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Ingenieros de la Sanford Underground Research Facility descubrieron que el agua cayendo por el Pozo 5 empujaba el aire por el sistema de ventilación, afectando el flujo durante tormentas y situaciones con gran volumen hídrico
La ventilación subterránea de la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford, en Dakota del Sur, comenzó a presentar cambios inesperados durante fuertes lluvias, con reducción e incluso inversión temporal del flujo de aire. Ingenieros descubrieron que el agua cayendo por el Pozo 5 estaba empujando el aire por el sistema, como un pistón gigante.
La lluvia cambió el comportamiento del aire en el subsuelo
El descubrimiento comenzó a partir de un problema observado hace algunos años en la Sanford Underground Research Facility, conocida como SURF.
Durante tormentas fuertes, ingenieros notaron que partes del sistema de ventilación subterránea se comportaban de manera diferente a lo esperado.
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Según la Autoridad de Ciencia y Tecnología de Dakota del Sur, el flujo de aire a veces disminuía o llegaba a invertirse por breves períodos. Al principio, el equipo no sabía explicar por qué sucedía esto.
Jason Connot, ingeniero de minería que trabaja en SURF desde 2019, fue uno de los primeros en notar el patrón inusual.
Relató que el ventilador se volvía “incontrolable” en el Pozo 5, mientras que algunas áreas registraban reducción o inversión en el flujo de aire durante lluvias intensas.
En una instalación subterránea, este tipo de alteración tiene importancia práctica. El aire fresco necesita circular de manera controlada, mientras que el agua subterránea y el agua de lluvia que se infiltran debajo de la superficie deben ser removidas con seguridad.
El Pozo 5 también recibe exceso de agua de lluvia
Normalmente, el aire fresco entra en la instalación por dos pozos de admisión y sale por dos pozos de extracción. Uno de estos caminos de salida es el Pozo 5, que también cumple otra función durante lluvias fuertes.
Cuando entra más agua en la instalación de la que el sistema de bombeo puede procesar, el exceso es enviado por el pozo hasta una piscina subterránea profunda. Luego, esa agua es bombeada de vuelta a la superficie.
Esta relación entre agua en caída y cambio en el flujo de aire no era evidente al principio. Los ingenieros podían observar el efecto en el sistema, pero aún no sabían qué mecanismo estaba provocando el cambio.
El avance vino con la instalación de sensores de flujo de aire Maestro en el nivel 2000. El nuevo equipo dio a los ingenieros una visión más clara de cómo el aire se movía por las galerías subterráneas.
Sensores y prueba en el nivel 4850 ayudaron a explicar el fenómeno
La investigación también contó con una pista anterior obtenida por Steve Gabriel, entonces profesor de ciencias de Spearfish High School, y sus alumnos.
Ellos construyeron e instalaron monitores de flujo de aire que registraron un aumento inesperado durante una prueba del sistema de diluvio del pozo en el nivel 4850.
Connot afirmó que el equipo sintió un aumento en el flujo de aire en ese nivel durante la prueba. La observación creó la correlación que ayudó a iniciar la investigación sobre el impacto del agua en el sistema de ventilación.
A partir de ahí, los ingenieros comenzaron a sospechar que la columna de agua en caída dentro del Pozo 5 estaba funcionando como un gran pistón. Al descender, el agua empujaba el aire a través de la red subterránea.
Un estudio publicado en la revista Mining, Metallurgy & Exploration describe efectos similares en grandes sistemas municipales de alcantarillado.
Connot y colegas de South Dakota Mines adaptaron estas ecuaciones de dinámica de fluidos al diseño subterráneo de SURF.
Según Connot, cuando los números y parámetros de la instalación fueron insertados en el modelo, los resultados coincidieron con las mediciones hechas por los ingenieros.
Él destacó que el peso de las gotas de agua podía mover una cantidad de aire mayor de lo que se imaginaría.
Descubrimiento puede ayudar en emergencias subterráneas
El efecto observado no se limita a tormentas. La información también es relevante para situaciones de emergencia, como incendios subterráneos, cuando ingenieros pueden verter grandes volúmenes de agua por el pozo.
Connot explicó que, en caso de incendio, ingenieros de minería a veces abren una válvula en la cima y lanzan agua en el pozo. Saber que esto puede alterar el flujo de aire se considera una información crucial para el equipo.
La investigación ya está ayudando a SURF a prever mejor cómo el sistema de ventilación subterránea responde cuando grandes volúmenes de agua entran en el pozo. Esta previsión permite anticipar ajustes y reducir riesgos operacionales.
Bryce Pietzyk, director de operaciones subterráneas de la instalación, afirmó que el trabajo permite que los ingenieros ajusten los controles de ventilación antes de que los cambios en el flujo de aire se conviertan en un problema.
En la práctica, el descubrimiento muestra que dos sistemas esenciales, drenaje de agua y circulación de aire, pueden estar más conectados de lo que parecía. En entornos subterráneos complejos, entender esta conexión ayuda a mantener la operación más segura.
Este artículo fue elaborado con base en información de la Autoridad de Ciencia y Tecnología de Dakota del Sur, del Sanford Underground Research Facility y de la revista Mining, Metallurgy & Exploration, con datos, cifras y declaraciones preservados conforme al material consultado.
