trabajo ingles

1. Evaluación de Impacto Ambiental de los equipos de perforación
Ali Lashgari* y VladislavKecojevic
Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de West Virginia, Morgantown, West Virginia,
EE.UU.
Extracto
Los principales problemas ambientales en las operaciones de perforación están relacionados con
los contaminantes del aire y la exposición de sonido. Los impactos ambientales se evalúan a través de las
emisiones de escape en equipos, las emisiones de polvo y el nivel de presión sonora.Las emisiones de escape
contienen gases como el dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno (NOx), óxidos de
azufre (SOx) Y los compuestos orgánicos volátiles (VOCs). La generación de polvo se expresa a través del
material particulado (PM10) y partículas suspendidas totales (PST). En este trabajo, el modelado de impacto
ambiental de los equipos de perforación se llevó a cabo utilizando Microsoft Visual Studio. NET software.
Los resultados muestran que el consumo anual de combustible para ocho máquinas de perforación en la mina
era de 1,62 millones de litros, cada hora CO, NO NOx, SOx, y el total por hora y anuales de emisión CO2
para todos los ejercicios en la mina se determinó que eran de 1.720 kg y 4.344.570 kg, respectivamente. Los
resultados de este trabajo pueden ser utilizados por profesionales de la minería para ayudaren la
cuantificación del impacto ambiental de los equipos de perforación.
Palabras clave: Equipo de perforación; Impacto ambiental; Máquinas de Perforación; NEMS; EPPA.
Introducción
El objetivo principal en la selección de equipos de perforación es maximizar la tasa de producción
y reducir al mínimo el coste global y el impacto ambiental. Cuestiones ambientales importantes en las
operaciones de perforación están relacionadas a los contaminantes del aire y a la exposición de sonido.
Los contaminantes del aire incluyen Materia Particulado ( PM10 ), partículas suspendidas totales (TSP ),
dióxido de carbón ( CO2) , Monóxido de carbono (CO) , óxidos de nitrógeno (NOx), óxidos de azufre ( SOx)
Y los compuestos orgánicos volátiles ( VOCs ). Un número de estudios han sido realizados para analizar las
emisiones de equipos de minería y construcción.Lewis et al. [1] describe regulaciones gubernamentales que
limitan las emisiones de contaminantes del aire. Sharrard et al. Investigación llevada a cabo en el medio
ambiente y la energía con implicaciones en la industria de la construcción,llegaron a la conclusión que el
consumo de combustible de los equipos es casi el doble del nivel indicado en varios Informes
gubernamentales; que el impacto de las emisiones a la atmósfera es 30 % mayor en busca de partículas y casi
el doble de los niveles de NOx y VOCs. Kean et al. Está llevando a cabo un estudio para determinar las
emisiones de NOx y PM10 para equipos diesel todoterreno basado en el consumo de combustible diesel.
Gautam et al. Utiliza un método de prueba en campo para determinar los factores de emisiones para diesel
todoterreno,incluyendo excavadoras, retro excavadoras, topadoras y barrenderos de calle. Bogunovic y
Kecojevic. Han llevado a cabo investigaciones para determinar las emisiones de CO2 de los equipos en
minería de superficie. Lewis et al. Se basa en el consumo estimado de combustible, escape,y las emisiones
de polvo de excavadoras, cargadoras, palas cargadoras, retroexcavadoras, bulldozers, camiones todo terreno,
y moto niveladoras. Frey et al. Utiliza un sistema de control de emisiones portátil para recopilar datos de
excavadoras, retroexcavadoras, bulldozers, palas cargadoras de cadenas, cargadores frontales, moto
niveladoras, generadores y camiones fuera de la carretera. Dallmann y Harley. Realizaron una investigación
para determinar las emisiones de escape de NOx y partículas finas (PM2.5) de equipos móviles utilizando una
metodología basada en los combustibles. Kecojevic y Komljenovic. Determinan la cantidad de CO2 emitido
por camiones de transporte y costes asociados que pudieran derivarse de potenciales de la legislación de CO2.
Organiscak and Reed. Describen la media e instantánea de los niveles de polvo máximos entre los
30 m de caminos de acarreo. Los autores también publicaron los resultados de las investigaciones
relacionadas con la evaluación de la distancia de seguridad para los equipos con el fin de evitar la
sobreexposición al polvo respirable de camiones de plomo

