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Diseño de un sistema de ventilación en una galería minera y prevención de los riesgos laborales asociados

Francos Araque, Antonio

Published
2024-11-02
Repository
idus.us.es
Language
es

Abstract

Tratamos de plantear una situación operativa imprescindible en la operación minera, como es la ventilación en las galerías de la mina de interior, que actualmente están en franco crecimiento, especialmente en España. Dicho trabajo se realiza en un contexto de la ciencia y tecnología minera, su evolución, situación actual e impacto socioeconómico, pero también y es fundamental, en el ámbito de los riesgos laborales asociados, su prevención y el marco legislativo y recursos aplicables. Se ha pretendido un enfoque divulgativo, compendiando los aspectos científicos y tecnológicos con las componentes legislativas o socioeconómicas, ambientales y corporativas.

Full text

UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR TRABAJO FIN DE MASTER UNIVERSITARIO EN SEGURIDAD INTEGRAL EN LA INDUSTRIA Y PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS Au o : An onio F ancos A aque Tu o a: Ma ía Jesús Á ila Gu ié ez Depa amen o: Ingenie ía del Diseño Se illa, 2024 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 2 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR AGRADECIMIENTOS Debo econoce que es e abajo no hab ía podido ealiza se si no hubiese podido con a con la ayuda de muchas pe sonas que de una mane a u o a me han apo ado an o, po lo que de an emano quie o mani es a mi since o ag adecimien o a odos ellos. Segu o que de alguno me oy a ol ida , espe o que sab á disculpa me. Du an e es os años he enido la opo unidad de conoce algunas pe sonas que sin duda son ex ao dina ias po su bondad, po su sabidu ía, … no les ol ido. In en o no deja de ap ende de odos ellos, pa a se mejo . Voy a menciona en p ime luga la ayuda ecibida de mi u o a Ma ía Jesús, que a pesa de lo es echo de las echas me ha apo ado la necesa ia e isión y consejos pa a que es e documen o sea p esen able. Deseo ag adece a mis p o eso es y compañe os del más e y a mis colegas en el abajo, po la con i encia co idiana, po anima me siemp e y ayuda me a en oca en los iempos di íciles. Quie o des aca su coope ación a B ayan PT, a Alejand o RB, a F an FB, a Ja i LlC, a José BR, po su amis ad y po su iempo. Habéis sido un ejemplo pa a inspi a me y mo i a me. Se me quedan co as las palab as pa a ag adece a Cip iano López, de Zi on, su ayuda y su alan e acogedo y siemp e posi i o. Sin i no hab ía cálculos en es e abajo y ap ecio since amen e odo lo que he ap endido con igo. G acias. Finalmen e oy a ap o echa , ya que no lo hice, me pa ece, cuando p esen é mi p oyec o in de ca e a en la ETSI Minas de Mad id en diciemb e de 1993. No eco dé en onces a mi amilia, oy a ap o echa aho a, que ein a años después soy mucho más conscien e de odo lo que me han dado, que es… odo. Y en pa icula a Ca men mi amo , esposa y compañe a de ida, que a eces me dis u a pe o o as cuan as me sopo a y con amo , paciencia y comp ensión, consigue que me sien a an eliz y con ganas de que es e sueño jun os no encuen e un inal. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 3 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 4 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Suma io LISTA DE ABREVIATURAS...............................................................................................................13 RESUMEN EJECUTIVO...................................................................................................................14 1. Ca ac e ís icas geológicas y es uc u ales de la gale ía mine a.........................................14 2. Es ado del a e de la en ilación en mine ía.......................................................................15 3. Riesgos labo ales en mine ía sub e ánea..........................................................................15 4. Cálculo de necesidades de en ilación y con igu ación del sis ema..................................16 5. Reque imien os legales........................................................................................................16 6. Diseño del sis ema de en ilación.......................................................................................16 7. Análisis de gases, humos y pol os.......................................................................................17 8. Medidas de p e ención y p o ección...................................................................................17 9. Análisis económico...............................................................................................................17 10. Conclusiones y ecomendaciones.....................................................................................17 ABSTRACT......................................................................................................................................18 1. INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................20 1.1. LA MINERÍA A LO LARGO DE LA HISTORIA.........................................................................20 1.1.1. Nacimien o de la mine ía en la An igüedad.............................................................20 1.1.2. A ances écnicos y su impac o en la sociedad.........................................................21 1.1.3. P oblemas medioambien ales y sociales a lo la go del iempo..............................21 1.1.4. Con ibución de la mine ía a la Re olución Indus ial.............................................22 1.1.5. Recon e sión indus ial en Eu opa y el papel es a égico de la mine ía en la ac ualidad............................................................................................................................23 1.1.6. Polí icas de la UE sob e ma e ias p imas c í icas (CRMs).........................................24 1.2. PREVENCIÓN DE RIESGOS EN EL SECTOR MINERO..........................................................24 1.2.1. Ausencia de p e ención de iesgos en la An igüedad..............................................25 1.2.2. P ime os a ances hacia la p o ección labo al..........................................................26 1.2.3. E olución du an e el siglo XX: Legislación y sensibilización....................................27 DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 5 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 1.2.4. Supe isión en países eme gen es y en ías de desa ollo......................................28 1.2.5. Desa íos ac uales: Mine ía ilegal y condiciones i egula es.....................................28 1.2.6. Conclusión: Un comp omiso global con la PRL en la mine ía.................................29 1.3. NORMATIVA APLICABLE.....................................................................................................29 1.3.1 Je a quía no ma i a...................................................................................................29 1.3.2. No ma i a mine a en España....................................................................................30 Ley de Minas de 1849......................................................................................................30 Reglamen o de Minas de 1868........................................................................................31 Ley de Minas de 1944......................................................................................................31 Ley de Minas de 1973......................................................................................................31 Ley de Fomen o de la Mine ía de 1978...........................................................................31 Ley de Minas de 1980......................................................................................................31 Reglamen o Gene al de No mas Básicas de Segu idad Mine a de 1985......................31 1.3.3. No ma i a de p e ención de iesgos labo ales (PRL)...............................................32 An eceden es en España y la UE.....................................................................................32 Ley de P e ención de Riesgos Labo ales (LPRL) de 1995..............................................32 Reglamen o de los Se icios de P e ención (Real Dec e o 39/1997)............................32 Di ec i a Eu opea sob e Segu idad Mine a (92/104/CEE).............................................32 Real Dec e o 863/1985 (RGNBSM, an es mencionado).................................................32 Reglamen o sob e Equipos de P o ección Indi idual (RD 773/1997)...........................33 Ins ucciones Técnicas Complemen a ias (ITCs)...........................................................33 1.3.4. Conclusión sob e la no ma i a en mine ía y PRL.....................................................33 1.4. EL ESTÁNDAR ACTUAL DE SEGURIDAD Y SALUD...............................................................33 1.4.1 Cue po legisla i o y ecu sos de las adminis aciones públicas...............................34 1.4.2. Responsabilidad co po a i a y medidas de p e ención..........................................34 Je a quía de con ol........................................................................................................34 1.4.3. E olución de la sinies alidad en el sec o mine o...................................................36 1.4.4. Conclusión..................................................................................................................38 DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 6 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 2. OBJETIVOS DEL PRESENTE TRABAJO......................................................................................39 3. ANÁLISIS DE GASES, HUMOS Y POLVOS....................................................................................41 3.1. GASES TÓXICOS Y SU CONTROL EN LAS MINAS................................................................41 3.1.1. Gases óxicos..............................................................................................................41 3.1.2. Con ol de gases óxicos............................................................................................42 3.2. POLVOS RESPIRABLES Y EXPLOSIVOS...............................................................................42 3.2.1. Tipos de pol o............................................................................................................43 3.2.2. P e ención y con ol del pol o..................................................................................43 3.3. GASES INFLAMABLES.........................................................................................................43 3.4. PARTÍCULAS PROCEDENTES DE MOTORES DIESEL..........................................................45 4. NECESIDADES DE VENTILACIÓN EN MINAS..............................................................................48 4.1. PARÁMETROS FUNDAMENTALES.......................................................................................48 4.2. CÁLCULO DEL CAUDAL DE AIRE NECESARIO.....................................................................49 4.3. NORMATIVA DE VENTILACIÓN...........................................................................................50 4.4. VENTILACIÓN PRINCIPAL Y AUXILIAR................................................................................51 4.4.1. De iniciones................................................................................................................51 4.4.2. Mé odos de en ilación.............................................................................................51 4.4.3 Cu a de uncionamien o...........................................................................................52 5. DISEÑO DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN...................................................................................54 5.1. SELECCIÓN Y DISPOSICIÓN DE VENTILADORES...............................................................54 5.1.1. Tipo y pa áme os de los en ilado es......................................................................54 5.1.2. Disposición de los en ilado es.................................................................................55 5.2. DISTRIBUCIÓN DE LA CORRIENTE DE AIRE.......................................................................56 5.2.1. P incipios de ci culación del ai e..............................................................................56 5.2.2. Co ien es p incipales y secunda ias........................................................................56 5.3. INSTALACIÓN DE VENTILADORES......................................................................................57 5.3.1. Ven ilado es p incipales............................................................................................57 Ubicación.........................................................................................................................57 DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 7 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Pa adas y es ablecimien o............................................................................................58 5.3.2. Ven ilado es auxilia es...............................................................................................58 Ins alación y disposición................................................................................................58 Con ol de uncionamien o............................................................................................59 