sistema de aeracao

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Divisão de Engenharia 
Engenharia de Processamento Mineral 
II° ano – curso diurno, Turma- A 
Trabalho de Pesquisa 
Cadeira de Planificação Mineira II 
 
 
 
 
 
Tema: Aeração na mina subterrânea 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tete, Agosto de 2015 
Aeração na mina subterrânea 
 
ISPT, Planificação Mineira II, Curso Diurno, I Grupo. 2015 Página 1 
 
Adélia Manuel Mambalo 
Amância de Ester Manuel 
Dércio Filimão Matimbe 
Djenifa Mário Tivane 
Eufrásio Freng Carlota 
Felson Félix Ezembro 
Nilsa Abuca Fijamo 
Rafael Charuma Alberto Chengue 
Turma A, Curso Diurno, II° Ano 
Engenharia de Processamento Mineral 
Instituto Superior Politécnico de Tete 
Tema: Aeração na mina subterrânea 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tete, Agosto de 2015 
 
Este trabalho é de carácter avaliativo, que será 
apresentado no Instituto Superior Politécnico de Tete 
referente à cadeira de Planificação Mineira II orientado 
pelo eng°. Marcos Ginja 
Aeração na mina subterrânea 
 
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Índice 
Introdução .................................................................................................................................. 3 
Objectivos .................................................................................................................................. 3 
Objectivo geral ....................................................................................................................... 3 
Objectivos específicos ............................................................................................................ 3 
Histórico da aeração ................................................................................................................... 4 
Aeração ...................................................................................................................................... 4 
Importância............................................................................................................................. 5 
Tipos de aeração ..................................................................................................................... 5 
Componetes do ar ................................................................................................................... 6 
Circulação do ar na mina ........................................................................................................ 6 
Condições que ditam a escolha de número de galerias .......................................................... 6 
Qualidade do ar ................................................................................................................... 7 
Quantidade de Ar ................................................................................................................ 7 
Circuitos básicos de ventilação .............................................................................................. 8 
Portas de Ventilação ........................................................................................................... 8 
Ventiladores ......................................................................................................................... 10 
Instalação de sistema de ventilação ...................................................................................... 11 
Controle da ventilação .......................................................................................................... 12 
Conclusão ................................................................................................................................. 13 
Bibliografia .............................................................................................................................. 14 
 
 
 
Aeração na mina subterrânea 
 
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Introdução 
Neste trabalho serão abordados todos os temas referentes à aeração. Desde o seu historial, sua 
definição, o porquê da sua implantação, tipos de aeração, componentes, circulação, qualidade 
e quantidade do ar até os tipos de equipamentos disponíveis para a construção desse sistema. 
Os sistemas de ventilação e refrigeração estão entre principais investimentos de uma mina 
subterrânea, sendo fator imprescindível no planejamento econômico e de viabilidade do 
empreendimento mineiro. Sendo assim, é de suma importância que engenheiro de minas 
possua um vasto conhecimento sobre circuito de ventilação, suas utilidades, os equipamentos 
empregados, bem como seu manuseio. Para que este seja empregado e utilizado 
adequadamente a fim de evitar qualquer tipo de dano à saúde dos trabalhadores, ou acidente 
que possa ocorrer. 
 
Objectivos 
Objectivo geral 
 Debruçar sobre todas as técnicas que visam uma aeração efectiva e eficaz numa mina 
subterrânea. 
Objectivos específicos 
 Explicar como é feita a circulação do ar dentro de uma mina subterrânea; 
 Detalhar cada tipo de aeração ou ventilação usada na mina subterrânea de acordo com 
a quantidade dos poluentes ou substâncias tóxicas geradas na mina; 
 Propor medidas para uma melhoria contínua no sistema e evacuação do ar viciado na 
mina subterrânea. 
 
