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Aire respirable en cámara de refugio

Aire respirable es simplemente el aire que permite sostener la vida, que tiene suficiente oxígeno en su mezcla y que no contiene contaminantes, como monóxido de carbono, dióxido de carbono, agua, o cualquier otra toxina que produciría envenenamiento a los ocupantes de la cámara de refugio durante el período de aislación.

Es necesario proveer varias fuentes de aire respirable dentro de sus cámaras de refugio, a fin de responder ante una variedad de situaciones.

Oxygen cylinders for breathable air in a refuge chamber
Los cilindros de oxígeno proporcionan una fuente secundaria de aire respirable para las cámaras de refugio permanentes.

Estándares de calidad del aire para cámaras de refugio

Dentro de Australia y Nueva Zelanda, para que pueda brindar una fuente verdadera de aire respirable, el sistema de filtración de una cámara de refugio debe responder a la norma AS/NZS 1716:2003 y a la cláusula 9.16 de la norma AS/NZS 1715:2009 sobre suministros de aire, o a sus equivalentes internacionales. Esta norma establece que el aire provisto a las cámaras de refugio:

  • No debe tener olor nauseabundo o desagradable; y
  • Debe contener no menos de 19,5 % y no más de 22 % por volumen de oxígeno.

Además, en condiciones ambiente de 15°C y 100 kPa absoluta, el aire:

  • No debe contener más de 11 mg/m3 (10 ppm por volumen) de monóxido de carbono;
  • No debe contener más de 1400 mg/m3 (800 ppm por volumen) de dióxido de carbono;
  • No debe contener más de 1 mg/m3 de aceites, y
  • Se deberán realizar pruebas regulares del aire en el respirador a fin de verificar su calidad, y se deberán conservar los registros de esas pruebas.

Fuentes de aire respirable en una cámara de refugio

Petróleo de Australia La directriz sobre Cámaras de Refugio para Minas Subterráneas del Ministerio de Minería Occidental establece que una cámara de refugio debe contar como mínimo con dos fuentes independientes de provisión de aire respirable. MineARC Systems recomienda una tercera fuente de aire respirable, siempre que sea posible

Dado que una cámara de refugio en esencia es una caja hermética que restringe la entrada de aire natural a la atmósfera interna, si no se cuenta con un suministro para respiración, los ocupantes se sofocarían rápidamente. Según cálculos brutos esto ocurriría en el término de 2-3 horas.

Refuge chamber breathable air sources
Refuge chamber breathable air sources

Las dos fuentes estándar de aire respirable dentro de una cámara de refugio MineARC son:

  • Ingreso de aire comprimido filtrado y regulado desde una fuente externa. En general, se provee desde un compresor grande en la superficie.
  • Cilindros de oxígeno que se utilizan junto con un sistema depurador. El sistema depurador elimina las toxinas (dióxido de carbono y monóxido de carbono) y los cilindros reintroducen oxígeno según la tasa de consumo.

Una tercera fuente opcional, recomendada, es el de oxígeno generado químicamente desde una candela de oxígeno. Esta se utilizaría ante una emergencia extrema, en caso de falla de los dos primeros sistemas, tanto para extender la duración como para alargar el tiempo de respuesta para salir de la cámara.

 

Fuente uno: Aire comprimido

El aire comprimido es simplemente el "aire" atmosférico en superficie que se inyecta a través de tuberías hasta la cámara de refugio bajo tierra mediante un compresor.

El caudal del aire comprimido hacia el interior de la cámara se ajusta con un regulador. La cantidad de aire comprimido requerido para conservar una atmósfera respirable dentro de una cámara se calcula en 85L/m (3CFM) para la cámara y 85L/m (3CFM) por cada persona de ahí en más.

Filtración

Antes de que el aire comprimido pueda considerarse apto para la recreación, es necesario que este filtrado para impedir el paso de los siguientes contaminantes:

  • Agua de la humedad ambiente que haya sido comprimida con el aire (partículas de agua en aire). Si no se elimina el agua, aumentará la humedad dentro de la cámara de refugio hasta tal punto que el índice calórico aumentará hasta niveles inhabitables.
  • Aceites (en forma líquida) captados de los lubricantes en los elementos mecánicos del compresor, o de escapes de combustibles o lubricantes que se queman durante el proceso de compresión. La niebla de aceites puede provocar molestias respiratorias, y también malestar y neumonía.
  • No es infrecuente la presencia de contaminantes, tales como monóxido de carbono e hidrocarburos de los escapes de equipos diésel, en las líneas de aire del compresor. El monóxido de carbono solo necesita estar presente en 30 partes por millón para provocar efectos físicos. Además, las partículas diésel pueden provocar molestias respiratorias y daños pulmonares irreversibles.
Compressed Air Management System for Breathable Mine Air
Sistema de optimización y control de aire comprimido (CAMS): sistema de filtración para aire respirable en mina
El orden de filtrado

El orden de los elementos de un sistema de filtración es crítico para asegurar que el aire comprimido provisto a una cámara de refugio sea seguro de respirar por sus ocupantes.