2. La sobreexposición sonidos es un peligro importante para la salud. Conforme a Kovalchik et al.
Muchos de los riesgos para la salud asociados con las operaciones de minerías han mejorado, con la
excepción de la pérdida de audición. Los niveles de ruido excesivo son perjudiciales para los trabajadores
mineros. Bolt et al. Ha establecido relaciones basadas empíricamente de equipo pesado de exposición al ruido
como una función de caballos de fuerza. En 1982, La Administración Federal de Carreteras (FHWA) publicó
un modelo de sonido de la construcción estandarizada llamado modelo de ruido de la construcción de
carreteras. Más recientemente, Se han desarrollado un número de modelos para la predicción de la exposición
al sonido en proyectos de construcción,tales como CadnaA, SoundPLAN y el Modelo de Ruido Ambiental.
En estos modelos, los datos de equipos de sonido se expresan como un nivel de presión acústica a una
distancia de referencia.
El objetivo de este estudio fue evaluar el impacto ambiental de equipos de perforación en la
minería del carbón en superficie. Esta investigación es una parte de un proyecto más amplio sobre el
desarrollo de sistemas de software para la selección de sistemas de minería productiva, rentable y respetuosa
del medio ambiente. Está patrocinado por las iniciativas de investigación de los Apalaches para Ciencias
Ambientales (ARIES).
Método
Los datos para este proyecto se recogieron de una mina de carbón de superficie operativa en
Virginia Occidental. La mina ha estado activo desde principios de 1970. Formaciones geológicas en la mina
consiste en sobrecargar piedra arenisca, con algunas vetas de esquisto,cinco capas de carbón de diferentes
espesores intercalados porcapas de interburden. La mina produce aproximadamente 2,5 millones de toneladas
de carbón y cerca de 32 millones de metros cúbicos de escombros al año. Para lograr los objetivos de esta
investigación, el modelado de impacto medioambiental de los equipos de perforación se realizó utilizando
Paquete de software de Microsoft Visual Studio.NET. En las siguientes secciones se proporciono ecuaciones
matemáticas que se utilizan para la determinar las emisiones del escape y emisiones de polvo, y niveles de
sonido del equipo.
La emisión de escape del equipo de perforación (CO, NOx, SOx, COV, y CO2) está dada por la
ecuación:
Ei=EFi ×HFC×H
Donde Ei es la emisión anual de la sustancia i ( kg / año ) ; EFi: es factor de emisión de la
sustancia i ( kg / litro ) ; HFC: es el combustible diesel por hora Consumo ( litros / hora) ; y H: es el número
de horas de funcionamiento al año (hr / año ) . Los valores de los factores de emisión fueron adoptados de
NPI y la EPA.
La emisión de polvo se clasifica de acuerdo con el rango de tamaño de la partículas componentes:
TSP y PM10. El TSP es la carga de masa de partículas en el aire determinadas gravimétricamente por un
muestreador de aire de alto volumen. El PM10 se refiere a la carga de masa de partículas en el aire que
pueden pasara través de una entrada de tamaño selectivo con una eficiencia de corte del 50 % a los 10 um
diámetro aerodinámico. En otras palabras, TSP es el total de todas las partículas suspendidas en el aire de
operación de carga. El PM10 se refiere al subconjunto de TSP, incluyendo partículas menores de 10um
micras de diámetro.
Emisión de polvo de operación de perforación se determina por un método dado por la Agencia de
Protección Ambiental y la Comisión de Control de Contaminación del Estado. En este estudio,la emisión de
polvo se determinó usando la siguiente ecuación:
Ei=NH×EFi × (1-CEi /100)
Donde Ei es la tasa de emisión de contaminante i (kg / año), el NH es el número de agujeros
perforados por año; EFI es factor de emisión incontrolada de contaminante i (kg / hoyo), CEI es la eficiencia
global de control del contaminante i (%). El TSP y PM10 son contaminantes i.