5.4. DETECCIÓN Y CONTROL DE GASES...................................................................................59 5.4.1. Sis emas de de ección au omá icos.........................................................................60 5.4.2. Ala mas y medidas p e en i as.................................................................................60 5.4.3. Con ol manual y p ocedimien os de eme gencia...................................................60 5.5. MODELIZACIÓN DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN..............................................................60 5.5.1. Mé odos de simulación..............................................................................................61 5.5.2. Op imización del sis ema..........................................................................................64 5.5.3. Simulación de escena ios c í icos.............................................................................65 6. APLICACIÓN A UN CASO PRÁCTICO...........................................................................................66 6.1. DATOS DE PROYECTO.........................................................................................................66 6.2. ESCENARIOS ALTERNATIVOS.............................................................................................67 6.2.1. Escena io 1.................................................................................................................67 6.2.2. Escena io 2.................................................................................................................68 6.2.3. Escena io 3.................................................................................................................69 6.2.5. Es ablecimien o del caudal de diseño......................................................................70 6.3. DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE VENTILACIÓN....................................................................70 6.3.1. Escena io 1.................................................................................................................70 6.3.2. Escena io 2.................................................................................................................71 6.3.3. Escena io 3.................................................................................................................71 7. ANÁLISIS ECONÓMICO...............................................................................................................72 7.1. COMPARATIVA DE ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS...........................................................72 7.1.1. Ven ilado es axiales s. Ven ilado es cen í ugos....................................................72 7.1.2. Sis emas de en ilación na u al s. en ilación o zada..........................................73 7.1.3. Sis emas de con ol au omá ico s. manual.............................................................73 DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 8 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 7.2. COSTES DE IMPLEMENTACIÓN..........................................................................................74 7.2.1. Cos es de Capi al (CapEx)..........................................................................................74 7.2.2. Cos es de Ope ación (OpEx)......................................................................................75 Cos e ene gé ico.............................................................................................................75 Man enimien o................................................................................................................75 7.2.3. Análisis de e o no de in e sión (ROI).......................................................................75 7.3. OPTIMIZACIÓN DE RECURSOS...........................................................................................75 7.3.1. Au oma ización del sis ema de en ilación..............................................................76 7.3.2. Man enimien o p edic i o.........................................................................................76 7.3.3. Op imización ene gé ica............................................................................................77 7.3.4. Uso e icien e del pe sonal.........................................................................................77 7.3.5. Cos e-bene icio de la op imización...........................................................................77 7.4. BENEFICIO ASOCIADO A MEJORAR LA SEGURIDAD Y LA EFECTIVIDAD............................78 7.4.1 Bene icios en segu idad..............................................................................................78 Reducción de iesgos labo ales......................................................................................78 P epa ación pa a eme gencias.......................................................................................78 Cumplimien o no ma i o...............................................................................................78 7.4.2. Bene icios en p oduc i idad......................................................................................79 Inc emen o de la e iciencia ope a i a............................................................................79 Disminución de cos os ope a i os.................................................................................79 Meno es asas de absen ismo labo al............................................................................79 7.4.3. Re o no económico de la mejo a en segu idad y p oduc i idad.............................79 7.5. APLICACIÓN A LAS ALTERNATIVAS CONSIDERADAS.........................................................80 7.5.1. OpEx............................................................................................................................80 Cos es ope a i os de ins alación y man enimien o......................................................80 Cos es ope a i os po consumo eléc ico......................................................................81 7.5.2. Resumen cos es OpEx................................................................................................83 7.5.3. Cos es de capi al (CapEx)...........................................................................................83 DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 9 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 4. Cálculo de necesidades de en ilación y con igu ación del sis ema El cálculo del caudal de ai e necesa io en una mina sub e ánea depende de a ios ac o es, como el núme o de abajado es, el uso de maquina ia diésel y la p esencia de gases pelig osos. La no ma i a española especi ica que el caudal mínimo de ai e debe se de 40 li os po segundo po pe sona. Pa a de e mina el caudal necesa io, es undamen al analiza los consumos de ai e de los equipos y la ca ga é mica gene ada en las ope aciones. Además, se deben conside a las posibles uen es de calo , como la maquina ia y los p ocesos de ex acción, que pueden inc emen a la empe a u a del ambien e. Se han elabo ado es al e na i as pa a el sis ema de en ilación, ealizando un es udio compa a i o y eligiendo la que supone el mayo eque imien o de caudal. A pa i de dicho caudal se han ealizado es diseños del sis ema, con di e en es diáme os de ube ía, e aluando los mejo es en ilado es pa a cada caso y en unción de cada uno de los elemen os, se ha e aluado el cos e de su implan ación y su ope ación. 5. Reque imien os legales El Reglamen o Gene al de No mas Básicas de Segu idad Mine a (RGNBSM) y las Ins ucciones Técnicas Complemen a ias (ITC) egulan las especi icaciones pa a ga an iza la segu idad en las minas, como en e o as, la ITC 05.0.02 que es ablece lími es en la concen ación de gases pelig osos, y la ITC 04.7.01, que de alla los equisi os pa a la ci culación de ai e en gale ías y pozos. En cuan o a la no ma i a especí ica en p e ención, la Ley de P e ención de Riesgos Labo ales 31/1995 y las no mas de i adas de la misma, son de obliga o ia aplicación. 6. Diseño del sis ema de en ilación El diseño del sis ema de en ilación debe ga an iza que el ai e esco llegue a odos los pun os de la mina, mien as que el ai e iciado sea expulsado de mane a e ec i a. Pa a ello, se usan en ilado es p incipales si uados en la en ada y en ilado es secunda ios en las gale ías, dis ibuyendo el ai e de mane a uni o me. Los en ilado es deben se capaces de maneja el olumen de ai e calculado y adap a se a las necesidades cambian es de la mina. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 16 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 7. Análisis de gases, humos y pol os El análisis de gases es una pa e undamen al de cualquie sis ema de en ilación. En minas con iesgo de explosión, es obliga o io ealiza mediciones egula es de me ano, monóxido de ca bono y o os gases pelig osos. Además, es impo an e con ola el pol o gene ado po la pe o ación y las explosiones, ya que puede causa p oblemas espi a o ios g a es. 8. Medidas de p e ención y p o ección Las medidas p e en i as incluyen el moni o eo con inuo de gases y la implemen ación de planes de eme gencia en caso de allos en el sis ema de en ilación. La minimización del iesgo, o de la exposición al mismo, así como las medidas de ingenie ía y o ganización adecuadas, así como el uso de equipos de p o ección indi idual (EPIs) como espi ado es, jun o con la o mación egula de los abajado es en écnicas de e acuación, son esenciales pa a ga an iza la segu idad en es e ipo de emplazamien o. 9. Análisis económico El diseño y la implemen ación de un sis ema de en ilación e ec i o equie en una in e sión signi ica i a, pe o los bene icios en é minos de segu idad y e iciencia supe an los cos os iniciales. La selección de en ilado es e icien es, el con ol adecuado de los consumos ene gé icos, y la op imización del lujo de ai e pueden gene a aho os a la go plazo. En el p esen e caso se ha analizado compa a i amen e los cos es de capi al y de ope ación pa a las es al e na i as diseñadas. 10. Conclusiones y ecomendaciones Un sis ema de en ilación bien diseñado no solo ga an iza la segu idad de los abajado es, sino que ambién mejo a la e iciencia ope a i a. Se ecomienda la implemen ación de sis emas de con ol au omá ico pa a la de ección de gases y la op imización con inua del caudal de ai e pa a adap a se a las condiciones cambian es de la mina. Asimismo, se hace hincapié en la necesidad de o ma adecuadamen e a los abajado es e implan a la je a quía de con ol en ma e ia de iesgos labo ales. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 17 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR ABSTRACT The his o y o mining spans millennia, e ol ing om p imi i e ex ac ion echniques used by ancien ci iliza ions o he highly complex and echnologically ad anced ope a ions o oday. F om he mining o p ecious me als in ancien Egyp and Mesopo amia o he la ge-scale mine al ex ac ion ha ueled he Indus ial Re olu ion, mining has always played a c i ical ole in he de elopmen o human socie ies. I s con ibu ions ha e shaped economic, echnological, and social p og ess h oughou his o y. Howe e , his g ow h has o en been accompanied by signi ican en i onmen al and sa e y challenges, pa icula ly in he con ex o unde g ound mining. In ligh o his his o ical pe spec i e, his echnical epo add esses he design o an e ec i e en ila ion sys em in unde g ound mining ope a ions is c ucial o ensu ing he sa e y and well-being o mine s while main aining ope a ional e iciency. This echnical epo ocuses on he de elopmen and op imiza ion o a en ila ion sys em o a mining galle y, aking in o conside a ion bo h he geological cha ac e is ics and he speci ic s uc u al equi emen s o he unde g ound en i onmen . The epo highligh s he impo ance o p ope ai ci cula ion in mining ope a ions, add essing key challenges such as gas accumula ion, dus con ol, and ene gy e iciency. The esea ch p esen ed del es in o mode n en ila ion echniques, including he use o p ima y and seconda y ans o manage ai low, and emphasizes he need o con inuous moni o ing o gas le els, including me hane and ca bon monoxide. Addi ionally, he epo explo es he legal amewo ks go e ning mining en ila ion in Spain, pa icula ly hose aimed a p e en ing occupa ional haza ds in sub e anean en i onmen s. One o he co e componen s o his epo is he economic analysis o en ila ion sys em implemen a ion. I compa es di e en echnological al e na i es, such as axial e sus cen i ugal ans, and e alua es he long- e m cos -bene i o in es ing in au oma ed con ol sys ems. The indings sugges ha while ini ial capi al expendi u es (CapEx) o ad anced sys ems may be highe , he ope a ional e iciency (OpEx) gained h ough ene gy sa ings and p edic i e main enance jus i ies he in es men . The documen also explo es he c i ical ole o isk p e en ion measu es, p oposing a ange o sa e y p o ocols including pe sonal p o ec i e equipmen (PPE), con inuous wo ke aining, and eme gency esponse plans ailo ed o mining en i onmen s. Mo eo e , he analysis ex ends o he po en ial o u u e echnological ad ancemen s, DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 18 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR such as en ila ion-on-demand (VOD) sys ems, which dynamically adjus ai low based on eal- ime condi ions. In conclusion, he design and implemen a ion o a obus en ila ion sys em no only enhance he sa e y and p oduc i i y o mining ope a ions bu also con ibu e o sus ainable de elopmen by educing ene gy consump ion and minimizing en i onmen al impac . This epo p o ides p ac ical ecommenda ions o op imizing en ila ion sys ems in unde g ound mines, ensu ing compliance wi h sa e y egula ions, and p omo ing he long- e m iabili y o mining ac i i ies. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 19 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 1. INTRODUCCIÓN 1.1. LA MINERÍA A LO LARGO DE LA HISTORIA La mine ía ha sido una de las ac i idades humanas más an iguas y undamen ales, impulsando el p og eso de las sociedades desde iempos inmemo iales. Su e olución ha acompañado de ce ca la his o ia de la humanidad, apo ando los ecu sos necesa ios pa a el desa ollo de he amien as, in aes uc u as y ecnologías que han moldeado ci ilizaciones a lo la go de los siglos. 1.1.1. Nacimien o de la mine ía en la An igüedad El o igen de la mine ía se emon a a la P ehis o ia, cuando los se es humanos comenza on a ex ae pied as y mine ales pa a ab ica he amien as de caza, cons ucción y de ensa. Du an e el Neolí ico, se usaban pied as como el sílex y la obsidiana pa a la ab icación de a mas y u ensilios, ma cando el inicio de la mine ía p imi i a. Sin emba go, ue con la Edad de los Me ales cuando la mine ía expe imen ó un sal o cuali a i o. El descub imien o y explo ación de mine ales como el cob e, el es año y pos e io men e el hie o, pe mi ió el desa ollo de nue as ecnologías y he amien as más esis en es, lo que acele ó el p og eso de las sociedades an iguas. En el An iguo Egip o, po ejemplo, ya se p ac icaba la mine ía en busca de mine ales p eciosos como el o o, u ilizados pa a la c eación de joyas y o namen os, así como pa a la ab icación de he amien as ce emoniales y eligiosas. En Mesopo amia y Pe sia, ambién se desa olla on écnicas mine as pa a ex ae cob e, plomo y es año, lo que pe mi ió la ab icación de b once, ma e ial cla e en la expansión de las ci ilizaciones. Con el auge de ci ilizaciones como G ecia y Roma, la mine ía se con i ió en una ac i idad o ganizada y con olada po el Es ado, desempeñando un papel c ucial en el o alecimien o de sus economías. Los omanos ue on pione os en la explo ación a g an escala de mine ales, desa ollando écnicas a anzadas de mine ía como la cons ucción de gale ías sub e áneas y el uso de he amien as hid áulicas. La expansión del Impe io Romano ue en g an pa e impulsada po su capacidad pa a ex ae ecu sos mine os de sus e i o ios conquis ados, lo que a su ez inanció su maquina ia bélica y polí ica. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 20 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 1.1.2. A ances écnicos y su impac o en la sociedad A lo la go de los siglos, el a ance de las écnicas mine as ue cla e pa a impulsa el desa ollo de las sociedades. Du an e la Edad Media, la mine ía su ió un e oceso en muchas pa es del mundo debido a las gue as, la ines abilidad polí ica y las limi aciones ecnológicas. No obs an e, en Eu opa, especialmen e en egiones como Alemania y España, se man u o ac i a la ex acción de pla a, hie o y cob e. La in ención de écnicas como el agua ue e pa a la sepa ación de me ales y el desa ollo de nue os mé odos de pe o ación ma ca on a ances signi ica i os en la indus ia mine a du an e es e pe íodo. Con el Renacimien o y la expansión de los e i o ios eu opeos en Amé ica, la mine ía adqui ió una nue a dimensión. La búsqueda de o o y pla a en el Nue o Mundo ue una de las mo i aciones cla e pa a la colonización, y la explo ación de minas en B asil, Pe ú, México y Boli ia, en e o as egiones, gene ó una in ensa ac i idad económica, que jun o a la co espondien e in asión ancesa, holandesa, alemana o belga acaecida en Amé ica, Asia o A ica, inanció la expansión de Eu opa y su dominio del come cio global de los mine ales y las ma e ias p imas más aliosas. Sin emba go, es e p oceso ambién es u o ma cado po p oblemas sociales, de i ado en p ime luga de la explo ación de mano de ob a indígena en las explo aciones, de la pi a e ía ac i a en los ma es y de la complejidad de la inanciación de los es ados, que ocasionaba como e ec o secunda io un inc emen o en la ecaudación iscal de algunos es ados eu opeos, po ci a lo de mane a ex emadamen e esumida. En los siglos siguien es, el a ance de la ingenie ía mine a pe mi ió la explo ación de mine ales en depósi os más p o undos y de di ícil acceso. La in oducción de bombas de d enaje y la mejo a de la en ilación sub e ánea hicie on posibles ope aciones mine as más segu as y e icien es. Es os a ances écnicos no solo aumen a on la p oducción de me ales, sino que ambién omen a on la u banización y el c ecimien o económico en las egiones mine as, c eando nue as opo unidades de empleo y mejo ando las condiciones de ida de muchas comunidades. 1.1.3. P oblemas medioambien ales y sociales a lo la go del iempo A pesa de los bene icios económicos y écnicos que ajo consigo la mine ía, su impac o nega i o en el medioambien e y en la sociedad ha sido un ema ecu en e a lo la go de la his o ia. Desde los p ime os asen amien os mine os, la de o es ación, la DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 21 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR con aminación del agua y la des ucción del paisaje han sido consecuencias ine i ables de es a ac i idad. En épocas más ecien es, du an e la Re olución Indus ial, el uso de ca bón como p incipal uen e de ene gía inc emen ó de mane a exponencial la mine ía, sob e odo en Eu opa y No eamé ica. La quema de ca bón en áb icas y locomo o as, jun o con el e ido de esiduos de las minas, ajo consigo g a es consecuencias medioambien ales. El ai e y los íos ce canos a las zonas indus iales queda on con aminados, a ec ando an o a la salud de los abajado es como a la biodi e sidad local. Además, las malas condiciones labo ales en las minas gene a on impo an es con lic os sociales, siendo uno de los mo o es de las p ime as luchas ob e as. Hoy en día, a pesa de los a ances en egulaciones y ecnologías de explo ación más limpias, la mine ía sigue en en ando c í icas po su impac o ambien al. P oblemas como la mine ía a cielo abie o, la u ilización de químicos óxicos pa a la ex acción de me ales p eciosos y la des ucción de ecosis emas siguen siendo desa íos impo an es pa a la indus ia, aunque la si uación e oluciona cons an emen e de mane a posi i a. 1.1.4. Con ibución de la mine ía a la Re olución Indus ial Como se ha mencionado p e iamen e, la Re olución Indus ial (siglo XVIII y XIX) ma có un hi o en la his o ia de la mine ía, consolidándola como un pila undamen al del desa ollo económico. El ca bón, el hie o y o os mine ales adqui ie on una impo ancia sin p eceden es como ecu sos es a égicos que impulsa on la expansión de la maquina ia y la in aes uc u a indus ial. El ca bón ue el p incipal combus ible que alimen ó las áb icas, los e oca iles y las nue as ecnologías que eme gie on en ese pe iodo. Las minas de ca bón p oli e a on en países como Ingla e a, Alemania y Es ados Unidos, p opo cionando la ene gía necesa ia pa a la p oducción en masa y la mecanización de p ocesos. El hie o, po su pa e, ue c ucial pa a la cons ucción de máquinas, he amien as y, más a de, pa a la ab icación de aíles, que conec a on egiones en e as y omen a on el come cio. Además, el desa ollo de nue as écnicas de ex acción y p ocesamien o, como la coki icación del ca bón y la undición del hie o, pe mi ió a la mine ía aumen a su capacidad de p oducción y sa is ace la c ecien e demanda global. La mine ía no solo p opo cionó los ecu sos ma e iales, sino que ambién ue una uen e impo an e de empleo y capi al, impulsando el c ecimien o de las ciudades indus iales y con ibuyendo a la o mación de nue as clases sociales. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 22 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 1.1.5. Recon e sión indus ial en Eu opa y el papel es a égico de la mine ía en la ac ualidad Con la llegada del siglo XXI y la ansición hacia uen es de ene gía más limpias, como el pe óleo, la indus ia mine a en Eu opa expe imen ó una ans o mación. Países como el Reino Unido, F ancia y Alemania, que habían sido po encias mine as du an e la Re olución Indus ial, comenza on a educi su dependencia del ca bón y o os mine ales adicionales ya desde los años 80, econ i iendo sus indus ias hacia sec o es ecnológicos y de se icios, p oceso seguido po o os países, como España. Figu a 1: Mapa CRMs Andalucía1 De odos modos, la mine ía sigue siendo un sec o es a égico en la economía global, especialmen e po su ol en el suminis o de ma e ias p imas c í icas (CRMs) 1 Po al Andaluz de la Mine ía: Po al Andaluz de la Mine ía - Jun a de Andalucía DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 23 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR necesa ias pa a ecnologías a anzadas como la elec ónica, las ene gías eno ables y los ehículos eléc icos. La dependencia de mine ales como el cobal o, el li io, el níquel o las ie as a as ha c ecido signi ica i amen e en las úl imas décadas, y es os mine ales son esenciales pa a la ansición hacia una economía e de y digi al. La Unión Eu opea, conscien e de la impo ancia de ga an iza el acceso segu o y sos enible a es as ma e ias p imas, ha implemen ado polí icas pa a di e si ica las uen es de suminis o, educi la dependencia de monopolios o oligopolios globales y omen a la mine ía sos enible den o de sus on e as. En es e sen ido, el desa ollo de es a egias pa a educi la dependencia de los países eme gen es, que concen an g an pa e de las ese as de CRMs, es cla e pa a la segu idad económica y geopolí ica de Eu opa. 1.1.6. Polí icas de la UE sob e ma e ias p imas c í icas (CRMs) La Comisión Eu opea ha iden i icado más de 30 mine ales como CRMs, indispensables pa a la compe i i idad de la indus ia eu opea. En e es as se incluyen el li io, necesa io pa a la ab icación de ba e ías de ehículos eléc icos, y el cobal o, c ucial pa a la ecnología de almacenamien o de ene gía. Las polí icas de la UE en es e sen ido buscan o alece el eciclaje, p omo e la mine ía esponsable y ga an iza la au onomía es a égica en un mundo donde las dispu as come ciales y la geopolí ica pueden pone en pelig o el acceso a es os ecu sos. Con es a in oducción, se ha azado un eco ido his ó ico de la mine ía, des acando su impac o en el desa ollo de las ci ilizaciones, sus con ibuciones a la Re olución Indus ial y su ele ancia es a égica en la ac ualidad. La mine ía ha sido an o una uen e de p og eso como un e o medioambien al y social, y con inúa siendo un sec o cla e en el desa ollo ecnológico y económico del u u o. 1.2. PREVENCIÓN DE RIESGOS EN EL SECTOR MINERO La mine ía ha sido his ó icamen e una de las ac i idades más pelig osas y mo ales pa a los abajado es, con al os índices de acciden es y en e medades p o esionales. En sus p ime os días, du an e la An igüedad y buena pa e de la Edad Media, no exis ían mecanismos ni leyes que ga an iza an la segu idad de los mine os. Las condiciones de abajo e an ex emadamen e du as, y la explo ación de los ecu sos mine ales se ealizaba sin ene en cuen a los iesgos a los que se en en aban los abajado es, lo que lle ó a innume ables agedias a lo la go de los siglos. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 24 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 1.2.1. Ausencia de p e ención de iesgos en la An igüedad Du an e g an pa e de la his o ia de la mine ía, la ausencia de medidas de p e ención ue la no ma. En la An igüedad, los mine os e an some idos a la gas jo nadas de abajo en condiciones insalub es y pelig osas. Las minas, sob e odo las de me ales p eciosos como el o o y la pla a, se explo aban con escasa o nula en ilación, lo que exponía a los abajado es a ni eles óxicos de pol o y gases. Los acciden es a ales po de umbes, explosiones y en enenamien os e an ecuen es. Figu a 2: La mine ía en la An igüedad 2 En el An iguo Egip o, G ecia y Roma, los mine os, en su mayo ía escla os, se en en aban a abajos ex enuan es en minas sub e áneas sin ningún ipo de p o ección. Las écnicas udimen a ias y la al a de equipos adecuados aumen aban exponencialmen e el iesgo de acciden es y en e medades espi a o ias como la silicosis, una de las p ime as en e medades p o esionales documen adas, p o ocada po la inhalación de pol o de sílice. Sin emba go, no se adop a on medidas p e en i as ni mecanismos de p o ección pa a e i a es os iesgos. 2h p:// inea ame ica.com/ ea u ed/1- oman-sla e y-coal-mine-g ange .h ml?cu encyid=CAD DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 25 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Técnicas Complemen a ias (ITC), de alla los equisi os de segu idad en la en ilación, manejo de explosi os y con ol de gases. 1.3.3. No ma i a de p e ención de iesgos labo ales (PRL) An eceden es en España y la UE En España, la legislación labo al ya incluía e e encias a la segu idad de los abajado es desde p incipios del siglo XX, aunque de o ma agmen ada. A ni el eu opeo, las Di ec i as Ma co (como la Di ec i a 89/391/CEE) ue on cla e pa a a moniza los c i e ios de PRL en los Es ados miemb os. Ley de P e ención de Riesgos Labo ales (LPRL) de 1995 La Ley 31/1995, inspi ada en las di ec i as eu opeas sob e segu idad y salud en el abajo, in odujo po p ime a ez un ma co no ma i o exhaus i o que obliga a odas las emp esas a e alua y ges iona los iesgos labo ales, incluidas las ac i idades mine as. Reglamen o de los Se icios de P e ención (Real Dec e o 39/1997) Es e eglamen o desa olla la Ley de 1995, es ableciendo los equisi os y compe encias de los Se icios de P e ención que deben implemen a se en las emp esas. Regula cómo deben iden i ica se y ges iona se los iesgos, y de ine las esponsabilidades de los emp esa ios. Di ec i a Eu opea sob e Segu idad Mine a (92/104/CEE) Es a di ec i a es ablece las medidas mínimas de segu idad y salud pa a los abajado es en ac i idades mine as sub e áneas y a cielo abie o. Su implemen ación en España e o zó la no ma i a nacional, alineando las exigencias con los es ánda es eu opeos. Real Dec e o 863/1985 (RGNBSM, an es mencionado) Aunque su o igen es una no ma i a mine a, el RD ambién incluyó una impo an e sección dedicada a la p e ención de iesgos, con la c eación de no mas especí icas sob e en ilación, con ol de gases y segu idad en el uso de explosi os. Complemen a la no ma i a gene al de PRL con eglas especí icas pa a el sec o mine o. