Factibilidad técnica y económica para la construcción de túneles con máquina tuneladora en Chile ÍNDICE DE CONTENIDO. AGRADECIMIENTOS...

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1 ÍNDICE DE CONTENIDO Página AGRADECIMIENTOS... iii ÍNDICE DE CONTENIDO... iv ÍNDICE DE FIGURAS... viii ÍNDICE DE TABLAS... x ÍNDICE DE ESQUEMAS... xii RESUMEN... xiii ABSTRACT...xiv I. INTRODUCCIÓN Presentación del tema Justificación Objetivos Objetivos generales Objetivos específicos Área de investigación y estudio Área de investigación Área de estudio II. MARCO TEÓRICO Los túneles Definición Historia de los túneles en Chile Principales funciones Características de los túneles iv

2 Especificaciones técnicas para la construcción de túneles en Chile Métodos clásicos empleados en la perforación de túneles Métodos mecanizados para la excavación de túneles La minería Definición de minería La minería en Chile Características de la industria minera Métodos de perforación utilizados en la minería Principales componentes de un complejo minero Métodos de explotación minera Máquinas para la minería subterránea Las máquinas tuneladoras Definición de máquina tuneladora Uso de tuneladoras (T.B.M.`s) en Sudamérica Túneles ejecutados con tuneladora en Chile Funcionamiento elemental de una máquina tuneladora Clasificación de las máquinas tuneladoras Revestimientos para túneles ejecutados con tuneladora III. FACTIBILIDAD TÉCNICA Introducción Métodos de evaluación técnica para la elección de una máquina tuneladora Método según D.A.U.B Método según rendimiento (del autor) Factores incidentes en la evaluación técnica para la elección de una máquina tuneladora Principales empresas mineras en Chile y su superficie de explotación y exploración v

3 Principales fabricantes de máquinas tuneladoras en el mundo, su presencia en Latinoamérica y su capacidad de fabricación Relación entre los tipos de máquinas tuneladoras, diámetro de la rueda de corte y la geomensura del suelo a excavar Rendimientos de las máquinas tuneladoras Capacidad técnica de la mano de obra Tipos de suelos en las principales superficies de explotación y exploración minera en Chile Otros métodos de excavación utilizados en la actualidad en la Gran Minería chilena Aplicación de los métodos de evaluación técnica para la elección de una máquina tuneladora Aplicación del método según D.A.U.B Aplicación del método según rendimiento (del autor) IV. FACTIBILIDAD ECONÓMICA Aclaraciones con respecto al capítulo Métodos de evaluación económica Costo anual uniforme equivalente (C.A.U.E.) Fiabilidad de las máquinas Vida útil Free On Board (F.O.B.) Cost, Insyrance and Freight (C.I.F.) Depreciación Gestión de un proyecto con máquina tuneladora Evaluación económica Demarcación de la evaluación Inversión en el equipo e instalaciones Estimación del costo por metro de excavación vi

4 Estimación del periodo de excavación según rendimiento estándar Evaluación de factibilidad económica mediante análisis de costos V. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y RECOMENDACIONES Introducción al capítulo Análisis de resultados del capítulo Factibilidad Técnica Análisis de resultados del capítulo Factibilidad Económica pasos a seguir para una correcta selección de una máquina tuneladora Como seleccionar técnica y económicamente la mejor máquina tuneladora VI. CONCLUSIONES DEFINICIONES ANEXOS vii

5 ÍNDICE DE FIGURAS Página Ilustración Sección transversal de un túnel Ilustración Pasos de excavación con el Método Inglés Ilustración Pasos de excavación con el Método Belga Ilustración Fases constructivas con el Método Clásico de Madrid Ilustración Esquema de avance con el Método Clásico de Madrid Ilustración Pasos de excavación con el Método Alemán Ilustración Resumen gráfico de las diversas fases del proceso constructivo de una estación ejecutada con el Método Alemán en galerías sucesivas Ilustración Pasos de excavación con el método austriaco Ilustración Esquema de tiro Ilustración Martillo de perforación manual de aire comprimido, para túneles pequeños Ilustración Perforadora jumbo Ilustración Zonas de secuencia de encendido Ilustración Secuencia de excavación y sostenimiento en avance por perforación y voladura Ilustración Excavadora para túneles KOMATSU Ilustración Sistemas de corte de las máquinas rozadoras Ilustración Sistema de excavación con máquina rozadora Ilustración Sistema constructivo de un túnel con método mecanizado de rozadora Ilustración Rozadora con brazo para colocar anclas Ilustración Martillo hidráulico Ilustración Ciclo de trabajo del sistema rotatorio Raise Bore Ilustración Disposición típica de la preparación de una mina Ilustración Maquinarias en el proceso de perforación no mecanizada y mecanizada Ilustración Máquina tuneladora del Túnel Sur-Los Broncos Ilustración Tipos de Gripper-T.B.M Ilustración Tipos de Gripper-T.B.M Ilustración Tipos de T.B.M con escudo viii

