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OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Definir a importância da ventilação em minas subterrâneas. > Descrever as possíveis consequências de uma ventilação ineficiente. > Apresentar casos específicos de ventilação em minas subterrâneas. Introdução Engana-se quem pensa que as minas subterrâneas consistem apenas em túneis espalhados pelo subsolo. As minas devem proporcionar condições de trabalho que preservem a segurança e a saúde ocupacional dos mineradores e demais colaboradores. Logo, a ventilação exerce um papel crucial em minas subterrâneas, sendo responsável por controlar os agentes químicos (poeira, gases, vapores, entre outros) e pelo conforto, sobretudo térmico, dos ambientes de trabalho. Neste capítulo, vamos explicar a importância da ventilação em minas subter- râneas e as possíveis consequências de uma ventilação falha ou ineficaz. Além disso, por meio de exemplos práticos, vamos descrever os tipos de ventilação em minas subterrâneas. Introdução à ventilação em mina subterrânea Ronei Tiago Stein Importância da ventilação em minas subterrâneas Conforme mencionam Curi (2017) e Botkin e Keller (2018), a mineração pode ocorrer na superfície (a céu aberto), a céu aberto, mas seguida de um estágio de transição à lavra subterrânea, ou de formas subterrânea (no subsolo) ou simultânea (combinação de métodos de lavra a céu aberto e subterrânea). Porém, normalmente são adotadas as minas a céu aberto ou subterrâneas, que se diferenciam pelos seguintes motivos. � Minas subterrâneas são muito menores que as minas a céu aberto. � Atividades de mineração em minas subterrâneas são menos visíveis, pois áreas menores na superfície são perturbadas. � Mineração subterrânea produz relativamente menos resíduos de rocha se comparada à mineração a céu aberto. � Minas a céu aberto frequentemente produzem enormes volumes de resíduos de rocha, com impactos bem visíveis. � Mineração de superfície é mais barata, mas produz maiores efeitos ambientais diretos. Na maioria dos casos, o ar de minas subterrâneas é seco, contendo um volume de 20,93% de O2, 79,04% de N2 e 0,03% de CO2. Além des- ses gases, a atmosfera subterrânea contém pequenas quantidades de outros gases, como metano (CH4), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (Nox), hidrocarbonetos não oxidados e parcialmente oxidados, amônia (NH3), gás sulfídrico (H2S) e dióxido de enxofre (SO2), mesmo sob condições normais. Segundo Gancev (2006), os gases presentes na atmosfera de minas subter- râneas podem ser provenientes dos motores a combustão, das detonações, do maciço, da oxidação de madeira ou minérios sulfetados, entre outros. Esses gases podem ser divididos em gases tóxicos e gases explosivos. Dife- rentes técnicas são utilizadas para manter os gases em níveis aceitáveis no interior de uma mina. Entre essas técnicas, as mais comumente adotadas são a prevenção da formação de gases, a prevenção da exposição de pessoas, a diluição dos gases e a remoção dos gases (GANCEV, 2006). Introdução à ventilação em mina subterrânea12 Especificamente falando da remoção dos gases, um elemento essencial e que não pode faltar em minas subterrâneas é a ventilação (Figura 1). Existe, inclusive, uma legislação do Ministério de Minas e Energia que fala sobre a ventilação em minas, a Portaria nº 36, de 16 janeiro de 2015. Segundo o art. 6.1.2 da referida portaria, tem-se: Para cada mina deve ser elaborado e implantado um projeto de ventilação com fluxograma atualizado periodicamente contendo no mínimo os seguintes dados: a) localização, vazão e pressão dos ventiladores principais; b) direção e sentido do fluxo de ar; c) localização e função de todas as portas, barricadas, cortinas, diques, tapumes e outros dispositivos de controle do fluxo de ventilação (BRASIL, 2015, documento on-line). Figura 1. Representação de um sistema de ventilação em uma mina subterrânea. Fonte: SRK