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 32 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Reglamen o sob e Equipos de P o ección Indi idual (RD 773/1997) Es ablece las no mas que deben cumpli los Equipos de P o ección Indi idual (EPIs) en el abajo, incluyendo los exigidos en el sec o mine o pa a p o ege a los abajado es de iesgos ísicos, químicos y biológicos. Ins ucciones Técnicas Complemen a ias (ITCs) Las ITCs asociadas al RGNBSM de allan aspec os especí icos de la segu idad en las minas, desde la en ilación (ITC 05.0.04) has a el manejo de explosi os (ITC 04.2.01), así como las obligaciones de las emp esas en la supe isión y con ol de iesgos labo ales. Es as no mas complemen an an o la Ley de P e ención de Riesgos Labo ales como la Ley de Minas pa a ga an iza la p o ección de los abajado es. 1.3.4. Conclusión sob e la no ma i a en mine ía y PRL El ma co no ma i o que egula la mine ía y la P e ención de Riesgos Labo ales (PRL) en España ha e olucionado signi ica i amen e desde el siglo XIX, adap ándose a los cambios ecnológicos, económicos y sociales. Desde las p ime as leyes mine as en el siglo XIX has a la ac ualidad, las egulaciones han buscado equilib a el desa ollo del sec o con la p o ección de los abajado es y el medioambien e. En el ámbi o de la PRL, las no ma i as españolas y eu opeas han sido cla es pa a es ablece es ánda es de segu idad más igu osos, p omo iendo una cul u a de p e ención que ha educido signi ica i amen e los acciden es labo ales en las úl imas décadas. Sin emba go, no puede ob ia se en p ime luga las no mas de segu idad mine a ya p eexis en es y exhaus i as, que compendian la sensibilidad de los ó ganos sus an i os pa a p omo e la excelencia en la ges ión del ecosis ema mine o a a és de las décadas, con el a ance de los iempos y en pa alelo a la e olución legisla i a. 1.4. EL ESTÁNDAR ACTUAL DE SEGURIDAD Y SALUD En la ac ualidad, la mine ía en España se ige po un sólido ma co legisla i o que ga an iza la segu idad y salud de los abajado es, complemen ado po los ecu sos asignados a las adminis aciones públicas pa a supe isa y con ola su cumplimien o. Asimismo, las emp esas mine as han asumido una c ecien e esponsabilidad co po a i a, aplicando medidas p e en i as e icaces y desa ollando ecnologías que con ibuyen a mi iga los iesgos inhe en es a es a ac i idad. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 33 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 1.4.1 Cue po legisla i o y ecu sos de las adminis aciones públicas El cue po legisla i o español en el ámbi o mine o es uno de los más a anzados en Eu opa. El an e io men e mencionado RGNBSM, ap obado en 1985 y ac ualizado pe iódicamen e con las ITCs, es ablece igu osos es ánda es de segu idad que cub en desde la en ilación y el con ol de gases has a la ges ión de explosi os y el uso de maquina ia. Es e eglamen o ga an iza que las explo aciones mine as ope en bajo c i e ios es ic os de segu idad pa a los abajado es. La LPRL de 1995 complemen a es e ma co, obligando a odas las emp esas a lle a a cabo e aluaciones de iesgos exhaus i as, implemen a planes de p e ención y ga an iza que se apliquen las medidas de p o ección adecuadas. Es a ley ha sido cla e en la educción de la sinies alidad labo al, no solo en la mine ía, sino en odos los sec o es p oduc i os. Pa a asegu a el cumplimien o de es as no ma i as, las adminis aciones públicas, an o a ni el es a al como au onómico, cuen an con inspec o es de abajo y écnicos especializados en segu idad mine a. Es as ins i uciones supe isan las ac i idades mine as a a és de audi o ías, inspecciones egula es y la implemen ación de sanciones en caso de incumplimien o. Los Se icios de P e ención ambién juegan un papel c ucial, e aluando con inuamen e los iesgos y p omo iendo una cul u a de segu idad y p e ención den o de las emp esas. 1.4.2. Responsabilidad co po a i a y medidas de p e ención En es e con ex o, las emp esas mine as en España han asumido un ue e comp omiso con la esponsabilidad co po a i a, en endiendo que la segu idad de sus abajado es es un pila undamen al pa a la sos enibilidad de sus ope aciones. Además de cumpli con las no ma i as legales, muchas compañías mine as han ido más allá, in i iendo en ecnologías a anzadas de p e ención y omen ando la o mación con inua de su pe sonal en emas de segu idad y salud. Es un hecho comp obado que una ac i idad e icaz en ma e ia de PRL es asimismo una uen e de educción de cos es pa a las emp esas, lo que ha e o zado es a labo . Je a quía de con ol Una de las p incipales es a egias de las emp esas es la adopción de la "je a quía de con ol" en la ges ión de iesgos labo ales, un en oque in e nacionalmen e econocido DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 34 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR que p io iza las medidas de p e ención de acue do a su e ec i idad. Es e modelo plan ea un esquema de seis ni eles: Eliminación del iesgo: La p ime a y más e icaz medida es la eliminación del iesgo en sí mismo. En el ámbi o mine o, es o se aduce en diseña ope aciones que e i en di ec amen e la exposición de los abajado es a si uaciones pelig osas. Un ejemplo de ello es la au oma ización de p ocesos que an es eque ían la in e ención di ec a de los mine os en zonas de al o iesgo. Sus i ución del pelig o: Si no es posible elimina el iesgo, el siguien e paso consis e en sus i ui el pelig o po o o menos pe judicial. Po ejemplo, la sus i ución de maquina ia de combus ión in e na po maquina ia eléc ica o híb ida en ope aciones sub e áneas, lo que educe la emisión de gases óxicos como el monóxido de ca bono (CO). Con oles de ingenie ía: En los casos donde no es ac ible elimina o sus i ui el iesgo, se implemen an con oles de ingenie ía. Es os incluyen medidas écnicas que educen la exposición al pelig o, como la ins alación de sis emas de en ilación a anzada, que pe mi en e acua gases pelig osos y ga an iza un lujo con inuo de ai e esco en las minas. Con oles adminis a i os y o ganización del abajo: Si los con oles de ingenie ía no son su icien es, se implemen an medidas o ganiza i as pa a educi la exposición de los abajado es a los iesgos. Es o puede inclui la o ación de los u nos en á eas pelig osas, pa a limi a el iempo de exposición, o la capaci ación egula del pe sonal en p o ocolos de segu idad y de ac uación en caso de eme gencia. Equipos de P o ección Colec i a: Se a a de un complemen o necesa io y pos e io a los ni eles an e io es, como po ejemplo ba e as an icaídas, balizamien os o e es imien os é micos, en e o os muchos. Equipos de P o ección Indi idual (EPI): Los EPI son la úl ima ba e a de p o ección. Aunque esenciales, deben se conside ados como el úl imo ecu so, ya que su e ec i idad depende del uso co ec o po pa e del abajado . En mine ía, los EPI incluyen cascos, masca illas, calzado de segu idad y p o ección ocula , en e o os elemen os. Si bien no eliminan el iesgo, p opo cionan una capa de segu idad adicional cuando las o as medidas no pueden e i a comple amen e la exposición. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 35 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 1.4.3. E olución de la sinies alidad en el sec o mine o La aplicación de es as es a egias ha pe mi ido una signi ica i a educción de la sinies alidad en el sec o mine o español du an e las úl imas décadas. T adicionalmen e, la mine ía e a una de las ac i idades económicas más pelig osas, con una al a incidencia de acciden es a ales debido a de umbes, explosiones, inhalación de gases óxicos y o as ci cuns ancias pelig osas p opias de es a indus ia. En las décadas de los 60 y 70, cuando España aún dependía en g an medida de la mine ía de ca bón y o os mine ales, los acciden es e an ecuen es y muchas eces mo ales. Con el inc emen o en la demanda de mine ales, la mine ía se in ensi icó, lo que expuso a los abajado es a si uaciones de mayo iesgo. Sin emba go, desde la en ada en igo de la LPRL en 1995 y la aplicación más igu osa de la no ma i a mine a, las asas de acciden es labo ales en la mine ía han disminuido d ás icamen e. Es o ha sido posible g acias a las mejo as ecnológicas, la in e sión en en ilación y au oma ización, y un cambio cul u al en las emp esas, que aho a conside an la segu idad como un componen e esencial de su en abilidad y sos enibilidad a la go plazo. Los da os o iciales de los úl imos años mues an una no able educción de la mo alidad en el sec o mine o en compa ación con décadas an e io es. Aunque la mine ía sigue siendo una ac i idad con iesgos inhe en es, el núme o de acciden es g a es y a ales ha disminuido, lo que demues a la e ec i idad de las polí icas de p e ención y con ol. Además, la mejo a en la ges ión de iesgos labo ales ha educido la apa ición de en e medades p o esionales, como la silicosis, g acias a la adopción de medidas de con ol del pol o y la en ilación e icien e. Cabe señala que algunas en e medades p o esionales como la silicosis en la indus ia de la oca o namen al, no iene un o igen en la indus ia ex ac i a sino en la indus ia ans o mado a (co e de oca), po lo que sus es adís icas no se compu an en el ámbi o de la mine ía. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 36 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Figu a 5: E olución del núme o de abajado es en el sec o mine o4 Figu a 6: E olución de las asas de sinies alidad [ibidem] 4 In o me Sinies alidad Mine a 2022. Comisión de Segu idad Mine a, MITERD. Diciemb e 2023. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 37 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 1.4.4. Conclusión El es ánda de segu idad y salud en el sec o mine o español se ca ac e iza ac ualmen e po una igu osa aplicación de no ma i as a anzadas, el comp omiso de las adminis aciones públicas en la supe isión, y la c ecien e esponsabilidad co po a i a de las emp esas, es ando en un p ime plano in e nacional. La aplicación de la “je a quía de con ol” y concep os como la “mejo a con inua” o la “in eg ación de la p e ención en los p ocesos p oduc i os” ha pe mi ido mi iga e icazmen e los iesgos labo ales, aunque es a endencia se debe man ene . DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 38 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 2. OBJETIVOS DEL PRESENTE TRABAJO El obje i o p incipal de es e T abajo Fin de Más e (TFM) es o ece un compendio exhaus i o sob e la e olución his ó ica y con empo ánea de la mine ía, des acando su papel undamen al en el desa ollo de las ci ilizaciones, su impac o du an e las e oluciones indus iales y su ele ancia ac ual en la e olución ecnológica. La mine ía ha sido un mo o cla e del p og eso humano, p opo cionando los ecu sos esenciales pa a la ab icación de he amien as, la cons ucción de in aes uc u as y el impulso del c ecimien o económico en cada e apa de la his o ia. Es e abajo p e ende sub aya cómo la mine ía ha sido una ac i idad de al o iesgo a lo la go de los siglos, con innume ables acciden es labo ales y daños al medioambien e, pe o que, en la ac ualidad, ha dado paso a un sec o mucho más con olado y segu o, g acias al desa ollo de no ma i as y a ances ecnológicos. Las leyes de p e ención de iesgos labo ales (PRL), jun o con los mecanismos de p o ección medioambien al, han con e ido a la mine ía mode na en una ac i idad más sos enible y segu a, alineada con los es ánda es in e nacionales y los obje i os de desa ollo sos enible. Un en oque cen al del abajo es des aca la impo ancia es a égica de la mine ía no sólo pa a el c ecimien o indus ial de los siglos pasados, sino ambién pa a los desa íos con empo áneos que en en a el mundo, como la ansición hacia una economía e de y digi al. La ex acción y el p ocesamien o de mine ales son c uciales pa a el desa ollo de ecnologías limpias, como los ehículos eléc icos, las ene gías eno ables y los disposi i os elec ónicos, que es án ans o mando la ida co idiana y mejo ando el bienes a de las pe sonas en odo el mundo. Asimismo, el iesgo inhe en e a la mine ía sub e ánea sigue siendo uno de los mayo es desa íos del sec o , aunque se han log ado g andes a ances en su ges ión. Es e TFM pone especial én asis en uno de los aspec os más c í icos de la mine ía sub e ánea: la en ilación. En p ime luga se puede des aca que la endencia ac ual sugie e un inc emen o no able de las explo aciones sub e áneas sob e las supe iciales, po su meno impac o sob e el e i o io, el uso del suelo, emisiones a la a mós e a, impac o paisajís ico, e c. Adicionalmen e, puede señala se que el a ance de la explo ación mine a a lo la go del iempo hace ya muy complicado encon a yacimien os mine ales supe iciales. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 39 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Sucede en onces que en la mine ía sub e ánea, la adecuada en ilación en las minas es i al pa a ga an iza la segu idad de los abajado es y minimiza la exposición a gases óxicos y o os iesgos asociados. En es e sen ido, se p esen an los p incipios básicos y los desa ollos ac uales en la en ilación mine a como un ejemplo p ác ico de las ecnologías y medidas que han e olucionado la segu idad en las ope aciones sub e áneas. Finalmen e, es e abajo iene como obje i o se accesible y ú il no solo pa a p o esionales del ámbi o mine o, sino ambién pa a es udian es y o as pe sonas in e esadas en conoce un poco más sob e la e olución de la mine ía y su papel en la sociedad. A a és de un en oque didác ico y cla o, se p e ende que es e compendio si a como un ecu so de consul a y e lexión sob e el pasado, p esen e y u u o de la mine ía, así como sob e los a ances en la ges ión de los iesgos labo ales y la p o ección del medioambien e en es e sec o esencial. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 40 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 3. ANÁLISIS DE GASES, HUMOS Y POLVOS Se desa olla a con inuación un análisis de los gases, humos y pol os de o ma amplia y de allada, comenzando con una desc ipción écnica y no ma i a, y complemen ando con medidas p e en i as y de con ol. 3.1. GASES TÓXICOS Y SU CONTROL EN LAS MINAS La a mós e a en una mina sub e ánea es á suje a a la acumulación de di e sos gases óxicos, que ep esen an un iesgo signi ica i o pa a la salud de los abajado es y la segu idad gene al de las ope aciones. Figu a 7: Clasi icación de sus ancias aé eas (Apun es HigInd-Más e )5 3.1.1. Gases óxicos En e los p incipales gases óxicos se encuen an: Monóxido de ca bono (CO): Un gas incolo o, inodo o y al amen e óxico. Se p oduce p incipalmen e po la combus ión incomple a de combus ibles en 5 Apun es de la asigna u a Higiene Indus ial. Más e de Segu idad Indus ial y P e ención de Riesgos Labo ales. Escuela Poli écnica Supe io . Uni e sidad de Se illa. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 41 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 4. NECESIDADES DE VENTILACIÓN EN MINAS 4.1. PARÁMETROS FUNDAMENTALES Los pa áme os undamen ales pa a diseña un sis ema de en ilación adecuado en una mina incluyen a iables como: Caudal de ai e (Q): Es la can idad de ai e que se equie e pa a dilui y e acua los con aminan es de la mina, exp esado en me os cúbicos po segundo (m³/s). Es e pa áme o se calcula según el núme o de abajado es, los equipos que uncionan con mo o es diésel, su simul aneidad de ope ación y la can idad de gases noci os gene ados. Puede a i ma se que es el pa áme o undamen al de un sis ema de en ilación. El caudal suminis ado es p opo cional a la elocidad de gi o de los ode es en el en ilado . Velocidad del ai e: La elocidad a la que el ai e ci cula en los úneles es c ucial pa a e i a la acumulación de gases pelig osos y pol o en suspensión. Según la ITC 04.7.01, las elocidades máximas pe mi idas en gale ías a ían según su uso, siendo de en e 0.1 a 6 me os po segundo (m/s), dependiendo de las condiciones especí icas de la mina. A pa i de 5 m/s comienza a se moles o pa a los abajado es. P esión es á ica y dinámica: La p esión del ai e en los conduc os de en ilación se debe calcula pa a ga an iza que el ai e luya sin es icciones po oda la mina. La p esión es á ica se e ie e a la ue za que eje ce el ai e cuando es á en eposo, mien as que la p esión dinámica es la ene gía debida al mo imien o del ai e. Ambas p esiones in luyen di ec amen e en el diseño de en ilado es y el dimensionamien o de los conduc os. La p esión que desa olla el en ilado aumen a con el cuad ado de su elocidad, y ambién se e a ec ado de o ma p opo cional con la densidad del ai e. Tempe a u a y humedad: La empe a u a del ai e den o de la mina puede aumen a debido a la maquina ia, la p o undidad y la ac i idad geo é mica, lo que a ec a la e iciencia de la en ilación. La ITC 04.7.05 egula los lími es máximos de empe a u a y humedad pe mi idos en las minas, con el obje i o de e i a el es és é mico en los abajado es. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 48 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Pé didas de ca ga: Las pé didas de ca ga de un sis ema de en ilación se deben a la exis encia de endijas en las ube ías (p.e. o u as po p oyecciones de pied as en las oladu as), po los acodamien os, es echamien os o ensanchamien os, o po el ozamien o con el p opio ma e ial de los conduc os. Las pé didas de ca ga son in e samen e p opo cionales al diáme o de la ube ía: la elación en e dichas pé didas y el pe íme o de la misma, sugie en in en a u iliza siemp e el máximo diáme o posible. Po encia abso bida po el en ilado : La po encia que equie e el en ilado pa a su uncionamien o, y en consecuencia el consumo ene gé ico del apa a o, es p opo cional al cubo del caudal suminis ado, de al mane a que con caudales ele ados, aumen a la solici ación del equipo de i a en un inc emen o mucho mayo del cos e de uncionamien o. Las elaciones básicas que pueden conside a se al espec o son las siguien es: Donde: N es el égimen de gi o del en ilado Q es el caudal suminis ado P es la p esión ρ es la densidad Pw es la po encia abso bida 4.2. CÁLCULO DEL CAUDAL DE AIRE NECESARIO El cálculo del caudal de ai e necesa io se ealiza eniendo en cuen a a ios ac o es, como el núme o de abajado es, el ipo de maquina ia y la can idad de con aminan es p oducidos. Según la ITC 04.7.01, el caudal mínimo de ai e en una mina sub e ánea debe se de 40 li os po segundo (L/s) po abajado p esen e en el ele o más nume oso. El cálculo del caudal se puede di idi en es componen es p incipales: DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 49 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Necesidades de ai e po espi ación humana: El ai e debe p opo ciona oxígeno su icien e y elimina el dióxido de ca bono exhalado po los abajado es. En ope aciones mine as, se es ima que cada abajado equie e 40 L/s pa a man ene una a mós e a adecuada. Ai e pa a la dilución de gases: Se equie e una can idad adicional de ai e pa a dilui los gases pelig osos, como el me ano, el monóxido de ca bono y o os, de acue do con los lími es es ablecidos po las ITC. Po ejemplo, el con enido de me ano no debe supe a el 0.80% en los e o nos p incipales de ai e. Consumo de ai e po la maquina ia diésel: La ope ación de maquina ia diésel gene a una can idad signi ica i a de gases óxicos. El cálculo de ai e necesa io pa a dilui es os con aminan es a ía según el amaño y el núme o de equipos diésel ope ando en la mina. En gene al, se ecomienda en e 0.05 y 0.06 m³/s po kilo a io de po encia ins alada. 4.3. NORMATIVA DE VENTILACIÓN Los eque imien os de en ilación es án es ic amen e egulados po no ma i as, con el obje i o de man ene un en o no segu o y saludable pa a los abajado es. Las no ma i as más ele an es son: Reglamen o Gene al de No mas Básicas de Segu idad Mine a (RGNBSM), jun o con sus Ins ucciones Técnicas Complemen a ias (ITC), es ablece las condiciones mínimas de en ilación, lími es de concen ación de gases y equisi os pa a la ins alación de equipos de en ilación. ITC 04.7.01 – Ci culación de la co ien e de ai e: Es a ins ucción écnica egula la ci culación de ai e en gale ías, de e minando los olúmenes mínimos de ai e necesa ios en unción de la ex ensión de la mina, la can idad de abajado es y el uso de mo o es de combus ión. Ins ucción Técnica Complemen a ia ITC 05.0.02 – Con enidos lími es de me ano en la co ien e de ai e: Pa a minas con iesgo de explosión, es a ins ucción es ablece los lími es de concen ación de me ano, así como las medidas a oma cuando es os alo es sean supe ados. Ins ucción Técnica Complemen a ia ITC 05.0.04 – Ven ilado es p incipales. Ins ucción Técnica Complemen a ia ITC 05.0.05 – Inspección y Vigilancia: Gasome ía, A o os y Lib os de Ven ilación. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 50 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Ins ucción Técnica Complemen a ia ITC 04.7.03 – Ven ilado es P incipales y Pue as. Ley 31/1995 de P e ención de Riesgos Labo ales (LPRL): Es a ley es ablece las obligaciones del emp esa io pa a ga an iza la salud y segu idad de los abajado es, incluyendo la necesidad de implemen a sis emas de en ilación adecuados que man engan una a mós e a segu a. 4.4. VENTILACIÓN PRINCIPAL Y AUXILIAR 4.4.1. De iniciones La en ilación en las minas se di ide en en ilación p incipal y en ilación auxilia , cada una con unciones especí icas. Ven ilación p incipal: Se enca ga de p opo ciona ai e esco desde la supe icie has a el in e io de la mina. Gene almen e se u ilizan en ilado es axiales o cen í ugos de g an capacidad ins alados en la en ada de la mina. Es os en ilado es man ienen un lujo cons an e de ai e a a és de los pozos y gale ías p incipales. El caudal y la p esión gene ada po es os en ilado es deben se su icien es pa a asegu a que el ai e llegue a odas las á eas ope a i as, supe ando las esis encias na u ales y a i iciales del ci cui o de en ilación. Ven ilación auxilia : La en ilación auxilia complemen a la en ilación p incipal, di igiendo el ai e a á eas más emo as o con inadas, como en es de abajo o gale ías de ondo de saco. Se u ilizan en ilado es secunda ios más pequeños y ubos lexibles pa a lle a el ai e has a es os pun os especí icos. En zonas donde se u ilicen explosi os o se manejen g andes concen aciones de pol o, se suele emplea en ilación soplan e pa a asegu a una ápida dispe sión de con aminan es. 4.4.2. Mé odos de en ilación Ven ilación o zada: Se u iliza pa a inyec a ai e esco en á eas donde la en ilación na u al o el simple lujo de ai e no es su icien e. Es e mé odo es especialmen e ú il en minas p o undas o con labe in os complejos. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 51 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Ven ilación po ex acción: Consis e en ex ae el ai e iciado de las á eas de abajo pa a e i a la acumulación de gases óxicos y pol o. A menudo se usa en combinación con la en ilación o zada pa a man ene un lujo cons an e. Ven ilación combinada: Se emplean an o en ilado es que soplan ai e esco hacia el in e io como ex ac o es que eliminan el ai e con aminado, ga an izando un equilib io adecuado en la a mós e a de la mina. En es e caso la en ilación soplan e debe asegu a un caudal supe io a la aspi an e, pa a ga an iza un balance ne o posi i o en la en ada de ai e limpio al emplazamien o. 4.4.3 Cu a de uncionamien o La cu a de uncionamien o de un sis ema de en ilación es el pa áme o cla e pa a la oma de decisiones. Se a a de la in e sección en e la cu a ca ac e ís ica del en ilado y la cu a de solici aciones del sis ema, como puede ap ecia se en las igu as y explicaciones adjun as. Figu a 10: Cu a de solici aciones del sis ema [2] La cu a de solici aciones del sis ema suele conside a se como una cu a cuad á ica, ya que las pé didas de ca ga aumen an con el cuad ado del caudal suminis ado. En ealidad exis en dos amos p e ios, uno en el que el égimen lamina supone una a iación lineal y o o de ansición has a el égimen u bulen o. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 52 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Figu a 11: De e minación del pun o de uncionamien o [2]. Po o a pa e, la cu a ca ac e ís ica del en ilado es in e sa, dado que a mayo p esión, meno caudal, y ice e sa. En igo es o no es exac amen e así, de mane a que a bajo caudal el uncionamien o del en ilado no esponde a ese c i e io. No obs an e, en el ango de u ilización de los equipos es cie o que a meno p esión, mayo caudal. En onces, el pun o de co e de la cu a ca ac e ís ica del en ilado con la cu a del sis ema es el denominado pun o de uncionamien o, que se co esponde con un endimien o del mo o ce cano al óp imo. Como pos e io men e se de alla, si ese pun o de uncionamien o supone un caudal mayo que el necesa io, puede educi se la elocidad de gi o y po ende, el caudal, las pé didas y la po encia eque ida (el consumo ene gé ico), pa a adap a la apo ación del en ilado a la necesidad eal del sis ema, cuando és e es cambian e, como se da el caso du an e el p oceso de pe o ación de una gale ía. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 53 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 5. DISEÑO DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN Se desa olla con inuación el diseño del sis ema de en ilación, abo dando la selección y disposición de en ilado es, así como la dis ibución e icien e de la co ien e de ai e en la mina, los sis emas de de ección y con ol de gases, y la modelización del sis ema de en ilaciónci ando las no ma i as y p ác icas ecomendadas. 5.1. SELECCIÓN Y DISPOSICIÓN DE VENTILADORES La selección de en ilado es pa a un sis ema de en ilación mine a es c ucial pa a asegu a un lujo cons an e y adecuado de ai e. Los en ilado es deben se capaces de gene a la p esión y caudal de ai e necesa ios pa a ga an iza la calidad del ai e en oda la mina, incluso en á eas de di ícil acceso o con ele adas concen aciones de gases pelig osos o pol o. Los c i e ios de selección de en ilado es equie e la conside ación del ipo de en ilado más adecuado, así como su disposición. 5.1.1. Tipo y pa áme os de los en ilado es Ven ilado es axiales: Son los más comunes en mine ía debido a su capacidad pa a mo e g andes olúmenes de ai e a baja p esión. Son ideales pa a minas p o undas donde se equie e un lujo con inuo de ai e en gale ías la gas. Los en ilado es axiales se usan gene almen e en la en ilación p incipal. Ven ilado es cen í ugos: Es os en ilado es son más adecuados pa a si uaciones donde se necesi a gene a una p esión es á ica ele ada, como en minas con una ed compleja de úneles o donde se equie e supe a g andes esis encias del sis ema. Se u ilizan p incipalmen e como en ilado es de e ue zo en sis emas de en ilación. Capacidad del en ilado : La capacidad de un en ilado se mide en é minos de caudal (m³/s) y p esión es á ica gene ada. Es a capacidad debe es a en consonancia con el caudal de ai e eque ido, que se de e mina según el núme o de abajado es, maquina ia y el olumen de la mina. Los en ilado es deben selecciona se de mane a que puedan supe a las pé didas de p esión debidas al ozamien o del ai e en los conduc os. