Sistema De Gestion Integrado ( Polvo En Mineria)

INTRODUCCIÓN

La contaminación ambiental generada por los procesos productivos ha sido motivo de muchas investigaciones con las que se han desarrollado nuevas tecnologías productivas y de control. El ingeniero de Minas, como todos los profesionales de la ingeniería, debe cuidar que los procesos de producción en los que se vea envuelto no generen contaminación ambiental. Siendo la operación minera un proceso en el que el objetivo principal es fragmentar la roca, es inevitable que prácticamente toda acción emprendida dentro de las labores de explotación y procesos en mineras genere polvo en mayor o menor grado. Por tal motivo he aquí la importancia de estudiar el polvo. Se exponen en el presente documento las definiciones de polvo, producción y origen de polvos en

la minería, efectos patológicos del polvo y finalmente control y mitigación de polvos.

TECNOLOGÍA PARA CONTROL DE POLVO

EI control de polvo en una faena minera no es tarea fácil. Camiones de alto tonelaje circulan en caminos que están en permanente operación. Laderas, taludes, chancadores, correas transportadoras, tronaduras, perforadoras, caminos industriales, segregados y de producción, generan una gran cantidad de material particulado fino que determina gran complejidad en la definición del sistema de supresión sobre el inventario de polvo.

Sin un adecuado sistema de control de polvo, este material particulado afectará negativamente el desempeño de los equipos de producción, lo que compromete la productividad de la operación y afecta la salud de las personas. Entonces.

¿CUÁLES SON LOS DESAFÍOS DE LA MINERÍA EN EL CONTROL DE POLVO Y CÓMO COLABORAR EN SU CONCRECIÓN?

Si bien existe amplia conciencia sobre el problema, no se ha logrado consolidar una cultura de mantención y limpieza de caminos, de manera de no generar polvo. Son muy pocas las empresas que cuentan con una unidad estratégica con presupuesto para mantención de caminos.

Lo primero que hay que entender es que un camino que no levante polvo, utiliza menos agua para su mantención y mejora la carpeta de rodado, por lo tanto, los vehículos consumen menos combustible, se extiende la vida útil de los neumáticos y entrega un entorno más seguro. Además, mejora calidad de vida para las personas y las comunidades aledañas, dejando de afectar la salud de trabajadores y vecinos, permitiendo disminuir la huella de carbono e hídrica de la operación.

Hoy en el mercado existe la tecnología para solucionar estos problemas y, algunas mineras están adoptando su metodología, probando nuevas aplicaciones que se han diseñado para resistir alto tonelaje, incluso con características impermeables y reutilizables, para no contaminar las capas inferiores de los caminos, con aplicaciones que permiten ahorrar agua y diesel, sin presentar riesgos para la salud de las personas ni el medio ambiente.

LAS EMULSIONES BITUMINOSAS:

Esto ha sido ampliamente demostrado. Los estudios de eficiencia señalan que, más que aportar un control efectivo del polvo sobre 95%, no generan riesgos ni peligros por su aplicación, aportando estabilización y funcionalidad al camino.

EL CONTROL EFECTIVO DEL POLVO NO SE REALIZA CON ACCESO A RECURSOS HÍDRICOS Y UNA FLOTA DE CAMIONES ALJIBES:

No basta con regar, se debe implementar un sistema que permita medir desempeño. El objetivo de controlar polvo no es cumplir con la legislación, sino lograr transformar un gasto en una inversión, en mejor estándar productivo, enmarcado en lo que la legislación determina.

Hoy la mayoría de las mineras mitigan por aglomeración de partículas de polvo por peso y humedad, regando los caminos. Esta práctica es altamente ineficiente e ineficaz, ya que las tasas de evaporación en zonas áridas y calurosas son de 30 minutos aproximadamente y, en climas fríos de montaña, se congela y genera resbalamiento. Además, hay productos que son altamente corrosivos, se tornan jabonosos, lixivian, filtran y promueven la migración de los agentes químicos al medio ambiente, cambian el pH del medio acuoso y napas subterráneas, por mencionar algunos problemas. Esto no sucede con las emulsiones cuyo componente bituminoso es superior al 60%.

En materia de control de polvo, no existen recetas mágicas. Nada sucede si no se hace que suceda. Caminos libres de polvo se logran con mucho trabajo, dedicación, persistencia y profundo sentido del trabajo a realizar, con unidades dedicadas sobre el camino.

La sustentabilidad ya no es un tema prioritario, sino un valor corporativo, ético y moral de todo proyecto minero.

NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA MITIGAR EL POLVO EN SUSPENSIÓN

El polvo en suspensión es una realidad que afecta a diversas industrias. Ya sea en las correas transportadoras de una minera, en el traspaso de carbón de una termoeléctrica o en actividades de acopio o apilamiento, se generan nubes de polvo que conllevan una serie de dificultades, afectando la salud de los trabajadores, la visibilidad de las maniobras y, a su vez, la productividad. Además, pueden representar un grave problema para las comunidades vecinas.

Como solución a los casos anteriores, se encuentran actualmente en el mercado equipos como los cañones disipadores de partículas de polvo, máquinas que expulsan agua pulverizada mediante toberas ubicadas en el flujo de aire y que, gracias a un potente ventilador, lo hacen a una presión de 230 PSI con gotas de 90 micrones de tamaño (misma dimensión de las partículas de polvo). Con estos mecanismos -que funcionan con motorización eléctrica o diesel de acuerdo a su dimensión- se puede llegar a una distancia de hasta 500 metros, atrapando el polvo en el aire, generando humedad pareja en el suelo y evitando la generación de barro. De esta forma, el polvo que se levanta es abatido por las partículas de agua de manera constante.

Según Juan Carlos Cerda, Gerente General de Technology Swiss, “estos equipos pueden reducir en un 80% las partículas de polvo desde PM 2,5 (partículas en suspensión de menos de 2,5 micras) y en un 40% las más pequeñas”, agregando que “el único requisito es que el material soporte algún grado de humedad”.

Las aplicaciones de estos equipos pueden abarcar diversos procesos que impliquen movimientos de material suelto o disgregado. De acuerdo a Cerda, dentro de las ventajas se puede mencionar el menor consumo de agua, que corresponde a un 20% del sistema tradicional de riego con aspersores o pitones; además se puede incrementar su eficiencia al adicionar al agua nebulizada tensioactivos de origen natural o sintético para mejorar la capacidad de captura y abatimiento del polvo en suspensión.

Comunidades vecinas protegidas contra el polvo

Muchas de las faenas extractivas de minerales están ubicadas cerca de zonas pobladas, que comúnmente se ven perjudicadas con las emanaciones de polvo desde los trabajos, ocasionando problemas tanto para la salud de los habitantes como en las estructuras de los inmuebles. Para contrarrestar este efecto, se han desarrollado barreras especialmente diseñadas con tecnologías que permiten un perfecto control de las partículas de polvo. Estas estructuras se levantan hasta 30 metros de altura para mantener las partículas volátiles dentro de límites físicos de la faena.

En su desarrollo, se ha incluido alta tecnología que permite que, por ejemplo, las partículas de polvo no puedan atravesar los microporos de la malla (por su tamaño), pero que el viento sí pueda circular libremente. Otra de sus características es que pueden soportar fácilmente condiciones climáticas adversas.

Las industrias siguen la tendencia

En el mundo, este tipo de mecanismos es altamente requerido por la industria minera, la que ha liderado su uso. Otros rubros que siguen la tendencia han sido la industria siderúrgica y centrales termoeléctricas que utilizan estas tecnologías para disminuir el polvo generado por el traspaso de carbón. Esta situación se puede explicar por las rígidas normativas internacionales en relación al control del polvo en suspensión, como las promovidas por la Agencia Europea para la Seguridad y Salud en el Trabajo (EU- OSHA).

Actualmente en Chile, su uso se ha restringido principalmente a las grandes empresas del sector minero, aunque otros rubros ya se han mostrado interesados en incorporar estos equipos a sus procesos, siendo el sector de la Construcción (y de Demoliciones) uno de los más interesados. No obstante, el alto costo de estas tecnologías aún sigue siendo una de las principales barreras para su adopción.

DEFINICIONES DE POLVO

Por otro lado algunos definen el polvo como un conjunto de pequeñas partículas de 1 a 100 micrones de diámetro, capaces de permanecer temporalmente en suspensión el aire. El polvo es un material sólido finamente dividido, el cual, dependiendo del tamaño de sus partículas, de su concentración y su composición, puede constituir un peligro tanto para la salud del personal como la seguridad de la operación en lo que se refiere a visibilidad entre otros.

Propiedades del polvo, se ha utilizado una serie de parámetros para describir o definir el polvo, siendo

los más importantes los siguientes:

• Número de partículas por unidad de volumen.

• Tamaño y distribución de las partículas.

• Masa de polvo por unidad de volumen de aire.

• Área superficial de las partículas por unidad de volumen.

