastornos en la vida humana.

El ritmo y el volumen de la respiración y por consiguiente el consumo de oxígeno se incrementan con la actividad física del sujeto, como lo indica la tabla que más adelantese presenta. Nótese que la capacidad respiratoria de un individuo (el volumen de aire inhalado) es varias veces superior al oxígeno consumido.

Antes veamos la composición general del aire exhalado:

N2 : 79%
O2 : 16%
CO2 : 5%

1.3 Cuociente respiratorio (CR).
Es la razón entre CO2 expelido con el oxígeno consumido, en volúmenes:


CR = CO2 expelido
O2 consumidoEste "Cuociente Respiratorio" tiene la importancia de relacionar al oxígeno con el anhídrido carbónico y de esta forma, tener un índice que nos entrega una luz sobre el esfuerzo que hace el organismo humano. A medida que el Cuociente Respiratorio se acerca a la unidad significa que el esfuerzo que la persona esté realizando es mayor. Por otro lado, un Cuociente Respiratorio lejos menor que "1"establece a una persona en reposo.

INHALACION DE OXIGENO Y AIRE EN LA RESPIRACION HUMANA
ACTIVIDAD REPOSO MODERADA MUY VIGOROSA
Ritmo respiratorio por minuto, 12 - 1 30 40
Aire inhalado por respiración m3/seg. x 103, 5 - 13 46 - 59 98
Oxígeno consumido en m3/seg. x 10-6, 4,70 33,04 47,20
Cuociente respiratorio "CR", 0,75 0,90 1,00

1.4 Cantidad de aire requerido.

Con los datos dela tabla puede calcularse la cantidad mínima de aire requerido para el proceso respiratorio. Puede tomarse como punto de partida una u otra de las siguientes condiciones:

1) el contenido de oxígeno ser diluido por debajo del límite recomendado de seguridad;
2) el contenido de dióxido de carbono se elevar por encima del umbral límite. Considerando cada paso por separado.

Dado: Contenidomínimo permisible de oxígeno = 19,5% (según norma de los E.E.U.U. de América).

Se pide: Calcular el caudal de aire requerido Q en m3/seg. para una actividad vigorosa.

Solución: La demanda de oxígeno, en actividad vigorosa, es de 47,20*10-6 m3/seg. Se establece el siguiente balance del flujo de oxígeno:

Contenido de oxígeno en el aire de entrada, (menos) Oxígeno
gastado en...