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 54 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Pun o de abajo del en ilado : Se e ie e al equilib io en e la cu a ca ac e ís ica del en ilado y las pé didas de p esión en el ci cui o de en ilación. Es undamen al que el en ilado ope e en su pun o de máxima e iciencia pa a e i a despe dicio de ene gía y man ene un lujo de ai e cons an e. Tabla 1: Compa a i a en e en ilado es axiales y cen í ugos. 5.1.2. Disposición de los en ilado es La disposición de los en ilado es en una mina a ía en unción del diseño de la ed de úneles y pozos. Exis en di e en es con igu aciones, cada una adap ada a las necesidades especí icas de la mina: Ven ilado es p incipales: Es os en ilado es se colocan gene almen e en las bocas de las minas, enca gándose de in oduci ai e esco desde el ex e io o de ex ae el ai e iciado hacia el ex e io . Pueden es a ins alados en en ilación aspi an e (ex acción de ai e con aminado) o en en ilación soplan e (in oducción de ai e esco), dependiendo de las condiciones de la mina y la no ma i a aplicable. Ven ilado es auxilia es: Se u ilizan en en es de abajo, gale ías de desa ollo y á eas emo as, donde el lujo de ai e de los en ilado es p incipales no llega de mane a e icien e. Se ins alan en combinación con conduc os lexibles pa a di igi el ai e hacia zonas especí icas. Ven ilado es de e ue zo: Son en ilado es adicionales ins alados en el ci cui o de en ilación pa a aumen a el caudal de ai e en zonas donde la en ilación DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 55 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR p incipal no es su icien e. Es os se colocan en pun os es a égicos del sis ema de en ilación pa a ga an iza un lujo cons an e en las amas más alejadas. 5.2. DISTRIBUCIÓN DE LA CORRIENTE DE AIRE El diseño de la dis ibución de la co ien e de ai e en una mina sub e ánea debe ga an iza que odas las á eas de abajo eciban ai e esco y que el ai e con aminado sea ex aído de mane a e icien e. La dis ibución de ai e debe se homogénea y con olada, e i ando la eci culación de gases óxicos o explosi os, como el me ano. 5.2.1. P incipios de ci culación del ai e Según la ITC 04.7.01, odas las á eas accesibles de una mina deben es a eco idas po una co ien e de ai e su icien e, en a monía con las condiciones del abajo y las ca ac e ís icas geológicas de la mina. El olumen de ai e debe ajus a se a las necesidades especí icas de cada á ea, como el núme o de abajado es y la maquina ia empleada. 5.2.2. Co ien es p incipales y secunda ias Co ien e p incipal de ai e: Es la que ci cula a a és de los úneles p incipales y gale ías más g andes, anspo ando el ai e desde la supe icie has a los pun os más alejados de la mina. Pa a e i a la eci culación del ai e con aminado, el lujo de en ada debe es a sepa ado del lujo de e o no median e sellos o pue as de en ilación. Co ien es secunda ias: Es as co ien es se gene an median e en ilación auxilia y se u ilizan pa a en ila en es de abajo o á eas donde el ai e de las co ien es p incipales no llega di ec amen e. La en ilación auxilia puede se aspi an e o soplan e, dependiendo de la con igu ación de la gale ía. Pue as y ba e as de en ilación: Se ins alan pue as de en ilación en las gale ías pa a con ola el lujo de ai e y ga an iza que se di ija adecuadamen e a las á eas eque idas. Es as pue as deben se igní ugas y coloca se es a égicamen e pa a pe mi i la di isión e ec i a del ai e, e i ando la mezcla en e las co ien es de en ada y e o no. Pé didas de p esión: En la dis ibución del ai e, es impo an e conside a las pé didas de p esión que se p oducen po el ozamien o del ai e con las pa edes DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 56 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR de los conduc os y po cambios de di ección o sección. Es as pé didas deben minimiza se pa a asegu a que el caudal de ai e sea su icien e en odas las á eas de la mina. Moni o eo y ajus e: Pa a ga an iza una dis ibución e ec i a del ai e, es undamen al implemen a un sis ema de moni o eo con inuo. Se deben ealiza mediciones pe iódicas de caudal y p esión en pun os cla e del ci cui o de en ilación, ajus ando el lujo según sea necesa io pa a e i a la acumulación de gases pelig osos y pol o en suspensión. 5.3. INSTALACIÓN DE VENTILADORES La co ec a ins alación de en ilado es p incipales y auxilia es es esencial pa a ga an iza la segu idad en una mina sub e ánea, así como la e iciencia del sis ema de en ilación. Los en ilado es deben se capaces de ope a de o ma con inua y a plena capacidad pa a man ene la calidad del ai e en ni eles adecuados, y su ubicación debe maximiza la ci culación del ai e. 5.3.1. Ven ilado es p incipales Los en ilado es p incipales se ins alan en las en adas o salidas de ai e de la mina, y su unción es asegu a el lujo cons an e de ai e esco hacia el in e io y la e acuación del ai e iciado hacia el ex e io . La ITC 04.7.03 es ablece que en minas donde la en ilación na u al es insu icien e, se deben ins ala en ilado es p incipales, siendo obliga o io en minas de ca bón. Ubicación Se colocan en pun os es a égicos, gene almen e en la boca de la mina o en pozos e icales de en ilación, de mane a que impulsen el ai e hacia el in e io o ex aigan el ai e iciado. En minas con iesgo de explosión (po la p esencia de me ano o pol o de ca bón), los en ilado es p incipales deben es a p o egidos con a explosiones, y en caso de una pa ada imp e is a, debe habe un sis ema de en ilación de eme gencia. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 57 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Figu a 17: Modelo de un sis ema de en ilación en una mina sub e ánea12 5.5.2. Op imización del sis ema La modelización pe mi e ealiza una op imización ene gé ica del sis ema de en ilación, ajus ando los en ilado es pa a minimiza el consumo de ene gía sin comp ome e la segu idad de los abajado es. La simulación ambién pe mi e p e e los e ec os de modi icaciones en la in aes uc u a de la mina, como el desa ollo de nue as gale ías o la ins alación de nue os equipos. La ins alación de a iado es es undamen al, pa a modi ica la cu a del en ilado y en unción de las pé didas del sis ema, educi el consumo asegu ando el caudal eque ido. En o as palab as, si se diseña una en ilación secunda ia pa a la cons ucción de una gale ía mine a de 500 m, como es el caso que nos ocupa, se p ocu a á sa is ace la demanda de ai e esco en las condiciones más des a o ables, que co esponde al máximo desa ollo de la misma. 12 Manual de Ven ilación de Minas, úneles y espacios sub e áneos (2021). ETSI Minas. UPM DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 64 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Sin emba go, cuando oda ía no se ha comple ado la o alidad de la misma, la cu a de pé didas o la solici ación del sis ema (la gale ía) es in e io a las condiciones pésimas, po lo que el caudal que apo a á el en ilado es mayo al desplaza se su pun o de uncionamien o hacia la de echa, p opo ciona más ai e del necesa io y en consecuencia, consume más. Es e aho o en p incipio puede pa ece i iso io; sin emba go, en un sis ema complejo, que co esponde en gene al a un emplazamien o es ánda , son incluso cen enas de elemen os de en ilación secunda ia que, de no se op imizados, conducen a un inc emen o inacep able de los cos es ope a i os po consumo. 5.5.3. Simulación de escena ios c í icos La simulación ambién se u iliza pa a p e e si uaciones de eme gencia, como la acumulación de gases explosi os o la pa ada inespe ada de en ilado es. Es o pe mi e plani ica acciones co ec i as ápidas, como el desalojo de pe sonal o el es ablecimien o de la en ilación. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 65 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 6. APLICACIÓN A UN CASO PRÁCTICO Se a a de calcula un caso sencillo pa a la en ilación secunda ia en una gale ía. Pa a ello se han plan eado es al e na i as, calculando los co espondien es eque imien os de caudal y sob e esa base, iden i ica equipos adecuados pa a ello, eniendo en cuen a aspec os ales como el diáme o y longi ud de la gale ía, pé didas de ca ga, e c., de al mane a que en unción de la elección que se ealice pa a los di e sos elemen os en cada una de las es al e na i as, se pueda ealiza pos e io men e el co espondien e análisis económico. 6.1. DATOS DE PROYECTO Se a a de una gale ía mine a que se p ecisa en ila median e un equipos secunda io. Los pa áme os de la misma se indican a con inuación, así como la p ime a con igu ación del sis ema, que se ha elegido de ipo soplan e, como suele hace se en los casos más habi uales, dado que es más ácil de con ola en condiciones de desalojo del apón de humos y o ece en ajas de consumo ene gé ico y man enimien o. Se es á eligiendo una con igu ación de en ilado en cabeza, lo que a su ez equie e aplica un concep o de en ilacion soplan e. Se supone que se a a conside a el a ance de un únel po pe o ación y oladu a, con las siguien es ca ac e ís icas: Longi ud máxima del únel: 500 m Sección del únel: 54 m2 Tipo de en ilación auxilia : soplan e Tipo de conduc o de en ilación: ci cula lexible de PVC Diáme o nominal conduc o: a analiza Ubicación en ilado : en cola de conduc o (ex e io del po al del únel) Máximo diáme o nominal conduc o: 1600 mm (limi ación po gálibo) Calidad conduc o (Re e encia: SIA 196): Excelen e Coe icien e de icción (-): 0,015 Coe icien e de ugas (mm2/m2): 5 DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 66 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 6.2. ESCENARIOS ALTERNATIVOS Se han de inido es escena ios al e na i os pa a de ini la en ilación necesa ia, que se desc iben de alladamen e a con inuación. An es, las ecuaciones de e e encia son las que a con inuación se exponen: Qdiseño = Qmezcla + Qdilución Qmezcla = [A x (LTUNEL – LTAPON)]/ mezcla Qmezcla = caudal de ai e esco que pe mi e desa olla la mezcla en e el ai e esco apo ado y el apón de humos de la oladu a en un iempo de mezcla de e minado ( mezcla), que jun o con el iempo de dilución ( dilución) de ine el iempo o al o iempo de een ada ( een ada), que de ine el caudal de diseño. Donde: A = sección de únel. LTUNEL = longi ud de únel LTAPON = longi ud de apón de humos  mezcla = iempo de mezcla Qdilución = (VTUNEL/ dilución) x Ln (GTUNEL/GADMISIBLE) Donde: VTUNEL = olumen únel (Longi ud po sección)  dilución = iempo que anscu e en e que se consigue la mezcla de gas y ai e esco, y es a mezcla llega al po al (ocupa el olumen comple o del únel en ese momen o) GTUNEL = concen ación de gases (CO, CO2, NO2) en la gale ía as oladu a GADMISIBLE = concen ación admisible de gases (CO, CO2, NO2). 6.2.1. Escena io 1 OBJETIVO: Ga an iza la dilución de humos diesel a alo es acep ables. Ra io de dilución elegido: 0.0368 m³/s/CV (3 m³/min/kW) Re .: BS 6164:2001 "Code o p ac ice o sa e y in unneling in he cons uc ion indus y" Maquina ia diesel a conside a : 1 LHD de 5.4 m³ de capacidad de ca ga (348 CV de po encia diesel nominal) DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 67 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 1 Dumpe de pe il bajo de 16 m³ de capacidad de ca ga (393 CV de po encia diesel nominal) Coe icien e de simul aneidad de las máquinas: LHD: 100% Dumpe : 100% Escena io conside ado pa a cálculo de ca ga pico de mo o es diesel simul ánea (LHD inaliza ca ga y dumpe se desplaza ca gado): LHD: 60% Dumpe : 100% Caudal gases diesel: Qdiseño = δ x Peq = 0.0368 m3/s/CV x 601.8 CV = 22.14 m3/s δ = Ra io dilución = 0.0368 m3/s/CV Peq = Po encia o al equi alen e = 601.8 CV ( e debajo) Peq = Σ (Po encia equi alen e po ipo máquina) = (Unidades x Po encia nominal uni a ia x CS) = 1 x 348 x 0.6 + 1 x 393 x 1.0 = 601.8 CV Caudal dilución humos y gases oladu a: 32.31 m3/s es e es un cálculo i e a i o que se ealiza median e un p ocedimien o au oma izado po so wa e. En cuan o a és e, pa a lle a a cabo la i e ación, hay que pone en con ex o di e sos ac o es que son cambian es: la longi ud del únel, con el iempo o al de een ada deseado, la a iación del iempo de dilución con la longi ud del únel, e c. de al modo que: een ada = mezcla + dilución y que po an o, da luga a: Qdiseño = Qmezcla + Qdilución Po encia o al equi alen e: 601.8 CV Qdiseño = 22.14 m3/s 6.2.2. Escena io 2 OBJETIVO: Ga an iza la dilución de gases de oladu a pa a un iempo de een ada de e minado: Tiempo de een ada eque ido: 40 min Longi ud de pase: 4 m DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 68 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Densidad ca ga explosi o: 2 kg/m³ Densidad p omedio de la oca: 3.1 /m³ Concen aciones gases admisibles: CO (ppm): 50 CO2 (ppm): 5000 NO2 (ppm): 5 Concen ación inicial gases de oladu a: CO (ppm): 880 CO2 (ppm): 5596 NO2 (ppm): 174 Concen ación mezcla: CO (ppm): 209 CO2 (ppm): 1326 NO2 (ppm): 41 Cálculo longi ud apón de humos: 118.5 m Caudal de diseño: 32.31 m³/s 6.2.3. Escena io 3 OBJETIVO: Ga an iza una elocidad mínima de ai e en el e o no: Sección únel: 54 m2 C i e io elocidad mínima: 0.5 m/s Re .: BS 6164:2001 "Code o p ac ice o sa e y in unneling in he cons uc ion indus y" ( úneles con pol o). Caudal elocidad mínima: Qdiseño = V x Sección gale ía = 0.5 m/s x 54 m2 = 27.00 m3/s V = elocidad mínima en el e o no conside ada = 0.5 m/s S = sección ans e sal de la gale ía = 54 m2 Es muy impo an e esal a que es e caudal de diseño es el que hay que en ega en el en e. El caudal del en ilado (caudal en o igen de ube ía) siemp e se á mayo (debido a las ugas) y depende en cada caso de la p esión del sis ema, en la que in luye el diáme o del ubo, el caudal ci culan e en cada caso, e c. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 69 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 6.2.5. Es ablecimien o del caudal de diseño A pa i de los esul ados an e io es, se p ocede a selecciona el c i e io más es ic i o, que puede comp oba se que co esponde al Escena io 2, en an o que: CRITERIO 1: 22.39 m³/s CRITERIO 2: 32.31 m³/s (c i e io más es ic i o) CRITERIO 3: 27.00 m³/s Po lo an o se es ablece el caudal de diseño en 32.31 m³/s 6.3. DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE VENTILACIÓN El p ocedimien o de diseño se plasma a con inuación omando en conside ación los escena ios plan eados. Las cu as de uncionamien o del sis ema y la de e minación de los pun os de ope ación se mues an en las hojas écnicas del Anexo. 6.3.1. Escena io 1 Caso 1: ube ía de diáme o 1200mm Caudal a en ega en el en e: 32.31 m³/s Caudal en el en ilado : 32.84 m3/s Fugas: 0.53 m3/s P esión o al en el en ilado : 3720 Pa Núme o en ilado es en se ie: 2 Rendimien o en ilado : 78.7% Po encia en el eje (calculada): 77.7x2 kW Po encia nominal mo o ( alla es ánda ): 90 kW To al po encia a ins ala : 2x90 kW Velocidad de gi o del mo o : 1500 pm (4 polos a 50 Hz) Selección en ilado ZITRÓN: 2xZVN 1-14-90/4 DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 70 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 6.3.2. Escena io 2 Caso 2: ube ía de diáme o 1400mm Caudal a en ega en el en e: 32.31 m3/s Caudal en el en ilado : 32.74 m3/s Fugas: 0.43 m3/s P esión o al en el en ilado : 1756 Pa Núme o en ilado es en se ie: 1 Rendimien o en ilado : 78.2% Po encia en el eje (calculada): 73.5 kW Po encia nominal mo o ( alla es ánda ): 75 kW To al po encia a ins ala : 75 kW Velocidad de gi o del mo o : 1500 pm (4 polos a 50 Hz) Selección en ilado ZITRÓN: ZVN 1-14-75/4 6.3.3. Escena io 3 Caso 3: ube ía de diáme o 1600mm Caudal a en ega en el en e: 32.31 m3/s Caudal en el en ilado : 32.67 m3/s Fugas: 0.36 m3/s P esión o al en el en ilado : 962 Pa Núme o en ilado es en se ie: 1 Rendimien o en ilado : 77.7% Po encia en el eje (calculada): 40.5 kW Po encia nominal mo o ( alla es ánda ): 45 kW To al po encia a ins ala : 45 kW Velocidad de gi o del mo o : 1500 pm (4 polos a 50 Hz) Selección en ilado ZITRÓN: ZVN 1-14-45/4 DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 71 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 7. ANÁLISIS ECONÓMICO Se cen a el p esen e documen o en la compa a i a de al e na i as ecnológicas y los cos es de implemen ación de los sis emas de en ilación. Es e análisis es c ucial pa a elegi soluciones que no solo ga an icen la segu idad y e iciencia, sino que ambién sean iables económicamen e. 7.1. COMPARATIVA DE ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS El análisis económico de un sis ema de en ilación en minas sub e áneas implica la e aluación de a ias al e na i as ecnológicas. La selección de una ecnología adecuada depende de ac o es como la e iciencia, el consumo ene gé ico, la capacidad de en ilación, el cos e inicial de implemen ación y el cos e de ope ación a la go plazo. 7.1.1. Ven ilado es axiales s. Ven ilado es cen í ugos Los en ilado es axiales son equipos más e icien es pa a mo e g andes olúmenes de ai e a baja p esión, lo que los hace ideales pa a minas p o undas y sis emas de en ilación p incipal. Tienen un meno consumo ene gé ico que los en ilado es cen í ugos, lo que educe signi ica i amen e los cos es ope a i os en minas con ci cui os la gos y ex ensos. Su man enimien o es ela i amen e sencillo y los cos es asociados son más bajos en compa ación con o as ecnologías. También es cie o que p esen an cie as des en ajas, y es que no son an e ec i os cuando se necesi a gene a una al a p esión es á ica, po lo que en sis emas complejos con muchas bi u caciones pueden eque i en ilado es de e ue zo adicionales. Po o a pa e, los en ilado es cen í ugos implican una ecnología más compleja desde el pun o de is a de su diseño y modelización, así como de su cons ucción. Son más e ec i os cuando se necesi an gene a al as p esiones en sis emas de en ilación con esis encias signi ica i as (e.g., gale ías la gas con a ias ami icaciones y cambios de di ección). Po ello, son ú iles en sis emas auxilia es o en en ilación de eme gencias donde se equie e un con ol más p eciso del lujo de ai e. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 72 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR En cuan o sus des en ajas, ienen un consumo ene gé ico más al o que los en ilado es axiales, lo que se aduce en mayo es cos es ope a i os a la go plazo. Asimismo y en la línea de lo an e io men e exp esado, p esen an un cos e inicial ele ado debido a su diseño más obus o y complejo. 7.1.2. Sis emas de en ilación na u al s. en ilación o zada La en aja p incipal del sis ema de en ilación na u al eside en su bajo cos e ope a i o, ya que no equie e el uso cons an e de ene gía pa a mo e el ai e a a és de los conduc os. Puede se e ec i a en minas poco p o undas o en aquellas donde las condiciones geog á icas acili an el mo imien o na u al del ai e. Po o o lado, sus des en ajas son p incipalmen e dos: po un lado su capacidad limi ada, especialmen e en minas p o undas o con g andes eque imien os de en ilación, donde no puede asegu a un lujo cons an e de ai e esco ni la e acuación e icien e de gases óxicos. Además, es di ícil de con ola , lo que puede pone en iesgo la salud y segu idad de los abajado es. La en ilación o zada, po el con a io, pe mi e en p ime luga ga an iza un con ol cons an e del lujo de ai e, ajus ándose a las necesidades especí icas de la mina en odo momen o. Es la opción p e e ida en minas con al os ni eles de gases pelig osos o en si uaciones donde la en ilación na u al no es su icien e. Además pe mi e un diseño lexible, combinando en ilado es p incipales y auxilia es pa a cub i oda la mina. Su des en aja esencial es que su cos e ene gé ico es ele ado, ya que equie e el uso cons an e de en ilado es, lo que inc emen a los cos es ope a i os. 7.1.3. Sis emas de con ol au omá ico s. manual Los sis emas de con ol au omá ico pe mi en una moni o ización con inua de los pa áme os de en ilación y ajus es au omá icos en iempo eal, op imizando el consumo de ene gía y la segu idad. Se pueden in eg a con sis emas de de ección de gases pa a ac i a mecanismos de e acuación o ajus es en los en ilado es en caso de eme gencia. Como des en ajas de los sis emas au omá icos, puede menciona se su cos e inicial ele ado debido a la in e sión en senso es, so wa e y equipos de au oma ización. Sin emba go, cabe señala que los cos es a la go plazo suelen disminui po la op imización ene gé ica y el man enimien o p edic i o. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 73 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 7.5. APLICACIÓN A LAS ALTERNATIVAS CONSIDERADAS 7.5.1. OpEx Cos es ope a i os de ins alación y man enimien o Se asumen las siguien es condiciones: Que la ube ía se ins ala en amos de 20m, po lo que se ins ala án eó icamen e 25 secciones de ube ía pa a hace los 500m o ales. Que se a a daña el 20% de la ube ía du an e la ejecución de los abajos, po lo an o, se necesi a á ins ala 30 secciones en luga de las 25 eó icas. Pa a la ins alación de una sección, se asume 3 ope a ios (2 ins alado es más 1 ayudan e), así como una pla a o ma ele ado a. Se es iman los siguien es iempos p omedio pa a la ins alación de un amo de gale ía de 20 me os con 3 ope a ios (a mayo diáme o, mayo peso y mayo di icul ad de ins alación): ◦CASO 1: Tubo 1200 mm diáme o: 4 ho as , en o al 12 h/homb e ◦CASO 2: Tubo 1400 mm diáme o: 4,5 ho as, en o al 13,5 h/homb e ◦CASO 3: Tubo 1600 mm diáme o: 5 ho as, en o al 15 h/homb e En onces, pa a 30 amos y 3 ope a ios, conside ando los a ios uni a ios an e io men e mencionado, se ob iene el iempo es imado o al dedicado a ins alación de ube ía po la cuad illa comple a: CASO 1: Tubo 1200 mm diáme o: 360 h/homb e CASO 2: Tubo 1400 mm diáme o: 405 h/homb e CASO 3: Tubo 1600 mm diáme o: 450 h/homb e Pa a un cos e uni a io de 50 EUR/h, se ob iene la siguien e elación de cos es de pe sonal pa a ins alacion: CASO 1: Tubo 1200 mm diáme o: 18.000,00 EUR CASO 2: Tubo 1400 mm diáme o: 20.250,00 EUR CASO 3: Tubo 1600 mm diáme o: 22.500,00 EUR Se es ima el cos e de pe sonal pa a man enimien o y epa aciones que cuan i ico de un 10% del cos e de la ins alación: DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 80 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR CASO 1: Tubo 1200 mm diáme o: 1.800,00 EUR CASO 2: Tubo 1400 mm diáme o: 2.025,00 EUR CASO 3: Tubo 1600 mm diáme o: 2.250,00 EUR En esumen el o al de cos es ope a i os de pe sonal y maquina ia pa a ins alación y man enimien o/ epa ación de la ube ía de en ilación es de: CASO 1: Tubo 1200 mm diáme o: 23.250,00 EUR CASO 2: Tubo 1400 mm diáme o: 25.725,00 EUR CASO 3: Tubo 1600 mm diáme o: 28.200,00 EUR Cos es ope a i os po consumo eléc ico La página siguien e mues a las ablas de cálculo del consumo eléc ico en unción del a ance del únel desde el o igen, el diáme o de la ube ía, caudal eque ido en el en e, ugas del conduc o y caudal del en ilado , p esión, elocidad de gi o, endimien o del en ilado , po encia en el eje, endimien o del a iado , po encia abso bida y el consecuen e consumo de ene gía po amo, y acumulado. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 81 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Tabla 2: Cálculo del cos o ope a i o po consumo eléc ico DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 82 CASO 1: ube ía 1200mm diáme o Tube ía de en ilación Ven ilado seleccionado: Longi ud 500m Modelo 2xZVN 1-14-90/4 Diáme o 1200mm Núme o en ilado es en se ie 2- Tipo Flexible soplan e Diáme o 1400mm Coe icien e de icción 0,015- Po encia nominal ins alada 2x90kW Coe icien e de ugas 5 mm2/m2 Núme o de polos del mo o 4- Pun o de diseño (más es ic i o): Velocidad nominal de gi o del mo o 1500 pm Caudal 32,84m3/s P esión o al en el en ilado 3720Pa Densidad del ai e 1,2kg/m3 Núme o de jo nadas Diáme o ube ía [ m ] [ - ] [ mm ] [ m3/s ] [ m3/s ] [ m3/s ] [ Pa ] [ Pa ] [ pm ] [ % ] [ kW ] [ % ] [ kW ] [ kWh] [ kWh ] [ EUR ] 100 12,5 1200 32,31 32,38 0,07 1103 1229 1218 64,7 61,5 71,5 21.455,93 21.455,93 5.256,70 200 12,5 1200 32,31 32,47 0,16 1719 1845 1293 72,3 82,9 93,1 27.930,04 49.385,97 6.842,86 300 12,5 1200 32,31 32,58 0,27 2340 2466 1358 76,1 105,6 113,5 34.056,33 83.442,30 8.343,80 400 12,5 1200 32,31 32,70 0,39 2965 3091 1430 77,7 130,1 136,9 41.079,33 124.521,63 10.064,44 500 12,5 1200 32,31 32,84 0,53 3594 3720 1500 78,7 155,2 161,7 48.508,89 173.030,52 11.884,68 TOTALES 500 62,5 173.030,52 42.392,48 * Cos e ene gé ico uni a io [ EUR/kWh ] 0,245 A ance desde o igen Caudal eque ido en el en e Caudal en ilado Es imación ugas conduc o Pé didas de ca ga conduc o P esión o al en ilado Velocidad de gi o Rendimien o en ilado Po encia en el eje Rendimien o a iado Po encia abso bida de la ed Consumo po amo ejecución Consumo acumulado Cos e ene gé ico po amo 86 % 89 % 93 % 95 % 96 % CASO 2: ube ía 1400m m diáme o Tube ía de en ilación Ven ilado seleccionado: Longi ud 500m Modelo ZVN 1-14-75/4 Diáme o 1400mm Núm e o en ilado es en se ie 1 - Tipo Flexible soplan e Diám e o 1400mm Coe icien e de icción 0,015- Po encia nom inal ins alada 75kW Coe icien e de ugas 5 mm2/m2 Núme o de polos del m o o 4 - Pun o de diseño (m ás es ic i o): Velocidad nom inal de gi o del m o o 1500 pm Caudal 32,74m3/s P esión o al en el en ilado 1756Pa Densidad del ai e 1,2kg/m3 Núme o de jo nadas Diám e o ube ía [ m ] [ - ] [ mm ] [ m3/s ] [ m3/s ] [ m3/s ] [ Pa ] [ Pa ] [ pm ] [ % ] [ kW ] [ % ] [ kW ] [ kW h] [ kW h ] [ EUR ] 100 12,5 1400 32,31 32,37 0,06 548 607 1237 63,4 31,0 36,0 10.810,98 10.810,98 2.648,69 200 12,5 1400 32,31 32,44 0,13 833 892 1306 71,1 40,7 45,7 13.718,52 24.529,50 3.361,04 300 12,5 1400 32,31 32,53 0,22 1119 1178 1370 75,1 51,0 54,9 16.459,92 40.989,42 4.032,68 400 12,5 1400 32,31 32,63 0,32 1407 1466 1434 77,1 62,0 65,3 19.592,70 60.582,12 4.800,21 500 12,5 1400 32,31 32,74 0,43 1697 1756 1500 78,3 73,4 76,5 22.945,18 83.527,30 5.621,57 TOTALES 500 62,5 83.527,30 20.464,19 * Cos e ene gé ico uni a io [ EU R/kW h ] 0,245 A ance desde o igen Caudal eque ido en el en e Caudal en ilado Es im ación ugas conduc o Pé didas de ca ga conduc o P esión o al en ilado Velocidad de gi o Rendim ien o en ilado Po encia en el eje Rendim ien o a iado Po encia abso bida de la ed Consum o po am o ejecución Consum o acum ulado Cos e ene gé ico po am o 86 % 89 % 93 % 95 % 96 % CASO 3: ube ía 1600mm diáme o Tube ía de en ilación Ven ilado seleccionado: Longi ud 500m M odelo ZV N 1-14-45/4 Diáme o 1600mm Núme o en ilado es en se ie 1 - Tipo Flexible soplan e Diám e o 1400mm Coe icien e de icción 0,015- Po encia nom inal ins alada 45kW Coe icien e de ugas 5 mm 2/m2 Núm e o de polos del m o o 4 - Pun o de diseño (más es ic i o): Velocidad nom inal de gi o del m o o 1500 pm Caudal 32,67m3/s P esión o al en el en ilado 962Pa Densidad del ai e 1,2kg/m 3 Núm e o de jo nadas Diáme o ube ía [ m ] [ - ] [ m m ] [ m 3/s ] [ m 3/s ] [ m 3/s ] [ Pa ] [ Pa ] [ pm ] [ % ] [ kW ] [ % ] [ kW ] [ kW h] [ kW h ] [ EU R ] 100 12,5 1600 32,31 32,36 0,05 300 374 1340 64,00 18,9 22,0 6.596,64 6.596,64 1.616,18 200 12,5 1600 32,31 32,42 0,11 446 520 1380 68,65 24,6 27,6 8.277,65 14.874,29 2.028,02 300 12,5 1600 32,31 32,49 0,18 593 667 1418 