UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ TESIS

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS TESIS OPTIMIZACIÓN Y MODERNIZACIÓN EN EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE ARENA DE SÍLICE PARA INCREMENTAR LA PRODUCCIÓN EN LA CANTERA SANTA ROSA 94-I C.C. LLOCLLAPAMPA PRESENTADA POR: BACH. OMAR ALFREDO, BENITO CUBA BACH. IVAN CARLOS, HUAMAN MENDOZA PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO DE MINAS HUANCAYO PERÚ 2014

2 Ing. Ms. SATURNINO ROSADO CARHUANCHO ASESOR II

3 DEDICATORIA Dedicamos la presente tesis: A Dios por mostrarnos día a día que con humildad, paciencia y sabiduría todo es posible. A nuestros padres y hermanos quienes con su amor, apoyo y comprensión incondicional estuvieron siempre a lo largo de nuestra vida estudiantil; a ellos que siempre tuvieron una palabra de aliento en los momentos difíciles y que han sido incentivos de nuestras vidas. III

4 AGRADECIMIENTO En primer lugar nos gustaría expresar los más sinceros agradecimientos a la Universidad Nacional del Centro del Perú, institución que nos albergó durante los 5 años de esta importante etapa de nuestra vida. Al Ing. Saturnino Rosado Carhuancho por su asesoramiento, enseñanza y consejos recibidos, y que gentilmente asumió la responsabilidad de asesorar esta tesis brindándonos su apoyo incondicional. Así mismo el agradecimiento a todos los docentes de la Facultad de Ingeniería de Minas que con sus enseñanzas y experiencias contribuyeron a la elaboración de la presente investigación. A la Comunidad Campesina de Llocllapampa por abrirnos las puertas para desarrollar este trabajo de investigación en su cantera y a cada uno de sus trabajadores por el apoyo en los trabajos realizados. IV

5 RESUMEN La presente tesis se realizó con la finalidad de responder al problema, En qué medida la optimización y modernización incrementará la producción de arena de Sílice en la cantera Santa Rosa 94-1?, la misma que tuvo como fin Incrementar la producción de arena de Sílice, estableciendo un método de minado optimo, dando las especificaciones técnicas de la implementación de una planta de tratamiento integral, y determinando la inversión de esta. En cuanto a la hipótesis, se verificó que al establecer un método de minado optimo, e implementar una planta de tratamiento integral se reduce los costos de operación, además de aumentar el rendimiento, la productividad y el Ratio Beneficio-Costo; asimismo se observó que la inversión es económicamente viable dado que la recuperación está dentro del tiempo establecido. En la investigación se utilizó el Método Científico. Para establecer el método de minado óptimo se realizaron diversas iteraciones mediante la aplicación del Software Minesight basándonos en los resultados obtenidos del Factor de Seguridad en el Software Slide y teniendo en cuenta la información geológica y topográfica. En las especificaciones técnicas de la implementación de una planta de tratamiento integral se revisó y analizó aplicaciones similares para adecuarlas a las condiciones que se presentan en la cantera estudiada. Como consecuencia, dado que la evaluación económica resulta muy favorable para la concesión minera Santa Rosa 94-1 es factible realizar el nuevo método de minado optimo y modernizar el proceso a través de la implementación de una planta de tratamiento integral obteniendo de esta manera el incremento de la producción, reducción de costos y acortar el tiempo de explotación. Palabras claves: Producción, Planta de Tratamiento, Optimización del Método de Minado, Cantera de Arena de Sílice, Sílice. V

6 ABSTRACT This thesis was carried out in order to respond the problem, what extent the optimization and upgrading will increase production of silica sand in the quarry " Santa Rosa 94-1 "?, it was aimed to increase production Silica sand, establishing an optimum mining method, giving the technical specifications for the implementation of a Comprehensive Treatment Plan and determining the investment of this. As hypothesized, we found that to establish a method for optimal mining, and implement an integral treatment plant operating costs will be reduced, while increasing performance, productivity and Benefit - Cost Ratio, also noted that investment is economically viable because the recovery is within the set time. In researching, the scientific method was used. To establish the optimal mining method several iterations were performed by applying the "Software Minesight Based on the results of the safety factor in the "Software Slide" and taking into account the geological and topographical information. In the technical specifications for the implementation of a comprehensive treatment plan is reviewed and analyzed similar applications to adapt to the conditions presented in the quarry studied. Consequently, given that the economic evaluation is very favorable for the mining concession Santa Rosa 94-1 " is the new feasible optimum mining method and modernize the process through the implementation of a comprehensive treatment plant thereby obtaining increased production, reduced costs and shorten the time of operation. Keywords: Production, Treatment Plant Optimization Method Minado, Quarry Silica Sand, Silica. VI

7 CONTENIDO ASESOR... II DEDICATORIA... III AGRADECIMIENTO... IV RESUMEN... V CONTENIDO... VII ÍNDICE DE FIGURAS... XV ÍNDICE DE GRÁFICOS... XVI ÍNDICE DE TABLAS... XVII ÍNDICE DE PLANOS... XIX INTRODUCCIÓN... XX CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1.1. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DEFINICIÓN DEL PROBLEMA PROBLEMA GENERAL PROBLEMAS ESPECÍFICOS OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO ALCANCES Y LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN MÉTODO DE INVESTIGACIÓN DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN VII

8 POBLACIÓN Y MUESTRA DEL ESTUDIO POBLACIÓN MUESTRA TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS TÉCNICAS DIRECTAS TÉCNICAS INDIRECTAS MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS A UTILIZAR PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL 2.1. GENERALIDADES INVESTIGACIONES, ANTECEDENTES RELACIONADAS CON EL ESTUDIO Planta de trituración y clasificación para Sibelco Minerales Objetivos Procesos de tratamiento en la planta Resultados y comparativos de curvas granulométricas Explotación De Arena Sílice - Provincia Pinar Del Río Extracción y acarreo del mineral Proceso de beneficio Operaciones tecnológicas asociadas Descripción de las operaciones tecnológicas Descripción de la planta de tratamiento de lodos Proyecto de Explotación Cantera de Agregados San José Descripción del Proceso Productos Finales Estudio de Impacto Ambiental Semidetallado C.C. Llocllapampa Descripción de las actividades a desarrollar VIII

9 Descripción del medio Impactos Ambientales Plan de manejo Ambiental Plan de Monitoreo Ambiental Plan de cierre Diseño y Planeamiento de Minado de la cantera de Sílice Santa Rosa 94-I aplicando técnicas de tecnología informática C.C. Llocllapampa BASES TEÓRICAS ARENA DE SILICE Y MATERIALES SILÍCEOS TRATAMIENTO DE ARENA DE SÍLICE EQUIPOS DE TRATAMIENTO DE ARENAS ALIMENTADORES TRITURADORAS FAJAS TRANSPORTADORAS LAVADO CLASIFICACIÓN TRATAMIENTOS ESPECIALES EQUIPOS AUXILIARES CLARIFICACIÓN DE AGUAS DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS Arena de Sílice Optimización Modernización Explotación Tipo Canteras Obtención Incrementar Producción Altura del banco (metros) Proceso de Tratamiento Selección de la arena de Sílice IX

10 Inversión Mínima Reservas de mineral Presupuesto FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS HIPÓTESIS GENERAL HIPÓTESIS ESPECÍFICAS DETERMINACIÓN E INDICADORES DE LAS VARIABLES CAPÍTULO III SITUACIÓN ACTUAL DE LA CANTERA DE SÍLICE SANTA ROSA 94-I DE LA UNIDAD ADMINISTRATIVA SANTA ROSA 2000 C.C. LLOCLLAPAMPA 3.1. GENERALIDADES INFORMACIÓN INTRÍNSECA ASPECTOS GENERALES GEOLOGÍA GEOLOGÍA REGIONAL GEOLOGÍA LOCAL ORIGEN DEL YACIMIENTO GEOLOGÍA ESTRUCTURAL GEOLOGÍA ECONÓMICA INVENTARIO DE RESERVAS PLAN DE MINADO MÉTODO DE EXPLOTACIÓN DEMANDA DE PRODUCCIÓN CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN Y OPERACIÓN CONTROL DE PRODUCCIÓN PROCESOS IDENTIFICADOS EN EL CICLO DE MINADO SITUACIÓN EXTERNA DEMANDA DE LA PRODUCCIÓN X

11 Antecedentes Demanda de la sílice en la industria PROVEEDORES CAPÍTULO IV OPTIMIZACIÓN Y MODERNIZACIÓN EN EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE ARENA DE SÍLICE 4.1. ACTUALIZACIÓN DE RECURSOS Y RESERVAS MANEJO DE INFORMACIÓN Y TOMA DE DATOS DE CAMPO MODELAMIENTO DEL YACIMIENTO RESUMEN DE RESERVAS (2013) ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LA ARENA DE SÍLICE ANÁLISIS QUÍMICO CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO OPTIMIZACIÓN DE LAS OPERACIONES MINERAS DISEÑO DE UN NUEVO MÉTODO DE EXPLOTACIÓN PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DE LA EXPLOTACIÓN PARÁMETROS GEOMÉTRICOS PARÁMETROS GEOMECÁNICOS PARÁMETROS OPERATIVOS OPERACIONES UNITARIAS PERFORACIÓN VOLADURA LIMPIEZA TRANSPORTE LÍMITES FINALES DE LA EXPLOTACIÓN PARÁMETROS MEDIOAMBIENTALES EROSIÓN AFECTACIÓN DEL PAISAJISMO XI

12 AFECTACIÓN AL RECURSO HÍDRICO CONTAMINACIÓN DEL AIRE GENERACIÓN DE RUIDO ANÁLISIS Y DISEÑO DE ESTABILIDAD DE TALUDES ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES UTILIZANDO EL SOFTWARE SLIDE PLANIFICACIÓN MINERA DESCRIPCIÓN Y CÁLCULO DE BLOQUES POR NIVELES DE LA MINA MODELO DIGITAL DEL TERRENO NIVELES DE EXPLOTACIÓN DETALLE DE EXPLOTACIÓN MINERA REQUERIMIENTOS DE PERSONAL REQUERIMIENTOS DE MAQUINARIA MODERNIZACIÓN MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO INTEGRAL FUNDAMENTO DE LA PROPUESTA PROCESO INDUSTRIAL DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN DISEÑO DE PLANTA (VER PLANO 04) EQUIPAMIENTO Y MAQUINARIA INDUSTRIAL ALIMENTACIÓN Y CRIBADO Alimentador de placas Criba Repartidor Vibrante Estructura de las cribas TRITURACIÓN Machacadora secundaria Estructura: TRANSPORTADORES Transportador EST Transportador EST XII

13 Transportador EST Transportador EST Transportador EST Ingeniería LAVADO DE ARENAS Noria TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DEL RECURSO EVALUACIÓN DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES - AGUA Clarificador Espesador CUADRO DE POTENCIAS REPERCUSIÓN DE LA ACTIVIDAD SOBRE EL MEDIO AMBIENTE EMISIONES RUIDOS VIBRACIONES OLORES ABASTECIMIENTO DE AGUA RESIDUOS SÓLIDOS GESTIÓN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO ETAPAS INVENTARIO TÉCNICO CAPACITACIÓN DEL PERSONAL DETERMINACIÓN DE COSTOS SUPERVISIÓN CONTROL PLAN PROPUESTO DEFINICIÓN DE TAREAS ALIMENTACIÓN Y TRITURACIÓN CRIBADO CONSIGNA DE RECAMBIOS INSTALACIÓN ELÉCTRICA XIII

14 CAPÍTULO V EVALUACIÓN ECONÓMICA DEL PROYECTO 5.1. COSTOS ASOCIADOS A LA PRODUCCIÓN COSTOS ACTUALES COSTOS PROYECTADOS EVALUACIÓN DEL ESTADO DE RESULTADOS ANÁLISIS DE LA INVERSIÓN - FINANCIAMIENTO ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS FLUJO DE CAJA ECONÓMICO Y FINANCIERO FLUJO DE CAJA ECONÓMICO FLUJO DE CAJA FINANCIERO RESULTADOS ECONÓMICOS (VAN, TIR, PAYBACK) RENTABILIDAD DEL PROYECTO CAPÍTULO VI PRESENTACIÓN. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 6.1. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS PRUEBA DE HIPÓTESIS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS XIV

15 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 - Vista general de la planta completa de Áridos BLESA 23 Figura 2 - Decantador / Espesador LASMERT 24 Figura 3 - Cabeza de mando con elevador de palas hidráulico 26 Figura 4 - Conjunto del floc-control 26 Figura 5 - Central preparadora de floculante 1500 / Figura 6 - Rebose de las aguas clarificadas 27 Figura 7 - Depósito pulmón de las aguas clarificadas 28 Figura 8 - Agua recuperada en el filtro 28 Figura 9 - Flujograma de tratamiento de las arenas 42 Figura 10 - Fotografía del Frente de Explotación 76 Figura 11 - Fotografía de las Instalaciones Auxiliares 77 Figura 12 - Fotografía del Proceso de Lavado de Arena de sílice 77 Figura 13 - Fotografía de la Cancha de Almacenamiento de Mineral y Transporte 78 Figura 14 - Topografía del Área de la concesión Minera en 3 Dimensiones Minesight 89 Figura 15 - Vista de la actual Cantera en 3 Dimensiones Minesight 90 Figura 16 - Imagen ASTERN S 12 - W Figura 17 - Block de Mineral Probado Probable en 3D Minesight 92 Figura 18 - Vista del Yacimiento y topografía en 3D - Minesight 92 Figura 19 - Vista del block de Mineral dentro de la topografía en 3D - Minesight 93 Figura 20 - Detalle de perforación 103 Figura 21 - Detalle de taladro cargado 104 Figura 22 - Modelo Digital del Pit Final para una Explotación de 25 años 113 Figura 23 - Niveles de explotación en 25 años de Planificación 114 Figura 24 - Block de Mineral por Niveles a Explotar 117 Figura 25 - Diseño de la Tolva 130 Figura 26 - Diseño del Alimentador de Placas 132 Figura 27 - Diseño de la Criba 133 Figura 28 - Diseño de la Trituradora Secundaria 137 Figura 29 - Diseño de la Faja Transportadora 139 Figura 30 - Diseño de la Noria 149 Figura 31 - Sistema de tratamiento de aguas residuales. 150 XV

16 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 1 - Producción de Materiales No Metálicos en el Perú... 6 Gráfico 2 - Producción de Materiales No Metálicos en la Región Junín... 7 Gráfico 3 - Análisis Granulométrico del Producto Arena de Sílice Gráfico 4 - Producción de Sílice por Regiones Gráfico 5 - Producción de Arena de Sílice en Concesiones Mineras de Junín Gráfico 6 - Producción de Arena de Sílice en la Concesión Minera Santa Rosa Gráfico 7 - Análisis Granulométrico de la Cantera Gráfico 8 - Curva Granulométrica del Producto Gráfico 9 - Diferencia de Producción Mensual entre Método actual y proyectado Gráfico 10 - Reducción del Costo de Operación con la Optimización y Modernización Gráfico 11 - Diagrama entre la Producción actual y proyectada Gráfico 12 - Diagrama entre la Utilidad actual y proyectada XVI

17 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 - Operacionalización de Variables Tabla 2 - Delimitación de la Concesión Minera Santa Rosa 94-1 en Coordenadas UTM. 64 Tabla 3 - Ubicación de la Concesión Minera Santa Rosa Tabla 4 - Accesibilidad a la Concesión Minera Santa Rosa Tabla 5 - Inventario de Reservas (1999) Tabla 6 - Capacidad de producción de las pozas de lavado Tabla 7 - Capacidad operativa de las pozas de lavado Tabla 8 - Resumen de Reservas (2013) Tabla 9 - Análisis Químico Industrial de material de Cantera Tabla 10 - Análisis Químico Industrial del Producto Tabla 11 - Especificaciones del Producto Final Tabla 12 - Datos obtenidos en la Optimización del Diseño de Explotación Tabla 13 - Parámetros Geométricos obtenidos del yacimiento Tabla 14 - Propiedades físico-mecánicas de la arena de sílice Tabla 15 - Propiedades físico-mecánicas de las calizas pertenecientes a las cajas Tabla 16 - Parámetros de Diseño del método de explotación sobre el mineral Tabla 17 - Parámetros de diseño sobre roca estéril Tabla 18 - Resultados del análisis con el Software Slide sobre el Mineral Tabla 19 - Resultados del análisis con el Software Slide sobre limites finales de Explotación Tabla 20 - Tonelaje de Mineral y Estéril por Nivel de Explotación Tabla 21 - Vida de los Niveles de Explotación Tabla 22 - Detalles de Explotación en los Niveles 3810,3820, 3830 y Tabla 23 - Detalles de Explotación en los Niveles 3850, 3860, 3870 y Tabla 24 - Detalles de Explotación en los Niveles 3890, 3900, 3910 y Tabla 25 - Detalles de Explotación en los Niveles 3930, 3940, 3950 y Tabla 26 - Detalles de Explotación en los Niveles 3970, 3980 y XVII

18 Tabla 27 - Detalles de Explotación en los Niveles 4000, 4010 y Tabla 28 - Cantidad de Potencia Eléctrica requerida por cada máquina Tabla 29 - Detalle del Stock recomendado según la investigación Tabla 30 - Costos Actuales aplicando el Método Artesanal Tabla 31 - Costo de Operación actual aplicando el Método Artesanal Tabla 32 - Costos Proyectados mediante la Optimización y Modernización del Tabla 33 - Costos Operativo proyectado para la obtención Tabla 34 - Costos detallado de Mineral para cada Nivel de Explotación Tabla 35 - Costo Operativo para extraer el material Estéril Tabla 36 - Costos detallado de Estéril para cada Nivel de Explotación Tabla 37 - Precios Unitarios de los componentes del Activo Tangible Tabla 38 - Análisis de la Inversión y su financiamiento Tabla 39 - Financiamiento del Préstamo Tabla 40 - Resultados del Análisis del Estado de Resultados con el Financiamiento Tabla 41 - Flujo de Caja Neto Económico Tabla 42 - Flujo de Caja Neto Financiero Tabla 43 - VAN y TIR ECONÓMICO Tabla 44 - VAN y TIR FINANCIERO Tabla 45 - Recuperación del Capital Tabla 46 - Utilidad del Proyecto Tabla 47 - Parámetros de Diseño del método de explotación sobre el mineral y estéril. 183 Tabla 48 Movimiento de Tonelaje de mineral y estéril en los Niveles de Explotación en 25 años Tabla 49 Maquinaria que conforma la Planta de Tratamiento Integral XVIII

19 ÍNDICE DE PLANOS Plano 1 : Ubicación y Localización Plano 2 : Geológico Regional Plano 3 : Geológico Local Plano 4 : Topográfico Actual Plano 5 : Topográfico Proyectado Plano 6 : Diseño de Planta de Tratamiento Integral Plano 7 : Blocks de Mineral Pit Final XIX

20 INTRODUCCIÓN La necesidad de aprovechar al máximo los recursos existentes de la concesión minera Santa Rosa 94-1, y utilizar la tecnología actual que nos permita obtener grandes beneficios tanto como económicos, sociales y medioambientales nos conduce al desarrollo de la investigación de la tesis: OPTIMIZACIÓN Y MODERNIZACIÓN EN EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE ARENA DE SÍLICE PARA INCREMENTAR LA PRODUCCIÓN EN LA CANTERA SANTA ROSA 94-I C.C. LLOCLLAPAMPA, la cual es un importante aporte para el desarrollo de la minería artesanal y pequeña minería concerniente al área de explotación de minerales no metálicos en esta región que cuenta con un alto potencial de estos yacimientos. La presente investigación se ha estructurado en cinco capítulos: el Capítulo I - Planteamiento Del Problema; comprende la identificación y determinación del problema, la formulación del problema, objetivos, justificación, metodología de la investigación, población y muestra, diseño de investigación, técnicas de recolección de datos y técnicas de análisis de datos; el Capítulo II - Marco Teórico Conceptual trata sobre investigaciones y antecedentes relacionadas al estudio, bases teóricas, definición de términos, hipótesis y variables XX

21 operacionales; en el Capítulo III - Situación Actual De La Cantera De Sílice Santa Rosa 94-I De La Unidad Administrativa Santa Rosa 2000 se recopila la información intrínseca detallando los datos de la geología, plan de minado y las características del producto; así como se detalla la situación externa observando la demanda de la producción y proveedores; el Capítulo IV Optimizacion y Modernización en el Proceso de Obtención de Arena de Sílice establece el diseño de un nuevo método de explotación considerando criterios geológicos, geométricos, geomecánicos, operativos y medio ambientales así como el análisis de estabilidad de taludes; también se plantea la planificación minera, viendo la descripción y cálculo de tonelaje en los niveles, detalle de explotación; presenta las especificaciones técnicas del proceso de implementación de una planta de tratamiento, la repercusión de la actividad sobre el medio ambiente y la gestión del mantenimiento preventivo; en el Capítulo V - Evaluación Económica Del Proyecto se muestra la diferencia entre los costos actuales y proyectados; los indicadores económicos, el costo de inversión del proyecto, los resultados económicos y la rentabilidad del mismo; en el Capítulo VI Presentación, Análisis y Discusión de Resultados se presentan los resultados de la investigación, se realiza el análisis y discusión de resultados así como la prueba de hipótesis, y agregado a ello las conclusiones, recomendaciones y anexos respectivos. XXI

22 CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1.1. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO FORMULACIÓN DEL PROBLEMA La comunidad campesina de Llocllapampa, es titular de la concesión Santa Rosa 94-I, forma parte de la U.E.A. Santa Rosa 2000, que viene siendo explotado y administrado por la misma comunidad desde hace más de 100 años, con una producción de sílice actual de 260 TM diarios. La fuerza laboral es de 30 trabajadores que son directamente pertenecientes a la comunidad, realizando el trabajo de un solo turno de 7 horas diarias y 6 días a la semana. Para el carguío y transporte cuenta con un cargador de una capacidad de 3.3 m 3 de cuchara y 2 volquetes con capacidad de 20 TM cada uno. En la concesión minera Santa Rosa 94-1 se realiza una explotación de Tajo Abierto tipo Canteras, actualmente cuenta con bancos de alturas mayores a 40m y una sola plataforma de explotación, el material es debilitado con disparos y desprendido por medios mecánicos. 1

23 Se aprovecha la fuerza hidráulica del agua que es abastecida mediante canales provenientes de la quebrada de Poncijalo en época de lluvia o de abundancia de agua, de forma tal que el material disparado depositado por gravedad en la plataforma de carguío inferior, es acarreado a través de las canaletas para realizar el lavado del material roto. PROCESO DE SELECCIÓN DE LA SÍLICE El material pasante de la malla 1/16, es trasladado hacia pozas de sedimentación; dichas pozas al colmatarse, el flujo de agua es detenido hasta que esta sea completamente drenada para el posterior almacenamiento y secado natural en las canchas circundantes. El diseño del método de explotación y lavado de la Sílice es artesanal en todo el proceso productivo, pues esta es desarrollada en forma manual, empírica y a veces por intuición lógica de los trabajadores, debido a la falta de capacitación e información. El yacimiento está formado por arena de sílice de manera homogénea a lo largo de toda la estructura, con un estimado de 430 m de profundidad y 150 m de ancho y 1300 m de largo, con estas características el manto mineralizado presenta gran potencial para una extracción a gran escala, además la demanda actual del mercado nos lleva a una necesidad de aumentar la capacidad de producción de la cantera y para lograrlo requerimos de modernizar el proceso implementando una planta de tratamiento integral el cual ofrece un producto de calidad y cumpliendo todos los estándares solicitados por los clientes. 2