• Composición química del polvo.

• Naturaleza mineralógica de las partículas.

Una de las propiedades más importantes del polvo de minas es su distribución granulométrica, ya que será el tamaño de las partículas sólidas el que determine el tiempo que estas permanecerán en suspensión en la atmósfera y la forma en que finalmente se asentaran.

La tasa de sedimentación de las partículas dependerá obviamente de la velocidad del aire de ventilación.

En prácticamente toda operación minera el tamaño de partículas que nos interesa varía entre 40 y 0,5 micrones.

Se ha demostrado que las partículas que caen libremente en un medio fluido, alcanzan una velocidad constante llamada velocidad límite, para la cual la resistencia ofrecida por el fluido sobre la partícula se equilibra con la atracción gravitacional ejercida sobre esta.

EMISIONES MINERAS A LA ATMÓSFERA:

Las partículas sólidas o polvos. Son generadas por manejadoras de áridos, plantas de extracción, plantas de energía eléctrica y procesos de fabricación diversos. Estas se miden por su tamaño y se clasifican como tóxicas, si generan alguna reacción en el cuerpo humano, en los animales o las plantas. La minería produce una serie de emisiones a la atmósfera, en diferentes formas, tanto sólidas (polvo, fundamentalmente durante las voladuras, pero también durante lacarga y el transporte), gases (piro metalurgia, escapes de vehículos, gases liberados durante algunos procesos concretos), ruidos (voladuras, maquinaria, lanza térmica), y onda aérea.

POLVO; EMISIÓN SÓLIDA DE LA MINERÍA

El polvo emitido por la minería tiene su origen en la disgregación de las rocas durante su preparación, o en el levantamiento de partículas de los caminos durante los procesos de transporte (camiones pesados). En el primer caso, el origen del polvo a su vez puede variado:

• Puede ser producido durante una voladura. A su vez, si procede de minería subterránea, se emitirá a la atmósfera a partir de uno o varios puntos definidos: las chimeneas de ventilación y los pozos de circulación de aire. Si procede de explotaciones a cielo abierto, provendrá de todo un frente de explotación, más o menos extenso (decenas de metros de longitud). En cualquier caso, es prácticamente imposible evitar su emisión, puesto que afectará, por principio básico, a roca seca, sin posibilidad de un humedecimiento rápido que evite la dispersión. Solo en la minería subterránea podría evitarse su salida, mediante filtros en los puntos de salida. Desafortunadamente tales filtros tienden a ser evitados para favorecer la rapidez de la limpieza del polvo generado en el interior de la mina durante la voladura. La composición de este polvo será la misma que la de la roca volada, con lo que a menudo se tratará de roca con componentes minerales "problemáticos", conteniendo minerales oxidables, con metales pesados, etc.

• Puede ser el polvo generado durante el proceso de carga. En este caso puede ser más sencillo su retención, simplemente mediante el regado de los frentes de carga durante el proceso. La composición es la misma que en el caso anterior, es decir, la correspondiente a la de la mineralización y/o su roca de caja.

• Otra posibilidad corresponde al polvo generado durante el proceso de transporte, en su doble vertiente de polvo que pueda escaparse del elemento de transporte (camión o cinta transportadora, fundamentalmente) y polvo levantado por el medio de transporte (solo en el caso de los camiones). En el caso de los camiones, se produce una mezcla entre partículas procedentes del yacimiento y las procedentes de la pista, aunque en ambos casos es relativamente sencillo evitar parcialmente el problema, cubriendo adecuadamente la caja del camión (problemático en los de mayores dimensiones), o regando la carga, así como mediante el riego continuo de la pista de rodadura. En elcaso de las correas transportadoras, hay que trabajar también con material humedecido, o recurrir a instalaciones de mayor coste, cerradas para evitar los escapes de polvo.

• Otra fuente muy importante de polvo son los procesos de molienda. Aquí es fundamental disponer de una instalación adecuada que evite en lo posible los escapes de polvo, puesto que no suele ser posible trabajar con material húmedo, al menos en las instalaciones convencionales.

EFECTOS PATOLÓGICOS DEL POLVO EN LA MINERÍA:

Las partículas que llegan a la atmósfera constituyen lo que denominamos vulgarmente polvo en suspensión. Su efecto principal es el de oscurecimiento de la atmósfera, pero tiene o puede tener,en función de distintos parámetros, efectos notables sobre la salud de los que lo inhalan. Hay dos aspectos especialmente relevantes en este sentido: la granulometría de las partículas, y su composición.

