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CAPITULO II

CONDICIONES CLIMTICAS EN LAS GALERAS SUBTERRNEAS

1. TEMPERATURA DEL AIRE

Las condiciones climticas en las galeras mineras se determinan por la temperatura, humedad y velocidad de movimiento de la corriente de aire. Las condi-ciones climticas, en las cuales se encuentra el mineral durante el trabajo, en forma determinada influyen en la salud y rendimiento del minero.

La temperatura y humedad del aire atmosfrico en la mina varan como

resultado del paso de l por las galeras. En la variacin diaria y anual de la temperatura del aire en la mina influyen los

siguientes factores:

1. El calentamiento del aire como resultado de su compresin al moverse (trasladarse) por el pique hacia abajo.

Es conocido que el proceso de compresin va acompaado de

desprendimiento de calor, por esto cuando se mueve el aire hacia abajo por el pique, cada 100 m se eleva la temperatura en 1 grado.

Cuando se mueve el aire hacia arriba por el pique se produce la expansin

que va acompaada de absorcin de calor y por cada 100 m de recorrido hacia arriba la temperatura del aire disminuye en 0,8 - 0,9 grados. 2. La temperatura de las rocas y el intercambio calorfico entre las rocas y el ai re.

En los primeros 25 - 30 m de profundidad desde la superficie la temperatura de las rocas depende de la variacin de la temperatura del aire atmosfrico de la superficie. Despus de los 25 - 30 m, la temperatura de las rocas se mantiene constante a lo largo del ao y cercana a la media anual para el lugar dado, sobrepasndola solamente en 1,5 - 2 grados. A mayores profundidades por efecto del calor interno de la tierra la temperatura de las rocas se eleva. El ndice de intensidad de aumento de la temperatura con la profundidad se denomina escaln (grado) geotrmico que es la distancia en metros, en el sentido de la profundidad, a la cual las rocas aumentan en 1 grado la temperatura.

Aproximadamente para los sedimentos carbonosos la magnitud del escaln geotrmico se toma igual a 30 - 35 m.

La cantidad de calor que dan las rocas al aire en movimiento depende de la diferencia de temperatura entre las rocas y el aire, el coeficiente de emisin calorfica de las rocas, de la velocidad del aire y de otros factores.

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Por cuanto, el aire al pasar por las galeras vara la temperatura de las rocas alrededor de las mismas, con el pasar del tiempo se forma una zona en los lmites de la cual la temperatura se diferencia de la temperatura que poseen las rocas en la parte ms profunda del macizo. Esta zona se denomina "camisa isotrmica" la potencia de esta zona depende del tiempo y diferencia de temperatura entre el aire y las rocas, de la velocidad y cantidad de aire que pasa y de la conductibilidad calorfica de las rocas. 3. Los procesos exotrmicos (que desprenden calor) y endotrmicos (absorben

calor) en las galeras mineras.

Entre los procesos exotrmicos que ocurren en las galeras se puede citar aquellos como la oxidacin del carbn, pudrimiento de la madera y descomposicin de ciertas rocas. Cuando en la mina existen estos procesos, la temperatura del aire puede elevarse en forma considerable.

Junto a los procesos exotrmicos en la mina se producen los procesos

endotrmicos (vaporizacin del agua) los cuales disminuyen la temperatura del aire de la mina. 4. La intensidad de ventilacin. Bajo determinada cantidad de calor que se emite

al aire por unidad de tiempo de todas las fuentes calorficas existentes en una galera dada, la temperatura de las galeras depende de la cantidad de aire que pasa por ella por unidad de tiempo.

5. La temperatura del aire en la superficie. 6. El trabajo de las mquinas y mecanismos, los trabajos de voladura, la

liberacin de calor de los cuerpos de las gentes.

En la Tabla II.1 se da la liberacin de calor por diferentes factores expresados en porcentajes con respecto a la liberacin de calor total, observada por A.N. Sherban en cuatro minas de carbn de Dombass en la URSS.

2. HUMEDAD DEL AIRE DE LA MINA

Se distingue la humedad absoluta y relativa: Humedad Absoluta.- Se denomina a la cantidad de vapor de agua, expresada

en gramos, que contiene 1 m3 de aire. Bajo una temperatura dada del aire ste solo puede contener determinada cantidad Ft de vapor de agua. Este aire se denomina saturado. Humedad Relativa.- Se llama a la relacin de la cantidad de vapor de agua

que se contiene en cualquier volumen, para la cantidad

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mxima que podra contener dicho volumen bajo la temperatura dada. La humedad relativa Nb se de termina por la frmula:

= 100FtFNb

(II.1)

TABLA II. 1

Profundidad

Liberacin de calor de las rocas

Oxidacin del carbn y la madera

Enfriamiento del carbn extrado y de

Mecanismos y energa elctrica

Las fuentes restantes

900 45 32 8 9 6 1000 49 29 9 8 5 1100 52 26 9 8 5

La humedad del aire de la mina depende de la humedad del aire atmosfrico

que entra, de la acuosidad de las galeras y de las condiciones de temperatura.

La cantidad de vapores de agua en el aire saturado, como ya se dijo ante-riormente, depende de la temperatura y cuanto menor es ella, tanto menor es la can-tidad de humedad. Por ejemplo para una temperatura t = + 5 grados la cantidad de vapor en el aire Ft = 6,8 gr/m3, para una t = + 25 grados Ft = 23 gr/m3.