24 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA La minería en el mundo, actualmente se desarrolla en un ambiente cada vez más sofisticado, debido a la mecanización para la explotación de un yacimiento, de esta manera las minas se han visto obligados a incrementar su producción, incorporar la nueva tecnología en todas sus actividades, igualmente en las condiciones de seguridad y por supuesto en las restricciones ambientales que día a día son más exigentes. Por lo tanto, para la mejora y optimización de todos estos parámetros y hacer del yacimiento Santa Rosa 94-I un negocio rentable, es necesario modernizar el proceso de obtención de arena de Sílice a través de la implementación de una planta de tratamiento, para lo cual será necesario analizar y contar con una información actualizada acerca de la explotación de la cantera trayendo consigo los mayores ingresos que los cuadros actuales. Bajo este contexto se plantea las siguientes interrogantes: PROBLEMA GENERAL La optimización y modernización del proceso de obtención de arena de sílice incrementará la producción en la cantera Santa Rosa 94-1? PROBLEMAS ESPECÍFICOS 1.- Qué método de minado debe aplicarse tendiente a la optimización, y en qué medida reducirá los costos de operación? 3

25 2.- Qué efectos proporcionara la implementación de una Planta de Tratamiento Integral? 3. Cuál será la inversión para la implementación de una Planta de Tratamiento Integral en la cantera Santa Rosa 94-1? 1.2. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL. Incrementar la producción en la cantera Santa Rosa 94-1 mediante la optimización y modernización en el proceso de obtención de la arena de sílice OBJETIVOS ESPECÍFICOS. a) Determinar el método de minado mediante propuestas de optimización, y mostrar en qué medida se reduce los costos de operación. b) Especificar los efectos más importantes que proporcionara la implementación de una Planta de Tratamiento Integral c) Determinar la inversión para la implementación de una planta de tratamiento integral en la cantera Santa Rosa

26 1.3. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO El Perú cuenta con una gran variedad de minerales que lo convierte en un gran potencial (Gráfico 1) para desarrollar aportes económicos mientras la región Junín cuenta con muchas riquezas de minerales no metálicos, los cuales actualmente están siendo explotados por mineros artesanales y pequeños productores mineros (Gráfico 2), quienes no cuentan con un soporte técnico, ni asesoramiento de ingeniería en sus operaciones. La concesión Santa Rosa 94-I, cuenta con recursos y reservas que pueden ser explotadas sosteniblemente para lograr cambios socioeconómicos de sus usuarios (Comunidad Campesina de Llocllapampa). La presente investigación surge de la necesidad de aprovechar al máximo el potencial del recurso mineral no metálico. Actualmente la Concesión Santa Rosa 94-1 se ha colocado como el principal productor de Sílice a nivel nacional. A pesar de esto no se viene dando la debida importancia al desarrollo sostenible que debe de presentar el tipo de explotación para esta cantera, lo que involucra el uso racional del agua y la aplicación de nuevas tecnologías que coexisten con el medio ambiente, y las comunidades circundantes al proyecto. Debido a que dicha cantera está proyectada una vida de cientos de años con el ritmo de explotación actual, el presente proyecto se enfoca a reevaluar este tiempo de vida de la cantera, utilizando los métodos geo-estadísticos y otros datos con recolección de información actualizada y otros procesos de reingeniería. 5

27 Gráfico 1 - Producción de Materiales No Metálicos en el Perú Fuente: Ministerio de Energía y Minas 6

28 Gráfico 2 - Producción de Materiales No Metálicos en la Región Junín Fuente: Ministerio de Energía y Minas 1.4. ALCANCES Y LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN El alcance del presente estudio, es la investigación detallada del método de explotación de Sílice en la cantera Santa Rosa 94-I y lo que conlleva la implementación de una planta de tratamiento integral dirigida a la Comunidad Campesina de Llocllapampa. 7

29 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN En el desarrollo de la investigación se presentaron las siguientes limitaciones: Una de las limitaciones más importantes de la investigación es que no se contó con una nutrida información de la explotación del material en el país que nos permita desarrollar una investigación más profunda en este campo. El presente estudio se realizó en un tiempo de duración de 14 meses, el cual fue iniciado en septiembre del 2012 hasta noviembre del METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN MÉTODO DE INVESTIGACIÓN. La investigación que se desarrolló, utilizó el Método Científico no Experimental. El presente trabajo de investigación es de tipo descriptivo y cualitativo de nivel adaptativo, que consiste en la Optimización Y Modernización en el Proceso De Obtención de Arena de Sílice para Incrementar la Producción en la Cantera Santa Rosa 94-I, para lo cual se revisa la información directa e indirecta con el objetivo de determinar las propuestas de mejora. 8

30 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN. El diseño que se empleó en esta investigación es del tipo descriptivo prefacto. M : Muestra de elementos de estudio X i : Variables de estudio i = 1,2 O 1 : Resultados de la medición de las variables POBLACIÓN Y MUESTRA DEL ESTUDIO POBLACIÓN La población que abarcó este estudio comprende al yacimiento de arena de sílice en las 3 cuadriculas que conforman a la concesión minera Santa Rosa 94-1 perteneciente a la C.C. de Llocllapampa MUESTRA Según Hernández, Fernández y Baptista (1998), para el enfoque cualitativo, las muestras no probabilísticas o dirigidas son de gran valor, pues logran obtener los casos que interesan al investigador y que llegan a ofrecer una gran riqueza para la recolección y el análisis de los datos. Existen varias clases de muestras no probabilísticas, pero en este estudio se utilizará el muestreo por conveniencia en el cual, según Kinnear y Taylor 9

31 (1998), los elementos muéstrales se seleccionan con base en la conveniencia del investigador. En este trabajo los elementos muéstrales que se incluyen son las diferentes zonas de trabajos actuales en la cantera, tales como la zona de explotación, la zona de lavado y la zona de almacenamiento TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS TÉCNICAS DIRECTAS Observación realizada por parte de los investigadores a las diferentes zonas de trabajo en la cantera. Recolección de fotografías de la zona de estudio TÉCNICAS INDIRECTAS Se revisaron fuentes bibliográficas referidas al tema de investigación, tales como: libros, informes, revistas, publicaciones y tesis. Revisión de inventarios e informes operacionales con que cuenta la comunidad para el planeamiento y control de producción de la cantera MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS A UTILIZAR Se utilizaron materiales como: datos históricos y actuales con los que cuentan la empresa, informes operacionales y de producción de la comunidad. 10

32 Además se aplicaron herramientas informáticas aplicativas tales como: el software minero Minesight 3D y otros programas como: AutoCAD, Global Mapper, ArcGis, Google Earth, Paquete de Rocsciense, AutoCAD Civil 3D, Excel, y algunas otras bibliografías. Los instrumentos usados fueron los siguientes: computadoras, impresoras, GPS, Estación Total, Plotters, Cámaras fotográficas, Brújulas, etc PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS. Se realizó la recopilación de información histórica y actual con la que cuenta la empresa y un análisis interno y externo de la misma. Se realizó un levantamiento topográfico al detalle de toda la zona de exploración, oficinas, canchas de almacenamiento de mineral y desmonte y otras de infraestructuras. Se estructuró una base de datos geológicos y mineralógicos que nos permita procesar la información obtenida Se modeló un sistema tridimensional de la zona del yacimiento. Para la implementación de una planta de mecanización, se buscó información de las maquinarias utilizadas a través del mercado para la viabilidad del mismo ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS. Fueron utilizados los conocimientos de estadística paramétrica, elaboración de tablas, gráficos, planos, fotografías, así como uso de herramientas informáticas, etc. 11

33 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL 2.1. GENERALIDADES. Para sustentar la investigación se tomaron en cuenta tres parámetros importantes a considerar dentro del marco teórico conceptual, los cuales son: las investigaciones y antecedentes relacionadas con el estudio desarrolladas en la cantera estudiada así como en canteras de otras partes del mundo; las bases teóricas por autores especializados en el tema, la definición de términos básicos que serán empleados en la investigación y la definición de las hipótesis. 12

34 2.2. INVESTIGACIONES, ANTECEDENTES RELACIONADAS CON EL ESTUDIO Planta de trituración y clasificación para Sibelco Minerales 1 Sibelco Minerales forma parte del Grupo Sibelco 2, que es el primer productor en el mundo de minerales Industriales para la fabricación de vidrio, fundición, cerámica y de distintas aplicaciones químicas. Actualmente Sibelco Minerales explota un total de 11 centros mineros y kton de arena silícea, 200 kton de harina silícea, más de 50 kton de caolín, 25 kton de cristobalita y 30 kton de otros minerales industriales. Aritema es una empresa dedicada a la ingeniería, el diseño, la fabricación y el montaje de plantas de tratamiento de áridos y minerales, contando con ingenieros y proyectistas que durante más treinta años han realizado este trabajo para empresas constructoras, cementeras, multinacionales de árido y hormigón, así como para empresas de ámbito comercial o local, tanto en la industria como en la minería, siendo su especialidad la resolución de problemas y acoplamientos complicados, así como los proyectos llave en mano de instalaciones vía húmeda o vía seca, como la que se presenta a continuación. 1 ARITEMA 2010 Revista Rocas y Minerales 2 Sibelco se introdujo en España en 1953 como accionista de Arenas de Arija S.A., el año 2005 conforma Sibelco Minerales S.A. 13

35 La planta en la que se ha instalado la nueva maquinaria fabricada por Aritema 3, se encuentra en la cantera propiedad de Sibelco Hispania, situada en Granada, concretamente en la población de Dúrcal. Esta renovación de maquinaria y ampliación de producción se ha diseñado para pasar de 30 t/h de producto útil a 90 t/h tras la introducción de la nueva maquinaria. Los productos a realizar partiendo de un material extraído por ripiado o por voladura (en función de cada momento de la explotación del frente) con granulometría 0/100 mm, son principalmente 0/1, 0/2, 0/3 mm, con posibilidad de su tratamiento en un desfillerizador para eliminar el filler 4, obteniendo otros nuevos productos útiles Objetivos El objetivo de la renovación de esta planta fue fundamentalmente el aumento de la producción, rendimiento de la planta, reducción de costes de operación, la mejora en el campo de la seguridad para todos los trabajadores de planta, reducción de emisiones en forma de polvo, reducción de partículas de hierro arrastradas por el material procedentes de los desgastes de trituración en los productos finales que anteriormente se producían, posibilidad de realizar productos distintos a los actuales, aumentando la flexibilidad en las especificaciones para los productos finales, siendo esta la característica principal de esta instalación. Sibelco Hispania se caracteriza por producir a la carta, es decir, a pesar de tener 3 Empresa Española dedicada a la ingeniería, diseño, fabricación y montaje de Planta de Tratamiento de Arena. 4 Es el material residual en forma de polvo con partículas <0.1mm que provocan graves enfermedades respiratorias. 14

36 generalmente unos productos estándar en cartera, cada cliente solicita una arena con las especificaciones que considere necesarias para su proceso. Tiene clientes que piden especificaciones definidas hasta en 7 tamices distintos de un mismo producto, además de tener limitados contenidos en humedad, blancura, hierro, cromo, níquel, manganeso, etc. El diseño de la instalación se planteó de tal manera que fuera lo más compacta posible para poder acoplarla al espacio reducido donde se encontraba la antigua instalación y tener un período de parada muy reducido debido al montaje de la nueva instalación. La superficie de la planta es de aproximadamente 1200 m 2, en la cual se encuentra una zona de alimentación mediante una tolva, una primera clasificación de limpieza, una trituración en un triturador de eje vertical, tras la cual se realiza una clasificación, y una desfillerización para completar los equipos necesarios para obtener los distintos productos que ofrecen. Los grandes retos que se plantearon para Aritema fueron dar una solución técnica apropiada, con la flexibilidad deseada por Sibelco; montar la instalación en un tiempo récord de un mes, incluyendo las pruebas al arranque, así como ofrecer un producto duradero frente al desgaste de la dolomía, prolongado en el tiempo Procesos de tratamiento en la planta Los procesos a los que se somete la arena silícea tras su arranque y transporte a la planta se descomponen básicamente en dos. En una trituración terciaria y una clasificación en cribas y en separador dinámico, 15

37 con la peculiaridad de ofrecer distintas posibilidades de trabajo mediante los by-pass y la posibilidad de realizar múltiples combinaciones de mallas en las tres cribas probabilísticas montadas en la planta. El esquema del proceso se aprecia en el diagrama de flujos, así como en los planos de planta y alzado. La alimentación de la planta se realiza mediante camión desde el frente, a una tolva de 60 m 3 de capacidad (boca de sección 4,5 x 4,3 m para recibir articulados Volvo A-30 o Caterpillar 730 desde el frente), la cual lleva Instalada una parrilla horizontal con una luz de 120 mm, con el objetivo de no permitir la entrada de tamaños superiores a los que puede triturar la trituradora, y no producir problemas de atascos en la campana de alimentación de la trituradora o roturas de los eyectores, La tolva está dotada de cubrición para reducir las emisiones de polvo durante las descargas de los camiones y está provista de un sistema de elevación de la parrilla mediante cabestrantes eléctricos. La extracción del material de la tolva se hace mediante un alimentador vibrante de 600 mm de ancho hacia una cinta transportadora de 650 mm, equipada con una cubrición en chapa galvanizada y una potencia instalada de 15 kw. Desde esta cinta se alimenta una criba tipo probabilístico, que realiza labores de preclasificación con el fin de realizar una limpieza inicial con un rango de corte que puede variar en función de las condiciones ambientales para ofrecer la calidad requerida del producto final deseado. 16

38 Bajo la criba de limpieza se encuentra la trituradora, que es alimentado a su vez con material procedente del rechazo de las cribas de clasificación final. El caudal de alimentación del equipo de precribado y de trituración es controlado automáticamente mediante un variador de frecuencia, que es regulado mediante el amperaje que presentan los motores de la trituradora respecto al nominal, siendo alimentado al máximo de una manera automática, optimizando la producción, así como el desgaste de los forros y eyectores del mismo. Sobre esta trituradora, también es introducido el material de rechazo procedente de la clasificación mediante un elevador de cangilones. Este triturador se encuentra clasificado dentro de la trituradora de eje vertical impactor de alto rendimiento. El fundamento de trabajo de esta trituradora se basa en la velocidad de lanzamiento del material de alimentación por los eyectores que se encuentran en la mesa (-64 m/s) hacia los yunques, contra los cuales impacta y fracciona el material. La velocidad a la que gira la mesa aportará la energía para la trituración del material. En esta instalación esta máquina es la adecuada para realizar la trituración del material, tanto por granulometría de alimentación, características del material, tipo y calidad de producto final que se desea obtener. La clasificación del producto procedente de la trituración se realiza mediante dos cribas de tipo probabilístico modelo CP 200/5 con dos metros de ancho cada una y cinco bandejas para realizar dos productos útiles y un rechazo a retriturar mediante un elevador de cangilones que descarga 17

39 sobre la trituradora. La clasificación es a 0,8 a 2 o 3 mm, pudiendo hacer distintos productos accionando los by-pass de las canaletas. También se pueden realizar distintos ajustes para diferentes productos modificando las luces de las mallas. Estas cribas se caracterizan por realizar la clasificación de una manera vertical frente a las cribas convencionales que la realizan de una manera horizontal. Para facilitar este efecto, es necesario aprovechar toda la superficie útil de la máquina y esto se consigue utilizando alimentadores transversales. En este caso, se ha montado un único modelo de alimentador transversal modelo ATR 6012, para alimentar simultáneamente las dos cribas, con una potencia instalada de 2 x 4 kw, equipado con chapas anti desgaste totalmente intercambiables que prolongarán la vida útil de la máquina. Tras estas clasificaciones, mediante los by-pass instalados en las canaletas, se pueden obtener distintos productos que pueden ser sometidos o no a procesos de desfillerización mediante un separador dinámico propiedad de Sibelco o no, abriendo una nueva gama de productos que ofrece a sus clientes. Los distintos productos finales son almacenados en la nave y su apilado se realiza mediante cintas transportadoras. Su venta se realiza en diferentes formatos: big-bag, a granel, mediante camión con cuba cisterna, barco, etc. 18

40 % Retenido - AC Resultados y comparativos de curvas granulométricas En el Gráfico 3 se presenta un análisis granulométrico sobre el cual se plasman dos curvas. La primera en color azul, que presenta los resultados de la arena silícea de iguales características a la existente en Dúrcal, pero procesada para aplicaciones convencionales en hormigón, siendo triturado en una trituradora igual al montado en la planta de Sibelco, y la segunda gráfica corresponde a una curva tipo de salida de la trituradora montado en la planta presentada en estas páginas, sobre la cual se cambian distintos parámetros como la alimentación a la planta, las rev/min a la que gira la trituradora, la carga y la recirculación del producto en función del producto que se desee realizar. Tamaño de las Partículas (mm) Gráfico 3 - Análisis Granulométrico del Producto Arena de Sílice Fuente: Sibelco Minerales - Aritema 19

41 Explotación De Arena Sílice - Provincia Pinar Del Río Extracción y acarreo del mineral Las arenas cuarzosas son extraídas del yacimiento Santa Teresa, arena calidad A o blanca a 10 Km de la planta de beneficio y la arena calidad B o amarilla a 8.5 Km. Desde el yacimiento San Ubaldo la arena calidad G a 22 Km y desde el yacimiento ESBEC 19 la arena calidad F a 26 km. Para su explotación se realizan dos labores fundamentales, el desbroce y la otra son la extracción. Durante el desbroce se realiza la tala de los árboles y arbustos aprovechables por la empresa Forestal encargada de realizarla y la separación de la capa vegetal y el resto de la vegetación. La dirección de ejecución del desbroce se realiza en sentido opuesto a la dirección del arranque para contribuir a disminuir las perdidas en el mayor grado posible. El material arrancado es empujado hacia otros bloques ya explotados o fuera de los límites del yacimiento. Para las labores de extracción se utilizan bulldózer, cargadores y camiones. Una vez reapilada la arena por el bulldózer es cargada por cargador frontal hacia los equipos de acarreo hasta el patio de materia prima de la Planta de Beneficio. 5 EcuRed Cuba 2006 Proceso industrial para la arena sílice o cuarzosa 20

42 Proceso de beneficio El beneficio del mineral se realiza en una planta de alta tecnología de lavado con atrición, cribado, clasificación hidráulica, filtrado y secado. El proceso permite un tratamiento posterior de secado en una instalación anexa. Lavado y clasificación. Aquí se obtiene mediante el cribado, la atrición y la clasificación hidráulica las características granulométricas del producto para su comercialización Operaciones tecnológicas asociadas Cribado Primario La arena cuarzosa es descargada en la Tolva primaria desde donde es extraída mediante un dosificador de banda de velocidad constante hacia el transportador de banda que alimenta una la criba vibrante. El rechazo de esta criba es todo material extraño en la arena (raíces, trozos de madera, etc.) entre mm. Cribado Secundario Las bombas de aspiración alimentan la pulpa del 30 % en peso de sólidos a la criba estática de desbaste, donde se realiza el corte, mediante una rejilla de inclinación variable con luz entre 1 y 1.2 mm, el rechazo previsto en la anterior (aproximadamente el 15 % de la alimentación) se apura en otra criba sobre la que se descarga. Esta segunda criba es horizontal vibrante y dispone de boquillas rociadoras de agua, para rebajar la 21

43 concentración de sólidos en operación hasta un 10 % aproximadamente. Ambas cribas realizan el mismo corte hasta reducir el rechazo por debajo del 2.5 % sobre la alimentación. Dicho rechazo ( mm) Se apilará junto al edificio de clasificación. El pasante de ambas cribas, con partículas sólidas de tamaño inferior a 0.63 mm, se recoge en la tolva de descarga, junto con el agua de proceso procedente del colector general, para ajustar la concentración de la pulpa al 20 % en sólidos. Esta vierte la pulpa en el colector secundario. Proceso de secado Durante este proceso se obtiene un producto con una humedad máxima de1% Descripción de las operaciones tecnológicas Alimentación y Secado La arena después que alcanza la humedad prevista sale del tambor rotativo hacia una criba vibratoria diseñada para obtener producciones con determinadas características granulométricas. Enfriamiento La arena secada y aún caliente es depositada en una tolva mediante banda transportadora. El enfriamiento tiene lugar en la trayectoria desde la criba vibratoria hasta la tolva y durante el almacenamiento de la misma en dicha tolva aproximadamente 1 hora. 22

44 Descripción de la planta de tratamiento de lodos 6 A mediados del año 2000 la empresa ARIDOS BLESA S.A. encargó a TEFSA un estudio para la deshidratación de los lodos que se formaban con el lavado en su planta. Después de estudiar detenidamente los múltiples ensayos realizados con los lodos y las aguas contaminadas, se determinó cuáles eran los equipos adecuados a utilizar para este proceso y, sobretodo, cuál era la ubicación correcta de toda la instalación. Ahora se puede ver, tanto el dimensionado de los equipos como su ubicación, han resultado ser los adecuados. Las aguas brutas llegan por gravedad al espesador, los lodos concentrados son alimentados al filtro con una distancia mínima de tubería, las aguas clarificadas del espesador vierten, también por gravedad, al tanque pulmón de aguas y, como han podido comprobar, los accesos del personal son muy fáciles. Figura 1 - Vista general de la planta completa de Áridos BLESA Fuente: Áridos BLESA 6 ARIDOS BLESA S.A Planta de Tratamiento de lodos montada en osera Ebro (Zaragoza) 23

45 El estudio se ha basado sobre las siguientes bases de cálculo: Caudal de agua tratar 350 m³/h Contenido de sólidos en las aguas brutas 60 kg/m³ Contenido de sólidos en la purga del decantador 600 kg/m³ Peso de la materia seca que se produce 21 Tm/h Volumen de lodos a deshidratar 35 m³/h Humedad residual de las tortas 25% Peso de las tortas a evacuar kg/h Horas de funcionamiento de la planta 10 h Horas previstas de funcionamiento del filtro 11 h Ciclos previstos para el filtro 2 c/h Volumen necesario en el filtro l Decantador/Espesador 75 m, o Altura 4m Instalación automática de preparación de floculan 1500/2000 Depósito pulmón y almacén de aguas tratadas 3m, o Altura 3,2 m, Figura 2 - Decantador / Espesador LASMERT Fuente: Áridos BLESA 24

46 El decantador/espesador 7 seleccionado se trata de un espesador que tiene un diámetro de m y una altura lateral de 4m. Con este equipo se puede tratar un caudal de hasta 450 m 3 /h de agua bruta. Este espesador se caracteriza por tener el tanque configurado por 16 paneles de hormigón prefabricado que están exentos de mantenimiento y está dotado de los siguientes equipos: Cabeza de mando formada por una corona y bis sin fin sumergidos en aceite. Elevador de palas hidráulico que actúa en los momentos de sobrecarga. Medidor de esfuerzos que controla el grado de espesamiento del lodos y actúa sobre la bomba de extracción de lodos y sobre el elevador de palas. Central de preparación del floculante con capacidad de preparación de 1500 l y 2000 l de almacén. Floc-control que dosifica en todo momento la cantidad adecuada de floculante que se necesita en función de la carga de sólidos que entra en el espesador. 7 El suministrador de la maquinaria es la empresa LASMERT que acapara prácticamente la totalidad del sector. 25

