Ingeniería en Sistemas de Producción Industrial

Mejora del proceso de bombeo en mina subterránea mediante la optimización de recursos

con el uso de recipientes de acero.

Proyecto de Estadía

Que para obtener el grado de Ingeniero en Sistemas de Producción Industrial

Presenta

José Guadalupe Talamantes González

Asesor de Estadía

Ángel.

Fresnillo, Zac. A 29 de agosto de 2015.

Página de aprobación del proyecto

Agradecimientos y dedicatoria

Resumen

Índice

INTRODUCCIÓN.

Uno de los problemas que enfrentan los distintos complejos mineros a nivel mundial, consiste en las inundaciones, las cuales se producen cuando se explota la mina y se profundiza el nivel, descubriendo los mantos freáticos del subsuelo, este problema no es ajeno a la compañía “Minera Fresnillo”, la cual debido a la antigüedad y profundidad generada al paso de las décadas de explotación, constantemente se ve en la necesidad de bombeo para dar solución inmediata a esta problemática, por lo cual contrata los servicios de terceros, para el caso de este proyecto, la investigación se lleva a cabo en el corporativo “Concreto lanzado de Fresnillo”, organización que presta sus servicios en cuanto a bombeo y construcción.

En la tarea diaria de bombeo y rebombeo del agua que se acumula en las rampas negativas y las rutas de acceso, se utilizan recursos tecnológicos como bombas sumergibles centrífugas que constantemente se dañan por la succión de sólidos, generando gastos económicos por la compra de piezas mecánicas, retrasando el trabajo por la inundación de niveles y la asignación de personal capacitado para dicha actividad, desviando recursos de otras áreas (Maquinaria y personal), con el objetivo de solucionar el problema.

De esta manera, es necesario buscar una mejora que permita agilizar los trabajos de desensolve y genere una mayor vida útil de la bomba, lo que en consecuencia permitirá ahorro de recursos y agilidad en el trabajo.

Actualmente no se detectan estrategias que se encaminen a este problema, por lo que esta investigación busca innovar en esta área, mediante una propuesta proactiva que permita solucionar el problema antes de que suceda. La propuesta se basa en la utilización de recipientes de acero, para evitar la rápida acumulación de residuos y sólidos que puedan entorpecer las actividades, lo que impactará en una mejor gestión y ahorro de recursos.

Por lo tanto, el objetivo principal de este proyecto es diseñar una propuesta de solución viable que permita optimizar el tiempo y el número de personal que participa en el desensolve de las bombas de desagüe mediante el uso de

recipientes de tal manera que se genere un impacto tanto en tiempo, personal y económico óptimo, que represente una ventaja competitiva para la organización.

Objetivo general.Optimizar el proceso de bombeo en minas subterráneas mediante la implementación de recipientes de acero, para reducir el tiempo de desensolve y la disminución del recurso humano y maquinaria requerida.

Objetivo específico.Implementar en algunas obras de la mina subterránea un recipiente de acero con el cual se estará bombeando el agua proveniente de las frentes y del rebombeo, con ese recipiente se reducirá el tiempo para el desensolve lo que permite que la bomba de un mayor rendimiento.

Propósitos.Reducir el tiempo de desensolve utilizando el recipiente de acero para agilizar el desague en mina subterránea.

Obtener un mayor rendimiento por boma sumergible por medio de la disminución en la succión de sólidos para tener una condición óptima en las vías de acceso de personal.

Administrar recurso humano, en la actividad de desensolve en cárcamo, asignando personal y sin la necesidad de utilizar maquinaria.

Disminuir el riesgo por descarga eléctrica, mediante la disminución y acumulación de agua en vías de acceso para garantizar la seguridad del personal.

Disminuir los costos generales por daño en bombas, por atascamiento, mediante la implementación de recipientes de acero para agilizar el proceso de rebombeo.

Eliminar retrasos causados por daño en bombas, agilizando el desensolve para evitar acumlación de agua.