Consulting (c2021a, documento on-line). Conforme a Portaria nº 36/2015, a ventilação em minas subterrâneas deve seguir alguns requisitos, como promover o suprimento de ar em condições adequadas para a respiração humana, renovação contínua do ar, diluição eficaz de gases inflamáveis ou nocivos e de poeiras do ambiente de traba- lho, e temperatura e umidade adequadas ao trabalho humano. Ainda, deve ser mantida e operada de forma regular e contínua. Mesmo em dias em que não haja operação em subsolo, no mínimo um terço do sistema principal Introdução à ventilação em mina subterrânea 13 de ventilação deve estar funcionando, e minas com emanações de gases nocivos, inflamáveis ou explosivos devem manter o sistema de ventilação integral (BRASIL, 2015). Costa (1998) descreve que o modo como as galerias da mina estão conec- tadas interfere na distribuição do ar e na queda de pressão de um sistema de ventilação. Essas conexões podem ocorrer basicamente de duas maneiras: em série e em paralelo. Contudo, normalmente os sistemas de ventilação de minas são formados por galerias conectadas de uma forma complexa, envolvendo os dois tipos de circuito combinados, recebendo a denominação de redes, ou sistema, de ventilação. Costa (2005) menciona que existem diferentes técnicas para realizar a ventilação em minas subterrâneas, como as listadas a seguir. � Exaustão: o ar é retirado das frentes de trabalho com auxílio de venti- ladores, os quais são instalados na boca da mina e ligados ao interior dela por condutos de aspiração, geralmente executados em lona es- truturada, chapa soldada ou madeira. � Insuflamento: o ar é levado até as frentes de trabalho através de ven- tiladores, os quais são colocados na boca da mina e ligados ao interior por condutos de insuflamento executados com os mesmos materiais que os de aspiração. � Modo misto: reúne as duas técnicas anteriores, fazendo a exaustão após as detonações de dinamite e demolições intensas, e insuflamento nas horas de trabalho normal durante as quais não se verificam formação de poeiras e fumaças em excesso. � Insuflamento pela entrada: o insuflamento de ar ocorre pela própria galeria de acesso, através de ventiladores adaptados à boca da mina, cuja entrada é estanque. Porém, a mineração deve ocorrer por duas galerias paralelas, de forma simultânea, fazendo-se o insuflamento por uma e a saída pela outra (Figura 2). Figura 2. Ventilação de galerias pelo sistema de insuflamento pela entrada. Fonte: Costa (2005, p. 81). Introdução à ventilação em mina subterrânea14 Pela técnica de insuflamento pela entrada, as galerias vão sendo interligadas à medida que a mineração progride, fechando-se as interligações anteriores. Nas galerias mortas, as quais não são atingidas pela ventilação geral, ocorre a ventilação secundária, com auxílio de pequenos ventiladores, os quais “coletam” o ar da ventilação geral e o colocam na frente de trabalho através de ramais especiais de insuflamento. Consequências de uma ventilação ineficiente em minas subterrâneas Os sistemas de ventilação em minas subterrâneas apresentam um papel fundamental. Entre os principais objetivos da ventilação, estão: � assegurar que o ar puro seja levado para dentro das minas subterrâneas; � criar melhores condições para o trabalho dos mineradores; � prevenir a estrutura de explosões e demais consequências quanto à reação do acúmulo de pós e gases explosivos; � remover o calor produzido pelas máquinas e pelos homens; � manter a temperatura mais baixa, visando a um maior conforto dos mineiros e demais colaboradores. As minas subterrâneas são consideradas espaços confinados, ou seja, áreas que não são destinadas à ocupação humana, com insuficiência de oxigênio, riscos potenciais de gases, vapores, eletricidade, com entrada restrita (SOUZA; MINICHELLO, 2014). Os trabalhos em espaços confinados são abordados pela Norma Regulamentadora (NR) nº 33. Nesses ambientes, os riscos provenien- tes de