 
 
 
 
Aeração na mina subterrânea 
 
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Histórico da aeração 
O papel histórico da ventilação era fornecer um fluxo de ar fresco, suficiente para manter o 
oxigênio consumido pelos trabalhadores subterrâneos. Hoje a ventilação soluciona também o 
problema de gases nocivos, que em geral, são produzidos pelos próprios equipamentos 
utilizados na mineração. 
No passado, as minerações ocorriam perto da superfície onde a iluminação natural e a 
ventilação eram disponíveis. O fogo era usado para absorver ar fresco para dentro da mina e 
para exaurir as fumaças quentes para fora da mina. 
Em seguida, ventiladores de mão pequenos foram usados para conduzir o gás das frentes de 
lavra para as correntes de ar principais. Portas foram colocadas estrategicamente como parte 
do sistema da ventilação para guiar o fluxo do ar para as áreas selecionadas. 
Em 1920 esses ventiladores de mão foram substituídos por ventiladores de turbina pequenos. 
Ventiladores grandes do tipo sucção foram colocados na superfície e gradualmente 
aumentaram de tamanhos. 
Hoje, os motores de LHD são equipados com catalisadores para completar a combustão de 
gases que é realizada com uma eficiência de aproximadamente 90%. 
Os motores de LHD produzem também partículas sólidas devido à combustão incompleta e 
às impurezas no combustível. Infelizmente, o catalisador não é eficiente na remoção destes 
particulados. 
Aeração 
 Aeração de minas é uma parte da ciência e técnica mineira que trata da ventilação, a 
climatização e luta contra o incêndio e explosões das minas. 
Mas visto o aumento contínuo das zonas de minas com elementos tóxicos, deve – se 
encaminhar (conduzir) grandes quantidades de ar fresco do exterior e assim mandar ou 
recambiar o ar viciado afim que a composição e as propriedades do ar mantenham nos limites 
determinados pelas regras de higiene. 
O encaminhamento do ar consiste em garantir o escoamento constante do ar através de todas 
as galerias em actividade. 
Aeração na mina subterrânea 
 
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Uma boa aeração de uma mina subterrânea pode – se obter pelo menos por dois poços 
ligando as galerias subterrâneas com a sua superfície, cujo um é para conduzir o ar fresco da 
superfície para o fundo da mina e o outro para evacuar o ar viciado do fundopara a 
superfície. 
O poço que encaminha o ar fresco até ao fundo denomina – se poço de entrada do ar e o poço 
de reenvio de ar viciado é chamado poço de saída do ar. 
Importância 
A ventilação em uma mina subterrânea é necessária para: 
I. Fornecer oxigênio para a respiração do homem; 
II. Remover para fora da mina os gases nocivos ao homem provenientes de: 
 Operação de detonações; 
 Gases provenientes de maquinas (LHD, Jeep, etc); 
 Furos de sondagem e rocha; 
III. Manter a temperatura baixa nos locais de trabalho, para maior conforto e 
eficiência do homem; 
IV. Remover o calor produzido pelo homem, rocha, maquinas (LHD, Jeep, 
mineradores, schutlecar’s, etc), detonações, correias transportadoras, sondas, etc; 
V. Remover o pó originado nas frentes de lavra; 
 
Tipos de aeração 
Aeração principal: 
Consiste no encaminhamento do ar fresco da superfície, passando pelas todas as galerias 
antes de sair pelo(s) poço(s) de saída de ar até a superfície. 
Aeração secundária (local) 
Consiste em capturar o ar fresco a partir das obras principais até as frentes de 
enfraquecimento (sem saída). 
Aeração natural – é aquela ocasionada pela diferença de densidade, do vento. 
Aeração artificial (forçada) – é aquela ocasionada pelos ventiladores. 
Aeração na mina subterrânea 
 