6 Ilustración Componentes de un escudo simple Ilustración Componentes de un escudo doble Ilustración Componentes de una tuneladora E.P.B Ilustración Componentes de una tuneladora de escudo mixto Ilustración Segmentos o dovelas que conforman 1 anillo de avance de una máquina tuneladora Ilustración Tipos de segmento o dovelas Ilustración Logo y página web empresa Herrenknecht A.G Ilustración Logo y página web de la empresa Lovat, como división de Caterpillar Ilustración Logo y página web de la empresa CST Bessac Ilustración Zonificación de los tipos de suelos en Chile Ilustración Proyecto nueva división Mina El Teniente. Descripción de método Panel Caving Ilustración Programa de ejecución proyecto nuevo nivel de la Mina El Teniente Ilustración Proyecto nueva división Mina El Teniente. Secciones de los túneles Ilustración Ciclos de una máquina tuneladora Ilustración Costo total de inversión (1) por tuneladora, según diámetro de la rueda de.116 corte en un rango de 5-15 metros, y con un costo por metro de diámetro de dólares (precio F.O.B.) Ilustración Rendimiento esperado de una máquina tuneladora estándar según un rango de diámetro de la ruda de corte de 5 y 15 metros Ilustración Metros excavados en 50 días por una tuneladora estándar, según un rendimiento dado y un rango de diámetro de la ruda de corte de 5 y 15 metros Ilustración Proyección de costos operacionales para una tuneladora estándar con un rango de 5 15 metros de diámetro de la rueda de corte. Para año 1, año 2 y año 3 (en ese orden)119 Ilustración Proyección de costos anuales equivalentes para 1 kilómetro de túnel y una.120 tuneladora estándar con un rango de 5 15 metros de diámetro de la rueda de corte, en un periodo de evaluación de 3 años ix

7 ÍNDICE DE TABLAS Página Tabla Secciones típicas de los túneles Tabla Clasificación de los métodos constructivos Tabla Túneles terminados y en ejecución con T.B.M., ubicados en la Cordillera de los Andes Sudamericana Tabla Características técnicas Principales de la T.B.M. SELI Doble Escudo Universal. 44 Compacto modelo DSU450 usada en el proyecto Los Bronces Tabla Características técnicas principales de la T.B.M. Whirt TBS II 458/480H usada.. 46 en el Túnel Río Blanco Tabla Principales características de una Gripper-T.B.M Tabla Principales características de una Gripper-T.B.M Tabla Titulares con mayor cantidad de hectáreas en concesiones de explotación en el país, Tabla Titulares con mayor cantidad de hectáreas en concesiones de exploración en el país, Tabla Datos relevantes de la División Chuquicamata, de CODELCO Tabla Datos relevantes de la División Radomiro Tomic, de CODELCO Tabla Datos relevantes de la División Salvador, de CODELCO Tabla Datos relevantes de la División Ventanas, de CODELCO Tabla Datos relevantes de la División Andina, de CODELCO Tabla Datos relevantes de la División El Teniente, de CODELCO Tabla Datos relevantes de la Minera Gaby S.A., de CODELCO Tabla Recopilación técnica de proyectos realizados en América por la empresa Herrenknecht A.G Tabla Métodos de construcción de túneles en el diseño cerrado Tabla Rendimientos de excavación con uso de tuneladoras tipo T.B.M Tabla Rendimientos de excavación con uso de tuneladoras tipo E.P.B Tabla Cargos u oficios más destacados dentro del trabajo con una tuneladora Tabla Costos genéricos para la excavación de túneles Tabla Inversión en la TBM MK-12 proyecto Yuncán x

8 Tabla Inversión para la adquisición de una máquina tuneladora y su traslado a Chile Tabla Costos de operación del proyecto y periodo de excavación estimados según rendimiento tipo, un túnel de 9,9 kilómetros de longitud Tabla Costos operacionales y de montaje para excavación de 2 túneles de 9, kilómetros con una máquina tuneladora estándar y un rendimiento tipo de 22 metros dia Tabla Depreciación lineal máquina tuneladora estándar para un periodo de 10 años, dado un costo base de dólares xi

9 ÍNDICE DE ESQUEMAS Página Esquema Clasificación general de las Máquinas Excavadoras de Túneles Esquema Clasificación de las Máquinas Tuneladoras Esquema Clasificación de los Escudos Esquema Proceso para la elección de una máquina tuneladora xii