uma entrada sem as devidas precauções podem gerar de pequenos a grandes infortúnios, podendo, inclusive,provocar a morte dos mineradores. Um sistema de ventilação auxilia no controle do nível de oxigênio dentro das minas. Segundo Souza e Minichello (2014), o nível de oxigênio recomen- dado para trabalhos em ambientes confinados é de 19,5%, mas esse valor não pode ultrapassar os 23% em volume, pois, caso contrário, o ambiente se torna explosivo. Caso o nível de oxigênio caia na faixa de 15%, o minerador vai apresentar desorientação e problemas de coordenação. Com níveis de oxigênio abaixo de 6%, os colaboradores podem ir a óbito em até 8 minutos. Introdução à ventilação em mina subterrânea 15 No século XIX, era comum colocar gaiolas com canários nas minas a fim de monitorar os índices de gases tóxicos. Esses pássaros são sensíveis a ambientes contaminados. Como não existiam equipamentos para fazer esse monitoramento, os mineradores ficavam de olho nos pássaros; caso eles morressem, era hora de deixar a mina. Outra função dos sistemas de ventilação é garantir condições favoráveis (temperatura e umidade) para que os mineradores desempenhem as suas funções. O fato de estarem expostos a temperaturas diferentes do que podem suportar por um determinado período os faz vulneráveis a disfunções orgâ- nicas. A referência de temperatura corpórea do homem é de 36 a 37°C, não suportando bem temperaturas ambientais acima de 40°C. Ambientes acima dessa temperatura são inóspitos: o corpo não consegue amenizar o calor fazendo a troca com o ambiente, uma vez que a evaporação não é realizada adequadamente, e o seu bem-estar fica, então, comprometido. O sistema de ventilação em minas subterrâneas também visa a renovar o ar no interior da mina, visto que os poluentes e poeiras podem causar patologias nos mineradores. Algumas substâncias podem provocar queimaduras, outras irritações, asfixias (quando a pessoa fica sem poder respirar), problemas na pele, tonturas e problemas em várias outras partes do corpo, que poderão acarretar doenças facilmente curáveis até outras mais graves, como câncer. Algumas substâncias provocam efeitos a curto prazo, isto é, logo que elas entram em contato com o corpo ou caem sobre a pele. Outras apresentam efeitos retardados, de modo que os danos só começam a aparecer após alguns anos de trabalho ou mesmo após a aposentadoria do trabalhador (FREITAS; ARCURI, 2000; ORGANIZAÇÃO INTERNACIONAL DO TRABALHO, 2014). Dessa forma, quando o sistema de ventilação na mina é ineficaz, uma série de problemas podem assolar os mineradores, como descrevem Freitas e Acuri (2000). Vejamos esses problemas a seguir. � Respiração: a forma mais frequente de entrada de poluentes no corpo é por meio da respiração. Os danos que as substâncias poderão causar vão depender do tipo de substância que se está respirando. Algumas poderão provocar irritação logo no nariz e na garganta; outras provo- cam dor e pressão no peito; outras podem ir até o pulmão. É comum mineradores respirarem sílica e amianto, provocando a silicose e a asbestose, doenças pulmonares consideradas graves. As substâncias Introdução à ventilação em mina subterrânea16 que vão até o pulmão também podem passar para o sangue, sendo levadas para outras partes do corpo. � Irritação na pele: algumas substâncias/poeiras podem provocar lesões na pele, causando lesões superficiais ou penetrando na pele. Algumas substâncias podem provocar reação alérgica, acarretando ferimentos ou inchaços. Quando as substâncias penetram na pele, acabam penetrando na corrente sanguínea e sendo, então, levadas para outras partes do corpo. Nesse caso, o dano vai depender do tipo de substância. O benzeno, por exemplo, pode provocar danos na produção do sangue. Outras provocam problemas nos rins, no fígado, no coração ou em outras partes do corpo. � Irritação nos olhos: algumas substâncias exercem ação irritante ou corrosiva direta nos olhos. � Forma