47 Figura 3 - Cabeza de mando con elevador de palas hidráulico Fuente: Áridos BLESA Figura 4 - Conjunto del floc-control Fuente: Áridos BLESA Tanto la cabeza de mando del espesador como el floc-control, ejercen de cerebro en el control automático del espesador, son elementos imprescindibles para garantizar la total automatización del sistema. 26

48 Figura 5 - Central preparadora de floculante 1500 / 2000 Fuente: Áridos BLESA Esta central de preparación de floculante recibe las órdenes del floccontrol, prepara y dosifica el floculante en función de la carga de sólidos de las aguas que entran al espesador. Una vez clarificadas las aguas vierten por gravedad al tanque pulmón y desde este son enviadas nuevamente a la planta para ser reutilizadas en el proceso del lavado. Figura 6 - Rebose de las aguas clarificadas Fuente: Áridos BLESA 27

49 Figura 7 - Depósito pulmón de las aguas clarificadas Fuente: Áridos BLESA Figura 8 - Agua recuperada en el filtro Fuente: Áridos BLESA En esta planta se ha conseguido eliminar por completo el vertido líquido a balsas. En definitiva se ha conseguido eliminar las grandes extensiones ocupadas por los lodos y se han recuperado las fincas ocupadas por este vertido. 28

50 Proyecto de Explotación Cantera de Agregados San José 8 Proceso de la Planta de Trituración y Clasificación Para la preparación de agregados de material de construcción se empleara una planta de trituración y clasificación, los productos que se obtendrán es de acuerdo a las especificaciones de las Normas Técnicas ASTM, que son los siguientes: Piedra chancada de ¾, ½ y 1/8 (confitillo) Arena gruesa Arena fina Descripción del Proceso Tolva de Alimentación El material que es removido con excavadora y es cargado por la misma sobre volquetes se trasladan hacia la tolva de alimentación de gruesos provista de una parrilla de una abertura de 3m x 4m donde se separaran los materiales de dimensiones mayores que constituirán las piedras de zanja, mientras que el material de menor dimensión será almacenado en la tolva para luego ser recibido por el alimentador primario. La tolva de alimentación tendrá la capacidad de 24m 3. 8 MINERA DUNA CORP S.A Estudio de Impacto Ambiental 29

51 Alimentador Vibratorio Una vez ingresado el material al alimentador vibratorio de 960 mm x 3800 mm, con motor de 11Kw; la función que cumple los alimentadores es de separar el material que son mayores a 3 que pasará a la chancadora primaria y los que son material menor a 3, van directamente a la zaranda vibratoria que será conducida por la faja transportadora Nº 1, es aquí donde se clasificará el material en tamaños ¾, ½, 1/8 y arena gruesa. Zaranda Vibratoria (Clasificador) La Zaranda vibratoria cumple la función de clasificar el material en tamaños de ¾, ½, 1/8 y arena gruesa, los que son material mayor a ¾ es conducido por una faja transportadora a la chancadora secundaria cónica de 4, esta zaranda vibratorias es múltiple compuesto por tres niveles con mallas de ¾, ½ y en la parte inferior sirve para dos productos que es el 1/8 y la arena gruesa. Trituración Secundaria Chancadora Cónica En la chancadora secundaria cónica de 4, se triturará todo el material a una granulometría menor de ¾ y una vez reducido el material es conducido nuevamente a la zaranda vibratoria mediante una faja transportadora, esto último se conoce con el nombre de circuito cerrado. Fajas Transportadoras Serán necesarios de 7 fajas transportadoras, su función es transportar el agregado a las diferentes maquinas que consiste en: la faja que transporta el material de la chancadora primaria hacia la Zaranda vibratoria, una faja 30

52 de la zaranda vibratoria hacia la chancadora cónica, una faja desde la chancadora cónica hacia la primera faja, una faja que transporta agregados de ¾,otra que transporta agregados de ½, otra que transporta agregados 1/8 y una última faja arena gruesa Productos Finales En total se obtendrán cinco tipos de productos finales, en la planta de trituración y clasificación se obtendrán 4 productos que son piedra chancada de ¾, ½, 1/8 y arena gruesa, los mismos que serán descargados mediante sus respectivos fajas transportadoras de 15 mts de largo las cuales depositan el material separado en canchas especiales para su comercialización posterior. En la zaranda mecánica se obtendrá un producto que es la arena fina Estudio de Impacto Ambiental Semidetallado C.C. Llocllapampa 9 En el presente estudio en el resumen ejecutivo se menciona: Descripción de las actividades a desarrollar La actividad principal a desarrollarse en la concesión minera Santa Rosa 94-I por la comunidad Campesina de Llocllapampa es la explotación del mineral No metálico Sílice (SiO 2 ). Este producto mineral necesitara de un 9 ACOMISA

53 proceso de concentración y limpieza, para poder ser comercializado como materia prima en las diferentes industrias. El método de explotación a utilizarse en la Concesión Santa Rosa 94-I es el minado superficial por el Sistema a Tajo Abierto Canteras, el mismo que consta del siguiente ciclo de explotación: Perforación, voladura, Limpieza. El Sistema de explotación Tajo Abierto-Canteras consistirá en cortar tajadas de 10 metros de altura de banco con disparos, se aprovechara la fuerza hidráulica del agua que será abastecida mediante canales de la quebrada Poncijalo Descripción del medio La topografía de ambas márgenes de la Quebrada Poncijalo se encuentran formando terrazas de topografía plana, la zona es ligeramente suave y fácilmente accesible con presencia de amplias áreas planas donde crecen pastos naturales, sin embargo se tiene algunos sectores con perfil estratificado y de materiales diversos, con característica escarpada de 20 a 30 metros de altura. El clima típico de la zona es frio, y seco en los meses de invierno (Diciembre-Abril), se producen fuertes precipitaciones pluviales. En los meses de Mayo a Noviembre el clima es seco y con bastantes horas de sol, durante las noches se producen intensas heladas. Las condiciones climáticas de acuerdo con el Mapa Ecológico del Perú, elaborado por la oficina Nacional de los Recursos Naturales en base al Diagrama 32

54 Bioclimático de Holdrige corresponden a una zona de vida con características de Bosque Húmedo Montano Tropical (bh. MT) Impactos Ambientales Las actividades de producción realizados en la concesión Santa Rosa 94-1 en operación dentro de la UEA Santa Rosa 2000 de la comunidad Campesina de Llocllapampa, genera la modificación de relieve en aproximadamente 2.0 hectáreas, incluyendo en esta determinación la cantera propiamente y los materiales extraídos almacenados en zonas adyacentes. El transporte y despacho, generan algunas modificaciones medio ambientales de la zona. Dentro de la manipulación del materia destaca la operación de lavado de la arena silícea en la cantera Santa Rosa 94-I produciendo modificación de las condiciones en la calidad del agua superficial, que discurre por la quebrada Poncijalo, y que descarga sus aguas en el río Mantaro Plan de manejo Ambiental Las medidas de prevención contenidas en el Plan de Manejo Ambientas mitigaran la severidad de los impactos o evitaran que estos se presenten. La ejecución oportuna de las medidas de corrección permitirá recuperar la calidad ambiental del componente afectado transcurrido un tiempo determinado. Los impactos irreversibles que no son posibles de restituir a 33

55 sus condiciones originales del medio serán atenuados con las medidas de mitigación. En el Ambiente Físico: está constituido por la puesta en acción de las medidas de prevención, corrección y mitigación de impactos producidos hacia el aire, el agua, los suelos así como los impactos en la morfología, el paisaje, la flora, la fauna y el ámbito socio económico y cultural Plan de Monitoreo Ambiental El plan de Monitoreo Ambiental está orientado a controlar los parámetros más importantes que se consideran serán afectados por las operaciones del Proyecto de Explotación de la Cantera Santa Rosa 94-I, ya descritas. En este sentido, se consideran realizar el seguimiento y control de la calidad del aire, y del agua Plan de cierre Al término de las operaciones y/o a la finalización de la explotación de las canteras, el responsable del manejo ambiental ejecutara una serie de obras con la finalidad de restaurar los componentes naturales afectados, atenuar, disminuir, o eliminar el efecto ambiental. El Plan de cierre del proyecto incluirá el acondicionamiento final de canteras, para tal efecto previamente debe agotarse las posibilidades de explotación antes de acondicionar el depósito de modo definitivo, 34

56 desarrollando acciones como las descritas a continuación que entre otras son las siguientes. Reperfilado de taludes. Recubrimiento de áreas disturbadas con suelo natural. Plantación de áreas en el entorno con vegetación de tallo alto. Encauzamiento de escorrentías potenciales de carácter natural o accidental como producto de la modificación de la topografía. Limpieza y estabilización de taludes Diseño y Planeamiento de Minado de la cantera de Sílice Santa Rosa 94-I aplicando técnicas de tecnología informática C.C. Llocllapampa 10 La cual en sus conclusiones menciona: El modelamiento minero geológico del yacimiento Santa Rosa 94-I, conllevó a la creación de un sistema de información (topográficos, geológicos, muestreos y laboratorio). Para tal efecto se actualizaron planoteca, se llevó a cabo un levantamiento topográfico automatizado, muestreos sistemáticos, análisis de leyes en laboratorio, finalmente estos datos fueron revalidados y almacenados en una base de datos para luego ser procesados en el Software Datamine Para la estimación de reservas se construyó el modelo de bloques, evaluaron los datos a procesarse y estimaron un cálculo de reservas teniendo en cuenta parámetros de estimación, se obtuvo un modelo de 10 Luis Saúl Ames Tocas Tesis de Grado Diseño y Planeamiento de Minado de la cantera de Sílice SANTA ROSA 94-1 aplicando técnicas de tecnología informática C.C. Llocllapampa 35

57 bloques interpolados y un inventario de recursos económicos que fueron fundamentales para nuestro planeamiento de minado y control operativo de la cantera. El modelo de bloques con dimensiones de 10m. x 10m., radico en coincidir con la altura de banco en el diseño que se plantea, se procedió ser de igual modelo la interpolación de leyes dentro del modelo de bloques, obteniéndose la estimación de reservas de la cantera basado en el método clásico de inverso a la distancia Como sabemos la demanda de producción está en función al mercado tanto nacional como del extranjero, teniendo en cuenta en este análisis la demanda de producción obedece también al estudio de los sustitutos, gestión de los directivos y la implementación tecnológica de la empresa. Actualmente se cuenta con una capacidad instalada de TM/Mes, capacidad de producción de TM/Mes y venta de 5000TM/Mes, de acuerdo a la investigación realizada se estima una producción de 70000TM/Año. Datos que servirán para el diseño del pit y el planeamiento de minado. El diseño de planificación a largo plazo está vinculado a las fases de minado y tienen como objetivo optimizar los recursos conocidos de la cantera, optimizar los resultados económicos de la explotación del yacimiento a través de los siguientes elementos: Optimización del límite final, valor económico del block, envolventes óptimas, selección del pit final y evaluación del mismo. Esta planificación es propuesta a cinco años, las envolventes optimas nos llevaron a la obtención de una utilidad anual de S/ con una extracción de TM/Año. 36

58 La comunidad en la actualidad se ven en la imperiosa necesidad de expandir sus negocios, reducir sus costos, aumentar la productividad, mejorar la relación con sus clientes y empleados, automatizar la cadena de proveedores para subsistir, y por ello se propone la inversión en la implementación con esta tecnología que asciende a los US$ BASES TEÓRICAS ARENA DE SILICE Y MATERIALES SILÍCEOS 11 Las arenas consisten principalmente de cuarzo que es un mineral compuesto de óxido de silicio, duro con alto punto de fusión, transparente e incoloro cuando es puro. Debido a su alto contenido de cuarzo, las arenas son la fuente principal de sílice para varios productos industriales como por ejemplo cemento o vidrio. La sílice se emplea para la elaboración de los refractarios. Las arenas cuarzosas se utilizan directamente como abrasivo o para elaborar carburo de silicio que es un abrasivo de más alta calidad. Muy importante para muchos usos industriales de sílice, es su pureza. De la sílice pura, se elabora el silicato de sodio que se utiliza en la industria de jabón y química. La presencia aun pequeña de otros elementos cambia las características y usos industriales del material silíceo. Así por ejemplo, de las arenas cuarzosas puras se puede elaborar el vidrio blanco que es más valioso, mientras que contenidos aun pequeños de óxido de fierro, permiten 11 Stanislao Dunin Borkoswki; 1996 Minerales Industriales del Perú 37

59 solo elaborar el vidrio de color, por ejemplo para las botellas. De la misma manera la presencia de aluminio vuelve viscoso el vidrio fundido. Para algunos usos, no se necesita arenas cuarzosas puras. Así por ejemplo, en la industria del cemento las arenas pueden contener aluminio, fierro y álcalis siempre y cuando puedan ser incorporados en el Clinker respetando las proporciones químicas convenientes. La industria de la construcción, es el mayor usuario de las arenas impuras y exige solo su clasificación previa. Para la industria, interesan principalmente las arenas poco consolidadas. El uso industrial de cuarcitas con cementos silíceo está limitado porque son compactas y duras. La granulometría y hasta la forma de los granos, influye los procesos industriales y su costo. Las arenas finas y/o angulosas se funden con mayor facilidad que las redondeadas y gruesas, y por esto se las prefiere en la industria del vidrio. Por la misma razón, las arenas redondeadas son más apropiadas para fabricar moldes. Con respecto a las arena de Sílice 12 se sostiene que el silicio en forma de arena o de arenisca es uno de los elementos más comunes que se encuentran en la naturaleza. Forma parte del 95% de la corteza terrestre y aparece en todos los tipos de rocas de todas las edades geológicas y en todas las zonas de la tierra en compuestos constituidos por redes de tetraedros formados, a su vez, por 4 átomos de oxigeno que rodean a 1 átomo de silicio (SIO4). La relación de radios entre el silicio tetravalente 12 Manuel B. Revuelta, José Calvo S. y Luis Fueyo C ROCAS INDUSTRIALES Tipología, aplicaciones en la construcción. 38

60 Si 4+ (radio- 0.39Å) y el ion oxigeno 02- (radio- 1.40Å) es 0.278, lo que indica que la coordinación 4 será el estado estable de los grupos silíceo-oxigeno. Por lo tanto, la unidad fundamental base de la estructura de todos los silicatos está formada por cuatro iones oxígeno en los vértices de un tetraedro regular rodeando al ion silicio tetravalente y coordinado por este. Estas redes dan lugar al cuarzo, el mineral detrítico con estructura cristalina más común en la mayoría de las areniscas, y a sus variedades amorfas como son la trimidita, típica de las rocas efusivas acidas, y la cristobalita, que principalmente aparece en rocas ígneas y metamórficas y está presente en muchos cementos consolidando rocas. Pese a esta abundancia en prácticamente todos los ambientes geológicos, no es fácil encontrar este material en un estado tan puro que pueda ser utilizado para la fabricación de componentes informáticos, fibra óptica, cristal, fibra para aislamientos, etc. Por ejemplo, el cristal, uno de los elementos relativamente más fáciles de fabricar a partir de la sílice, es un elemento con un valor de fabricación bajo y requiere un consumo elevado de materia prima. Por lo tanto, los requisitos necesarios para que un afloramiento de material silíceo sea susceptible de ser explotado para la fabricación de vidrio son el coste de explotación, la disponibilidad de material, la pureza, la invariabilidad de los componentes quimos a lo largo de todo el afloramiento y el tamaño de grano. Teniendo en cuenta que el vidrio es uno de los fabricados más fáciles, para la fabricación de otros elementos, como chips informáticos o lentes científicas, los requisitos se multiplican y hace que sea más difícil encontrar un afloramiento con las cualidades necesarias. 39

61 Son muchas las aplicaciones de las arenas y materiales silíceos, más allá de su utilización en la fabricación de vidrio, que el común de la gente desconoce. A continuación se hace mención de algunas de estas aplicaciones. Arenas para vidrio Arenas para fundición Arenas para carga Arenas para filtración Arenas para abrasión Arenas para fracturación hidráulica Arenas para otros usos TRATAMIENTO DE ARENA DE SÍLICE 13 Explican que los distintos métodos de explotación empleados para la obtención de los materiales silíceos van en función del grado de consolidación que presenten los distintos materiales poco o nada consolidados, se extraen mediante el uso de dragas, dragalinas, cargadores y excavadoras con equipo frontal o retro, y el transporte se hace mediante camiones, cintas transportadoras o agua a presión hasta la planta de trituración o lavado. Para los depósitos de materiales consolidados, primero se realizan labores de perforación y voladura para 13 Manuel B. Revuelta, José Calvo S. y Luis Fueyo C ROCAS INDUSTRIALES Tipología, aplicaciones en la construcción. 40

62 liberar a los distintos materiales y luego se cargan mediante cargadores o excavadoras. En la extracción de arenas y gravas, donde se necesita una gama amplia de tamaños de partículas y un lavado de impurezas como las micas, arcillas, materia orgánica, etc. Se utilizan procesos de lavado, cribado e incluso en algunos casos separación mediante medios densos una vez realizada la trituración. En el caso de los cristales de cuarzo se extraen mediante el ripiado con buldóceres y se clasifican por tamaños en función de las necesidades del usuario. En el tratamiento de las arenas silíceas se dan fundamentalmente cinco procesos en los cuales se utilizan diferentes equipos que se reseñan a continuación. Estos procesos son la preparación, lavado, filtración y secado. En la preparación de las arenas se hace una puesta en suspensión y para ello se utilizan los cilindros lavadores o tromeles, los lavadores de tornillo y los tanques de agitación. Una vez realizado el lavado, se pasa a la clasificación, donde se hará una separación entre 2 mm y 0.8 mm y otra a tamaños más pequeños entre 0.5 mm y 0.8 mm. En la clasificación se utilizaran distintos equipos en función de si la clasificación se realiza por tamaño de partícula o por peso de la misma. A continuación se muestra un cuadro en el cual se pueden apreciar los distintos equipos utilizados en función del modo de clasificación y del tamaño de la clasificación. 41

63 Alimentación Preparación (Cilindro Lavador) Clasificación 0,5 mm (hidroclasificador + Rejilla) Deslamado 0,15 mm (Hidrociclón) Filtración (Hidrocilon + Escurridor) Figura 9 - Flujograma de tratamiento de las arenas Fuente: Firma arenas silíceas S.A. Grupo José Estévez Por tamaño de partícula: Cribas convencionales Cribas Rotativas Cribas de alta frecuencia Cribas centrifugas Rejillas Curvas 4-2 mm 3-1 mm 2-1 mm 2-0,5 mm mm Por peso de partícula Hidroclasificadores mm Hidrociclones 0,5-0,02 mm Una vez hecha la clasificación, se realiza un segundo lavado para eliminar las arcillas y finos nocivos con tamaños inferiores a 0.1 mm y también para eliminar los minerales pesados y/o ligeros. En esta etapa se utilizan para la eliminación de arcillas y finos nocivos las celdas de atrición, los 42

64 Hidrociclones y los tornillos y norias. Para la eliminación de los minerales pesados, se si realiza por vía húmeda, se utilizan las espirales de concentración, separadores magnéticos por vía húmeda o la flotación, mientras que si se hace por vía seca se utilizan los separadores magnéticos y los electroestáticos. Posteriormente, las arenas pasan a la etapa de filtración donde lo que se pretende es disminuir la cantidad de agua utilizándose para ello los escurridores vibrantes, los filtros de vacío, tanto de disco horizontal como de banda, y las centrifugas. Una vez realizada la filtración se pasa a la etapa de secado donde comúnmente se utilizan secadores rotativos y de lecho fluido EQUIPOS DE TRATAMIENTO DE ARENAS 14 Las arenas naturales, tal y como se encuentran en los depósitos sedimentarios (graveras, etc.), o bien las arenas artificiales obtenidas mediante trituración y molienda, partiendo de rocas o gravas, rara vez cumplen con las especificaciones establecidas para su empleo en la elaboración de hormigón, vidrios, prefabricados, morteros, etc. A fin de adaptar las características de estas arenas naturales o trituradas a las diferentes requisiciones del mercado consumidor, se precisa de determinados tratamientos que modifiquen todas o algunas de estas características. 14 Juan Luis Bouso Aragonés 1979 Equipos de tratamiento de arenas por vía húmeda 43

65 Se expone brevemente y con la mayor sencillez los tratamientos más comunes, explicando su finalidad y los equipos con que se cuenta para este proceso. La concepción y el diseño de las explotaciones así como la técnica operativa empleada varían cuando se trata de extraer rocas o materiales sin consolidar, en vía seca o en vía húmeda. Sin embargo hay ciertas analogías que se pueden citar dentro de los métodos de explotación empleados ALIMENTADORES Los alimentadores más empleados son: De vaivén Constan de una bandeja con movimiento alternativo, por un extremo llega el material y por el otro lo vierte, dejando caer sólo la cantidad para la que está tarado. Vibrantes Están formados por bandejas rectangulares soportadas por una montura y accionadas mediante una cadena y motor. De tablero metálico o de placas Se componen de una cadena sin-fin sobre la que están fijas unas placas, recoge el producto por un extremo y al avanzar la cadena lo vierte por el otro extremo. Son los más habituales en los grupos móviles. 44

66 De banda Similares a los anteriores pero la cinta sin fin es una banda en vez de un tablero metálico TRITURADORAS Trituradora giratoria Constan de una superficie de machaqueo fija en forma de tronco de cono (anillo cóncavo) alrededor de cuyo eje gira la superficie de machaqueo móvil (campana o cono triturador) constituida por otro tronco de cono. Machacan por compresión. La cámara de trituración está constituida por dos conos truncados. El eje de cono móvil tiene un movimiento pendular y la campana efectúa un movimiento excéntrico, cuando se separa las partículas descienden por gravedad y cuando se acercan las partículas se machacan por compresión. Las trituradoras giratorias se designan por la abertura de la boca de alimentación y no precisan de alimentador, pudiendo el camión descargar en una tolva debajo de la cual se encuentra la machacadora. Para regular las dimensiones de salida en la parte superior del eje del cono móvil hay una tuerca que permite su elevación y descenso. Las piezas sometidas a desgaste tienen forros cambiables. Una variante es el triturador de cono, usado para rocas blandas y a veces como machacadora secundaria por su facilidad para producir finos. 45

67 FAJAS TRANSPORTADORAS Este tipo de transportadoras continuas están constituidas básicamente por una banda sinfín flexible que se desplaza apoyada sobre unos rodillos de giro libre. El desplazamiento de la banda se realiza por la acción de arrastre que le transmite uno de los tambores extremos, generalmente el situado en "cabeza". Todos los componentes y accesorios del conjunto se disponen sobre un bastidor, casi siempre metálico, que les da soporte y cohesión. Se componen de los siguientes elementos: Estructura soporte de la cinta, generalmente es metálica. Está formada por módulos de forma que puede adaptarse a cualquier longitud de transporte. Son habituales tramos intermedios de 2, 3, 4, 5, y 6 m. Cilindro motor, generalmente colocado en la parte superior de la cinta (cuando no está horizontal) para que la cara de la banda cargada esté traccionada. Tambor de cola. Rodillos superiores de soporte de la banda. Rodillos inferiores. Banda textil o de material plástico con anchos que oscilan entre 400 y 1400 mm. 46

