Construção de um modelo computacional para o circuito de ventilação da Mina Esperança

Abstract

A ventilação em uma mina tem como principal objetivo o fornecimento de um fluxo de ar puro a todos os locais de trabalho em subsolo, em quantidades suficientes para assegurar as condições de higiene e segurança dos trabalhadores. A análise da eficiência ou do dimensionamento de um circuito de ventilação pode ser feita por meio de técnicas diretas de análise (algoritmo de Hardy Cross e Leis de Kirchhoff). Essas técnicas são extremamente trabalhosas quando se dispõe de um circuito de muitas malhas. Para uma análise mais detalhada ou previsão de mudanças no circuito de ventilação, empregam-se técnicas de simulação computacional. Essas técnicas foram utilizadas para a construção de um modelo computacional da distribuição do fluxo de ar para a Mina Esperança (SC), tendo como objetivo a adequação do atual circuito de ventilação a NR-22 e o aumento da quantidade de ar fornecida a cada painel em lavra para 2000 m3/min Na construção do modelo foram utilizados dados de vazão, diferença de pressão estática, geometria das galerias e as características dos ventiladores. Esses dados, correlacionados pelo simulador, indicaram valores de vazão e pressão compatíveis aos medidos na mina, com diferenças entre os valores simulados e medidos de até 20%, sendo essa diferença adotada, pela equipe de trabalho, para validação dos modelos computacionais. De posse do modelo validado, estudaram-se diversos cenários de lavra futura, antevendo os valores de vazão e pressão a serem encontrados. Portanto as técnicas computacionais para a análise de redes de fluxo comprovaram ser uma importante ferramenta de projeto, diminuindo custos e racionalizando os recursos disponíveis.

Mine ventilation aims at providing fresh air for all working faces at an adequate flow to assure an appropriate atmosphere to the miners. The design and efficiency analysis in a ventilation circuit can be carried out using Hardy Cross algorithm and Kirchhoff law. In a complex ventilation layout these techniques proved to be extreme laborious. For a more detailed analysis or checking the effect in the ventilation circuit due to mining changes, computational simulation can be used. These simulation methods were used to construct models for Esperança Mine (Brazil). The model construct by simulation aim at checking the adequacy of the ventilation circuit to the NR22 (Brazilian regulation). Also a scenario providing 2000 m3/min for each panel was studied. Information necessary to the model include: static pressure, openings dimensions and geometry, and fans operational characteristics. The output from the model includes air flow and pressure along the circuit. Differences between the values predicted by the model and true values are less than 20%. The model was accepted as valid and therefore used for simulating the ventilation at various mining layouts. Computational ventilation models demonstrate their usefulness in planning and improving underground atmosphere.