Reseña Histórica Concreto Lanzado de Fresnillo.

El presente proyecto de investigación, se realizó en la empresa “Concreto Lanzado de Fresnillo”. Fundada el 4 de marzo del año 2002 en la Cd. De Fresnillo, Zac., desde su año de fundación trabaja como subsidiaría de servicios para la empresa “Minera Fresnillo, S.A. de C.V.”. En sus inicios contó con una planta de 10 trabajadores, misma que fue evolucionando y a la fecha, el personal que labora en esta empresa asciende al número de 300 empleados.

Misión

La misión de la empresa es ofrecer servicios de concreto lanzado, anclaje y enmallado para la industria minera y construcción, con el fin de proporcionar soluciones eficientes a los clientes mediante nuestro servicio, satisfaciendo las necesidades de seguridad, calidad y oportunidad, siendo a la vez competitiva, generando el valor económico a los accionistas y empleados ayudando al crecimiento económico de la región del país.

Visión

Se basa en el concepto de una empresa especializada en concreto lanzado, obra minera y estabilización de taludes, reconocida a nivel nacional por la industria minera y de la construcción por sus altos niveles de CALIDAD en sus productos y servicios, seguridad y precio.

Usando la más alta tecnología en sus trabajos asegurando la continuidad de las operaciones de sus clientes y brindando a sus empleados una mejor calidad de vida y seguridad en el trabajo.

Sistema de gestión integral

CONCRETO LANZADO de FRESNILLO S.A. de C.V. Declara a través de su personal el compromiso de Producir, Aplicar y Comercializar Concreto Lanzado y Pre-mezclado, así como desarrollo en obra minera que satisfaga los requisitos y necesidades de nuestros clientes, previniendo la contaminación ambiental, daños y deterioros a la salud de nuestros trabajadores producto de su trabajo, así como el cumplimiento de los requisitos legales y otros requisitos aplicables a nuestras actividades en materia de medio ambiente, seguridad y salud. De tal manera, que se mantenga y mejore continuamente nuestro desempeño mediante la revisión periódica de los objetivos de nuestro sistema de gestión.

 Dentro de su planeación estratégica, definió establecer estándares competitivos de calidad a través del Sistema de Gestión de Calidad bajo el modelo ISO 9001:2008. La cual implica universalidad, no solo en los servicios que ofrecemos, sino también en la calidad de lo que se requiere para llevarlos a cabo y de las personas que participan en el proceso. De ésta manera, a partir de Mayo del 2010, Concreto Lanzado de Fresnillo cuenta con la certificación del SGC bajo la Norma ISO 9001:2008, que tiene como alcance la producción, comercialización y aplicación de concreto lanzado y pre-mezclado para obra civil y minería. Actualmente, Concreto Lanzado de Fresnillo S.A. de C.V. esta certificado en ISO 14001-2004. Nuestra disciplina ambiental ha hecho que nos hayan otorgado

autoridades en la materia como PROFEPA el certificado de calidad ambiental. Cabe resaltar que contamos con el distintivo de empresa familiarmente responsable.

“Para Concreto Lanzado de Fresnillo nuestra razón de ser, es nuestra gente”.

Marco teórico de referencia.

Inundaciones en mina.

El agua procedente de las precipitaciones atmosféricas se reparte en porciones, que escurren sobre la superficie terrestre y forma los torrentes o ríos; este tipo de escurrimientos, permite la llamada “infiltración”, que penetra en el subsuelo y en el terreno por gravedad y se ve favorecida por la existencia de grietas o fisuras en las rocas y por la misma porosidad de los materiales que forman el subsuelo. En consecuencia se forma o constituye el agua subterránea, este tipo de agua, puede afectar en diferentes medidas algunas de las actividades principales en la explotación minera.