ASPECTO GRANOLUMÉTRICO:

En lo que se refiere a la granulometría, las partículas de polvo pueden tener tamaños muy variables, en función de la energía que las sustenta. Esta energía puede ser un fuerte viento, o la fuerza de una erupción volcánica, o una voladura de rocas. En cualquier caso, las partículas de tamaños menores se mantienen sistemáticamente durante periodos de tiempo más largos que las mayores. Las más pequeñas tienen mayores "tiempos de residencia" en la atmósfera, aunque todas tienden a sedimentarse en cuanto la energía de sustentación disminuye lo suficiente o cesa.

En concreto, las de tamaño inferior a 2.5 micrones presentan los mayores tiempos de residencia, con diferencia respecto a las de mayor tamaño. Esto hace que a menudo se estudie la distribución de estas partículas, que pueden tener procedencias remotas. Otra cuestión, que afecta especialmente a la salud, es que las partículas de tamaño inferior a 10 micrones son capaces de alcanzar las zonas más profundas del sistema respiratorio (pulmones), mientras que las de tamaño mayor suelen quedar retenidas en el tracto respiratorio. Las menores, por tanto son susceptibles de causar mayores daños orgánicos. Por otra parte, las partículas de estos tamaños menores se suelen originar casi exclusivamente por efecto de procesos de combustión, por lo que suelen ser partículas asociadas a contaminación industrial o urbana. Las partículas de tamaños mayores tienen a depositarse con mayor facilidad, y se denominan partículas sedimentables. El principal problema que plantean es de suciedad, que puede combinarse con otros fenómenos, como puede ser su alteración en contacto con el agua, generando compuestos de mayor o menor toxicidad ambiental. Los tamaños de las partículas que contaminan el aire son su mejor descriptor y varios de los equipos de control se seleccionan por esta característica.

ASPECTO COMPOSICIONAL:

El aspecto composicional tiene también una gran importancia, puesto que algunas partículas pueden producir efectos muy nocivos. Determinados asbestos pueden producir asbestosis y la sílice, silicosis. En otros casos, contienen metales pesados susceptibles de producir enfermedades concretas: el plomo (a través de combustión de gasolinas) produce saturnismo, el mercurio produce hidrargirismo, etc.

MEDIDAS PREVENTIVAS RECOMENDABLES:

En toda operación minera deberá hacerse un esfuerzo por prevenir la presencia del polvo en suspensión,

o por lo menos por mantener al personal alejado de la zona de alta producción de polvo.

Así que en general se recomienda implementar las siguientes medidas:

a) Evitar que el personal ingrese al área expuesta a contaminantes (mina), circule o permanezca en las vías de retorno de aire contaminado.

b) Prevenir la formación de polvo empleando duchas de agua en todas las operaciones que generen la formación de partículas finas

c) Mantener la roca fragmentada en condición húmeda hasta su extracción a la superficie. Para lo cual se recomienda mantener un contenido de humedad de alrededor de 5% en peso, empleando agua limpia para humedecer la roca.

CONTROL Y MITIGACIÓN DE POLVO EN LA MINERÍA

ANTECEDENTES

Se han dado algunas medidas recomendables para el control y mitigación de los polvos y así mismo sus efectos, sin embargo en el mercado existen muchas empresas que se dedican a la venta, diseño, instalación y prueba de equipos de control de emisiones contaminantes. Con este tipo de empresas el ingeniero de minas; debe tratar de dar la solución de algunos de los problemas de contaminación ambiental, por ello es que se debe tener una idea general de las principales características de los contaminantes del aire y de algunos equipos de control que se desarrollarán más adelante. Sin embargo existen cuatro 4 principios básicos que se pueden implementar a fin de disminuir el peligro de polvo en una mina:

a) Mantener un control estricto en la fuente del polvo a fin de disminuir su generación o por lo menos evitar que contamine el ambiente externo.

b) Diluirlo lo antes posible

c) Filtrarlo (retenerlo)

d) Evitarlo (mitigar producción).

SELECCIÓN DE EQUIPOS DE CONTROL DE CONTAMINANTES

Para seleccionar el mejor equipo de control de un contaminante como el polvo, se deben conocer muy bien las características de las emisiones, por ejemplo en el caso de las emisiones contaminantes del aire los principales términos que describen a las partículas suspendidas en el aire son los siguientes:

• Partículas. Cualquier material, excepto agua no contaminada, que exista en estado sólido o líquido en la atmósfera o en una corriente de gas encondiciones normales.(Partícula: Mas a discreta de materia sólida o líquida)

• Aerosol. Una dispersión de partículas microscópicas, sólidas o líquidas, en un medio gaseoso.