digestiva: normalmente ocorre de forma acidental, como por contaminação quando se tem o hábito de comer, beber ou mesmo fumar no ambiente de trabalho, ou devido formas inadequadas de trabalho. Nesse caso, a substância pode provocar queimadura ou irritação já na boca ou no caminho entre a boca e o estômago. Em outros casos, a substância pode ser levada pelo sangue para outras partes do corpo. Conforme Machado (2011), em minas (sejam subterrâneas ou superficiais), é comum haver a presença de sílica, que é o elemento mais abundante na superfície da Terra, constituindo-se em 97,6% da crosta terrestre. A sílica é desprendida quando as rochas são cortadas, serradas, polidas, moídas, esmagadas, entre outros tipos de beneficiamento mineral. O maior problema está relacionado com o dióxido de silício, que pode existir em duas variedades: amorfa e cristalina. A sílica amorfa, na forma diatomácea, aparentemente oferece baixo risco à saúde; já a forma cristalina e livre de combinações oferece alto risco, sendo que os mineradores podem apresentar silicose com o passar do tempo. Esse risco vai depender de três fatores: concentração de poeira respirável, porcentagem de sílica livre e cristalina na poeira, e duração da exposição. Silicose se refere a uma pneumoconiose, doença pulmonar causada pelo acúmulo de poeira nos pulmões decorrente da inalação de partículas de sílica. A sílica se deposita nos alvéolos pulmonares, causando graves danos a eles e levando a uma fibrose pulmonar nodular irreversível (CAPITANI; ALGRANTI, 2006). Introdução à ventilação em mina subterrânea 17 Com relação ao controle da poeira mineral no interior de minas, a NR nº 22 estabelece algumas medidas, especialmente umidificação, como as descritas a seguir (GUIA TRABALHISTA, [201-?]). � Em toda a mina, deve estar disponível água em condições de uso, com o propósito de controlar a geração de poeiras nos postos de trabalho, onde rocha ou minério estiver sendo perfurado, cortado, detonado, carregado, descarregado ou transportado. � As operações de perfuração ou corte devem ser realizadas por pro- cessos umidificados para evitar a dispersão da poeira no ambiente de trabalho. � Caso haja impedimento de umidificação em função das característi- cas mineralógicas da rocha, impossibilitando a técnica, ou quando a água acarretar riscos adicionais, devem ser utilizados dispositivos ou técnicas de controle que impeçam a dispersão da poeira no ambiente de trabalho. � Os equipamentos geradores de poeira com exposição dos trabalhadores devem utilizar dispositivos para a sua eliminação ou redução e ser mantidos em condições operacionais de uso. Com o avanço tecnológico e a crescente escassez de recursos minerais, cada vez mais se está aumentando a profundidade de exploração das minas subterrâneas. É comum utilizar equipamentos a diesel, mas esses equipamen- tos introduzem riscos relacionados com os subprodutos da sua combustão em ambientes confinados. Muitas vezes, esses ambientes podem se tornar irrespiráveis e causar danos irreversíveis à saúde humana. Exemplos de ventilação em minas subterrâneas Conforme Saliba (2010), o sistema de ventilação deve atender a alguns requi- sitos mínimos, como os elencados a seguir. � Ter ventilador de emergência com capacidade que mantenha a direção do fluxo do ar, de acordo com as atividades para esse caso, previstas no projeto de ventilação. � As entradas aspirantes dos ventiladores devem ser protegidas. Introdução à ventilação em mina subterrânea18 � O ventilador principal e o de emergência devem ser instalados de modo que não permitam a recirculação do ar. Ainda, devem ter sistema alter- nativo de alimentação de energia proveniente de fonte independente da alimentação principal para acionar o sistema de emergência em caso de: ■ minas sujeitas a acúmulo de gases explosivos ou tóxicos; ■ minas onde a falta de ventilação coloque em risco a segurança das pessoas durante a sua retirada. � Na falta de