Para medir la humedad del aire en las condiciones de la mina se emplea el instrumento denominado higrmetro. El ms empleado es el higrmetro de ventilador (FIG. II.1), el cual consta de dos termmetros, cuyos reservorios 1 estn encerrados en tubos metlicos 2. En la parte superior del instrumento esta montado un ventilador axial 3 movido por motor elctrico (modelo grande) o por cuerdas (modelo pequeo). El aire es absorbido por la parte inferior, a travs del tubo 2 baa el reservorio del termmetro y luego es arrojado por el ventilador a travs de las ra-nuras (agujeros).

El reservorio de uno de los termmetros esta cubierto con gasa (el termmetro hmedo mojado) la cual se moja con agua antes de la medicin. Si la humedad relativa del aire es menor al 100% el mercurio sufre un enfriamiento complementario debido a la vaporizacin de la humedad de la gasa y por esto la temperatura del termmetro hmedo tm ser menor que la que muestra el termmetro seco ts.

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FIG. II.1: Higrmetro de ventilador

Conociendo la temperatura del termmetro seco y la diferencia entre tm y ts,

en tablas higromtricas especiales se encuentra la humedad relativa del aire.

3. INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA, HUMEDAD Y VELOCIDAD DEL AIRE EN EL ORGANISMO DEL HOMBRE Y SU HENDIMIENTO DE TRABAJO

Cuando el hombre se encuentra en descanso su organismo desprende cerca

de 80 Kkal/h, durante el tiempo de trabajo fsico desprende 250 - 400 Kkal y ms. Cerca del 10% del calor emitido sirve para el calentamiento del aire que se aspira y los alimentos, el resto de calor se desprende del organismo en forma de radiacin, conveccin y vaporizacin del sudor.

La efectividad de emisin calorfica del cuerpo del hombre depende de la temperatura, humedad relativa y velocidad del aire.

Es indispensable que la cantidad de calor que crea el cuerpo sea igual al calor

que gasta. Si se rompe este equilibrio, entonces en el caso de que exista in suficiencia de emisin calorfica la temperatura del cuerpo se eleva y por el contrario, cuando hay un exceso de perdida de calor se observa cada de la temperatura. Tanto en el uno como en el otro caso la salud del individuo desmejora y disminuye el rendimiento de trabajo y aumenta la cantidad de enfermedades. La experiencia muestra, que la temperatura ms efectiva para el trabajo es desde + 5 grados hasta + 24 grados.

Cuando la temperatura del aire es mayor a + 36,6 grados, o sea mayor que la

temperatura del cuerpo, existe una mala emisin de calor, la temperatura del cuerpo puede alcanzar lmites peligrosos y acarrear la muerte.

De manera especial, el individuo se siente mal, cuando existe atmsfera

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inmvil (esttica) con elevada temperatura y humedad, puesto que la alta humedad disminuye la prdida de calor del cuerpo por vaporizacin del sudor. La ausencia de movimiento de aire empeora la emisin de calor por conveccin y vaporizacin y la alta temperatura emite la emisin de calor por radiacin.

Por esto, adems de los trabajos que se efectan para mantener determinada

composicin qumica del aire de la mina, es indispensable mantener determinado rgimen de temperatura, humedad y velocidad de movimiento del aire. La temperatura del aire en las galeras subterrneas no debe ser mayor de ms 26 grados, bajo una velocidad de la corriente de aire no menor de 2 m/seg y humedad relativa de 85 - 98%.

La influencia conjunta de estos factores en el organismo del hombre se de termina con un instrumento especial, el catatermmetro.

FIG. II.2: Catatermmetro.

El catatermmetro (Fig. II.2) es un termmetro de alcohol con reservorio cilndrico, cuya superficie abarca 22,6 cm2, la parte superior del termmetro tiene un ensanchamiento.

La escala del termmetro esta divido en grados desde 35 hasta 38 grados.

Cada termmetro tiene su propia caracterstica (factor) la cual muestra, cuantas mili caloras se pierden por cada cm2 de superficie del reservorio del catatermmetro, cuando l se enfra desde 38 grados hasta 35 grados. El factor para cada catatermmetro, anticipadamente se determina en el laboratorio.

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Se puede emplear catatermmetros seco o hmedo. En este ltimo caso se le envuelve una tela hmeda.

El catatermmetro seco indica la perdida de calor por radiacin y conveccin; el hmedo por radiacin, conveccin y vaporizacin. La diferencia entre los datos del catatermmetro seco y hmedo da la perdida de calor por vaporizacin solamente.

La medicin con el termmetro seco se efecta de la siguiente manera. El

catatermmetro se lo introduce en el agua, calentada hasta 60-80 grados hasta que el reservorio superior se llene de alcohol en 1/3 de su volumen. Luego el catatermmetro se lo seca completamente, se lo cuelga y observa. Tan pronto como el alcohol alcanza los 38 grados se marca el cronmetro y se cuenta el tiempo hasta que la columna de alcohol llega a los 35 grados.

La magnitud de enfriamiento de la atmsfera en el termmetro seco en catagrados Hc se determina con la relacin.

F Hs = ------, catagrados t

Donde:

F - factor del catatermmetro; t - tiempo necesario para que la temperatura baje de 38 a 35 grados, seg.

La medicin de los catagrados Hm con el catatermmetro hmedo se efecta

de manera anloga a la descrita. Mediante investigaciones se ha establecido los siguientes datos de los

catatermmetros denominados normas de confort, bajo las cuales el individuo cumpliendo con su trabajo de uno u otro grado de pesadez se siente bien y efecta un rendimiento de trabajo normal, Tabla II.

Norma de confort Por el catatermmetro seco, Hs

Por el catatermmetro hmedo, Hm

Para trabajos livianos Para trabajos semipesados Para trabajos pesados

6 8 10

18 25 30