68 LAVADO El tratamiento conocido como lavado es realmente un proceso de clasificación selectiva con el que se pretende eliminar de las arenas unas partículas sólidas indeseables, bien por su naturaleza o por su tamaño. En ambos casos, el tamaño de corte está situado generalmente por debajo de las 150 micras (100 mallas) y casi la mayoría de las veces coincide con el tamaño de 74 micras, el tamiz 200 (200 mallas). Las Administraciones de gran número de países coinciden en fijar el punto.74 micras como referencia, y, generalmente, se exige que las arenas terminadas no presenten contenidos mayores al 5 por ciento de partículas superiores a este tamaño. Uno de los medios más simples para eliminar estas partículas finas, es su puesta en suspensión (partículas finas y materia orgánica), o bien su disolución (arcillas) mediante la ayuda de un medio líquido, para posteriormente eliminar éste, y con él las partículas indeseables. Como quiera que la finalidad principal resulta en la eliminación de partículas de arcilla que "manchan" los granos de arena, y esto se realiza con agua, al proceso se le denomina comúnmente como Lavado. Los sajones y países bajo su influencia denominan al proceso como Desliming = deslamado, eliminación de lamas, siendo éstas definidas, según nuestro diccionario, como lodo, cieno, y partículas muy finas de 47

69 mineral, lo que, como se ve, concuerda exactamente con la finalidad pretendida. Equipos empleados Partiendo de la base de que el lavado es una clasificación fina vía húmeda, los equipos a emplear deben ser "clasificadores. Los que emplean la fuerza de la gravedad. Dentro de esta primera familia podrían citarse los decantadores de depósito estático, los decantadores o clasificadores de tornillo y rastrillo y, finalmente, la noria lavadora o decantadora. Su principio de clasificación es común, y está basado en las diferencias de velocidad de sedimentación de las partículas en un medio líquido, según su tamaño. Las leyes que rigen este fenómeno son la de Stokes para partículas finas, y la de Newton para partículas gruesas. Todos los equipos citados constan de un recipiente donde se produce la decantación. Las partículas gruesas más pesadas caen rápidamente al fondo, y las finas y más ligeras permanecen en suspensión, siendo arrastradas por las corrientes provocadas en la superficie por los flujos de evacuación de aguas sucias. Las únicas diferencias entre estos equipos radican en los sistemas de extracción de la arena decantada. En los decantadores estáticos ésta sale por gravedad y, normalmente, con bastante agua. En los clasificadores de tornillo es una espiral de Arquímedes, con inclinación ascendente, la 48

70 encargada de extraer las arenas decantadas, al mismo tiempo que tiene lugar una eliminación de agua durante el transporte; los clasificadores de rastrillo, ya prácticamente en desuso, realizan la extracción mediante unos rastrillos, igualmente ascendentes, dotados de movimiento de va-y-ven. Por último, las norias extraen la arena sedimentada mediante una rueda de cangilones elevando la misma por encima del depósito de decantación y evacuándola. Generalmente, las paredes de estos cangilones presentan perforaciones que ayudan al drenaje de las arenas durante el recorrido de elevación CLASIFICACIÓN Los procesos de clasificación tienen por objeto modificar la distribución granulométrica de las arenas, a fin de que esta se adapte a unas determinadas exigencias. Un tratamiento de clasificación puede ser necesario para modificar simplemente los extremos finales, cabeza o cola, de la curva de distribución, eliminando partículas superiores o inferiores a un determinado tamaño, bien independiente o bien simultáneamente. Tal puede ser el caso de una arena standard 0/6 mm de la cual hay que eliminar los granos superiores a 4 mm. para que encaje perfectamente en el huso exigido por la Administración. 49

71 En la mayoría de los casos, los procesos de clasificación son realizados para modificar grandemente la distribución interna de una determinada arena que, en su zona intermedia, no cumple con las exigencias. Para ello se precisa efectuar un corte granulométrico en dicha zona media, de modo que, mediante una mezcla posterior de las dos fracciones gruesa y fina resultantes, en estudiados porcentajes, se consiga una nueva arena con una mayor o menor riqueza de finos o gruesos que la que anteriormente podría tener la arena original. Equipos a emplear Los tamaños de clasificación más usuales están comprendidos prácticamente sin excepción, entre 0,5 a 1,5 mm., ya que se ha demostrado que las fracciones superiores o inferiores a estos tamaños son las que más afectan a la posible curva granulométrica final. Estos puntos de corte son muy difíciles de obtener con cierta eficacia, mediante cribas convencionales, debido principalmente a las altas frecuencias y bajas amplitudes que se precisan, al mismo tiempo que surgen problemas de obstrucción de mallas, lo que origina grandes pérdidas de superficie de cribado, obligando a instalar mallas de materiales especiales, entre los que se destaca el poliuretano por sus grandes ventajas en cuanto a: resistencia a la abrasión, superficie abierta de clasificación, gran elasticidad que significa eficacia contra la obstrucción y, finalmente, bajo peso y facilidad de intercambio. 50

72 Existen cribas especiales para cortes finos, casi todas basadas en fenómenos de resonancia, o alta frecuencia de vibración, al igual que cribas basadas en cálculos de probabilidades que van efectuando la clasificación en varios pasos simultáneos, y cribas estáticas curvas. De cualquier modo, y como norma general, las cribas para cortes finos menores de 3 mm. son costosas, bien debido a su tamaño (grandes superficies, o a su tecnología; tienen poca capacidad y, como problema común a todas, tienen un alto costo de mantenimiento por desgaste de mallas TRATAMIENTOS ESPECIALES Mayores exigencias, cada día más acentuadas, en la calidad de las arenas, obligan a realizar tratamientos para mejorar, no sólo las características físicas de las arenas, sino también la calidad o composición química de las mismas. Tal es el caso de la necesidad de reducir el contenido de sal en determinadas arenas de procedencia marítima, (arenas de playa), para lo cual se precisa de lavados en contra-corriente que permitan ir disolviendo el contenido de sal en agua mediante diluciones y espesados sucesivos. Los equipos empleados suelen ser, generalmente, Hidrociclones bien decantado/es. 51

73 Otro caso, no tan frecuente, es el problema que presentan arenas con contenidos altos de materiales ligeros (carbón, piedra pómez) o bien de minerales pesados (hierro) que las contaminan. Para solventar este problema se recurre al empleo de equipos de concentración gravimétrica, que aprovechando la diferencia de pesos específicos de los contaminantes, menor o mayor que el de la arena, provocan su separación. Equipos empleados comúnmente a este fin son las espirales, como Reichert o Jigs EQUIPOS AUXILIARES En las instalaciones de tratamiento de arenas, además de los equipos ya comentados como principales, intervienen otros auxiliares que deben de trabajar en conjunto con aquellos, y sin los cuales no podrían operar o no se conseguiría obtener un producto terminado. Escurridores vibrantes Las arenas lavadas y clasificadas precisan, antes de su almacenamiento final, de un proceso de agotado o escurrido, a fin de que no se originen problemas de manipulación debido a su humedad excesiva. Igualmente, en los procesos vía húmeda, en determinados momentos las aguas están cargadas de arcilla, por lo cual un contenido de agua en los productos finales se transformará igualmente en un contenido, aunque 15 Son tipos de maquinarias que utilizan la concentración gravimétrica para la separación de partículas. 52

74 leve, de arcilla. Si bien el problema real no es muy grave; desde el punto de vista óptico, las arenas una vez secas, presentan un aspecto en ningún momento acorde con los procesos de lavado a que han sido sometidas, por lo cual es conveniente, siempre, que el producto final se entregue al acopio lo más seco posible. Este problema es también de especial relevancia cuando las arenas deben transportarse inmediatamente después de procesadas, pues el agua retenida por los granos se va eliminando, "lloro", durante el transporte, causando los efectos que todos hemos podido observar en el transporte de arena por camión. En multitud de países estas infracciones están sumamente vigiladas. En las plantas preparadoras de hormigón existen numerosos problemas en los dispositivos correctores de humedad de las arenas, debido a excesivos contenidos de humedad, por lo que, en estos casos, el contar con arenas con bajo contenido de humedad presenta innumerables ventajas. El grado de escurrido que puede alcanzarse con estos equipos es variable con la naturaleza de las arenas y su coeficiente de absorción de agua o grado de saturación, pero en general se puede estimar que pueden alcanzarse valores entre el 10 y el 15 por ciento. Los escurridores vibrantes son realmente una especie de cribas especiales, generalmente con inclinación ascendente u horizontal hacia la salida, provistos de unas mallas de fisuras construidas en material inoxidable o poliuretano, de pequeña luz (0,3 mm,). Estas rejillas, por efecto de la 53

75 vibración, permiten el paso del agua al mismo tiempo que las partículas sólidas avanzan hacia el extremo de salida y el agua retrocede por efecto de la inclinación. La vibración necesaria, alta frecuencia entre y r.p.m., y baja amplitud 2/7 mm es producida bien por medio de electro-vibradores de masas desequilibradas o por vibradores electromagnéticos. Cilindros lavadores En multitud de ocasiones y especialmente cuando se tratan yacimientos sedimentarios, graveras, etc. Los áridos gruesos y arenas naturales se encuentran formando aglomerados a causa del contenido de arcilla. Algunas veces, mediante un simple lavado con duchas de riego sobre criba, estos aglomerados se disgregan y las partículas quedan limpias, pero cada vez más, debido a la inexistencia de buenos depósitos, ya explotados, esta operación se realiza difícilmente, por lo que hay que recurrir al empleo de equipos especiales para el lavado enérgico de áridos gruesos. Entre los varios equipos existentes, es sin duda el cilindro lavador, la más empleada por su eficacia y gran capacidad. Debido a que para su trabajo necesitan del aporte de volúmenes importantes de agua (hasta 3 volúmenes por 1 de material), hay que estudiar cuidadosamente su implantación de acuerdo a las capacidades de los 54

76 equipos posteriores de lavado para las fracciones finas que, de un modo u otro, deberán finalmente recibir todo el volumen de pulpa. Este sistema de operación es ideal para la mayoría de los casos, pudiéndose operar en sistema de contraflujo cuando los productos sean extremadamente difíciles de lavar, CLARIFICACIÓN DE AGUAS 16 Menciona que a menos de disponer de grandes superficies de clarificación y de los permisos necesarios para la "mala" utilización de las mismas, el proceso de clarificación seguido es el de sedimentación forzada con clarificadores, mediante el empleo de agentes químicos, generalmente orgánicos, conocidos como floculantes. El empleo de clarificadores posibilita la obtención instantánea de agua de elevada calidad que puede ser evacuada cumpliendo cualquier especificación medioambiental. Obviamente si el agua clarificada obtenida es de calidad suficiente como para ser evacuada a las cuencas fluviales, con mayor razón podría ser reciclada a la propia planta de lavado. Este es el objetivo primordial del tratamiento de los efluentes del lavado de áridos; la consecución de un circuito cerrado sin efluentes, reduciendo al mínimo el consumo de agua fresca. 16 Bouso Aragonés 1994 Soluciones medio ambientales para las Plantas de Tratamiento de Áridos vía húmeda 55

77 Los tanques clarificadores-espesadores de Alto Rendimiento recogen los últimos desarrollos en la sedimentación forzada, con un diseño derivado del tanque convencional, pero teniendo en cuenta los espectaculares avances habidos en instrumentación y control, y el empleo de los floculantes de última generación, que son los que realmente han permitido su desarrollo. Básicamente estos clarificadores son, en cuanto a su diseño mecánico, como un tanque convencional con la principal diferencia de que la alimentación se realiza por el fondo del tanque, al contrario que los convencionales, los cuales se alimentan por la zona superior. La pulpa de alimentación, que ya entra al tanque parcialmente floculada, se introduce a través del lecho fluido (sólido) creado en el fondo del tanque, forzándose la mezcla íntima de las partículas sólidas con el floculante, y multiplicándose así el efecto del mismo, A diferencia de los tanques convencionales, en los de Alto Rendimiento no existe más que una interfase lecho fluido-líquido clarificado, y es la regulación de ese nivel de interfase lo que permite su funcionamiento automático. Las aguas clarificadas, en su trayectoria hacia la superficie superior, deben atravesar el lecho fluido, actuando el mismo como un filtro que retiene las partículas sólidas, de modo que se obtiene un agua de rebose de extrema claridad. El efecto de filtrado del lecho fluido es más elevado cuanto mayor es la altura del mismo, quedando ésta limitada por la altura del tanque y por el par de giro del accionamiento del sistema de rastras de extracción de lodos. 56

78 La naturaleza arcillosa y plástica de los sólidos espesados, y su peculiar reología una vez sedimentados en el fondo del tanque, ha conducido a un diseño específico de los clarificadores empleados en esta actividad DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS Arena de Sílice La arena de sílice es un compuesto resultante de la combinación de la sílice con el oxígeno. Es decir, está formado por un átomo de sílice y dos átomos de oxígeno, convirtiéndose en una molécula muy estable, Si Optimización Es la acción y efecto de optimizar. Este verbo hace referencia a buscar la mejor manera de realizar una actividad. Optimización es un concepto que casi todas las personas aprendemos de manera natural desde la infancia, aunque no conozcamos el término hasta alcanzada un cierta edad Modernización La modernización es un proceso socio-económico de industrialización y tecnificación. A diferencia de la modernidad o el modernismo es, usando el concepto de Jacques Derrida, un estado siempre porvenir, cuyo fin es llegar a la modernidad. 57

79 2.4.4 Proceso Un proceso es un conjunto de actividades o eventos (coordinados u organizados) que se realizan o suceden (alternativa o simultáneamente) bajo ciertas circunstancias con un fin determinado Explotación Tipo Canteras Las canteras son bastante similares a las minas a cielo abierto, y el equipo empleado es el mismo. La diferencia es que los materiales extraídos suelen ser minerales industriales y materiales de construcción. En general, casi todo el material que se obtiene de la cantera se transforma en algún producto, por lo que hay bastante menos material de desecho Obtención Alcanzar, conseguir, lograr lo que se quiere. Llegar a un resultado Incrementar Añadir una parte a un conjunto de elementos o a un todo y aumentar su cantidad, volumen, calidad o intensidad Producción Es un conjunto de operaciones que sirven para mejorar e incrementar la utilidad o el valor de los bienes y servicios Altura del banco (metros) Es la diferencia vertical entre el área superior horizontal y el área inferior. 58

80 Proceso de Tratamiento Para obtener una arena de sílice de calidad se somete principalmente a procesos de lavado simples para la separación de arcillas. También se emplea el método de flotación si la arena de sílice va acompañada de elementos flotantes, y en algunos casos también se emplean métodos de separación magnética para eliminar los elementos metálicos que pudiera tener. Con el lavado se produce también un primer clasificado, pero es necesario secar el producto para posteriormente clasificarlo y obtener así las granulometrías adecuadas para cada uso, sirviendo este proceso para adecuar el grado de humedad de la arena de sílice Selección de la arena de Sílice La selección de la arena de sílice se realiza en una planta de alta tecnología de lavado con atrición, cribado, clasificación hidráulica, filtrado y secado. El proceso permite un tratamiento posterior de secado en una instalación anexa Inversión Mínima Montos mínimos de capital a usarse anualmente, según las condiciones que indica la Ley, para poder mantener vigentes las concesiones o permisos que en ella se otorgan. 59

81 Reservas de mineral Se llama reserva de mineral de una mina a la suma de mineral probado y probable existente en ella, que sea económicamente explotable Presupuesto Es la expresión cuantitativa de los objetivos de la gerencia y un medio de control del avance hacia esos objetivos FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS HIPÓTESIS GENERAL La producción en la cantera Santa Rosa 94-I es incrementada mediante la optimización y modernización en el proceso de obtención de arena de Sílice HIPÓTESIS ESPECÍFICAS El método de minado Tipo Cantera de Avance Frontal optimiza la productividad, reduciendo en un 20% los costos de operación. La implementación de una planta de tratamiento integral; incrementa la producción aumentando el rendimiento, la productividad y las utilidades. 60

82 La inversión en una planta de tratamiento integral para la cantera Santa Rosa 94-1 es de 2.5 millones de dólares DETERMINACIÓN E INDICADORES DE LAS VARIABLES. A) VARIABLE DEPENDIENTE. INCREMENTAR LA PRODUCCIÓN DE ARENA DE SÍLICE Indicadores: Tonelaje Productividad Producción a corto, mediano y largo plazo Optimización de operaciones unitarias B) VARIABLE INDEPENDIENTE. OPTIMIZACIÓN Y MODERNIZACIÓN EN EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA ARENA DE SÍLICE. Indicadores: Recursos-Reservas Modelamiento Geológico Precios en el mercado Infraestructura, capacidad de producción instalada Niveles de Capacitación Disponibilidad de trabajadores Capital Disponible Necesidad de generar más utilidades 61

83 OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES TIPOS DE VARIABLES DIMENSIONES INDICADORES Yacimiento mineral Recursos-Reservas Modelamiento Geológico INDEPENDIENTE: Optimización y Modernización en el proceso de obtención DEPENDIENTE: Infraestructura, maquinaria y equipos Potencial Humano Costo y Financiamiento Niveles de producción Tonelaje Precios en el mercado Infraestructura, capacidad de producción instalada Niveles de Capacitación Disponibilidad de trabajadores Capital Disponible Necesidad de generar más utilidades Incrementar la producción de arena de Sílice Diseño de planeamiento de minado Productividad Producción a corto, mediano y largo plazo Optimización de operaciones unitarias Tabla 1 - Operacionalización de Variables Fuente: Autores 62

84 CAPÍTULO III SITUACIÓN ACTUAL DE LA CANTERA DE SÍLICE SANTA ROSA 94-I DE LA UNIDAD ADMINISTRATIVA SANTA ROSA 2000 C.C. LLOCLLAPAMPA 3.1. GENERALIDADES Con el objetivo de conocer la problemática y enfocarla dentro del problema de investigación, es importante realizar un análisis actual interno y externo de la Cantera de Sílice Santa Rosa 94-I. Primero trataremos de desarrollar análisis genéricos con datos propios de la cantera concernientes en: aspectos generales, geológicos, plan de minado, etc. En segundo lugar se realizará un análisis del entorno basado especialmente en la demanda de la producción y los proveedores. 63

85 3.2. INFORMACIÓN INTRÍNSECA ASPECTOS GENERALES Historia La Dirección General de Minería resuelve dictar la R. D. N 264 del 17 de Abril de 1947 aprobado los títulos de concesión minera Santa Rosa 94-I a favor de la comunidad, año en que empezaron a explotarlo durante un periodo de 10 años en el grado de arriendo y posteriormente por la propia comunidad hasta la actualidad. Propiedad La concesión minera Santa Rosa 94-I, es propiedad de la comunidad campesina de Llocllapampa por R.J. Nro RPM de diciembre de 1999, que aprueba el título de concesión minera con código N , consentida a la fecha, en virtud a la relación de concesiones mineras otorgadas y publicada en el diario oficial El Peruano de conformidad con el artículo 124 del T.U.O. de la Ley General de Minería aprobada por D.S. N EM., delimitada por las coordenadas UTM siguientes: VERTICES NORTE ESTE Tabla 2 - Delimitación de la Concesión Minera Santa Rosa 94-1 en Coordenadas UTM Fuente: Resolución Directoral N MEM/DGAAM 64

86 Ubicación El área del proyecto que comprende la concesión minera SANTA ROSA 94-I, que está localizada por coordenadas geográficas: LATITUD SUR: LONGITUD OESTE: ALTITUD: m.s.n.m. COORDENADAS UTM: WGS84 N E Tabla 3 - Ubicación de la Concesión Minera Santa Rosa 94-1 Fuente: Departamento de Minería de la Concesión Tiene una superficie de 300 Has. Políticamente se ubica en el paraje de Ajocucho, distrito de Llocllapampa, provincia de Jauja, departamento de Junín. VER ANEXO 01 Accesibilidad. Vía Terrestre: Es accesible desde la ciudad de Lima por la carretera central, hasta el Km. 240 (puente de Llocllapampa), lugar de desvío por una trocha afirmada de 5 Km. VER PLANO 01 El itinerario es el siguiente: DISTANCIA TIEMPO DE A TIPO DE VIA Km. Hrs. LIMA LA OROYA LA OROYA PUENTE DE LLOCLLAPAMPA PLAZA PRINCIPAL PUENTE DE LLOCLLAPAMPA ASFALTADO PLAZA PRINCIPAL ASFALTADO CANTERA SANTA ROSA 94-I AFIRMADO 65

87 A DISTANCIA Km. DE LIMA LLOCLLAPAMPA 240. OROYA LLOCLLAPAMPA 55 JAUJA LLOCLLAPAMPA 25 HUANCAYO LLOCLLAPAMPA 71 Tabla 4 - Accesibilidad a la Concesión Minera Santa Rosa 94-1 Fuente: Departamento de Minería de la Concesión Clima y vegetación. Llocllapampa presenta un clima variado, entre dos estaciones diferenciadas en los meses de Octubre a Mayo, una estación cálida, con presencia de lluvias llegando a temperaturas de 8 hasta 20, con precipitaciones en las noches y en los meses de Mayo a Septiembre, presenta un periodo de frio con ausencia de lluvias, presentándose heladas acompañadas con fuertes vientos con direcciones de Noreste y Suroeste durante el día, y de Suroeste a Noreste durante la noche. La vegetación es variada y muy típica de la zona predominando el cultivo de tubérculos, cereales y avenas forrajeras, en las zonas altas predomina el ichu, donde parte de la población se dedica a la ganadería, crianza de ovinos, camélidos sudamericanos, vacunos, etc. Recursos HIDROLOGÍA: Existen afloramientos de aguas blandas y termo medicinales que se emplean en la cantera, como aguas potables y medicinales. El río principal que recorre de W E, es el Mantaro en la parte baja de la comunidad. 66

88 ENERGÉTICOS: La energía eléctrica llega hasta la comunidad proveniente del sistema interconectado del Mantaro que recorre las ciudades de Huancayo y Jauja, hasta llegar a la comunidad. HUMANOS: La mano de obra para los trabajadores mineros son comuneros calificados que viven en el propio distrito GEOLOGÍA GEOLOGÍA REGIONAL El área de nuestro interés en la investigación se encuentra ubicada entre la cordillera Occidental y Oriental de loa Andes del Perú Central, delimitado por los paralelos S y 12 S y por los meridianos W y 76 W. Comprende el Sur-Este dentro del cuadrángulo de la Oroya. VER PLANO 02 ZONIFICACIÓN MORFOLOÓGICA Y ESTRUCTURAL. Las tres unidades morfológicas comúnmente diferenciadas en el Perú Central tienen un Rumbo NW-SE y son de SW a NE: el flanco Occidental Andino y la Cordillera Occidental, las Altiplanices, y la Cordillera Oriental. Morfológicamente el área de estudio pertenece a las Altiplanicies con una altura promedio que pasan por los 4000 m.s.n.m., conformadas por 67

89 un conjunto de cumbres de topografía suave. Clásicamente estas geoformas se relacionan con la superficie Puna. (Mc Lauglin 1928). La superficie Puna, probablemente formada en el Mioceno, ha sido relacionada por procesos de glaciación formando valles en U que están completamente limpios de depósitos glaciarios y muestra además la quietud glaciaria probablemente desde fines del Neógeno e inicios del Pleistoceno. En sus partes altas son también comunes las geoformas por procesos de erosión cárstica, ya que abundan las formaciones calcáreas. La mayor extensión de las altiplanicies esta desaguada por el rio Mantaro que en épocas Pleistocenicas ha tenido dinámica de alta energía dando origen a gruesos depósitos conglomeradicos que actualmente están siendo erosionados muy lentamente. La intensa tectónica de Plioceno Superior registrada en la depresión de Jauja Huancayo, causo la formación repetida de embalses que impidieron que la erosión regresiva alcance la depresión y la vacíe de sus sedimentos. Por ello el nivel del piso de esta depresión puede considerarse como el nivel de base de la cuenca del rio Mantaro situadas aguas arriba. Estructuralmente estas altiplanicies forman estructuras alongadas de NW SE, compuestas de sedimentos mesozoicos que se introducen en las Altiplanicies donde el pegamiento mesozoico es mucho menos intenso. El limite común de estas dos partes es la línea del rio Mantaro que fungió como límite suroccidental de una amplia área que se plegó 68