En el subsuelo, el agua penetra hasta cierta profundidad, en lo que se denomina zona de erosión, en esta zona, se efectúan desplazamientos verticales, bien sea descendiendo por la gravedad o ascendiendo por capilaridad, lo que ocasiona que los poros de las rocas están parcialmente llenos de agua; Por lo tanto, esta zona queda limitada por el nivel hidrostático o “freático”, cuya profundidad varía de acuerdo con las precipitaciones atmosféricas, ascendiendo en épocas lluviosas y descendiendo en épocas de sequías.

Por debajo del nivel hidrostático, las rocas están completamente saturadas de agua, y no se producen desplazamientos verticales de la misma, existiendo por el contrario importantes desplazamientos horizontales, originados por el flujo del agua a los puntos de mínima presión, allí donde el nivel hidrostático aflora en la superficie o donde sea cortado por un pozo, esta zona es conocida como zona de saturación.

En la zona de saturación, los desplazamientos horizontales del agua, cesan a cierta profundidad variable, según la naturaleza del terreno, por debajo de la cual el agua está inmovilizada, empapando las rocas del subsuelo, lo que da paso a la generación de la zona de estancación. En esta zona, el agua puede llegar a convertirse en un problema importante que afecta de manera directa el diseño de una explotación minera.

Aún y cuando se realiza un estudio geológico del yacimiento para calcular y conocer la disposición de las reservas a explotar, encaminado básicamente para el diseño del método de explotación más adecuado para extraer el mineral con los menores costes posibles; este estudio se realiza a la par de un análisis hidrogeológico minucioso de los acuíferos situados al techo del yacimiento, teniendo en cuenta la pluviometría o régimen de lluvias de la zona para poder valorar los sistemas de desagüe que sean más adecuados para no perjudicar los trabajos normales de explotación. El factor de estancamiento de agua representa una problema para la explotación minera y es por lo tanto, un factor muy importante a tener en cuenta. Es indudable que cada año se extraen muchos miles de millones de productos minerales y para ello, tienen que extraerse grandes cantidades de agua para obtener estos resultados; agua que de no ser extraída haría imposible el trabajo en la mina.

Bombeo en minas subterraneas.

Una solución a la problemática descrita anteriormente es la aplicación de bombeo y desagüe en minas subterráneas. La capacidad de bombeo requerida en las minas subterráneas varía considerablemente. En algunas minas, debe depurarse el agua usada y ser reciclada para atender las necesidades operativas del resto de instalaciones y reducir los costes. En otras, por el contrario, se han de bombear millones de litros de agua cada día de cada año, es indudable que el tamaño e infraestructura de mina va a ser un factor muy a tener en cuenta, y desde luego los grandes avances que han ido apareciendo para esta actividad. El agua que tiene que ser extraída de las minas no es H2O pura, contiene tanto:

• Partículas sólidas, entre las que se incluyen finos procedentes de la perforación, grandes partículas abrasivas y varios tipos de lodos que pueden resultar dañinos para los equipos que se utilicen para su extracción.

• Productos químicos, que se encuentran disueltos en el agua de mina, estos productos producen un agua altamente corrosiva que igualmente pueden afectar gravemente a los equipos de bombeo. La Figura 1 presenta una bomba de succión LH 6110-50, Tsurumi-Pumpe, utilizada en el desagua de la zona de inundación, mientras que la Tabla 1 muestra las especificaciones de este equipo.

Figura 1. Tsurumi-Pumpen LH 6110-50

Tabla 1. Características Bomba Tsurumi-Pumpen LH 6110-50

Núm.

Características

1. Capacidad de elevación175 m3/h2. Presión lateral6"3. Altura elevación177 m4. Capacidad de absorción110 KW5. Peso1200 kg

Sin embargo, a la problemática descrita se debe añadir que también el bombeo y el desagüe en minas enfrenta problemas particulares, entre estos está el atascamiento por acumulación de partículas físicas compuestas principalmente por sedimentos del subsuelo que son arrastrados durante la succión del agua y que terminan por atascar o ensolvar los equipos de bombas sumergibles. Este problema derivado del atascamiento de los equipos de bombeo genera entre otros efectos secundarios el retraso de las actividades en mina por encharcamiento y bloqueo en vías de acceso por falta de bombeo del agua, daño en rampas por deslave cuando se encuentran los cárcamos sobre las rampas y por consecuencia daños en la infraestructura física de la mina, generación de riesgos en la seguridad de los trabajadores y finalmente impacto económico derivado de los anteriores aspectos.