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Aeração aspirante – é aquela que aspira o ar viciado até a superfície. 
Aeração recalcante – reprime o ar viciado até a superfície. 
Componetes do ar 
O ar é uma mistura composta por vários gases, e que, em geral, não se apresentam nas 
mesmas concentrações do ambiente de superfície. Isto ocorre porque o ar que circula na mina 
perde oxigênio e ganha gases provenientes da combustão de motores, detonação de 
explosivos, ou ainda, gases naturais do depósito. Os gases que podem ser encontrados são: 
𝑂2, 𝐶𝑂2, 𝐶𝐻4, 𝐶𝑂, 𝐻2𝑆𝑂4, 𝑆𝑂2, 𝑁𝑂2 𝑒 𝐻. 
O ar atmosférico é uma mistura bastante constante que contêm: 
 Nitrogénio - 78,10 % 
 Oxigenio - 20,90 % 
 Argon, Neon, Cripton - 0,93% 
 Dióxido de carbono - 0,04% 
Circulação do ar na mina 
O sistema de ventilação surgiu com o objetivo de retirar do interior da mina o ar de “má 
qualidade” e fornecer ar puro a todas as frentes de trabalho, em quantidade suficiente para 
oferecer aos trabalhadores condições mínimas de higiene e segurança. 
O movimento do ar na mina que permite a obtenção das condições climáticas segundo a 
necessidade humana acontece só com a influência da depressão natural ou artificial. Para que 
este movimento seja constante, cada mina tem que ter pelo menos duas ligações das galerias 
subterrâneas com a superfície. 
Condições que ditam a escolha de número de galerias 
Nas minas muito extensas com galerias complexas e muito ramificadas, podem existir várias 
combinações do fundo com a superfície: 
 Uma entrada e duas ou muitas saídas; 
 Duas ou muitas entradas e uma saída; 
 Duas ou muitas entradas e duas ou muitas saídas. 
Factores naturais à base da circulação do ar na mina são: 
Aeração na mina subterrânea 
 
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 A mudança térmica; 
 A mudança da composição do ar da mina; 
 O movimento do ar atmosférico (vento); 
 A diferença de nível, etc. 
Qualidade do ar 
Dentro de uma mina o ar pode ser dividido em quatro categorias: 
 Ar bom ou fresco: quando a atmosfera dentro da mina tem composição similar à da 
atmosfera externa. 
 Ar irrespirável ou empobrecido: a atmosfera apresentará essa condição quando 
contiver uma elevada proporção de gases irrespiráveis como: CO2, CH4, H, N, não 
satisfazendo às exigências respiratórias. 
 Tóxica: a atmosfera apresenta componentes nocivos como: NO2, CO e H2S. 
 Perigosa ou explosiva: quando a atmosfera apresenta gases combustíveis como CH4 
e CO e que associados ao ar podem formar misturas explosivas. 
Essas categorias permitem que se tenha uma noção dos problemas que o sistema de 
ventilação precisa solucionar. 
 Quantidade de Ar 
 Para minas de carvão: 6 𝑚3/𝑚𝑖𝑛 por pessoa. 
 Outras: 2 𝑚3/𝑚𝑖𝑛 por pessoa. 
 No caso de utilização de veículos e equipamentos a óleo diesel acrescentar 3.5 𝑚3/
𝑚𝑖𝑛 para cada circuito de ventilação de potência instalada. 
Para frentes de desenvolvimento: 
 Sem veículos ou equipamentos a diesel: 15,0 m³/min 
 Com veículos ou equipamentos a diesel utilizados simultaneamente, adotar o seguinte 
cálculo: 
𝑄𝑇 = 3.5(𝑃1 + 0.75 × 𝑃2 + 0.5 × 𝑃𝑛)[𝑚3/𝑚𝑖𝑛] 
Onde: 
QT = vazão total de ar fresco em metros cúbicos por minuto 
Aeração na mina subterrânea 
 
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P1 = potência em cavalo-vapor do equipamento de maior potência em operação 
P2 = potência em cavalo-vapor do equipamento de segunda maior potência em operação 
Pn = somatório da potência em cavalo-vapor dos demais equipamentos em operação. 
Circuitos básicos de ventilação 
Além da ventilação natural, existem outros dois circuitos de ventilação: circuito de ventilação 
principal e circuito de ventilação secundária. 
I. Circuito de ventilacao principal: utiliza os ventiladores principais que irão 
forçar o ar através do circuito de ventilação. Este circuito é formado por galerias 
de entrada de ar, galerias de retorno de ar impuro, e os tapumes, paredes, portas, 
pontes e reguladores que completam o sistema. 
O circuito principal de ventilação tem como função conduzir o ar novo até as frentes de 
trabalho mais distantes na quantidade suficiente para atender as necessidades, deve-se levar 
em consideração que para isso será necessário superar as resistências ao deslocamento do ar 
através das galerias e nos obstáculos como máquinas, obstruções por entupimento de galerias. 
Quanto maior for à resistência ao deslocamento do ar menor será a quantidade de ar 
impulsionada pelo ventilador. Outra função do circuito principal é a exaustão do ar impuro e 
pó das frentes de lavra, retornando pela galeria de reconhecimento e saindo pelo poço. 
II. Circuito secundário: Utiliza os ventiladores, dutos e exaustores que transportam 
o ar nos painéis, nas frentes de trabalho. A respeito do circuito secundário, este 
apresenta como função a condução através de dutos do ar puro e refrigerado pelas 
plantas até as frentes de trabalho. Este ar que é conduzido será utilizado na 
respiração do homem, diluição dos gases e diminuição da temperatura. Sua outra 
função é a exaustão do pó presente nas frentes de lavra. 
 