90 a fines del Cretáceo, antes que se deformarse el resto de la zona altiplánica. Estratigrafía Resumen de la columna estratigráfica: VER ANEXO 02 y 03 CUATERNARIO: CRETACEO SUPERIOR: CRETACEO MEDIO: CRETACEO MEDIO: CRETACEO INFERIOR: CRETACEOINFERIOR: JURASICO INFERIOR: Dep. Aluviales FM. Casapalca KsP-c FM. Jumasha Ks-J FM. Pariatambo Ki-Pt FM. Pariahuanca/Chulec Ki-pch. FM. Goyllarisquizga/Pariahuanca Ki-gp FM. Condorsinga Ji-c FORMACIÓN CASAPALCA Serie sedimentaria del terciario, concordante a la formación Jumasha, conformada por lutitas rojas y calizas pizarrosas, con estratos delgados de conglomerados y calizas, aflora con una potencia promedio de 150m. FORMACIÓN JUMASHA Concordante a la formación Pariatambo del Cretáceo Medio que aflora con espesor de 600 m. aproximadamente compuesta por calizas masivas claras intercaladas con lutitas. 69

91 FORMACIÓN PARIATAMBO Concordante con la formación Pariahuanca Chulec del Cretáceo Medio de la serie sedimentaria del Albino conformante de las calizas margosas y que aflora con potencia promedio a los 500 m. FORMACIÓN PARIAHUANCA CHULEC Formación concordante con la formación Goyllarisquizga del Cretáceo Medio Inferior conformante de calizas masivas y claras laminadas intercaladas con lutitas arenosas con una potencia de 1000 m. FORMACIÓN GOYLLARISQUIZGA PARIAHUANCA Concordante con la formación Condorsinga perteneciente a la serie sedimentaria del Cretáceo Inferior conformante de areniscas y lutitas asociadas con lentes de carbón, se presentan en afloraciones con potencia desde los 700 m. a 800 m. El yacimiento SANTA ROSA 94-I pertenece a esta formación, con afloraciones de 200 m. a 150 m. con Rumbo W E. FORMACIÓN CONDORSINGA Serie del Jurásico Inferior, compuesto de calizas con potencias de 1800 m. Se encuentra en el Altiplanicie y la Cordillera Oriental, es la única formación del grupo Pucara que aflora al SW de la línea del alto Mantaro. La formación tiene un grosor que varía entre 500 m. y m., conformada por calizas en bancos regulares cuyo grosor varía 70

92 comúnmente entre 0.2 y 1 m., pudiendo llegar excepcionalmente a 3 m. En su parte media y superior, también hay dolomitas, las lutitas son escasas, los cherts están comunes en la parte inferior, donde pueden formar lechos continuos, a concreciones cuya frecuencia decrece cuando se sube en la secuencia GEOLOGÍA LOCAL El yacimiento forma un espacio geográfico de mantos estratiformes, cuya base se halla hacia el lado oeste a una altura de m.s.n.m. y el vértice en el flanco derecho del rio Mantaro con variaciones hasta los m.s.n.m. Las estructuras físicas obedecen a los vértices del conglomerado de las estribaciones de la Cordillera Central que constituye una topografía accidentada, en donde se observa estratificaciones acumuladas de rocas calcáreas, bancos de arena de sílice, conglomerados de cantos rodados. Por la irregularidad del relieve se aprecian pequeñas planicies tanto en las partes altas, bajas y quebradas. Los recursos minerales de rendimiento económico fue originado por deposición de arenas de origen marino y posteriormente de afloramientos morfológicamente en mantos potentes originados por las fueras tectónicas, estos minerales son los siguientes: sílice, carbonatos y mármol. VER PLANO 03 71

93 ORIGEN DEL YACIMIENTO El yacimiento de Sílice (SiO 2 ), tiene origen marino sedimentario formado como resultado de una considerable fragmentación de restos de roca con alta cantidad de cuarzo por procesos de meteorización como lo demuestra su pobreza en minerales incapaces de resistir la meteorización química. Estas arenas con alto contenido de Sílice, es el producto de continuos y repetidos ciclos de intemperismo, abrasión y aventamiento, la resistencia y dureza química del cuarzo favorecieron a la formación de concentrados de arena, después de ser erosionados por el agua. Las arenas más extensas y puras se han formado en mares pocos profundos, y menos extensos, ocurrieron también en forma de dunas a lo largo de las playas, como capas y mantos en los arroyos, en frecuencia ocurrieron en ambientes de tipo continental y marino GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Como consecuencia de los esfuerzos tectónicos que diera lugar al levantamiento de la Cordillera de los Andes, la estructura local de Rumbo NW SE está conformada esencialmente por: Pliegues La estructura principal de Llocllapampa está formada por dos principales pliegues: 72

94 El primero es un sinclinal simétrico amplio con un eje de trend aproximado de S 20 W y con un plunge de 50 al SW, que alberga el yacimiento de Sílice en su estructura con un espesor de 150 m. aproximadamente en promedio. El segundo, es un pliegue sinclinal asimétrico amplio con un eje de trend aproximado de S 50 W y con un plunge de 30 al SW. Fallas La falla principal que se puede apreciar a lo largo de los cuales han ocurrido movimientos de las rocas ubicados a ambos lados de éstas, se desarrolló en forma longitudinal paralela al Rumbo regional de la estratificación, con una longitud de 2000 m. aproximadamente, con un Rumbo de N 45 W y con un Buzamiento de 35 al SE aproximadamente GEOLOGÍA ECONÓMICA Cuarzo Cuya característica, es que presentan inclusiones fluidas o liquidas que les da el aspecto de lechoso o variedad de matices, constituidas las arenas la mayor parte por cristales o granos, y las areniscas como resultado de aglutinación cuarzosa, es constituyente de las rocas ígneas como el granito, riolita y pegmatita. 73

95 Arenas de Sílice Es la arena natural compuesta por fragmentos de roca silicosa (mica) y varios minerales de silicatos, pero casi exclusivamente son de SiO2 en forma de cuarzo. También la arena silícea cementada se llama arenisca cuarzosa, y metamorfizada se llama cuarcita. Mineralización La mineralización presente en el depósito de la cantera está formada principalmente por óxidos de sílice, fierro, aluminio, y titanio de acuerdo al análisis químico industrial y espectrometría efectuadas en los laboratorios INVENTARIO DE RESERVAS Las reservas cubicadas de acuerdo al informe realizado en Diciembre de 1999, fueron estimados utilizando métodos geométricos y clásicos: ESTRUCTURA PROBADO PROBABLE PROSPECTIVO LEY % TOTAL TM TM TM SiO 2 TM MANTO Tabla 5 - Inventario de Reservas (1999) Fuente: Departamento de Minería de la Concesión 74

96 PLAN DE MINADO MÉTODO DE EXPLOTACIÓN La explotación desde sus inicios de operación y hasta la actualidad emplea el método de explotación a cielo abierto del tipo cantera en forma de bancos por corte y derribo. El método de explotación, consiste en realizar taladros manuales, para realizar voladuras en la cima del yacimiento que aflora, permitiendo caer el material a una plataforma en la parte baja a unos 25 a 30 m. de altura. El material que es derribado es transportado a través de una corriente de agua que es aprovisionada por medio de canales y tuberías de fuentes que se encuentran en las partes altas de la cantera. Esta misma corriente de agua y la gravedad es aprovechada para arrastrar el material hacia una zona de separadores de mallas que clasifican por granulometría los diferentes tipos de material comercial (malla 20 y 30). Los materiales clasificados en forma manual son almacenados en canchas, para que con la ayuda de un cargador frontal y volquete sea transportado a una tolva ubicada al costado de la carretera central en la parte baja de la comunidad. 75

97 La unidad de producción no cuenta con una planta de beneficio, solo se realiza un proceso de lavado de Sílice en forma manual utilizando cuatro pozas de lavado con capacidades promedios de 200 TM cada una. Se aprovecha la fuerza hidráulica del agua para la caída, clasificación y transporte de la arena silícica desde la cantera hasta las pozas de lavado mediante un circuito de canales de concreto armado, donde por decantación se separa el agua del Sílice aprovechando la gravedad. Para una mejor comprensión del método de explotación, a continuación se ilustra con fotografías las operaciones unitarias con que se realiza la extracción del mineral no metálico objeto de estudio. Figura 10 - Fotografía del Frente de Explotación Fuente: Autores 76

98 Figura 11 - Fotografía de las Instalaciones Auxiliares Fuente: Autores Figura 12 - Fotografía del Proceso de Lavado de Arena de sílice Fuente: Autores 77

99 Figura 13 - Fotografía de la Cancha de Almacenamiento de Mineral y Transporte Fuente: Autores DEMANDA DE PRODUCCIÓN La demanda de producción está en función al mercado, la mayor demanda es del mercado de Lima en un 95% del total de producción y el resto de mercados a cementares de la región. Conforman una demanda de producción promedio de 8000 TM/mes. Veamos el comportamiento de la producción, precio de ventas y los costos fijos totales en los últimos 10 años. 78

100 Gráfico 4 - Producción de Sílice por Regiones Fuente: Ministerio de Energía y Minas Gráfico 5 - Producción de Arena de Sílice en Concesiones Mineras de Junín Fuente: Ministerio de Energía y Minas 79

101 Gráfico 6 - Producción de Arena de Sílice en la Concesión Minera Santa Rosa 94-1 Fuente: Ministerio de Energía y Minas CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN Y OPERACIÓN Planta De Beneficio No se cuenta con una planta de beneficio, solo se realiza el proceso de lavado luego del derribo del material realizada en forma manual con voladuras convencionales o utilizando la fuerza hidráulica. Este proceso de lavado se hace en cuatro pozas instaladas con capacidades promedios de 200 TM cada una, para luego ser depositados en canchas de almacenamiento, la capacidad de producción de las pozas es el siguiente: 80

102 CAPACIDAD INSTALADA DE POZAS CAPACIDAD OPERATIVA DE POZAS SISTEMA DE TRATAMIENTO CONDICION ACTUAL 250 TM 200TM Sedimentación Operativas Tabla 6 - Capacidad de producción de las pozas de lavado. Fuente: Departamento de Minería de la Concesión Operacionalmente el panorama es el siguiente: CAPACIDAD INSTALADA (TM/Mes) : 3500 CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN (TM/Mes) : 3000 VENTA ACTUAL (TM/Mes) : 2500 STOCK (TM/Mes) : 1250 PRECIO (S/./Mes) : Tabla 7 - Capacidad operativa de las pozas de lavado. Fuente: Departamento de Minería de la Concesión En base a lo observado y años anteriores podemos decir que en determinados momentos la capacidad de producción en planta de los productos citados no es utilizada en su totalidad por condiciones ajenas a la parte operativa, por este motivo debe ser reducida la mano de obra normalmente utilizada en todo los procesos operativos. Las temporadas de sequía no se tienen mayores problemas pues en estas temporadas el agua se almacena en pozas naturales no afectando las cantidades de unidades producidas. 81

103 Otro factor a tener en cuenta es la imposibilidad de satisfacer la demanda especialmente por no contar con plantas de alta tecnología capaces de producir derivados del material bruto extraído de acuerdo a los análisis llevados a cabo ya que el material en suma si cumple las características que el mercado necesita. Para efectos de nuestra investigación es importante conocer la demanda de la Sílice en todos los campos de la industria, ya que en base a estos resultados formularemos las especificaciones necesarias para la implementación de una planta de tratamiento integral en nuestra cantera que será proveedora de la materia prima, de igual forma para efectos de darle un valor agregado a nuestro producto. Se puede decir en términos generales que la cantera cuenta con recursos minerales con significantes reservas minables económicamente y no es aprovechada por la falta de un estudio de mercado y la implementación de plantas de tecnología capaces de darle valor agregado a nuestros productos CONTROL DE PRODUCCIÓN El control de producción en las operaciones de la cantera está centrado en los indicadores de separación granulométrica, lavado y almacenamiento. Sin embargo no se cuenta con un sistema de control de producción a lo largo de todo el proceso que se desarrolla en el planeamiento de minado. En los procesos identificados las instalaciones no están ubicadas ni diseñadas efectivamente, se presenta un elevado costo de producción por 82

104 la elevada carga en mano de obra y de igual forma que no existe tecnología en todo el proceso de diseño y planeamiento de minado. La demanda general del producto o servicio se proyecta efectivamente, los puntos de entrega, las oficinas no se encuentran efectivamente ubicadas, notándose la falta de reducción de costos en todo el sistema por falta de un desarrollo para manejar una demanda uniforme. La fuerza de trabajo no cuenta con un estudio de tiempos y movimientos en todas las operaciones, no se han diseñado los trabajos de producción en forma efectiva y eficientemente, no se tiene establecidos recompensas ni sanciones de producción y transporte de material. La organización cuenta con un sistema de control de calidad no muy efectivo y no se ha determinado y evaluado costos de control de calidad como: capacitaciones, estudios de mercado, calidad de insumos, muestreos, pruebas, calidad de mineral producido, desechos, tiempos perdidos, inspecciones, reembolsos, reparaciones de productos y reclamos PROCESOS IDENTIFICADOS EN EL CICLO DE MINADO Pre Minado En esta etapa se identifica los frentes que serán atacados, inspeccionados por el encargado de la explotación. En esta etapa no se está empleando criterios técnicos minero geológicos que identifiquen los frentes, áreas de minado de interés, accesos y desarrollos, métodos de explotación, técnicas operativas ni trabajos de infraestructura, etc. 83

105 Minado El minado es fundamentalmente en forma de bancos por corte y derribo aprovechando la energía hidráulica por sistemas de canales y tuberías de afloraciones de aguas en las partes altas de la cantera. En algunos casos se emplean voladura convencional en taladros hechos manualmente en las partes altas de la cantera dejando caer los bloques sobre una plataforma donde son alcanzados por una correntada de agua traídos por los mismos sistemas de canales y tuberías. En ambos casos el material es arrastrado al sistema de canales para su clasificación. Se pudo notar en esta etapa la falta de criterios técnicos en el diseño y método de explotación, el talud operacional de banco único que se cuenta es muy pronunciado ya que nos permiten realizar los trabajos con bajas condiciones de seguridad y no nos hace posible la recuperación más fácil de terrenos afectados. Beneficio Como lo mencionamos anteriormente no se cuenta con una planta de beneficio solo se realiza la clasificación granulométrica y lavado por un sistema que está conformado por canales que recepciona el material producto en la etapa anterior. A lo largo del sistema de canaletas se realiza una clasificación granulométrica de mallas. 84

106 Comercialización Y Venta Del Producto El precio único actual es de S/ más el IGV por TM. Realizada al mercado de Lima. La comunidad en estos últimos años también se encuentra explotando otros materiales no metálicos notándose deficiencias en venta de los mismos debido a que no se cuenta con un departamento de comercialización y ventas que controle todo este proceso SITUACIÓN EXTERNA DEMANDA DE LA PRODUCCIÓN Antecedentes La demanda real, la demanda futura, y la localización de la organización están íntimamente ligadas a la capacidad de producción de la empresa. También podemos decir que dependiendo de cómo utilizamos la capacidad de producción con la que contamos indicaremos en la calidad de los productos que producimos. Aumentar la capacidad de producción sin conocer cómo se mueve el mercado y sin estudiar las expectativas de los clientes, trabajaremos a ciegas y dependeremos de la suerte que el futuro nos depara. 85

107 Debemos pues contar con pronósticos, perspectivas, análisis estadísticos y por sobre todo datos del mercado al cual que apuntamos y al que queremos alcanzar y/o mantener. Si este desafío es bien atendido y entendido nos mostrara sus frutos monetariamente, y por sobre todo tendremos clientes satisfechos. Estamos seguros que si sabemos utilizar la capacidad de producción con la que contamos basándonos en satisfacer las necesidades del cliente, colocaremos en el mercado productos y servicios de calidad, de bajo costo, y que llenen las expectativas del consumidor. Aumentar la capacidad de producción sin conocer la demanda nos puede sorprender dándonos la espalda en diversos factores que incidirán en el costo, la calidad y el mercado. Prever con los estudios de los datos, de los pronósticos, de las perspectivas, de los análisis estadísticos y del mercado, entre otros nos ayudara en el desarrollo de las diferentes organizaciones Demanda de la sílice en la industria La arena de Sílice es un mineral industrial empleada en muchos campos de la industria química orgánica e inorgánica, en este último básicamente en la fabricación de silicatos solubles y derivados, las disoluciones de silicatos sódicos y potásicos, el metasilicato, las zeolitas y la sílice precipitada son productos que tienen una variedad de aplicaciones en sectores tan diversos como son los productos de limpieza, cerámica, caucho (suela de calzado, piezas técnicas y neumáticos ecológicos de última generación), 86

108 pinturas, construcción, tratamiento de aguas, papel, fundición, alimentación, electrodos, entre otros PROVEEDORES En el país el mercado de los proveedores es libre y abierto tanto para los nacionales como para los extranjeros, están sujetos a Normas Legales de vigencia, cumplimiento, calidad y entre otros. En la actualidad los servicios por terceros, tanto nacionales como extranjeros vienen cumpliendo un papel importante, ya que estos son los que ayudan a las empresas reduciendo la carga social de la misma y por lo tanto los costos de producción. De igual forma con la apertura de las importaciones, se nota actualmente que existe una mayor oportunidad para las empresas en adquisiciones importantes, tal como el mercado chino. 87

109 CAPÍTULO IV OPTIMIZACIÓN Y MODERNIZACIÓN EN EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE ARENA DE SÍLICE 4.1. ACTUALIZACIÓN DE RECURSOS Y RESERVAS Debido a que los datos existentes de la cantidad de reservas en la cantera no nos brinda una información clara y real; se realizó la actualización de Recursos y Reservas de Arena de sílice. Para lo cual primero se ha revisado la información existente en antiguos planos geológicos. Posteriormente se ha dado a la cubicación la forma de estimación de Recursos y Reservas según el código JORC. Para la estimación de Reservas y Recursos Minerales Medidos se han remuestreado y corroborado los bloques de mineral cubicados que aparecen en los informes antiguos y puntos de muestreo, asimismo los blocks de mineral que no están verificados se están considerando como Recursos Minerales Indicados; y la proyección hacia el nivel de los lavaderos de arena que necesariamente se tendrán que comprobar con labores de exploración, se han considerado como Recursos Minerales Inferidos. 88

110 MANEJO DE INFORMACIÓN Y TOMA DE DATOS DE CAMPO Se utilizó el software minero Minesight para sustentar el sistema principal de información; en el cual intervienen la información geológica existente, topográfica actualizada y de laboratorio existente. La información geológica nos proporciona las características del material en la cantera; además de darnos una ubicación espacial con base a la información topográfica. Figura 14 - Topografía del Área de la concesión Minera en 3 Dimensiones Minesight Fuente: Autores La información topográfica nos proporciona el detalle de toda el área de la cantera y de la concesión minera. 89

111 Figura 15 - Vista de la actual Cantera en 3 Dimensiones Minesight Fuente: Autores La información de laboratorio nos permite conocer el (%) de mineral existente en cada punto de muestreo realizado en estudios anteriores MODELAMIENTO DEL YACIMIENTO Se inició con un levantamiento topográfico al detalle de toda la zona de explotación de áreas intervenidas por la actividad de extracción en la cantera de sílice. Con las coordenadas extraídas del levantamiento topográfico y las del Catastro Minero se ubicaron las coordenadas geográficas de la concesión Santa Rosa 94-1 y las Zonas de Extracción de la arena de sílice. Se Utilizaron Imágenes ASTERN y se hizo la correlación de los puntos levantados con la estación total y estas imágenes, dándonos una mayor cobertura del terreno de la zona de explotación y el área de la concesión minera. 90

112 Santa Rosa 94-1 Figura 16 - Imagen ASTERN S 12 - W 075 Fuente: Geoservidor del Ministerio del Ambiente Se realizó una ubicación de puntos de muestreo existentes además de definir los límites finales del yacimiento en el dibujo para luego ser procesados. Con la información Geológica y Topográfica, se procesaron los datos en el Software Minesight con el objetivo de obtener los m 3 y el tonelaje de los block, probado, probable e inferido. 91

113 Figura 17 - Block de Mineral Probado Probable en 3D Minesight Fuente: Autores Figura 18 - Vista del Yacimiento y topografía en 3D - Minesight Fuente: Autores 92

114 Figura 19 - Vista del block de Mineral dentro de la topografía en 3D - Minesight Fuente: Autores RESUMEN DE RESERVAS (2013) Con la ayuda del software Minesight se pudo obtener parte de la cantidad real de los recursos existentes, los cuales muestran que distan mucho de los datos obtenidos en anteriores estudios, a continuación se muestra la tablas con las cantidades que el yacimiento cuenta dentro de la concesión minera: RESERVAS PROBADO PROBABLE LEY% ESTRUCTURA TOTAL (TM) TM TM SIO 2 MANTO , , ,542.9 Tabla 8 - Resumen de Reservas (2013) Fuente: Autores 93

115 4.2. ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LA ARENA DE SÍLICE Se realizaron análisis químicos para la determinación de los minerales conformantes, porcentajes que éstas se presentan, análisis granulométricos, humedad, así como de la densidad específica para los fines de implementación de la planta de tratamiento integral de arena de sílice y de su posterior comercialización ANÁLISIS QUÍMICO SUSTANCIA PUREZA (%) SiO FeO Al 2 O TiO Tabla 9 - Análisis Químico Industrial de material de Cantera Fuente: Laboratorio Cantera Santa Rosa 94-1 SUSTANCIA PUREZA (%) SiO FeO Al 2 O TiO Tabla 10 - Análisis Químico Industrial del Producto Fuente: Laboratorio Cantera Santa Rosa

116 CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO GRANULOMETRÍA FORMA GRANO Homogénea Semi redondo DENSIDAD 2.5 DEMANDA DE ÁCIDO 0.9% PÉRDIDA POR CALCINACIÓN 0.01% Tabla 11 - Especificaciones del Producto Final Fuente: Laboratorio Cantera Santa Rosa ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO. Gráfico 7 - Análisis Granulométrico de la Cantera Fuente: Laboratorio Cantera Santa Rosa

117 Gráfico 8 - Curva Granulométrica del Producto Fuente: Laboratorio Cantera Santa Rosa OPTIMIZACIÓN DE LAS OPERACIONES MINERAS DISEÑO DE UN NUEVO MÉTODO DE EXPLOTACIÓN Debido a que el actual método de explotación se realiza de manera inadecuada, de forma artesanal y sin aprovechar al máximo la productividad de los elementos utilizados, es motivo por el cual se plantea un diseño de método de explotación tipo canteras que consistirá en cortar tajadas de 10 metros de altura de banco con avance frontal, además de mejorar las actuales actividades operativas, aprovechando al máximo los 96