MineARC El sistema de optimización y control de aire comprimido (CAMS) está verificado conforme a la ISO 12500-1 y ha sido específicamente diseñado para satisfacer la norma AS/NZS 1716:2003.

Haga clic aquí para obtener más información sobre el sistema de optimización y control de aire comprimido (CAMS) de MineARC.

Etapa 1: Separador de agua

El protector contra inundaciones del CAMS impide que avancen grandes cantidades de agua a través del sistema de filtración, mientras el separador de agua centrípeto gira para mantener las pequeñas gotas de agua fuera del aire y recolectarlas en la parte inferior de la carcasa del filtro, para luego ser eliminadas a través del drenaje automático.

Etapa 2: Prefiltro

El prefiltro está diseñado específicamente para eliminar las partículas grandes de agua y aceite provenientes de la fuente de aire comprimido. Los materiales del elemento filtrante son tubos de acero galvanizado con malla interna y externa, que crean turbulencias sin generar caída de presión relevante. Entre estos tubos van colocadas microplanchas de lana de vidrio.

Etapa 3: Filtro coalescente

El filtro coalescente se utiliza para eliminar las partículas más finas de aceite y agua en el suministro de aire comprimido. El elemento filtrante de microfibras de vidrio borosilicatado puede absorber tanto partículas de agua como de aceite, mientras la fibra de vidrio permite que el agua fluya hacia el drenaje automático.

Etapa 4: Filtro absorbente

El filtro de absorción está diseñado para eliminar particulado diesel, olores, compuestos orgánicos volátiles, pequeñas cantidades de monóxido de carbono y partículas de aceite muy finas. El material del elemento filtrante es de planchas de carbón activado diseñadas para absorber contaminantes hasta su saturación.

 

Filtration order for compressed mine air
Orden de filtrado de aire comprimido de mina

 

Fuente dos: Depuración y cilindros de oxígeno

Para el caso de que la fuente de aire comprimido falle, la cámara de refugio debe contar con una fuente independiente y oxígeno, además de tener la capacidad de eliminar las toxinas, con el fin de mantener la atmósfera habitable. MineARC utiliza el oxígeno comprimido provisto desde los cilindros y un sistema químico de depuración para filtrar el aire de dióxido de carbono (CO2) y monóxido de carbono (CO).

El oxígeno comprimido proveniente de uno de los cilindros se libera hacia la cámara a través de un regulador que controla su caudal. El caudal se regula de acuerdo con la tasa de consumo de los ocupantes, que es de 0,5-0,6 L por persona por minuto. MineARC recomienda el empleo de los cilindros de oxígeno de calidad medicinal más grandes —es decir tamaño G— que contienen 8200 L de oxígeno respirable.

La depuración del aire es un proceso de eliminación química de contaminantes o gases no deseados en el aire. Dentro de una cámara de refugio MineARC, el sistema de depuración puede absorber 1400 L de CO2 utilizando un producto a base de cal sodada, que genera una reacción química que convierte el CO2 en una sustancia inerte. Cada ocupante producirá 30,6 L/hora de CO2, que será necesario eliminar mediante la recirculación del aire de la cámara a través del lecho químico. Cuando se la reacción química ya no se produce, se debe reemplazar el cartucho y la reacción química comienza nuevamente.

 

La depuración es diferente a la filtración, por cuanto un filtro es una malla que deja pasar el aire y captura las partículas sólidas; mientras que la depuración utiliza las reacciones químicas para modificar la composición de los gases a medida que pasan a través del sistema. Continúe leyendo sobre sistemas de depuración en cámaras de refugio en este artículo

 

 

Fuente tres, opcional: Candela de oxígeno (recomendada)

A través de una reacción química para generar oxígeno, la candela de oxígeno es el tercero y último de los métodos de suministro de aire respirable. La candela se quemará durante aproximadamente 60-90 minutos, produciendo 2600 L de oxígeno. De esta forma puede proporcionar aproximadamente 20 horas de aire respirable para 4 personas. En una candela no se puede regular la producción de oxígeno, y una vez encendida, producirá oxígeno a una tasa de aproximadamente 28 litros por minutos, hasta agotarse. Dado que se trata de la tercera fuente independiente de oxígeno, solo sería utilizada como último recurso.

 

Para obtener más información sobre fuentes de aire respirable de MineARC, contáctenos en para conversar con un representante MineARC.