Portas de Ventilação 
O circuito principal de ventilação é um canal contínuo formado por galerias escavadas pelo 
desenvolvimento ou mesmo nos painéis, como as galerias são ligadas uma nas outras por 
travessas, para formar o tal canal, as travessas devem ser fechadas com cortinas, tapumes ou 
paredes. Para permitir o acesso de um canal para outro em alguns locais são colocadas às 
portas. 
Aeração na mina subterrânea 
 
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Nos locais onde a pressão do ar é muito alta, como próximo aos ventiladores principais, a 
abertura de uma porta provoca um curto circuito entre o canal de entrada e o canal de saída, 
perdendo-se uma quantidade muito grande de ar. Nestes casos usam-se duas ou mais portas 
desta forma quando se abre uma, há pelo menos outra fechada evitando o curto circuito. Por 
isto nunca se deve abrir duas portas ao mesmo tempo. 
No caso do descumprimento dessas instruções a mina ficará passível dos seguintes 
problemas: 
No caso de uma porta aberta, um buraco aberto na parede, a quebra e o abandono de um 
caminhão ou material que obstrua a passagemde ar. Isso poderá ocasionar uma piora nas 
condições de trabalho de um colega que esteja atuando nas galerias mais distantes, pela falta 
de oxigênio, pelo aumento da temperatura, pelo aumento da poeira. 
Portanto, é necessário que as instruções sejam seguidas corretamente uma vez que mau uso 
dos equipamentos de ventilação pode acarretar consequências gravíssimas. Caso sejam 
constatadas condições anormais no sistema de ventilação essas devem ser comunicadas ao 
setor de ventilação imediatamente. 
O não cumprimento dessas instruções pode causar as seguintes doenças: 
Pneumoconiose: é causada pelo acúmulo de poeira nos pulmões e as reações do tecido à 
presença desta poeira. 
 
 
São variações da Pneumoconiose: 
Silicose 
A silicose é uma doença incurável causada pelo acúmulo de poeira contendo sílica nos 
pulmões e a conseqüente reação dos tecidos pulmonares. Ela leva ao endurecimento dos 
pulmões, dificultando a respiração e podendo causar até a morte. 
Antracose 
Doença pulmonar que se instala pela inalação de poeira do carvão. Os pulmões dos 
trabalhadores expostos à poeira passam a apresentar nítida pigmentação negra, decorrente do 
depósito de partículas antracósicas (antracito - carvão fóssil). 
Asbestose 
Doença pulmonar, causada pelo acúmulo de fibras de asbesto no pulmão. Quase sempre vem 
acompanhada de câncer do pulmão. 
Aeração na mina subterrânea 
 
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Ventiladores 
Basicamente, existem dois tipos de ventiladores: centrífugos e axiais. 
Os ventiladores centrífugos – são aqueles em que o ar é levado para o interior do 
conjunto rotor e palhetas e liberado radialmente à armação. Vários ventiladores têm este 
conjunto rotor ou palhetas que se assemelham a um rotor de um motor de indução, 
consistindo de várias pequenas lâminas curvas. 
Abaixo estão descritos alguns modelos de ventiladores Centrífugos: 
a) Centrífugo com pás para trás - possui duas importantes vantagens: 1ª – apresenta 
maior eficiência e auto-limitação de potência. Isso significa que, se o ventilador está 
sendo usado em sua máxima potência, o motor não será sobrecarregado por mudanças 
de sistema de dutos. É um ventilador de alta eficiência e silencioso, se trabalhar num 
ponto adequado. 
 