118 recursos utilizados, disminuyendo los costos operativos, garantizando la seguridad de todos los trabajadores y reduciendo los impactos ambientales. Mineral Producción Mensual Reservas Probadas Cota Inferior Cota Base Reservas Probadas hasta la Cota Base Reservas desde Cota Base hasta la Cota Inferior Arena de Sílice TM ,542.9 TM 3730 m.s.n.m m.s.n.m , TM , TM Tabla 12 - Datos obtenidos en la Optimización del Diseño de Explotación Fuente: Autores PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DE LA EXPLOTACIÓN Para el correcto diseño de la explotación de la cantera a cielo abierto se tiene que haber cubierto la etapa de investigación geológica, fruto de la cual se obtendrá el modelo del yacimiento con todas sus características litológicas y estructurales, que permitirán optimizar la geometría del manto de mineral y establecer la planificación de las labores, el control y previsión de la calidad de la arena de sílice y, en suma, la rentabilidad del negocio. 97

119 En el momento de proyectar la cantera a cielo abierto se deben tener en cuenta cuatro grupos de parámetros: geométricos, geomecánicos, operativos y medioambientales. Geométricos Función de la estructura y morfología del yacimiento, pendiente en terreno, pendiente en límites de propiedad, etc. Geomecánicos Dependientes de los ángulos máximos estables de los taludes en cada uno de los dominios estructurales en que se haya dividido el yacimiento. Operativos Dimensiones necesarias para que la maquinaria empleada trabaje en condiciones adecuadas de eficiencia y seguridad, operaciones unitarias estandarizadas en cada zona de explotación. Medioambientales Aquellos que permiten la ocultación a la vista de la cantera o desmonteras, faciliten la restauración de los terrenos o la reducción de los impactos ambientales. 98

120 PARÁMETROS GEOMÉTRICOS En la zona, la explotación se viene realizando con avance frontal y frente de trabajo de altura creciente a lo largo del yacimiento. Los afloramientos de sílice se localizan de Este a Oeste dentro de la Concesión minera, con buzamiento casi vertical (70 ). Las reservas de arena de sílice son importantes, según los datos evaluados y conociendo los límites aproximados del yacimiento podemos estimar las reservas totales. El yacimiento está formado por arena de sílice de manera homogénea a lo largo de toda la estructura, que se aproximan a 430 m de profundidad, 1300 m de largo y hasta 150 m de ancho. Potencia del Yacimiento (aprox.) m Largo del Afloramiento (aprox.) 1300m Profundidad estimada del Yacimiento (aprox.) 430m Forma del Yacimiento Manto Inclinación General del Yacimiento 70 Tabla 13 - Parámetros Geométricos obtenidos del yacimiento Fuente: Autores PARÁMETROS GEOMECÁNICOS Además de la clasificación de las rocas, según el origen geológico de las mismas, desde mucho tiempo atrás se han estudiado aquellas propiedades de diversa naturaleza que suministraban una mayor información clara para 99

121 la selección del sistema de arranque, carga y transporte más adecuado para un movimiento de rocas en la minería. Pero durante la realización del proceso minero, la roca está sometida a unas importantes variaciones de carácter mecánico (impactos, corte, compactación, desplazamiento, etc.) que alteran su estado natural. El proyectista minero debe estar familiarizado con las propiedades y características de las rocas, que con mayor frecuencia necesita para utilizar y seleccionar bien la maquinaria, tales como: Resistencias mecánicas a la acción de varias fuerzas. Dureza, porosidad y fragilidad. Densidad, humedad y esponjamiento. Tenacidad, estabilidad y abrasividad. Como puede observarse, alguna de esas propiedades son las que habitualmente se determinan en los estudios Geotécnicos, aunque el enfoque y la finalidad de los mismos son, distintos, ya que dichos estudios se realizan estáticamente sobre la roca en su estado sólido natural, mientras que para la carga, transporte y apilado se requiere un conocimiento más dinámico de dichos parámetros por las variaciones que va a sufrir durante el proceso minero. No existe, prácticamente ningún ensayo de laboratorio que reproduzca ni siquiera de una forma aproximada; la rotura de la roca bajo la acción de cualquier instrumento no es comparado con el grado de alteración que el tiempo y el proceso de intemperismo impondrán en el material rocoso. Además las muestras de laboratorio son, por lo general, de un tamaño bastante menor que las zonas afectadas por dichos instrumentos en la 100

122 roca. En paralelo a la dificultad en el conocimiento geodinámico de las propiedades de las rocas, nuevos parámetros geotécnicos de los macizos rocosos han pasado a ser considerados en los trabajos de caracterización con vistas a su aplicación a la maquinaria. Así, se han empezado a estudiar las discontinuidades estructurales, su espaciamiento, su orientación, la forma de los bloques conformados, el material de relleno de las fisuras, y otros parámetros bastante más relacionados con la forma en que la minería se va a llevar a cabo en forma real. Tensión (Kg/cm 2 ) 0.43 Peso específico Aparente 2.65 Porosidad (%) Angulo de Fricción Interna ( ) 31 Resistencia a la compresión 2.3 simple (Kg/cm 2 ) Cohesión (KPa) 58 Tabla 14 - Propiedades físico-mecánicas de la arena de sílice Fuente: Laboratorio Cantera Santa Rosa 94-1 Tensión (Kg/cm 2 ) 40.7 Peso específico Aparente 2.5 Porosidad (%) 15 Angulo de Fricción Interna ( ) 35 Resistencia a la compresión 531 simple (Kg/cm 2 ) Cohesión (KPa) Tabla 15 - Propiedades físico-mecánicas de las calizas pertenecientes a las cajas Fuente: Laboratorio Cantera Santa Rosa

123 Por último, existen otros factores, que si bien secundarios en la mayor parte de los casos, puedan llegar a ser decisivos en el éxito o fracaso económico de la utilización de la maquinaria o equipo elegidos, tales como la capacidad portante de los terrenos, la pegajosidad, la abrasividad, etc. La esencia de las operaciones mineras está en la capacidad del sistema para sobrepasar la resistencia que la roca opone a su separación, desagregación y transferencia a un nuevo lugar. Cuando, como en la minería a cielo abierto, la mecanización es consustancial con el propio método, no es solo importante la separación del macizo rocoso y su transporte, sino que también se debe asegurar por el estudio y el conocimiento, que los medios de mecanización van a operar fiablemente a lo largo del tiempo y manteniendo una alta productividad y disponibilidad para lograr el deseado y necesario bajo costo operativo. Se explota la arena de sílice con el objetivo de obtener diferentes granulometrías. Además, teniendo en cuenta las propiedades físico-mecánicas de la arena de sílice (insitu), se puede calcular y proponer el diseño de perforación y voladura PARÁMETROS OPERATIVOS OPERACIONES UNITARIAS El proceso de producción consistía en la extracción de arena de sílice vía movimiento de tierra, lavado del material, y procesamiento del material 102

124 mediante sedimentación, para finalmente producir arena de sílice en distintas granulometrías con una pureza de 99%. La Cantera utiliza una fuente de agua para abastecer el transporte del material y cubrir sus necesidades, la cual proviene de la quebrada Poncijalo. Durante el proyecto la mina consumirá en promedio m 3 de agua mensuales para la operación en la mina y el lavado. La provisión de agua para este proyecto se hará a través del almacenamiento del recurso en una poza, que resultará de la captura adicional de escorrentía de la parte alta de la quebrada Poncijalo PERFORACIÓN Al identificar el frente de trabajo se realizará una perforación a lo largo de la cara del talud a una altura de 1m, con personal especializado, de forma manual y con máquinas perforadoras y barrenos integrales de 6 y 8. Figura 20 - Detalle de perforación Fuente: Autores 103

125 VOLADURA El carguío de los taladros se realiza con explosivos tales como Dinamita y ANFO, además de utilizar guía de seguridad y fulminante como accesorios, se utiliza un taco de un material que permita obtener una buena retención de energía dentro del taladro, se inicia la voladura encendiendo una mecha rápida a lo largo de todos los taladros para obtener una salida secuencial constante. Figura 21 - Detalle de taladro cargado Fuente: Autores LIMPIEZA Consiste en trabajos secundarios que realizarán los equipos mecánicos (Cargador Frontal y Retroexcavadora) para sacar el material del talud y plataforma, dejando en condiciones óptimas para reiniciar la explotación para desarrollar una nueva perforación. 104

126 TRANSPORTE El transporte desde el frente de explotación a la zona de tratamiento de la arena de sílice es realizado utilizando 2 volquetes de 25 Ton cada uno LÍMITES FINALES DE LA EXPLOTACIÓN Los límites del yacimiento de arena de sílice se determinan por el contacto con la roca caliza de la caja techo y caja piso. Para determinar los límites finales de explotación, se debe tener en cuenta dónde y cómo se encuentra distribuido el mineral útil, para ello se realizó una geología localizada en la cantera con el fin de determinar el contacto entre las calizas y la arena de sílice. Al tener tales límites se analiza con la topografía en tres dimensiones que se generó del lugar y los perfiles realizados en cada uno, de esta forma se obtuvo las reservas de la cantera y también cuál va a ser la forma final de los taludes. Para ello se debe tener consideraciones de los parámetros condicionantes: geométricos, geotécnicos y geomecánicos del macizo rocoso. La explotación se realiza con avance frontal y sacando el material de toda la potencia de la estructura, en las caja piso de la estructura se dejaran bancos de 10 metros de altura con 0.5 metros de berma y 70º de talud de banco, en las caja techo de la estructura se dejaran bancos de 10 metros de altura con 0.5 metros de berma y 80º de talud de banco ya que estarán emplazados sobre calizas; en el avance frontal a lo largo de la estructura se trabajara cortando rebanadas horizontales de 20 metros de altura a lo largo de todo el block delimitado, dejando en el límite de la 105

127 estructura bancos de 10 metros de altura con 0.5 metros de berma y 80º de talud de banco, con tales parámetros se logra obtener un tajo final técnicamente analizado. Al realizar tal diseño, tenemos los siguientes parámetros de diseño: Método de Explotación Distancia de transporte Tipo Canteras 500m-1000m Altura de banco 10m Angulo de talud de Banco 65 Bermas Ancho de vías 2m 10m Talud de Trabajo 60 Talud final 56 Fondo de explotación mínimo 3750 msnm Tabla 16 - Parámetros de Diseño del método de explotación sobre el mineral. Fuente: Autores Altura de banco 10m Angulo de talud de Banco 80 Bermas Ancho de vías 1m 10m Talud de Trabajo 60 Talud final 70 Fondo de explotación mínimo 3750 msnm Tabla 17 - Parámetros de diseño sobre roca estéril. Fuente: Autores 106

128 PARÁMETROS MEDIOAMBIENTALES Aquellos que permiten la ocultación a la vista de los huecos o desmonteras, faciliten la restauración de los terrenos o reducción de los impactos ambientales. Los problemas generados por la extracción de materiales no metálicos, son muy diferentes a los problemas generados por la minería que extrae metales, ya que en esta última se utilizan gran cantidad de elementos químicos y compuestos altamente tóxicos, si bien la minería de materiales no metálicos no requiere de etapas altamente contaminantes si requiere de otro tipo de procesos altamente impactantes, los cuales generan serios problemas. A continuación se describen los problemas típicos generados por la extracción de materiales no metálicos: EROSIÓN La erosión es el proceso natural de desgaste o destrucción de los suelos, pero para el caso de las prácticas mineras, la erosión se acelera, ya que, es necesario retirar la capa vegetal y dejar el suelo o la roca expuesta. El avance de este proceso genera otros fenómenos como surcos, cárcavas y cuando no se toman ciertas medidas se generan deslizamientos, los cuales llegan a obstaculizar las labores mineras o afectar las instalaciones cercanas. Generalmente los deslizamientos son removidos y en poco casos se toman medidas para prevenir nuevos deslizamientos, el mal manejo de estos 107

129 puede llegar a desencadenar inestabilidad completa en los taludes donde se realiza la actividad minera. Para prevenirlos es importante que se realice una caracterización del macizo rocoso, estudios geotécnicos y sean estrictos con los factores de seguridad de corte de taludes AFECTACIÓN DEL PAISAJISMO Los lugares que han sido afectados por procesos mineros, presentan poca cobertura vegetal y generalmente son zonas afectadas por procesos erosivos. También es común observar cambios morfológicos como consecuencia de las actividades mineras y en muchos casos recuperar la cobertura vegetal es un proceso difícil y lento, ya que es frecuente que queden expuestas zonas poco meteorizadas y el proceso de revegetalización tarda más del tiempo normal AFECTACIÓN AL RECURSO HÍDRICO Este es uno de los problemas más complejos y frecuentes, ya que se reúnen acá varios problemas, como la contaminación de las aguas por sedimentos, que se presenta en la mayoría de las explotaciones, debido a que se utiliza agua, en las labores de arranque y en las labores de beneficio del material (limpieza). Esta agua cargada de sedimentos finos es vertida, por lo general, a las corrientes de agua sin ningún tratamiento. En algunos casos se realizan obras con el fin de sedimentar estas partículas contaminantes, esto es verter agua con poco contenido de sedimentos nuevamente a las quebradas, pero que no dan los resultados esperados, 108

130 Esta sedimentación produce la colmatación de obras hidráulicas y como consecuencia se modifica el comportamiento hidráulico por la degradación del lecho y es por eso que se le atribuyen mayores niveles de crecientes a las quebradas que son afectadas por labores mineras, estos cambios hidráulicos generan con frecuencia socavación de orillas, que también incrementa la cantidad de sólidos en las corrientes CONTAMINACIÓN DEL AIRE La contaminación del aire está fuertemente relacionada a las zonas donde se presentan grandes superficies desprovistas de vegetación, ya que es habitual el levantamiento de partículas que son transportadas por el viento especialmente en las épocas de verano, generando grandes nubes de polvo en suspensión, a las cuales se les atribuyen enfermedades respiratorias, especialmente en la comunidad campesina de Llocllapampa GENERACIÓN DE RUIDO Este problema se presenta en la canteras de roca donde se emplea maquinaria para las labores mineras, no solo por el uso de explosivos, sino también por el continuo golpe de las palas de las excavadoras a los frentes de trabajo y el cargué de las volquetas que sacan el material para la venta. 109

131 ANÁLISIS Y DISEÑO DE ESTABILIDAD DE TALUDES Para analizar la estabilidad de taludes en el diseño del método de explotación se tendrán en cuenta las propiedades geomecánicas determinadas en el punto Uno de los parámetros de suma importancia es el contenido de humedad del terreno, esta consideración nos permite determinar el tipo de terreno en que se está trabajando. Son cinco (5) los tipos de terreno a estudiar en el momento del diseño de un banco de explotación de acuerdo al porcentaje de humedad: Tipo 1: Terreno totalmente seco Tipo 2: terreno parcialmente saturado (30% -40% de humedad total) Tipo3: Terreno saturado (40-80% de humedad total) Tipo 4: Terreno saturado (80%-90% de humedad total) Tipo 5: Terreno totalmente saturado (100% de humedad total) ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES UTILIZANDO EL SOFTWARE SLIDE Con la ayuda del Software Slide se analizaron taludes sobre la arena de sílice; simulando 1, 2, 3 y 17 bancos en condiciones estática y pseudoestática con presencia de humedad en un terreno saturado. Para los límites finales de la explotación se analizaron bancos sobre roca caliza perteneciente a las cajas simulando 1, 2, 3 y 30 bancos hasta el final 110

132 de la explotación de igual manera en condiciones estáticas y pseudo- estáticas. VER ANEXO 04 Los resultados se presentan a continuación: F.S. Estático F.S. Pseudo Estático 1 banco bancos bancos bancos Tabla 18 - Resultados del análisis con el Software Slide sobre el Mineral Fuente: Autores F.S. Estático F.S. Pseudo Estático 1 banco bancos bancos bancos Tabla 19 - Resultados del análisis con el Software Slide sobre limites finales de Explotación Fuente: Autores PLANIFICACIÓN MINERA A continuación se presenta el planeamiento de la ejecución de las labores de extracción en los frentes de producción, por lo que en primer lugar se define las tareas que se deben realizar antes de empezar con el corte de rebanadas horizontales, luego la ejecución de los taludes en las cajas con su respectivo tiempo. 111

133 Todo este programa de ejecución se presenta a través de un diagrama de Gantt, donde se detalla los tiempos que va a tomar todo el proyecto, dividido en tareas y se indica la ruta crítica. En ésta sección, se van a analizar la programación de las labores explotación del material de la cantera durante un lapso de 25 años calendario aproximadamente de acuerdo a los parámetros de diseño planteados para la explotación de la cantera DESCRIPCIÓN Y CÁLCULO DE BLOQUES POR NIVELES DE LA MINA Para poder determinar el número de bloques en la explotación de la mina necesitaremos conocer algunos parámetros de diseño como la altura de banco que ha sido definido, el pit óptimo, la maquinaria que se utilizará, el tipo de yacimiento, la geomecánica, etc. Con toda esta información se empieza a calcular la cantidad de bloques de la mina MODELO DIGITAL DEL TERRENO Con la ayuda de la topografía realizada en el frente se diseñó el Modelo Digital del Terreno a fin de usarlo en el cálculo de reservas, pues se puede calcular superficies y volúmenes de manera más exacta. Con la actualización topográfica realizada en el frente y con un software especializado, se diseñaron los 22 niveles a explotar en los 25 años tanto del mineral y estéril a extraer. 112

134 Figura 22 - Modelo Digital del Pit Final para una Explotación de 25 años Fuente: Autores NIVELES DE EXPLOTACIÓN Para la realización de la Planificación Minera durante 25 años de explotación de la cantera se realizó el diseño de 22 Niveles de Explotación (Fig. 23, Tabla 21), a la vez se calcularon la cantidad de mineral y la cantidad de estéril a sacar por cada nivel de explotación. 113

135 Figura 23 - Niveles de explotación en 25 años de Planificación Fuente: Autores Como se describió con anterioridad, existen 22 Niveles, Se van a describir las operaciones en todos los niveles pues tales niveles tienen las reservas de arena de sílice suficientes para las operaciones mineras durante más de 25 años. Los 22 niveles que a continuación serán descritos deben de ser explotados en un periodo de 25 años, evacuando un total aproximado de Ton entre mineral y estéril. A continuación se presentan los parámetros considerados para el cálculo de reservas en cada nivel por analizar, tales datos son el resultado de análisis de información de promedios mensuales del año 2012: Densidad relativa de arena de sílice = 2,65 Densidad relativa estéril = 2,5 Penalización de mineral = 20 % 114

136 Penalización estéril = 10 % Altura de banco (m) = 10 m Consumo cordón detonante + tecnel = 0,031 m/ton Consumo ANFO = 146,60 gr/ton Consumo dinamita - pentolita = 3,48 gr/ton Consumo explosivo = 131,43 gr/ton Número de barrenos por m 2 = 0,10 b/m Capacidad de transporte = Ton/mes Velocidad de volquetas = 15 Km/h NIVEL MINERAL Estéril (Ton) (Ton) TOTAL Tabla 20 - Tonelaje de Mineral y Estéril por Nivel de Explotación Fuente: Autores 115

137 DETALLE DE EXPLOTACIÓN MINERA A continuación se presenta el tiempo de explotación por cada nivel proyectado y cubicado en meses y días. NIVEL MINERAL (Ton) Estéril (Ton) Meses Dias TOTAL Tabla 21 - Vida de los Niveles de Explotación Fuente: Autores 116

138 Figura 24 - Block de Mineral por Niveles a Explotar Fuente: Autores Se estiman Ton de arena de sílice por año a ser extraídos, cargados, tratados y depositados. Además de Ton de Estéril a ser removido. Se tienen que realizar trabajos complementarios como la construcción de las vías de acceso a los frentes de trabajo y de evacuación de material estéril. A continuación se presenta el planeamiento de minado para la explotación de la cantera durante 25 años por cada uno de los niveles, tanto para el mineral como para el estéril. 117

139 Mineral Estéril Tabla 22 - Detalles de Explotación en los Niveles 3810,3820, 3830 y Fuente: Autores 118

140 Mineral Estéril Extracción Producción Mineral de Total - Mineral Niveles a Explotar AÑOS (Ton) Cantera y Estéril (Ton) Total Tonelaje Total en Niveles de Explotación Tonelaje Total Extraido en Niveles de Explotación Tonelaje Restante en Niveles de Explotación Tabla 23 - Detalles de Explotación en los Niveles 3850, 3860, 3870 y Fuente: Autores 119

141 Mineral Estéril Tabla 24 - Detalles de Explotación en los Niveles 3890, 3900, 3910 y 3920 Fuente: Autores 120

142 Mineral Estéril Tabla 25 - Detalles de Explotación en los Niveles 3930, 3940, 3950 y 3960 Fuente: Autores 121

143 Mineral Estéril Tabla 26 - Detalles de Explotación en los Niveles 3970, 3980 y Fuente: Autores 122

144 Mineral Estéril Tabla 27 - Detalles de Explotación en los Niveles 4000, 4010 y Fuente: Autores 123

145 REQUERIMIENTOS DE PERSONAL En la Cantera Santa Rosa 94-1 se requerirán los siguientes personales para su desarrollo normal de operaciones, ya que el personal técnico y obrero serán de Lima, Jauja, Huancayo y el mismo Distrito. Estos son: 1 Gerente de Operaciones 1 Ingeniero Residente 3 Supervisores 2 Operadores de Maquinaria Pesada 4 Choferes de Volquete 3 Personales de Servicio 2 Perforistas 4 Operadores de Planta 1 chofer de Camioneta REQUERIMIENTOS DE MAQUINARIA Para el normal desarrollo de las operaciones se toma por conveniente utilizar las maquinarias existentes en la cantera las cuales son: 1 Cargador Frontal 1 Retroexcavadora 4 Volquetes 1 Perforadora 1 Compresora 1 Camioneta Herramientas, equipos y accesorios 124

146 4.4. MODERNIZACIÓN MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO INTEGRAL FUNDAMENTO DE LA PROPUESTA El principal objetivo de este proyecto consiste en diseñar una planta de tratamiento integral para la obtención de arena de sílice en la concesión minera SANTA ROSA 94-1, de manera que esté en disposición de obtener las correspondientes autorizaciones por la comunidad campesina de Llocllapampa para su posterior construcción. La nueva instalación tiene como objetivo la trituración del material de cantera, con un caudal de 150 t/h y una granulometría final entre 0,6 y 1,5mm. Con la nueva instalación se buscan varios fines: Tener una granulometría uniforme del material triturado de tamaño entre 0,6 y 1,5 mm, para que aumente la producción total de la cantera. Aprovechar las diferentes granulometrías para su comercialización. Aumentar la producción de 50 t/h a 150 t/h. para mejorar los costos operativos. Disminuir las emisiones de polvo por debajo de 50 mg/nm 3. Aprovechar la energía en kw/t. en la producción de arena de sílice, al utilizar maquinaria de nueva generación. 125

147 PROCESO INDUSTRIAL DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN En la nueva instalación, el material procedente del frente es descargado sobre una tolva de recepción de 50 m 3 (EST.1). En la parte inferior de la tolva hay un alimentador de placas metálico (EST.2), que alimenta a la criba (EST.3). El material rechazado (granulometría superior a 0.9 mm.) es transportado por una cinta transportadora de 12.5 metros e inclinación de 30 (EST.5) a la trituradora secundaria (EST.6). De igual manera el material estéril que resta de la criba es traslado por medio de una cinta de 22.5 metros y 10 de inclinación (EST.10) hacia la canchas de desmonte. El resto del material pasante, con granulometría entre 0.15 y 0.9 mm, es transportados mediante una cinta de 10.5 metros y 10 de inclinación (EST.4) hasta la máquina de lavado de arena (EST.8) con capacidad de 150ton/h. El material procedente de la trituradora secundaria, con una granulometría entre 0.15 y 0.9 mm., es transportado por medio de una cinta transportadora de 14.5 metros de longitud y una inclinación de 25 (EST.7) al Alimentador. El Material lavado es trasladado por medio de una cinta transportadora de 42.5 metros y 5 de inclinación (EST.9) hacia las canchas de mineral almacenado para su posterior comercialización. 126