3. Varias tecnologías de control de emisiones contaminantes, tales como filtros de tela,
precipitadores electrostáticos y depuradores húmedos,por lo general se instalan en algunos equipos para
disminuir la concentración de polvo emitido al aire. En los casos donde se utilizan herramientas de reducción
de tales emisiones, la eficiencia de recogida de polvo del dispositivo de reducción debe serconsiderada.
El nivel de ruido es el nivel de sonido en un punto de medición. Por lo tanto,el sonido producido
por el equipo debe describirse especificando la distancia de medición junto con el nivel de presión sonora.
Nivel de presión sonora (Lp) se puede expresar como:
Donde p es la presión de sonido (Pa), y Po es la presión acústica de referencia (Po = 2 x 10-5 Pa).
Una forma alternativa de describir el sonido producido por una máquina es el nivel de potencia de
sonido (Lw) tal como se indica en la ecuación:
Donde W es potencia acústica emitida por la fuente (Watts) y Wo es el nivel de potencia acústica
de referencia (Wo = 10-12Watts)
Por lo tanto,la relación entre el nivel de presión sonora y el nivel de potencia acústica para
equipos de trabajo en el área de minería de superficie puede escribirse como:
Donde Ao es la superficie de referencia que es 1 metro cuadrado y A representa el área de la
superficie que se determina de la siguiente medición:
A = 2π×r2
Donde r es la distancia desde la fuente de sonido.
Tanto nivel de potencia acústica y nivel de presión sonora se definen en una escala logarítmica,
llamada decibelios (dB). Los decibelios son una forma útil de manejar muy pequeñas o muy grandes valores
escalares, definidos de la siguiente manera:
Es importante señalar que los decibelios definidos por el poder de sonido y nivel de presión de
sonido son completamente diferentes, debido a que el nivel de referencia para el nivel de presión de sonido es
P0 = 2 x 10-5 Pa mientras que el nivel de referencia para el nivel de potencia acústica es Wo = 10- 12 Watts.
Es un medio para comparar dos sonidos y puede definirse mediante la comparación del nivel de sonido con un
sonido de referencia.
Resultados
La Figura 1 muestra un ejemplo de módulo de software que se desarrolla para la determinación del
impacto ambiental de una máquina de perforación. Desde que el proyecto fue completado por una empresa
con sede en América del Norte, todos los valores en el módulo se presentan en unidades inglesas. El consumo
anual de combustible para ocho máquinas de perforación en la mina se calculó en 1,62 millones de litros. CO
por hora, NOx, SOx y COV para todos los ejercicios se muestran en la figura 2, mientras que las emisiones
anuales de los diversos gases se muestran en la figura 3. El total por hora y emisión anual de CO2 de todos los
taladros en la mina se determinó que 1.720 kg y 4.344.570 kg, respectivamente.

4. Hay muchos modelos empíricos con un rango de valores para el coste de las emisiones de CO2, y se basan en
el potencial de la legislación CO2. Dos de los modelos más reconocidos incluyen la Información de Energía.

5. El modelode laAgenciaNacional de Sistemade Modeladode Energía(NEMS) y el Institutode las
emisionesde Predicciónde latecnologíayel modelode Análisisde Políticas(EPPA)
Massachusetts.Estosmodelosconsideranel costode CO2 que van desde $19 a $ 75 por tonelada
de CO2 emitida.Suponiendoque el costomínimode $ 19 por tonelada,el coste porhoray anual
de las emisionesde CO2sería $ 32.68 por hora y $ 82.546 por año, Respectivamente.
Conclusiones
El objetivode estainvestigaciónfue determinarel impactoambiental de losequiposde
perforaciónenunaoperaciónde laminería de superficie del carbón.El enfoqueutilizadoeneste
trabajopermitióladeterminaciónde escape ylasemisionesde polvo, yel nivel de presiónsonora.
El modeladodel impactoambiental de losequiposse realizóutilizandopaquetede software de
MicrosoftVisual Studio.NET.Losresultadosmuestranque el consumoanual de combustible para
ocho máquinasde perforaciónenlaminaerade 1,62 millonesde litros,COporhora , NOx ,SOx , y
el total por hora y la emisiónanual de CO2de todoslostaladrosen lamina se determinóque
1.720 kg y 4,344,570 kg , respectivamente.Losresultadosde este trabajopuedenserutilizados
por losprofesionalesde lamineríaparaayudaren lacuantificacióndel impactoambiental de los
equiposde perforación.
Reconocimiento
Se agradece la contribuciónfinancierade laIniciativade Investigaciónde losApalachesde Ciencias
Ambientales(ARIES).