alimentação de energia e de fonte independente da ali- mentação principal, o responsável pela mina deverá providenciar a retiradaimediata das pessoas. � A estação onde estão localizadas os ventiladores principais e de emergência deve estar equipada com instrumentos para a medição da pressão do ar. � O ventilador principal deve ser dotado de dispositivo de alarme que indique a sua paralisação. � Os motores dos ventiladores a serem instalados nas frentes com pre- sença de gases explosivos devem ser à prova de explosão. � Todas as galerias de desenvolvimento, após 10 metros de avançamento, e as obras subterrâneas sem comunicação devem ser ventiladas por meio de um sistema de ventilação. Um sistema de ventilação em uma mina subterrânea é constituído de diferentes elementos, como ventiladores, reguladores, portas, barragens e cruzamentos de ar (Figura 3). Figura 3. Principais elementos do sistema de ventilação. Fonte: Adaptada de Cardoso (2014). Exaustão de ar Entrada de ar Entrad a Entrad a Ventilador principal Cruzamento de ar Fren te de t raba lho Reg ulad or Port as Barr agem Reto rno Introdução à ventilação em mina subterrânea 19 Cardoso (2014) descreve que os ventiladores (Figura 4) são utilizados para insuflar ou fazer a exaustão da vazão de ar para alimentar o sistema de venti- lação de mina. Os ventiladores são turbomáquinas geratrizes ou operatrizes que se destinam a produzir o deslocamento dos gases. Figura 4. Exemplo de ventilador utilizado em minas subterrâneas. Fonte: SRK Consulting (c2021b, documento on-line). Já os reguladores consistem em um sistema que realiza a abertura e/ou fechamento de orifícios a fim de regular a vazão de ar necessária para ventilar uma seção da mina. Esse método compreende a instalação de uma porta com um sistema de persianas ou com um painel de correr a fim de regular a vazão de ar para determinada seção da mina pela abertura ou fechamento dessas estruturas. Por sua vez, as portas são instaladas onde é necessário manter um acesso entre um sistema de entrada de ar e de retorno de ar. No caso, é um sistema composto por duas portas separadas a uma determinada distância. A primeira porta, ao ser aberta, permite que determinado equipamento ou veículo acesse o espaço vago. Depois de fechada, abre-se a segunda porta para que o equi- pamento ou veículo atravesse o sistema de portas. Assim, não há alteração nas vazões de ar ou inversão do sentido da vazão (CARDOSO, 2014). Introdução à ventilação em mina subterrânea20 Conforme determinada mina subterrânea vai sendo explorada, novas seções são abertas e outras são fechadas. Quando uma frente de trabalho é considerada exaurida, não há motivos para continuar mantendo a ventilação desses locais. Portanto, ocorre o isolamento da seção pela construção de uma parede (que pode ser de alvenaria, madeira ou aço). Esse fechamento da seção é denominado barragem. O cruzamento de ar ocorre onde a vazão de ar de entrada cruza com a vazão de ar de retorno, mas esses fluxos de ar não podem se misturar. Então, é realizada a construção de uma passagem, na qual a vazão de ar de retorno usará um caminho da passagem e a vazão de ar de entrada usará o outro caminho, de modo a não haver a mistura de ar (CARDOSO, 2014). É importante mencionar que o sistema de ventilação deve ser levar em consideração as condições topográficas, limitações do espaço e outras características específicas do local de operação. Os ventiladores, especificamente, podem ser divididos em dois modelos: os centrífugos e os axiais. Conforme Cristal Jr (2020), os ventiladores centrífugos (Figura 5) funcionam como bombas de ar. No mercado, há as seguintes três opções de modelos. � Centrífugos com as pás radiais: mais indicados para trabalho pesados, por ser um modelo robusto e barulhento. � Centrífugos com as pás para trás: são muito eficientes, mas não são indicados para locais que precisem “retirar” grande quantidade de poeira, devido à sua potência