Evaluación del sistema de ventilación e incremento del caudal para mejorar la cobertura de aire en minas subterráneas de oro de vetas angostas

Abstract

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo la evaluación proyectada del sistema de ventilación para el diseño de tres Etapas: Corto plazo (01 año 2020), mediano plazo (02 años 2021 - 22) y largo plazo (05 años 2023 - 27); habiéndose validado el modelado topográfico en 3D al 100% con los responsables de mina y definiéndose los ejes principales del circuito de ventilación, tanto de ingresos y salidas de aire. El levantamiento de ventilación mapeó los flujos de aire en 28 niveles operativos mediante mediciones realizadas del 20 de noviembre al 5 de diciembre de 2019. Se evaluaron 11 estaciones principales (6 de ingreso de aire fresco y 5 de salida de aire viciado), procesando un total de 301 estaciones en Ventsim Design™ 5.2. La ventilación de la Unidad Minera “San Andrés” es por extracción forzada mediante cinco ventiladores axiales de álabes variables: dos de 110,000 cfm y tres de 150,000 cfm, generando una salida total de aire viciado de 586,216 cfm. Además, cuenta con ventiladores auxiliares que inyectan aire a los frentes de exploración, desarrollos y labores de producción. El cálculo del caudal proyectado para la mina se basó en el Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional (D.S. 024-2016-EM y D.S. 023-2017-EM), considerando el requerimiento de aire por personal, equipos, temperatura y fugas. Se determinó un total de 1’084,936 cfm, con una cobertura del 53.54% y un déficit de 504,048 cfm. Como resultado del trabajo tenemos que el CAPEX total es de US$ 46,165,076 para una inversión en 7 años y una vida útil de 10 años, distribuido en: corto plazo (US$ 6,344,467 - 13.7%), mediano plazo (US$ 26,610,239 - 57.6%) y largo plazo (US$ 13,210,370 - 28.6%). El costo anual de energía aumentará ligeramente de US$ 1’811,791 a US$ 1’817,178, mientras que el caudal de aire crecerá un 104%, de 580,888 cfm a 1’169,022 cfm, con un superávit de 39,547 cfm. Además, el KPI se reducirá de 3.12 US$/cfm a 1.55 US$/cfm.

The present research aims at the projected optimization of the ventilation system for the design of three stages: short-term (one year, 2020), medium-term (two years, 2021-22), and long-term (five years, 2023-27). The 3D topographic modeling was validated 100% with the mine managers, defining the main axes of the ventilation circuit for both air intake and exhaust. The ventilation survey mapped the airflow in 28 operational levels through measurements conducted from November 20 to December 5, 2019. Eleven main stations were evaluated (six for fresh air intake and five for contaminated air exhaust), processing a total of 301 stations in Ventsim Design™ 5.2. The ventilation system of the "San Andrés" Mining Unit operates through forced extraction using five axial fans with variable blades: two with a nominal capacity of 110,000 cfm and three with 150,000 cfm, generating a total exhaust airflow of 586,216 cfm. Additionally, auxiliary fans inject air into exploration fronts, developments, and production areas. The projected airflow calculation for the mine was based on the Occupational Health and Safety Regulation (D.S. 024-2016-EM and D.S. 023-2017-EM), considering air requirements for personnel, equipment, temperature, and leakage. A total required airflow of 1,084,936 cfm was determined, covering 53.54% of the demand, with a deficit of 504,048 cfm. As a result of the study, the total CAPEX amounts to US$ 46,165,076 for an investment over seven years and a lifespan of ten years, distributed as follows: short-term (US$ 6,344,467 - 13.7%), medium-term (US$ 26,610,239 - 57.6%), and long-term (US$ 13,210,370 - 28.6%). The annual energy cost will slightly increase from US$ 1,811,791 to US$ 1,817,178, while the airflow will grow by 104%, from 580,888 cfm to 1,169,022 cfm, achieving a surplus of 39,547 cfm. Additionally, the KPI will be reduced from 3.12 US$/cfm to 1.55 US$/cfm.