Polvo. Partículas sólidas de un tamaño mayor que el coloidal (0.05 micras), capaces de estar en suspensión temporal en el aire.

• Ceniza fina. Partículas de ceniza finamente divididas y arrastradas por el gas producto de la combustión. Éstas pueden o no contener combustible no quemado.

• Niebla. Aerosol visible.

• Humo. Partículas pequeñas arrastradas por los gases que resultan de la combustión.

• Hollín. Una aglomeración de partículas de carbón.

DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS

La definición del tipo de equipo a utilizar para controlar un contaminante, no sólo depende del tamaño de las partículas a controlar, también son muy importantes sus características físicas y químicas. De nada servirá un filtro de tela con material húmedo o con alta temperatura, tampoco funcionará un precipitador electrostático si el material a capturar no se puede ionizar. Por ello se deberán conocer las características físicas y limitaciones operativas de los equipos de control.

A continuación se hace una pequeña descripción de los equipos de control de polvos y gases y se establecen sus características de operación.

• Cámaras de sedimentación (abatimiento)

Son grandes cámaras en las que la velocidad de los contaminantes desciende abruptamente hasta que por gravedad (peso) se depositan las partículas en el fondo de la cámara. Su máxima eficiencia se logra con partículas no mayores a 1000 micrones, siempre y cuando su

• Separadores centrífugos

También se les conoce como ciclones y los hay de baja o alta energía. Estos equipos utilizan la fuerza centrífuga para hacer que las partículas se adhieran a una de sus paredes, de en donde éstas caen a una tolva receptora. Pueden captar con 95 % de eficiencia partículas de 50 micrones, cuando su diámetro es pequeño, porque la fuerza centrífuga es mayor que con diámetros grandes. A estos equipos se les puede inyectar agua y volverlos húmedos con lo que su eficiencia aumenta notablemente, pues llegan a captar polvo de 5 micrones con 95 % de eficiencia.

• Colectores húmedos

En los colectores húmedos lo que se hace es atrapar a las partículas contaminantes en las gotas de agua que circulan por el colector y luego eliminar del agua los contaminantes atrapados.También en los colectores húmedos puede haber algunas reacciones químicas o térmicas que pueden ayudar al control de emisiones de gases, por ejemplo si se tienen una emisión de óxidos de azufre (SOx) u óxidos de nitrógeno (NOx) al mezclarse con el agua se podrá tener ácido sulfúrico o nítrico, los que se pueden controlar en el equipo. Otro ejemplo es cuando se tienen emisiones de tretracloruro de etilo líquido que se utiliza para desengrasar. Su evaporación se da a temperatura ambiente y su condensación se logra a 15 °C, así que al pasar los gases evaporados por un recipiente en el que el agua baje su temperatura a 15°C se logrará la condensación y por lo tanto su captura en el fluido de control.

• Filtros de tela o bolsas

En estos equipos el flujo contaminado pasa por un medio filtrante que por lo regular es de tela. Su eficiencia es muy alta y su caída de presión es media, pueden manejar grandes volúmenes y su potencia es media. Son equipos de gran eficiencia ya que llegan a capturar partículas de menos de 0.5 de micrones con 99%de eficiencia. Sus limitantes son la temperatura y la humedad; ya que no pueden manejar flujos a más de 200 °C y deben estar totalmente secos, de lo contrario se queman las bolsas o se aglutina el polvo y tapan las bolsas.

CONCLUSIONES:

Se considera polvo a partículas de 1 a 100 micras de diámetro Siendo la operación minera un proceso en el que el objetivo principal es fragmentar la roca, es inevitable que prácticamente toda acción emprendida dentro de las labores mineras genere polvo en mayor o menor grado. Lo cual nos motiva a dar la debida importancia de estudiar el polvo. Se deben considerar soluciones efectivas que resuelvan el control de emisiones, sin impactar en el proceso productivo.

Se debe observar la legislación ambiental vigente, para aplicar los límites máximos permisibles de cadacontaminante, al diseño y selección de los equipos, para cada proceso involucrado que emite contaminante.

RECOMENDACIONES:

Implementar y controlar las medidas preventivas mencionadas en el desarrollo del presente documento para disminuir la generación de polvo y evitar en lo posible los efectos dañinos del polvo para la salud ocupacional. Cumplir con las normas de la planta en higiene ambiental, y con la legislación vigente, para evitar daños a las personas, ambiente y la propia instalación y sus equipos.

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