limitada. � Centrífugos com as pás para frente: são os modelos mais eficientes, já que têm uma alta capacidade de exaustão até mesmo em baixas velocidades. Introdução à ventilação em mina subterrânea 21 Figura 5. Tipos de ventiladores centrífugos utilizados em minas subterrâneas. Fonte: Adaptada de PosColheita (2018). Pás radiais retas Pás curvadas para trás Pás curvadas para frente Com relação aos ventiladores axiais (Figura 6), são mais indicados para minas com altas profundidades, uma vez que apresentam um sistema de baixa “perda de carga”, buscando a combinação de alta vazão e baixos níveis de ruído e consumo. Figura 6. Ventilador axial utilizado em minas subterrâneas. Fonte: Cristal Jr (2020, documento on-line). Introdução à ventilação em mina subterrânea22 Conforme Candia et al. (2009), são várias as causas de acidentes em minas subterrâneas. Inclusive, Saliba (2010) menciona que a mineração é um dos ramos de atividades que apresentam maior índice de acidentes do trabalho, além da exposição aos fatores de risco físicos, químicos, biológicos e ergo- nômicos passíveis de acarretarem doenças ocupacionais. Entre as principais causas dos acidentes na mineração, conforme Candia et al. (2009), estão: � eletricidade; � enclausuramento em espaços confinados; � explosão de explosivos manufaturados; � explosão de dutos sob pressão; � queda e deslizamento de materiais; � queda da face, suporte ou pilar da escavação; � queda de rochas do teto da escavação; � incêndios; � manuseio de materiais, equipamentos e máquinas; � ferramentas manuais; � carregamento de minério; � transporte horizontal e vertical; � ignição ou explosão de gases ou poeira; � inundação. Alguns desses acidentes/problemas podem ser evitados ou minimizados pela instalação de um sistema eficiente de ventilação na mina. Logo, percebe- -se a importância da ventilação nas atividades mineradores no subsolo. Conforme Machado (2011), diferentes critérios são utilizados para o dimen- sionamento de um sistema de ventilação em mina, como o número máximo de pessoas em subsolo, o consumo de explosivos, a quantidade e os tipos de veículos e equipamentos a óleo diesel, a tonelagem mensal desmontada, a velocidade mínima do ar, a vazão de ar por metro quadrado da área da frente em desenvolvimento, etc. Referências BOTKIN, D. B.; KELLER, E. A. Ciência ambiental: terra, um planeta vivo. Rio de Janeiro: LTC, 2018. BRASIL. Portaria nº 36, de 16 de janeiro de 2015. Altera as normas reguladoras da mineraçãodo DNPM, NRM 04 — aberturas subterrâneas e a NRM 06 — Ventilação. Diário Oficial da União, Brasília, 20 jan. 2015. Disponível em: https://www.in.gov.br/materia/-/ asset_publisher/Kujrw0TZC2Mb/content/id/32116566/do1-2015-01-20-portaria-n-36- de-16-de-janeiro-de-2015-32116552. Acesso em: 1 set. 2021. Introdução à ventilação em mina subterrânea 23 https://www.in.gov.br/materia/-/asset_publisher/Kujrw0TZC2Mb/content/id/32116566/do1-2015-01-20-portaria-n-36-de-16-de-janeiro-de-2015-32116552 https://www.in.gov.br/materia/-/asset_publisher/Kujrw0TZC2Mb/content/id/32116566/do1-2015-01-20-portaria-n-36-de-16-de-janeiro-de-2015-32116552 https://www.in.gov.br/materia/-/asset_publisher/Kujrw0TZC2Mb/content/id/32116566/do1-2015-01-20-portaria-n-36-de-16-de-janeiro-de-2015-32116552 CANDIA, R. C. et al. Análise de acidentes fatais na mineração - o caso da mineração no Peru. Revista Escola de Minas, 62, nº 4, p. 517-523, 2009. CAPITANI, E. M.; ALGRANTI, E. Outras pneumoconioses. Jornal Brasileiro de Pneumologia, v. 32, suppl. 2, 2006. Disponível em: https://www.scielo.br/j/jbpneu/a/F3XmcXpX6W9s Z6snFDF9qKD/?lang=pt. Acesso em: 1 set. 2021. CARDOSO, R. R. 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No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. Assim, os edito- res declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. Introdução à ventilação em mina subterrânea 25
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