La acción inmediata a realizar para resolver el problema del atascamiento de las bombas, es el desensolve mediante maquinaria pesada o palas mecanizadas (Scooptram), sin embargo se ha detectado que esta actividad requiere de un tiempo de alrededor de 4 horas y la intervención de 3 personas (Operador de bomba, Operador de Scooptram y personal eléctrico) lo que genera a final de cuentas costos en tiempo, personal y económicos para la organización.

LA INTERFERENCIA DE LA EXPLOTACIÓN MINERA EN LA HIDROSFERA.

El agua que afecta al desarrollo normal de un proyecto en mina y que requieren ser captadas procede de diversas fuentes tales como: Aguas pluviales que precipitan directamente en la excavación, aguas de escorrentía superficial no desviadas que entran en el perímetro de la excavación, aguas subterráneas que se filtran o alumbran en forma de manantial al profundizar la excavación.

Si bien el agua procedente de estos tres tipos de fuentes puede ser simplemente extraída de las zonas de trabajo por bombeo desde los puntos de menor cota existentes dentro de la explotación, por razones de economía y seguridad se debe asegurar la intercepción previa de la escorrentía superficial mediante canales de protección, guarda o desvío.

El agua de lluvia o de infiltración en contacto con el mineral, con los estériles, con los desechos y con las áreas operativas se contamina de forma muy rápida no solamente con sólidos en suspensión, sino también químicamente, de forma solamente puede ser limpiada mediante la aplicación de procedimientos adecuados.

La mayor parte de las veces, las interferencias de la actividad minera en la hidrosfera tiene efectos locales y en pocos casos llegan a alcances regionales. Estas interferencia se dan de varias maneras y se producen tanto la cantidad como sobre la calidad de las aguas superficiales y subterráneas.

TÉCNICAS DE DESAGUE EN MINA.

Desde la antigüedad son varias las técnicas que se han utilizado para realizar el desagüe en las minas, una de esas técnicas consistía en la utilización de malacates, si bien no siempre se consideraba la mejor opción. Otra técnica consistía en el uso de máquinas destinadas para desaguar, las cuales también requerían una fuerte inversión para la construcción de un pozo perpendicular y la instalación de la máquina movida por tracción animal o humana; por lo general, en las minas americanas se acudía a darles solución a través de los socavones, entendiendo por estos los túneles de acceso a las galerías, utilizados ocasionalmente para el desagüe o ventilación y que además ofrecían solución a más interesados y dueños de diferentes minas.

Uno de estos ejemplos es Real Potosí con la implementación de un socavón que conllevó una gran polémica entre los mismos expertos y mineros, que a lo largo de los años fueron cambiando de opinión. El primer emplazamiento elegido fue por la quebrada Lipez-Orco pero Escobedo decidió durante su gobierno cambiar el lugar por Surco, orientación que tenía mayores ventajas. El comisionado Rubín de Celis

denunció en 1783 que el socavón estaba mal dirigido y que no conseguiría su objetivo, y en 1789 esto mismo fue confirmado por los alemanes. El Banco había gastado un total de 130,000 pesos en un socavón mal planteado. Nordenflych preparó un nuevo proyecto para el socavón y se decidió retomar el antiguo socavón de Berrio. La dirección de esta empresa fue asignada a Weber que comenzó en julio de 1790. Esta obra se eternizó sin conseguir ningún éxito, pues en 1811 cuando se despidió a Weber ya había gastado más de medio millón de pesos y no se había concluido.