72,23 30,0 32,3 9.678,24 24.552,53 2.371,17 400 12,5 1600 32,31 32,58 0,27 740 814 1459 75,25 35,2 37,1 11.129,27 35.681,80 2.726,67 500 12,5 1600 32,31 32,67 0,36 888 962 1500 77,60 40,5 42,2 12.656,47 48.338,27 3.100,83 TOTALES 500 62,5 48.338,27 11.842,88 * Cos e ene gé ico uni a io [ EUR/kW h ] 0,245 A ance desde o igen Caudal eque ido en el en e Caudal en ilado Es im ación ugas conduc o Pé didas de ca ga conduc o P esión o al en ilado Velocidad de gi o Rendim ien o en ilado Po encia en el eje Rendimien o a iado Po encia abso bida de la ed Consum o po am o ejecución Consum o acumulado Cos e ene gé ico po am o 86 % 89 % 93 % 95 % 96 % UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 7.5.2. Resumen cos es OpEx A pa i de los cos es de ins alación y man enimien o, así como de los cos es de consumo eléc ico, se ob ienen los esul ados que a con inuación se eseñan: Consumo eléc ico Cos o o al CASO 1 TUBO 1200 mm 23.250,00 42.392,48 65.642,48 CASO 2 TUBO 1400 mm 25.725,00 20.464,19 46.189,19 CASO 3 TUBO 1600 mm 28.200,00 11.842,88 40.042,88 Ins alación y man enimien o Tabla 3: Resumen de cos es OpEx 7.5.3. Cos es de capi al (CapEx) Se de allan a con inuación los cos es pa a las pa idas más ele an es del capí ulo de in e siones. Modelo en ilado Cos o uni a io Unidades Cos o o al CASO 1 TUBO 1200 mm 2xZVN 1-14-90/4 30.292,70 1 30.292,70 CASO 2 TUBO 1400 mm ZVN 1-14-75/4 21.436,17 1 21.436,17 CASO 3 TUBO 1600 mm ZVN 1-14-45/4 19.748,81 1 19.748,81 Tabla 4: Cos e de in e sión en en ilado es Va iado ecuencia Cos o uni a io Unidades Cos o o al CASO 1 TUBO 1200 mm Maes o-escl. 90 kW 16.857,14 1 16.857,14 CASO 2 TUBO 1400 mm Maes o 75 kW 6.685,71 1 6.685,71 CASO 3 TUBO 1600 mm Maes o 45 kW 5.942,86 1 5.942,86 Tabla 5: Cos e de in e sión en a ma ios eléc icos Tipo ube ía Cos o uni a io Unidades Cos o o al CASO 1 TUBO 1200 mm PVC601FR-120 15,84 500 7.920,00 CASO 2 TUBO 1400 mm PVC601FR-140 18,11 500 9.056,67 CASO 3 TUBO 1600 mm PVC601FR-160 20,37 500 10.184,17 Tabla 6: Cos e de in e sión en ube ía de en ilación a ins ala Tipo ube ía Cos o uni a io Unidades Cos o o al CASO 1 TUBO 1200 mm PVC601FR-120 15,84 100 1.584,00 CASO 2 TUBO 1400 mm PVC601FR-140 18,11 100 1.811,33 CASO 3 TUBO 1600 mm PVC601FR-160 20,37 100 2.036,83 Tabla 7: Cos e de in e sión en ube ía de en ilación de epues o DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 83 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 7.5.4. Resumen cos es CapEx De lo an e io se ob iene la siguien e abla esumen compa a i a de cos es: Ven ilado es A ma ios eléc icos Tube ía Cos o o al CASO 1 TUBO 1200 mm 30.292,70 16.857,14 9.504,00 56.653,84 CASO 2 TUBO 1400 mm 21.436,17 6.685,71 10.868,00 38.989,89 CASO 3 TUBO 1600 mm 19.748,81 5.942,86 12.221,00 37.912,67 Tabla 8: Resumen de cos es CapEx 7.5.5. Compa a i a OpEx – CapEx Se han ob enido los siguien es cos e . Hay que ene en cuen a que es un análisis simpli icado que puede se i en un ho izon e de ingenie ía concep ual o básica. Como e a de p e e el cos e de la opción con meno diáme o es la más cos osa, aunque se debe ene en cuen a las limi aciones geomé icas que aplican en los casos más económicos, dado que equie e una geome ía de únel sensiblemen e mayo pa a pe mi i una adecuada ope ación en la mina. Cos o o al CASO 1 TUBO 1200 mm 122.296,32 CASO 2 TUBO 1400 mm 85.179,07 CASO 3 TUBO 1600 mm 77.955,55 Tabla 9: Resumen compa a i o de cos es OpEx + CapEx 7.6 Análisis de e o no de la in e sión (ROI) El análisis de e o no de la in e sión (Re u n O In es men o ROI) se ealiza á en es ho izon es empo ales: Co o plazo (1-2 años) Medio plazo (3-5 años) La go plazo (más de 5 años) En cada caso se a a conside a el o al de CapEx y de OpEx que se ha indicado an e io men e. La exp esión a u iliza es la siguien e: ROI = [(2 x OpEx + CapEx) – CapEx] / CapEx DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 84 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Sob e la base de dicha exp esión calculamos en los di e en es ho izon es empo ales ob eniendo los siguien es esul ados. Plazo Caso 1 - 1200 mm Caso 2 - 1400 mm Caso 3 - 1600 mm Co o (2 Años) CapEx: €56,653.84 OpEx (2 años): €84,784.96 Cos o To al: €141,438.80 CapEx: €38,989.88 OpEx (2 años): €40,928.38 Cos o To al: €79,918.26 CapEx: €37,912.67 OpEx (2 años): €23,685.76 Cos o To al: €61,598.43 Medio (5 Años) CapEx: €56,653.84 OpEx (5 años): €211,962.40 Cos o To al: €268,616.24 CapEx: €38,989.88 OpEx (5 años): €102,320.95 Cos o To al: €141,310.83 CapEx: €37,912.67 OpEx (5 años): €59,214.40 Cos o To al: €97,127.07 La go (10 Años) CapEx: €56,653.84 OpEx (10 años): €423,924.80 Cos o To al: €480,578.64 CapEx: €38,989.88 OpEx (10 años): €204,641.90 Cos o To al: €243,631.78 CapEx: €37,912.67 OpEx (10 años): €118,428.80 Cos o To al: €156,341.47 Tabla 10: Análisis de e o no de la in e sión Del análisis ealizado se de i a la siguien e conclusión: 2 Años: La ube ía de 1600 mm es la opción más económica. 5 Años: 1600 mm sigue siendo la opción más en able. 10 Años: 1600 mm con inúa o eciendo el mejo ROI g acias a sus meno es cos os ope a i os acumulados. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 85 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 8. MEDIDAS DE PREVENCIÓN Y PROTECCIÓN Se desa olla el capí ulo con un en oque en el uso de equipos de p o ección indi idual (EPI) y los p o ocolos de ac uación en caso de eme gencia. Es os aspec os son undamen ales pa a ga an iza la segu idad de los abajado es en minas sub e áneas y deben cumpli con las no ma i as igen es. 8.1. EQUIPOS DE PROTECCIÓN INDIVIDUAL (EPI) Los Equipos de P o ección Indi idual (EPI) son elemen os esenciales pa a p o ege a los abajado es en e a los iesgos especí icos a los que se exponen en el en o no de abajo en minas sub e áneas. En la mine ía, los EPI deben cumpli con los es ánda es de segu idad es ablecidos en el Real Dec e o 773/1997, que egula el uso de es os equipos según las condiciones de iesgo. Los ipos de EPI más ele an es en mine ía sub e ánea se desc iben en los epíg a es sucesi os. 8.1.1. P o ección espi a o ia Los abajado es de minas sub e áneas es án expues os a gases óxicos (CO, CO ,₂ H S), pol o espi able y o os con aminan es. Pa a p o ege el sis ema espi a o io, se₂ emplean masca illas con il os de al a e iciencia, capaces de il a pa ículas inas y gases óxicos. En zonas de al a exposición a gases o donde los ni eles de oxígeno sean bajos, es necesa io el uso de equipos de espi ación au ónoma (ERA). Es os equipos p opo cionan ai e limpio en caso de eme gencia, especialmen e du an e e acuaciones. 8.1.2. P o ección ocula y acial Pa a e i a daños po pa ículas suspendidas en el ai e, explosiones o manipulación de p oduc os químicos, se u ilizan ga as de segu idad y, en algunas a eas especí icas, pan allas aciales. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 86 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 8.1.3. P o ección audi i a En en o nos mine os, los ni eles de uido, especialmen e ce ca de maquina ia pesada o explosiones, pueden se dañinos pa a la audición. Los p o ec o es audi i os como apones o au icula es de p o ección es án diseñados pa a educi la exposición a uidos que supe an los 85 dB. 8.1.4. P o ección co po al Los ajes igní ugos y opa de al a isibilidad son obliga o ios en zonas donde exis e iesgo de incendio o explosión, especialmen e en minas con p esencia de g isú. Además, el uso de chalecos e lec an es es c ucial pa a mejo a la isibilidad en condiciones de poca luz. 8.1.5. P o ección con a caídas En gale ías inclinadas o du an e ope aciones en pozos e icales, se u ilizan a neses de segu idad y sis emas an icaídas. Es os disposi i os son esenciales pa a minimiza los iesgos de caídas desde al u as en ope aciones sub e áneas. 8.1.6. Calzado y p o ección de las manos El calzado de segu idad debe ene pun e a e o zada y plan illas an ipe o ación pa a p o ege a los abajado es de obje os punzan es o pesados. Asimismo, se u ilizan guan es esis en es a co es, pe o aciones y p oduc os químicos. 8.1.7. No ma i a aplicable a los EPI El Real Dec e o 773/1997 es ablece las disposiciones mínimas de segu idad y salud ela i as a la u ilización po los abajado es de equipos de p o ección indi idual. Según la Ley 31/1995 de P e ención de Riesgos Labo ales, es esponsabilidad del empleado p opo ciona EPI adecuados y ga an iza su uso co ec o median e o mación y supe isión 8.2. PROTOCOLOS DE ACTUACIÓN ANTE EMERGENCIAS En una mina sub e ánea, los p o ocolos de ac uación en caso de eme gencia son undamen ales pa a minimiza los iesgos pa a los abajado es du an e inciden es DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 87 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR como acumulación de gases óxicos o in lamables, incendios o de umbes. Es os p o ocolos deben es a cla amen e de inidos y se conocidos po odos los abajado es. La Ley 31/1995 de P e ención de Riesgos Labo ales y el Reglamen o Gene al de No mas Básicas de Segu idad Mine a (RGNBSM) es ablecen que odas las minas deben con a con un plan de e acuación que incluya u as segu as y medios pa a e acua a los abajado es. Los siguien es epíg a es desc iben los elemen os cla e de los p o ocolos de eme gencia. 8.2.1. De ección y ala ma Los sis emas de de ección au omá ica de gases, como g isuóme os y de ec o es de CO y H S, son c uciales pa a ale a de la acumulación de gases pelig osos en el ai e.₂ Cuando los ni eles de gas alcanzan los lími es es ablecidos po la no ma i a (como el 0.80% de me ano en los e o nos de ai e p incipales), se ac i a una ala ma que a isa a odo el pe sonal. Las ala mas pueden se sono as y isuales, y deben es a ubicadas en pun os cla e de la mina, así como en á eas donde el pe sonal es é concen ado. 8.2.2. E acuación En caso de que se de ec en condiciones pelig osas como al os ni eles de gases explosi os o un incendio, se deben segui p o ocolos de e acuación es ablecidos. Las u as de escape deben es a cla amen e señalizadas y lib es de obs áculos, y los abajado es deben se en enados pa a llega ápidamen e a los pun os de e acuación. Es as u as deben es a bien iluminadas y señalizadas median e luces de eme gencia, indicado es isibles y le e os luminosos que guíen a los abajado es hacia las salidas o cáma as de e ugio. Las salidas de eme gencia deben es a co ec amen e dis ibuidas a lo la go de las gale ías y conec adas a cáma as de e ugio o a la supe icie median e pozos de en ilación. 8.2.3. Uso de equipos de espi ación de eme gencia En si uaciones donde se de ec en ni eles pelig osamen e bajos de oxígeno o al as concen aciones de gases óxicos, los abajado es deben emplea equipos de DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 88 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR espi ación au ónoma (ERA) o másca as de escape equipadas con il os especiales que pe mi an la e acuación segu a. 8.2.4. Cáma as de e ugio Las cáma as de e ugio son ins alaciones sub e áneas especialmen e diseñadas pa a albe ga a los abajado es en caso de que una e acuación inmedia a no sea posible. Es as cáma as es án selladas con a la en ada de gases pelig osos y es án asimismo equipadas con: Suminis o de ai e espi able, ya sea median e sis emas de en ilación au ónomos o cilind os de oxígeno. Alimen os, agua y suminis os médicos pa a sos ene a los abajado es mien as espe an el esca e. Sis emas de comunicación que pe mi en el con ac o con los equipos de esca e en la supe icie. 8.2.6. Escale as y pozos de eme gencia Las minas deben con a con escale as de eme gencia en pozos e icales y pozos de en ilación que pe mi an una ápida e acuación hacia la supe icie en caso de eme gencia. Es as escale as deben es a en condiciones óp imas y se inspeccionadas egula men e. 8.2.7. Vehículos de e acuación En minas ex ensas o con gale ías muy la gas, se deben emplea ehículos de e acuación especiales que puedan anspo a ápidamen e a los abajado es hacia las salidas. Es os ehículos deben es a disponibles en pun os es a égicos y se áciles de accede . 8.2.8. Comunicación y coo dinación Du an e una eme gencia, es undamen al man ene una comunicación cons an e en e el pe sonal sub e áneo y los equipos de esca e en la supe icie. Las minas deben es a equipadas con sis emas de comunicación que uncionen incluso du an e allos de ene gía, como adios de ecuencia especial o elé onos de mina. DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 89 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 10. BIBLIOGRAFÍA [1] Manual de Ven ilación de Minas (2011). Vicen e Luque Cabal. Asociación de In es igación Tecnológica de Equipos Mine os AITEMIN. [2] Manual de Ven ilación de Minas, Túneles y Espacios Sub e áneos (2021). 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Higiene Indus ial. Tema I. [15] Apun es del Más e de Segu idad Indus ial y P e ención de Riesgos Labo ales. Ven ilación. Tema I. [16] Tipos de leyes y no mas en España: je a quía no ma i a. Apo ación ob enida de h ps://dudaslegisla i as.com/adminis acion/ ipos-de-leyes-y-je a quia- no ma i a/#google_ igne e [17] Po al Andaluz de la Mine ía: Po al Andaluz de la Mine ía - Jun a de Andalucía DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 97 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR ANEXO 1. PUNTOS DE OPERACIÓN DEL SISTEMA RELACIÓN DE CASOS 1. Caso 1 – Tube ía de 1200 m sin a iado . 2. Caso 2 – Tube ía de 1200 m con a iado . 3. Caso 3 – Tube ía de 1400 m sin a iado . 4. Caso 4 – Tube ía de 1400 m con a iado . 5. Caso 5 – Tube ía de 1600 m sin a iado . 6. Caso 6 – Tube ía de 1600 m con a iado . DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN EN UNA GALERÍA MINERA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS LABORALES ASOCIADOS | 98