148 El lodo procedente de las máquinas de lavado de arena es tratado en una máquina Decantador/Espesador (EST.11) para luego recircular el agua DISEÑO DE PLANTA (VER PLANO 04) El diseño de la planta se quiere realizar bajo la premisa fundamental de simplicidad, aunque conservando cierta flexibilidad de la planta y siempre considerando el objetivo de la misma. Igualmente, se ha tenido en cuenta las labores futuras de operación y mantenimiento, buscando siempre la facilidad en las tareas y la homogeneización de repuestos. Para el procesamiento de las 150 T/h de arena de sílice, que constituye el producto a tratar se ha optado por equipos de tamizado, de trituración y lavado, una instalación compacta y robusta que garantiza la simplicidad de la planta. La instalación se completará con los equipos transportadores necesarios para la producción del tamaño buscado (entre 0,6 y 1,5 mm). Los principales aspectos a destacar que se han considerado para el diseño de la planta y que se derivan del mismo son los siguientes: El material proveniente de la cantera es de granulometría muy variable, por lo cual este pasara por una criba separando el material entre 1/16 y 1/32 pulgadas El material procedente del tamizado es llevado directamente a la trituradora secundaria. Estas trituradoras procesarán aproximadamente 50 T/h que llegarán de la recirculación de las cribas. 127

149 Las cribas serán iguales, lo que permite unificar los repuestos, siendo totalmente intercambiables en cualquiera de las cribas. Se contará con máquina de lavado de arenas con material proveniente de la criba para luego ser almacenados en el área seleccionada. Cabe destacar que el diseño de la planta es fácilmente adaptable para la eventual producción y clasificación de arena de sílice, simplemente ampliando la fase de clasificación mediante cribado EQUIPAMIENTO Y MAQUINARIA INDUSTRIAL La elección de la maquinaria industrial se basa en la comparación de diferentes equipos y diseños de la planta a estudio con diferentes proveedores con la premisa de obtener la producción y material mencionados en el objeto de dicho proyecto ALIMENTACIÓN Y CRIBADO Tras la tolva de 50m 3 se dispondrá de un alimentador de placas, posterior a este se dispondrán de una criba. Esta criba irá provista de un corte a 15 mm para producir material 0-15 mm. La criba irá dotada de sendos repartidores vibrantes para favorecer el reparto del material en la criba. Se trata de criba de tipo probabilístico de tamiz largo. Es una criba eficaz, compacta y con una capacidad de producción elevada. La colocación de hasta cinco tamices en cascada con luces de malla que van disminuyendo 128

150 progresivamente, desde el tamiz superior hasta el inferior, a la vez que su pendiente aumenta, permiten seleccionar las distintas franjas granulométricas. Este sistema de cascada permite que el material fluya rápido y verticalmente a través de los tamices, consiguiéndose así altas capacidades. La máquina se excita mediante una moto-vibrador que produce un movimiento lineal armónico, lo que permite una clasificación granulométrica de gran calidad. La aceleración que imprime el sistema vibrante junto con la inclinación de los tamices, evita la formación de capa en los mismos, mejorando por un lado, la calidad del cribado y evitando desgastes prematuros; presentando así mismo, un mejor comportamiento con materiales húmedos. Las luces de malla en una criba probabilística de tamiz largo no coinciden con los puntos de corte como en el caso de una criba convencional. Debido a las inclinaciones progresivas de los tamices, la luz de los mismos siempre es superior al punto de corte ya que su verdadera magnitud está referida a la proyección sobre la horizontal. Asimismo, las luces de malla están seleccionadas para conseguir una carga uniformemente repartida teniendo en cuenta los puntos de corte. Este diseño minimiza los tiempos muertos para el mantenimiento y cambio de telas, en parte gracias a las ventanas de inspección, y al sistema de tensión mediante tensores y cápsulas, que proveen la tensión correcta a cada tamiz. Los resultados del cribado dependen de una alimentación uniforme en todo el ancho de la bandeja de alimentación y con la menor velocidad posible. 129

151 Una vez que el producto entra en la criba ya no es posible corregir el reparto. De ahí que se haga necesario incorporar un repartidor vibrante a la entrada de la criba. El sistema de suspensión se realiza mediante resortes trabajando a compresión, estudiados para conseguir un aislamiento de la vibración sobre la estructura portante, del orden del 95%. Dispone de un sistema de cierre contra polvo, y presenta una potencia instalada muy baja. Los costes operación y mantenimiento de esta máquina son muy bajos. Debido a la inercia de esta criba, es necesario frenarla en el momento de la parada mediante la incorporación de un módulo de inyección de corriente continua que se incorporará al circuito de maniobra y mando. Figura 25 - Diseño de la Tolva Fuente: Autores 130

152 Alimentador de placas Dimensiones principales Longitud (entre centros) mm. máx mm. min. Ancho total mm. Ancho efectivo mm. Tensado Tipo: Hidráulico Recorrido del tensor: 280 mm. Cadena Tipo: Caterpillar D4 (S.A.L.T.) Paso: 171 mm. Ruedas dentadas Cabeza y cola: Caterpillar D4 (acero forjado) P.C.D.: 688 mm. Rodillos soporte Tipo: Caterpillar D4 (acero forjado) Espaciado: 400 mm. (estándar) y 800 mm. (impacto) Raíles de impacto N2:2 Placas del transportador Espesor: 22 mm. (tarea pesada) Faldones Ancho: mm Inclinación del transportador: 15 o Peso total: kg 131

153 Figura 26 - Diseño del Alimentador de Placas Fuente: Autores Criba Superficie de cribado por piso 13.5 m 2 (2 250 x mm) Dos pisos de cribado. Motor 30kw. Posibilidad de funcionamiento entre r.p.m. y regulación mediante contrapesos. Tratamiento superficial pintado 132

154 Figura 27 - Diseño de la Criba Fuente: Autores Repartidor Vibrante Para favorecer el reparto uniforme del material en todo el ancho de la bandeja de alimentación de la criba y conseguir un rendimiento óptimo de la misma, se incorpora un repartidor vibrante. El repartidor está compuesto básicamente por: Chasis conformado a base de chapa plegada y perfiles laminados, pletinas y chapas para fijación de vibradores. Boca de carga donde recibe el producto a repartir. 133

155 Dos vibradores de potencia unitaria: 550 W., a 220/380 V., 50 Hz. Cuatro muelles de suspensión Acoplamiento elástico, tipo Trelleborg, para unión criba y alimentador, garantizando un cierre hermético contra polvo de Sílice Estructura de las cribas Se instalará una estructura metálica para el soporte de las cribas y del repartidor en perfiles laminados y angulares con cartelas y soportes para la criba con pasillos perimetrales, incluyendo escaleras de acceso con bastidor conformado en perfiles del tipo UPN, barandillas con rodapiés y candeleras TRITURACIÓN La trituradora elegida se basa en tres principios de funcionamiento: La primera acción tiene lugar al caer el material entre los dientes del equipo, donde es sometido a fuerzas de flexión y cizalla. La segunda rotura se produce mediante cizalla y compresión entre dientes opuestos durante su engrane. La tercera fase tiene lugar cuando los dientes del rotor pasan por la barra rompedora, sometiendo a la roca nuevamente a esfuerzos de flexión y cizalla. 134

156 La relativa baja velocidad de rotación de los ejes combinada con el diseño entrelazado de dientes permite que el material fino pase sin triturar. El efecto tornillo desplaza el material de mayor tamaño al extremo de la máquina y ayuda a extender la alimentación a lo largo de los ejes de trituración. Este efecto puede también emplearse para rechazar el material que excede de tamaño. La distancia entre centros y la configuración de los dientes controlan el tamaño máximo del material que la máquina puede romper eficazmente y la longitud del equipo influye en el tonelaje que puede procesar. La potencia requerida se obtiene por un sistema de accionamiento único mediante un motor eléctrico Machacadora secundaria Dimensiones principales Longitud total: mm. (sin accionamiento) Ancho total: mm. (sin accionamiento) Altura total: 820 mm. (sin accionamiento) Masa estimada Total: kg. Dimensiones de la cámara Longitud total: mm. Ancho total: mm. Altura total: 770 mm. 135

157 Dimensiones del armazón: Altura total: 770 mm. o Configuración del eje: N- dientes/segmento: 5 N2 segmentos/eje: 24 Longitud rodillos: mm. Velocidad rodillos: 58.8 rpm. a 50 Hz. Tipo de rodamientos: Rodillos esféricos SKF Lubricación rodamientos: Grasa Reductor Tipo: MMD R350, eje único paralelo helicoidal Par de salida: 42.4 knm. a 50 Hz. Máx. par de sobrecarga: 254 knm. Reducción: 25:1 NQ etapas: 3 Tipo de lubricación: Barboteo de aceite Tiempo de vida estimado: h. Masa aproximada: kg. incluyendo aceite Potencia instalada recomendada: 250 kw Estructura: La instalación tendrá incorporadas la estructura soporte de la trituradora. 136

158 Figura 28 - Diseño de la Trituradora Secundaria Fuente: Autores TRANSPORTADORES Los transportadores utilizados serán cintas transportadoras según las siguientes posiciones del diagrama de flujo: EST. 4, EST. 5, EST. 7, EST. 9, EST. 10 Las características de están cintas son: Bastidor formado por perfiles laminados y angulares, arriostrados y soldados entre sí, formando un marco o celosía. La fabricación será realizada en tramos modulares con uniones atornilladas. 137

159 Sobre este bastidor irán situadas las estaciones soporte de rodillos tanto superiores como inferiores, embridadas todas ellas para su perfecta alineación y posicionamiento. Las estaciones superiores están previstas de tres rodillos lisos en artesa de 30, situadas a un m de paso. En la zona de carga, estarán posicionadas a 330 mm con tres rodillos amortiguadores en forma de artesa de 30 y las estaciones inferiores por rodillos horizontales situados a 2,5 m de paso. Grupo motriz formado por tambor con virola de chapa, recubierto de caucho. El eje del tambor se fijará a los cubos de la virola mediante aros cónicos de apriete tipo "tapper lock y a su vez, irá fijado sobre el bastidor del transportador, mediante soportes tipo SN con rodamientos. Reductor con eje de salida macizo con motor eléctrico trifásico a 1500 r.p.m. La unión de motor al reductor se realizará mediante acoplamiento hidráulico y del motor reductor al tambor mediante acoplamiento elástico, todo ello sobre una bancada soporte. Tambor tensor o de reenvío de ejecución similar al motriz sin el recubrimiento de caucho y realizado en virola de chapa mecanizada en forma cónica. Este tambor irá fijado a los carros tensores por medio de soportes tipo SN con rodamientos. Sistema de tensado mediante husillos. El resto de elementos y características de cada transportador son los detallados a continuación: 138

160 Figura 29 - Diseño de la Faja Transportadora Fuente: Autores Transportador EST. 4 Datos: Longitud entre centros de tambores: 10.5m Ancho banda: 1 000mm Capacidad (T/h): 800 Velocidad (m/s): 1,5 Inclinación( ) : 10 Producto a transportar: Arena de sílice Densidad (T/m3): 1,5 Granulometría (mm):

161 Zonas de carga: 1 Características Constructivas: Motor reductor ortogonal con anti retorno BONFIGLIOLI: Eje macizo (x2 unidades) Motor eléctrico ABB(CV / kw): 30 / 22 (x2 unidades) Acoplamiento hidráulico (motor-reductor): Sí (x2 unidades) Acoplamiento elástico (reductor-tambor): No Bancada accionamiento: Sí Tambor motriz 0 (mm): 630 Engomado Tambor de inflexión: Si Tambor tensor 0 (mm): 500 Sistema tensor: Husillos Rodillos superiores amortiguadores 0/Eje(mm): 133/20 Rodillos superiores lisos 0 / Eje (mm): 133/20 Rodillos inferiores lisos 0/Eje(mm): 133/20 Malla inferior de recogida (en toda la longitud): No. Banda: Lisa EP 500/4-4+2 Tolva encauzadora con protecciones laterales: Si (4 m.) Tapa superior en tolva encauzadora: Si Boquillas de aspiración en zonas de transferencia: Si Rascador interior forma "V : Si Rascador cabeza: Si. Pasarela de servicio a unilateral con escalera: Si (tramex con malla) Cubierta superior abatible: Si Protección tambor reenvío: Si Interruptor de tirón TELEMECANIQUE: Si (ambos lados) 140

162 Detector de giro TELEMECANIQUE: Si Detector desvío de banda TELEMECANIQUE: Sí (2 juegos) Transportador EST. 5 Datos: Longitud entre centros de tambores (m): 12.5 Ancho banda (mm): Capacidad (T/h): Velocidad (m/s): 1,5 Inclinación ( ): 30 Producto a transportar: Arena de Sílice Densidad (T/m3): 1,5 Granulometría (mm): > 0.9 Zonas de carga : 1 Características Constructivas: Motorreductor ortogonal c/ antirretorno de Eje macizo (x2 unidades) Motor eléctrico (CV / kw) 30 / 22 (x2 unidades) Acoplamiento hidráulico (motor-reductor) Sí (x2 unidades) Acoplamiento elástico (reductor-tambor) No. Bancada accionamiento: Sí Tambor motriz 0 (mm): 630 Engomado Tambor de inflexión: Si Tambor tensor 0 (mm): 500 Sistema tensor: Husillos 141

163 Rodillos superiores amortiguadores 0/Eje(mm): 108/20 Rodillos superiores lisos 0 / Eje (mm): 108/20 Rodillos inferiores lisos 0/Eje(mm): 108/20 Malla inferior de recogida (en toda la longitud): No. Banda: Lisa EP 500/4-4+2 Tolva encauzadora con protecciones laterales: Si (3 m.) Tapa superior en tolva encauzadora: Si Tolvín de descarga: Sí Boquillas de aspiración en zonas de transferencia: Si Rascador interior forma "V : Si Rascador cabeza: Si. Soportes de apoyo: Si Pasarela de servicio a unilateral con escalera: Si (tramex c/malla) Cubierta superior abatible: Si Protección tambor reenvío: Si Interruptor de tirón TELEMECANIQUE: Si (ambos lados) Detector de giro TELEMECANIQUE: Si Detector desvío de banda TELEMECANIQUE: Sí (2 juegos) Transportador EST. 7 Datos: Longitud entre centros de tambores (m): 14.5 Ancho banda (mm): 1000 Capacidad (T/h): Velocidad (m/s): 1,5 142

164 Inclinación( ) : 25 Producto a transportar: Arena de Sílice Densidad (T/m3): 1,5 Granulometría (mm): Zonas de carga: 1 Características Constructivas: Motorreductor ortogonal con antirretorno BONFIGLIOLI: Eje macizo Motor eléctrico (CV / kw): 15 / 11 Acoplamiento elástico (reductor-tambor): No. Bancada accionamiento: Sí Tambor motriz 0 (mm): 400 Engomado Tambor tensor 0 (mm): 320 Sistema tensor: Husillos Rodillos superiores amortiguadores 0/Eje(mm): 89/20 Rodillos superiores lisos 0 / Eje (mm): 89/20 Rodillos inferiores lisos 0/Eje(mm): 89/20 Malla inferior de recogida (en toda la longitud): No Tolva encauzadora con protecciones laterales: Si (3 m.) Tapa superior en tolva encauzadora: Si Tolvín de descarga: Sí Boquillas de aspiración en zonas de transferencia: Si Rascador interior forma "V : Si Rascador cabeza: Si. Soportes de apoyo: Si Pasarela de servicio a unilateral con escalera: Si (tramex con malla) Cubierta superior abatible: Si Protección tambor reenvío: Si 143

165 Interruptor de tirón TELEMECANIQUE: Si (ambos lados) Detector de giro TELEMECANIQUE: Si Detector desvío de banda TELEMECANIQUE: Sí (2 juegos) Transportador EST. 9 Datos: Longitud entre centros de tambores (m): 42.5 Ancho banda (mm): Capacidad (T/h): 800 Velocidad (m/s): 1,5 Inclinación ( ): 5 Producto a transportar: Arena de Sílice Densidad (T/m3): 1,5 Granulometría (mm): Zonas de carga: 1 Características Constructivas: Motor reductor ortogonal con anti retorno BONFIGLIOLI: Eje macizo Motor eléctrico ABB (CV / kw): 50 / 37 Acoplamiento hidráulico (motor-reductor): Sí Acoplamiento elástico (reductor-tambor): No Bancada accionamiento: Sí Tambor motriz 0 (mm): 630 Engomado Tambor de inflexión: Si Tambor tensor 0 (mm):

166 Sistema tensor: Husillos Rodillos superiores amortiguadores 0/Eje(mm): 133/20 Rodillos superiores lisos 0 / Eje (mm): 133/20 Rodillos inferiores lisos 0/Eje(mm): 133/20 Malla inferior de recogida (en toda la longitud): No. Banda: Lisa EP 500/4-4+2 Tolva encauzadora con protecciones laterales: Si (4 m.) Tapa superior en tolva encauzadora: Si Tolvín de descarga: Sí Boquillas de aspiración en zonas de transferencia: Si Rascador interior forma "V": Si Rascador cabeza Si. Soportes de apoyo: Si Pasarela de servicio a unilateral con escalera: Si (tramex c/malla) Cubierta superior abatible: Si Protección tambor reenvío: Si Interruptor de tirón TELEMECANIQUE: Si (ambos lados) Detector de giro TELEMECANIQUE: Si Detector desvío de banda TELEMECANIQUE: Sí (2 juegos) Transportador EST. 10 Datos: Longitud entre centros de tambores (m): 22.5 Ancho banda (mm):

167 Capacidad (T/h): 800 Velocidad (m/s): 1,5 Inclinación (e): 10 Producto a transportar: Arena de sílice Densidad (T/m3): 1,5 Granulometría (mm): Zonas de carga: 1 Características Constructivas: Motor reductor ortogonal c/ anti retorno BONFIGLIOLI: Eje macizo (x2 unidades) Motor eléctrico ABB (CV / kw): 40 / 30 (x2 unidades) Acoplamiento hidráulico (motor-reductor): Sí (x2 unidades) Acoplamiento elástico (reductor-tambor): No. Bancada accionamiento: Sí Tambor motriz 0 (mm): 630 EngomadoTambor de inflexión: Si Tambor tensor 0 (mm): 500 Sistema tensor: Husillos Rodillos superiores amortiguadores 0/Eje(mm): 133/20 Rodillos superiores lisos 0 / Eje (mm): 133/20 Rodillos inferiores lisos 0/Eje(mm): 133/20 Malla inferior de recogida (en toda la longitud): No. Banda: Lisa EP 500/4-4+2 Tolva encauzadora con protecciones laterales: Si (4 m.) Tapa superior en tolva encauzadora: Si Tolvín de descarga: Sí Boquillas de aspiración en zonas de transferencia: Si 146

168 Rascador interior forma "V": Si Rascador cabeza: Si. Soportes de apoyo en "V" para acopio: Si Pasarela de servicio a unilateral con escalera: Si (tramex c/malla) Cubierta superior abatible: Si Protección tambor reenvío: Si Interruptor de tirón TELEMECANIQUE: Si (ambos lados) Detector de giro TELEMECANIQUE: Si Detector desvío de banda TELEMECANIQUE: Sí (2 juegos) Ingeniería El estudio de la ingeniería no es objeto de este proyecto, será encargada al proveedor adjudicado y deberá tener el siguiente alcance: Estudio de implantación y nivelaciones Cimentaciones o Conjunto de trituración secundaria o Conjunto repartidor/cribas/ o Conjunto cribas y conexión a fábrica o Cintas transportadoras Interrelación procesos/contratistas/filtraciones Estructuras/Cerramientos/Filtros Conjunto de trituración secundaria o Conjunto repartidor/cribas o Conjunto cribas y conexión a fábrica o Cintas transportadoras y detector metales Obra civil instalación eléctrica o Sala eléctrica o Canalizaciones eléctricas. 147

169 LAVADO DE ARENAS El material clasificado será transportado y lavado mediante Norias, las cuales están conformadas por ruedas de cangilones, estos equipos aprovechan la diferente velocidad de sedimentación de las partículas en un medio líquido, según su peso o, lo que es decir su tamaño; dichos cangilones generalmente presenta perforaciones que ayudan al drenaje de las arenas durante el recorrido de elevación. Presenta la gran ventaja frente a otros equipos de no crear turbulencias en la zona inferior del tanque, favoreciendo la decantación de las partículas finas. Esto a veces tiene consecuencias negativas, pues partículas de arcilla y otras con bajo peso específico decantan fácilmente, siendo extraídas posteriormente, con lo cual el efecto del lavado no es suficiente. La velocidad de giro de estas ruedas de cangilones suele oscilar entre 0,7 y 0,8 RPM, lo que da lugar a velocidades periféricas no superiores a 0.2m/s. Esta baja velocidad de rotación de la rueda es quizá el principal argumento de estos equipos, pues ayuda a mejorar el escurrido de la arena, alcanzándose un largo tiempo de residencia de la arena en el cangilón, una vez extraída ésta del depósito. Las características de las 2 Norias seleccionadas son especificadas a continuación: 148

170 Noria Diámetro de Rueda : 2800mm Ancho de Cangilón : 500mm Potencia : 5.5 Kw Numero de Ruedas : 2 Agua : 150 m 3 /h Velocidad : 1.5RPM Capacidad Máxima : 75 TM/h Figura 30 - Diseño de la Noria Fuente: Autores 149

171 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Figura 31 - Sistema de tratamiento de aguas residuales. Fuente: Autores El agua sucia obtenida del proceso es conducida inicialmente a un depósito auxiliar solidario al clarificador donde se elimina el aire y se aporta el floculante necesario para acelerar el efecto de sedimentación, la mezcla de la pulpa-floculante pasa a la zona inferior del tanque a través de un lecho fluido creado en el fondo por los sólidos sedimentados. De este modo se fuerza el contacto de las partículas sólidas con el floculante retenida en el lecho, potenciándose así el efecto del reactivo. El agua clarificada asciende a través del lecho fluido hacia la superficie, siendo evacuada por medio de un canal periférico de rebose. La interface 150

172 solido liquido formada por el lecho fluido y el agua clarificada se controla automáticamente mediante diferentes sensores. El equipo de floculación permite controlar la preparación y dosificación del floculante y operar en continuo de manera automática. El sistema consiste en una tolva para el floculante en polvo, dosificador con moto-variador y tanques de preparación, maduración y trasiego con su correspondiente electroagitadores. Todo el conjunto se construye en acero inoxidable e incorpora una bomba dosificadora con variador de velocidad electrónico y armario electrónico de control IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DEL RECURSO Tipos y fuentes de Contaminación Toda organización, empresa o actividad afecta el Medio Ambiente a través de sus actividades, productos o servicios. Esto incluye no sólo la extracción y explotación de los recursos naturales que el ambiente nos provee, sino la eliminación al mismo tiempo de aquellos residuos o desechos que resultan de tales actividades y que, dependiendo de las condiciones y lugares en que sean eliminados, pueden ocasionar un mayor o menor grado de daño o impacto ambiental. Si bien el país ha incrementado sus exportaciones en los últimos decenios en forma considerable, se trata en su gran mayoría, sin embargo, de productos con escaso valor agregado, básicamente materias primas y productos derivados de actividades como la pesca, la acuicultura, la 151