Figura 1: Centrífugo com pás para trás 
 
b) Centrífugo com pás radiais - Um ventilador robusto, para movimentar efluentes com 
grande carga de poeira, poeiras pegajosas e corrosivas. Apresenta menores 
possibilidades de "afogar", sendo usado para trabalhos mais pesados. A eficiência 
desse tipo de ventilador é baixa, e seu funcionamento, barulhento. 
 
Figura 2: Centrífugo com pás radiais 
Aeração na mina subterrânea 
 
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Centrífugo com pás para frente - Mais eficiente, possui maior capacidade de exaustão a 
baixas velocidades, e não é adequado para trabalhos de alta pressão nem para altas cargas de 
poeira, apresentando problemas frequentes de corrosão, se mal utilizado. 
 
Figura 3: Centrífugo com pás para frente 
 
Os ventiladores axiais – são classificados em dois tipos, e ambos consistem de um 
conjunto rotor/palhetas em uma carcaça cilíndrica com lâminas aerodinâmicas para causar 
fluxo de ar através de um ventilador em uma direção axial. A diferença entre os dois tipos é 
que no ventilador axial de hélice existem hélices estacionárias para fortalecer o fluxo de ar e 
recuperar alguma energia rotativa, concedendo esta para o ar pelo movimento das lâminas. 
Instalação de sistema de ventilação 
Para instalação de qualquer sistema de ventilação é necessário um projecto com 
especificações de instalação e operação do ventilador principal e de emergência, contendo no 
mínimo: 
 Ventilação principal e de emergência; 
 Entradas aspirantes protegidas; 
 Não permitir a recirculação do ar; 
 Possuir sistema independente e alternativo de energia. 
O sistema deve possuir um medidor de pressão e que contenha alarme para o caso de 
paralisação. 
No caso de falta de energia para o sistema de ventilação deve-se providenciar a retirada de 
todo pessoal que esteja no interior da mina. Os ventiladores que são instalados nas frentes 
com presença de gases explosivos devem ser à prova de explosão. 
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Controle da ventilação 
Para controle da ventilação medições mensais de velocidade, vazão, temperatura de bulbo 
seco e úmido devem ser realizados, contemplando no mínimo, entradas da ventilação, frentes 
de lavra e desenvolvimento e o ventilador principal. 
Minas com presença de grisu, gases tóxicos, explosivos ou inflamáveis, o controle de 
concentração deve ser feito a cada turno nas frentes de trabalho em operação e em outros 
pontos importantes da ventilação. As estações de medição devem ser instaladas ao longo do 
percurso do ar, localizado antes e depois das ramificações das galerias. Junto às estações 
devem ser afixados quadros com os resultados obtidos nas medições. 
Sempre que ocorrerem mudanças na corrente principal deve ser realizada rigorosa inspeção 
no sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Conclusão 
Terminado o trabalho o grupo chegou a proposição final dos seguintes raciocinios: 
A ventilação em uma mina tem como principal objetivo o fornecimento do 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 e evitar doenças como a pneumoconiose 
(silicose, antracose e asbestose); uma boa aeração de uma mina subterrânea pode – se obter 
pelo menos por dois poços ligando as galerias subterrâneas com a sua superfície, cujo um é 
para conduzir o ar fresco da superfície para o fundo da mina e o outro para evacuar o ar 
viciado do fundo para a superfície e para final que a earação dividi-se em seis tipos 
nomeadamente aeração principal, secundaria, natural, artificial, recalcante e aspirante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Bibliografia 
ESTON, S.M. Problemas de conforto termo-corporal em minas subterrâneas. Revista de 
Higiene Ocupacional, v. 4,n.13,jul./set. São Paulo.2005. p. 15-17. 
FONTES, S.L. CVRD Sistema de Ventilação da Mina Subterrânea da UOTV – Gerência 
Geral de Fertilizantes CVRD – SE – I Congresso Brasileiro de Lavra Subterrânea –Belo 
Horizonte – MG, 2000. 
HARTMAN, H. L. Mine ventilation and air conditioning. 2nd ed. New York, Wiley. 1982. 
791 p.