173 actividad agropecuaria, forestal o la minería, es decir, actividades que en un alto grado dependen de los recursos naturales del país. Dentro de las formas antrópicas que ocasionan la contaminación de las aguas, existen diferentes actividades que generan los vertidos, que finalmente van a descargarse a los cuerpos hídricos receptores. Entre los diferentes tipos de vertimientos generados por la actividad antropogénica, identificadas en el rio Llocllapampa, tenemos: Vertimientos de Aguas Residuales Domésticas. En la actualidad la totalidad de poblaciones de Llocllapampa, vierten las aguas residuales a los cuerpos de agua sin ningún tratamiento, también cabe mencionar que existen varios proyectos de infraestructura sanitaria que contempla superar este problema con la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas, se espera que realicen un tratamiento de sus aguas residuales domesticas antes de verterlas a los cuerpos de agua. Otras Formas de Contaminación. Residuos Sólidos: En el distrito el recojo de los residuos sólidos es deficiente y es fuente de contaminación. Estas se pueden producir, por el arrastre de los residuos hacia las fuentes de agua, ya sea por contacto con el agua procedente de la lluvia o porque buena cantidad de éstos son vertidos directamente a las fajas marginales y riberas, y quebradas. Esto es práctica común de las poblaciones ribereñas. 152

174 EVALUACIÓN DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES DEL AGUA Otro aspecto relevante es el referido a los aspectos ambientales. Los problemas suscitados por causa de la contaminación, por efecto de construcción de carreteras, daños ocasionados por los efectos del Fenómeno El Niño (FEN), degradación de tierras por mal drenaje, ha generado el interés de dictar un conjunto de dispositivos legales que contribuya a frenar tales ocurrencias y recuperación - conservación de los ecosistemas. Evaluación de la Calidad de Agua Superficial La evaluación de la calidad de agua es uno de los parámetros más importantes en el diagnóstico de las condiciones de base de los recursos hídricos. La evaluación de la calidad de agua ha comprendido la toma de muestras puntuales, (VER ANEXO 05 Puntos de Control de Monitoreo) las Estaciones de Monitoreo son descritas a continuación: M-1 : Corresponde al Ingreso 1 del agua a la Poza de almacenamiento de agua, a través de la toma y canal desde el cauce de la Quebrada Poncijalo, que evalúa los niveles base de la calidad de Agua en la Concesión Santa Rosa 94-I. M-2 : Corresponde al Ingreso 2 del agua a la Poza de almacenamiento de agua, a través de la toma y canal desde el cauce de la Quebrada 153

175 Poncijalo, que evalúa los niveles base de la calidad de Agua en la Concesión Santa Rosa 94-I. M-3 : Corresponde a la salida del agua de la Poza de almacenamiento de agua. Análisis de Muestras de Agua en el Laboratorio Las muestras de agua tomadas durante la evaluación de las muestras de agua han sido analizadas en los Laboratorios de la Facultad de Ingeniería Química U.N.C.P., las mismas que se muestran Evaluación de Calidad de Agua del Efluente del Proceso La evaluación de calidad de agua del efluente del Proceso es uno de los parámetros también importantes en el diagnóstico de las condiciones de base de los recursos hídricos. La evaluación de la calidad de agua ha comprendido la toma de muestra puntual en las estaciones de monitoreo M-4, M-5, M-6, M-7, las mismas que están comprendida por el efluente del proceso, y cuyas muestras han sido tomada para su análisis en el cauce de descarga de estos. M-4 : Comprende al agua saliente de la última poza de sedimentación ubicada en el sistema de lavado existente. M-5 : Tomada el agua existente a 50 metros de unirse con un riachuelo proveniente de la parte SW de la cantera. 154

176 M-6 : Comprende el agua turbulenta a 50 metros después de la unión con el riachuelo que baja de la parte SW de la cantera. M-7 : Comprende el agua que llega como efluente al Rio Mantaro, mediante el rio Llocllapampa Clarificador Espesador Superficie : 50m 2 Altura : 3620mm Peso Vacío : 17 Ton Peso Carga : 232 Ton Potencia : 1.5KW Capacidad : m 3 /h CUADRO DE POTENCIAS CUADRO DE POTENCIA DE LA INSTALACIÓN Tolva con capacidad 50m 3 Alimentador de placas Machacadora secundaria Criba Repartidor vibrante Fajas Transportadoras (5) Lavador (Noria) Clarificador TOTAL 0 kw 60 kw 250 kw 60 kw 1 kw 264 kw 5.5 kw 1.5 kw 422 kw Tabla 28 - Cantidad de Potencia Eléctrica requerida por cada máquina. Fuente: Diseño de una Planta de Trituración y Cribado Escuela Técnica Superior de Minas 155

177 REPERCUSIÓN DE LA ACTIVIDAD SOBRE EL MEDIO AMBIENTE EMISIONES Un objetivo importante de la instalación es el cumplimiento de los niveles de emisión a la atmósfera. Los valores de emisión a la atmósfera que se proyectan deben estar por debajo de 50 mg/m 3 N, siendo muy inferiores a lo que exige actualmente la Ley, y siguiendo las recomendaciones europeas. Las emisiones de polvo son consecuencia de las operaciones de manipulación y transporte de materiales que corresponden a las siguientes instalaciones: Trituradoras Cribas Puntos de transferencia, caídas y guías de carga de las cintas. Descarga camiones Vías de tráfico sin pavimentar Las medidas correctoras para eliminar estas fuentes de polvo son: En trituradoras, cribas y puntos de transferencia dotarlas de cerramiento adecuado y posteriormente desempolvar el aire extraído de su interior con filtros. Almacenar el material en tolvas cerradas Pavimentación y limpieza de las vías de tráfico de camiones hasta la tolva de descarga camiones. 156

178 Las características de los filtros a instalar son: F1. Filtro de mangas para despulverizar la criba de discos y transferencias de la cinta 1. Caudal desempolvado m3/h Tipo de polvo Polvo en la entrada Polvo en la salida Superficie filtrante crudo 50 g/m3n <30mg/m3N 600 m2 F2. Filtro de mangas de captación de la criba y transferencia de la cinta 2. Caudal desempolvado m3/h Tipo de polvo Polvo en la entrada Polvo en la salida Superficie filtrante crudo 50 g/m3n <30mg/m3N 500 m2 F3. Filtro de mangas de captación de la criba, trituradora secundaria, y transferencias de la cinta 3. Caudal desempolvado m3/h Tipo de polvo Polvo en la entrada Polvo en la salida Superficie filtrante crudo 50 g/m3n <30 mg/m3n 500 m2 157

179 F4. Filtro para despulverizar las cribas y transferencias cinta 4. Caudal desempolvado m3/h Tipo de polvo Polvo en la entrada Polvo en la salida Superficie filtrante crudo 50 g/m3n <30 mg/m3n 415 m2 F6. Filtro para despulverizar la transferencia de la cinta 5. Caudal desempolvado m3/h Tipo de polvo Polvo en la entrada Polvo en la salida crudo 50 g/m3n <30 mg/m3n Superficie filtrante 41 m RUIDOS Según el D.S EM, en el cual se establecen niveles de inmisión en el ambiente exterior y las únicas industrias reguladas son las que quieran instalarse en suelo urbano residencial. Las actividades sujetas a estudio de impacto ambiental deberán adjuntar un estudio acústico, que incluyan las fuentes sonoras y las medidas correctoras para garantizar que no transmitan al exterior ni a locales colindantes, niveles sonoros superiores a los establecidos en la ley. 158

180 La instalación a reformar se encuentra situada en el centro de un solar, en el que los focos de ruido distan una media como mínimo de 150 m. a los límites de propiedad, siendo en algunas direcciones de hasta m. La incorporación de maquinaria nueva, se hará tomando todas las precauciones para disminuir el ruido generado. Las estimaciones de focos de ruido principales serán: En cuanto al tráfico de camiones será el mismo, ya que se utilizaran la misma cantidad de camiones volquetes para el transporte de la arena de sílice. La diferencia es que dicha producción se hará durante un máximo 10 horas diarias x 5 días a la semana, al pasar la producción de la instalación de trituración de 300 t/h a 900 t/h. por lo que las molestias generadas por el tráfico de camiones desde la cantera al lugar de venta, disminuirán al ser realizadas durante las horas diurnas de los días laborables VIBRACIONES Los equipos mecánicos instalados tienen un funcionamiento a bajo régimen que no induce vibraciones sensibles OLORES En las reformas y ampliaciones objeto de este proyecto no está previsto que se puedan generar olores que puedan ser nocivos, molestos o insalubres 159

181 ABASTECIMIENTO DE AGUA Se utilizará la instalación existente de abastecimiento de agua (y aguas residuales), no realizándose ninguna modificación. No se incrementa el consumo de agua ni se generan aguas residuales en las instalaciones objeto de la reforma y ampliación RESIDUOS SÓLIDOS No aumentará la generación de residuos sólidos con la reforma de la instalación. Los residuos sólidos generados actualmente (sacos, pallet, aceites lubricantes, metales, etc.) seguirán teniendo el mismo tratamiento actual de recogida selectiva, de acuerdo con el Sistema de Gestión Medioambiental con Certificación ISO implantado en la actualidad GESTIÓN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO El mantenimiento preventivo se define como el conjunto de actividades que se llevan a cabo en un equipo, instrumento o estructura, con el propósito de que opere a su máxima eficiencia, evitando que se produzcan paradas forzadas o imprevistas para que se puedan realizar las funciones designadas. Además contribuye por todos los medios disponibles a reducir, en lo posible, el costo final de la operación de la planta. Su propósito es 160

182 mantener operable con el debido grado de eficiencia y eficacia el activo fijo de las empresas. Se pretende reducir las reparaciones o fallas imprevistas, por medio de rutinas de inspección periódicas y la ejecución de actividades necesarias que eviten el daño prematuro de los equipos o alguno de sus elementos. Con el mantenimiento preventivo también se logra obtener la disminución de paradas de producción y la reducción de costos. Todo esto engloba el conjunto de actividades necesarias para: Mantener una instalación o equipo en funcionamiento. Restablecer el funcionamiento del equipo en condiciones predeterminadas. El mantenimiento incide, por lo tanto, en la cantidad y calidad de la producción. En efecto, la cantidad de producción a un nivel de calidad dado, está determinada por la capacidad instalada de producción y por su disponibilidad, entendiéndose por tal al cociente del tiempo efectivo de producción entre la suma de este y el tiempo de parada por mantenimiento. El hacer mantenimiento no implica reparar algún equipo tan pronto como se pueda, sino mantener el equipo en óptimas condiciones de funcionamiento. La primera prioridad del mantenimiento es prevenir fallos para reducir los riesgos de paradas imprevistas. El mantenimiento no empieza cuando los equipos e instalaciones son recibidos y montados, sino en 161

183 la etapa inicial de todo proyecto y continúa cuando se formaliza la compra de aquellos y su montaje correspondiente. El objetivo del mantenimiento preventivo es asegurar la disponibilidad planeada al menor costo dentro de las recomendaciones de garantía y uso de los fabricantes de los equipos e instalaciones y las normas de seguridad ETAPAS Estas fases o etapas describen el proceso de ejecución del mantenimiento preventivo, el cual es aplicado para alargar la vida útil de maquinaria y equipo e instalaciones de una empresa, y conservarlos en óptimas condiciones de funcionamiento. A continuación se describe cada una de ellas de forma general INVENTARIO TÉCNICO Es el registro de la maquinaria y equipo existentes en una planta. Para ello se hace uso de fichas o formatos debidamente diseñados para que contengan la información técnica que describen al equipo. La información recolectada a través del inventario técnico de equipos es de utilidad entre otras para: Conocer la cantidad, tipo, características técnicas y localización de los equipos con que cuenta la planta. 162

184 Establecer el estado actual de funcionamiento de cada uno de los equipos. Identificar a los distribuidores y a los fabricantes del equipo. El inventario técnico debe actualizarse cada año verificando aquellos datos propensos a cambiar (como estado del equipo, etc.). En general, los datos más importantes, y a los cuales debe prestarse especial atención son: marca, modelo, número de serie, fabricante, número de teléfono o dirección del fabricante o distribuidor, año de fabricación, precio y otros que el departamento de mantenimiento determine de importancia para su ejecución. El inventario técnico es entonces una fuente de información necesaria para preparar, ejecutar, controlar y supervisar los programas de mantenimiento preventivo y correctivo CAPACITACIÓN DEL PERSONAL Es imperativo que el personal de mantenimiento adquiera la tecnología y las habilidades requeridas que le permitan desarrollar todo su potencial. Los trabajadores de mantenimiento por lo general se concentran en una especialidad, y tienen más libertad de acción que los trabajadores de producción. Requieren una extensa capacitación y experiencia para estar plenamente calificados. Toda gerencia de mantenimiento debe definir sus objetivos, metodología a emplear para su desarrollo e incentivos a aplicar para estimular al personal en su capacitación y entrenamiento continuos. 163

185 DETERMINACIÓN DE COSTOS Los costos a considerar dentro de un plan de mantenimiento normalmente utilizan seis categorías (equipo, suministros, mano de obra, servicios exteriores, gastos directos del departamento de mantenimiento y gastos indirectos de la planta). El equipo normalmente está constituido por los artículos que una empresa adquiere como un solo conjunto para llevar a cabo los procesos productivos. Motores eléctricos, bandas transportadoras, instrumentos para soldar, etc., son algunos ejemplos de equipo. Los suministros son aquellos artículos que normalmente son almacenados para ser utilizados en el momento requerido. Los suministros incluyen artículos como tuercas, pernos, tubos y accesorios para tubos, metal en hojas y otros artículos comprados normalmente por mayoreo. La mano de obra, es el tiempo del personal en una tarea específica. Se considera normalmente el tiempo empleado por un técnico o un obrero en la ejecución de las actividades requeridas de mantenimiento. Existe la mano de obra directa e indirecta. Los servicios exteriores están generalmente en la forma de mano de obra ejecutada a través de un contratista o proveedor, en donde tanto los gastos indirectos como la ganancia del proveedor están incluidos en la factura. Los gastos directos del departamento de mantenimiento cubren todos los gastos de la operación del departamento de mantenimiento que no 164

186 se pueden cargar directamente a unidades específicas de trabajo. Los gastos indirectos de la planta incluyen aquellos gastos administrativos de la planta que deben ser compartidos por todos los departamentos, incluyendo mantenimiento. Por ejemplo, el salario de una secretaria, pagos de energía eléctrica, agua, teléfono, entre otros SUPERVISIÓN La supervisión de un plan de mantenimiento debe llevarse a cabo directamente por el ingeniero o encargado del desarrollo del plan. Para esto, debe tener lo siguiente: Informes de labores: deben ser presentados semanalmente por técnicos y operadores y deben corresponder con las órdenes de trabajo recibidas. Reportes de operación de la planta: esta información es importante para evaluar los resultados de la aplicación del plan de mantenimiento. Los operadores son un agente externo al departamento y proporcionan un punto de vista independiente sobre la calidad del servicio que reciben. La forma de recolectar esta información debe ser coordinada con el departamento de producción. Evaluación en el sitio: se requiere una evaluación periódica por parte del ingeniero acerca de las condiciones de funcionamiento de las unidades de la planta, debe basarse en un programa aleatorio de mediciones e inspección que permitan un control cruzado de la labor de sus técnicos. 165

187 CONTROL Esta tarea comprende las siguientes fases: Disponer de los datos técnicos inherentes a cada uno de los equipos que componen el activo fijo de la empresa y del historial de actualización de los mismos para predecir el tiempo para su reparación. Generar el plan de revisiones periódicas de los equipos o de algunas de sus piezas o componentes críticos y, para cada una de ellas, la orden de revisión correspondiente. El plan debe incluir herramientas de posible uso, normas para realizar el trabajo y autorización para su ejecución. Controlar la ejecución del plan y captar la información generada. Analizar técnicamente las revisiones, estudiando el comportamiento de los componentes críticos de los equipos para determinar la probabilidad de las posibles roturas. Generar el plan de reparaciones coordinándolo con los departamentos involucrados, es decir, las órdenes de reparación. Éstas indican información general similar a las órdenes de revisión, así como qué personal las ejecutará y los materiales y repuestos a consumir. Controlar la ejecución del plan de reparaciones y captar la información correspondiente, tanto técnica como de los costos de su ejecución. Analizar el comportamiento de los equipos. Disponer y procesar la información requerida para controlar la gestión de mantenimiento. La información surge de los documentos anteriores (órdenes de revisión y de reparación) y comprende 166

188 tiempos de parada de los equipos, costo de las reparaciones efectuadas, rendimiento de la mano de obra ocupada (propia o contratada), trabajos realizados en talleres propios o contratados, etc PLAN PROPUESTO El plan propuesto corresponde al proyecto que tiene como finalidad el diseño de una planta integral de tratamiento para la obtención de arena de sílice y su objetivo consiste en diseñar un plan de mantenimiento preventivo que permita unificar todos los recursos necesarios para planear, programar, ejecutar, supervisar y controlar las actividades de mantenimiento preventivo tales como lubricación, limpieza y ajustes de la maquinaria. Por ello se propone: Elaborar un inventario técnico de la maquinaria y equipo de la planta. Definir rutinas de mantenimiento preventivo haciendo uso de manuales e información suministrada por el fabricante. Planificar las actividades de mantenimiento preventivo, según recomendaciones del fabricante. Diseñar formatos para llevar el registro de las reparaciones y actividades de mantenimiento aplicadas a la maquinaria y equipo. Establecer un stock de repuestos para minimizar el tiempo de inactividad o paro cuando se requiera reparar o reemplazar alguna parte o accesorio. 167

189 DEFINICIÓN DE TAREAS El alcance del servicio de mantenimiento quedará aglutinado dentro de las revisiones periódicas de técnicos especializados por parte de los fabricantes de los diferentes equipos que formarán parte de la planta. Además, se incluye una relación de repuestos recomendados para los dos primeros años de operación. El mantenimiento preventivo de la planta deberá ser realizado por el personal que se encargue de la operación de la misma, contando con el apoyo de los fabricantes para consultas específicas que afecten al mantenimiento y la operación de la planta. Este mantenimiento preventivo se verá reforzado con las revisiones periódicas por parte del fabricante y la supervisión del estado de los equipos ALIMENTACIÓN Y TRITURACIÓN El mantenimiento preventivo en la máquina de trituración es indispensable aplicarlo independientemente del material a triturar, debido a que el equipo constantemente se encuentra produciendo movimientos vibratorios que son parte del proceso. Las vibraciones constantes hacen que en el equipo se produzcan desajustes en algunos componentes principales y en piezas como tornillos; por lo que se necesitan ajustes frecuentes y lubricación en las partes principales del equipo. La aplicación correcta del mantenimiento preventivo permite que se obtengan productos de mejor calidad. 168

190 Se propone la realización de tres visitas por año por parte de un ingeniero de servicio para el mantenimiento/servicio de los equipos, a saber: Dos visitas generales de servicio al año de un ingeniero durante tres días en obra. Una visita anual de servicio de dos ingenieros durante tres días en obra CRIBADO Las cribas de este tipo presentan unos costos de mantenimiento muy bajos. Las tareas de mantenimiento de este tipo de cribas se limitan básicamente a: Engrase de los moto-vibradores. Cambio de los tamices cuando éstos presenten desgastes o roturas que limiten la clasificación. Eventual cambio de los perfiles de apoyo de los mismos. Vigilancia y limpieza de la zona de las suspensiones. Eventual cambio de muelles. Estas tareas se pueden llevar a cabo de forma sencilla por el propio personal de la planta siguiendo el manual que acompaña a estas máquinas. Por el fabricante se propone una supervisión anual consistente en una visita de un técnico durante un día para inspección de los equipos, valoración del estado general y chequeo de los parámetros más importantes de funcionamiento. 169

191 CONSIGNA DE RECAMBIOS DESCRIPCIÓN CANTIDADES POR MÁQUINA CANTIDAD ALIMENTACIÓN Y TRITURACIÓN Repuestos Puesta en Marcha Tapón Fungible 6 6 Repuestos dos años de Operación Puntas sólidas heavy duty Conjunto funda barra rompedora 8 8 Segmentos de 5 dientes Segmentos de 5 dientes Peine lateral de 5 dientes 6 6 FAJAS Repuestos Recomendados en Stock Rodillos (1 juego = 20 uds) 20 Polines [1 juego = 38 uds) 38 Estructuras [1 juego = 5 uds) 5 Rieles (1 juego = 10 uds) 10 Poleas (1 juego = 12 uds) 12 Limpiadores de cinta (1 juego = 8 uds) 8 Dispositivos de control (1 juego = 5 uds) 5 Sistema supresión de polvos (1 juego = 2 uds) 2 CRIBADO DE FINOS Repuestos Recomendados en Stock Tamiz 8 16 Muelle 12 4 Maestros perfil apoyo tamices Tapas ventana visita 8 4 Vibrador 2 1 Conjunto tornillería anclaje vibrador 2 1 Tabla 29 - Detalle del Stock recomendado según la investigación. Fuente: Autores 170

192 INSTALACIÓN ELÉCTRICA Para la instalación eléctrica se contempla una revisión anual para mantenimiento preventivo con una duración estimada de dos a tres días en obra para los correspondientes informes y certificados. La revisión será llevada a cabo por personal de la empresa instaladora que se encargará del montaje eléctrico de la planta. 171

193 CAPÍTULO V EVALUACIÓN ECONÓMICA DEL PROYECTO 5.1. COSTOS ASOCIADOS A LA PRODUCCIÓN COSTOS ACTUALES ESTRUCTURA DE COSTOS ($) Ventas de Mineral Dirección y Administración Gastos de Comercialización Servicios de vigilancia Costo Total ($/TM) 4.25 Precio de Venta ($/TM) 8.93 Producción Mensual (TM) 6500 Tabla 30 - Costos Actuales aplicando el Método Artesanal Fuente: Departamento Minería de la Concesión Santa Rosa 94-1 COSTO DE OPERACIÓN RUBRO $/TM Minado Procesamiento de lavado Transporte Servicios Auxiliares Gastos Administrativos Gastos de Venta Total 4.25 Tabla 31 - Costo de Operación actual aplicando el Método Artesanal Fuente: Departamento Minería de la Concesión Santa Rosa

194 COSTOS PROYECTADOS ESTRUCTURA DE COSTOS ($) Ventas de Mineral(Año) Gastos Administrativos (Año) Gastos de Ventas (Año) Servicio de Vigilancia Costo Total ($/TM) Precio de Venta ($/TM) Producción Mensual (TM) Tabla 32 - Costos Proyectados mediante la Optimización y Modernización del Proceso de obtención de Arena de Sílice. Fuente: Autores COSTO DE OPERACIÓN (MINERAL) RUBRO $/TM Minado Energía Eléctrica Mantenimiento de Planta Transporte Servicios Auxiliares Gastos Administrativos Gastos de Venta Total Tabla 33 - Costos Operativo proyectado para la obtención de Arena Silícea. Fuente: Autores 173

195 Tabla 34 - Costos detallado de Mineral para cada Nivel de Explotación. Fuente: Autores COSTOS DE OPERACIÓN (ESTÉRIL) RUBRO $/TM Minado Transporte Servicios Auxiliares Total Tabla 35 - Costo Operativo para extraer el material Estéril. Fuente: Autores 174