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1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLOGICA, MINERA Y METALURGICA
ESTUDIO DE VENTILACION DEL PROYECTO DE
EXPLOTACION MINERA INVICTA, HUAURA
TESIS
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE: INGENIERO DE MINAS
ELABORADO POR
OSCAR JAIME PONCIANO REYES
ASESOR
ING. TITO LUIS PALOMINO FLORES
LIMA-PERU 2016
2
DEDICATORIA
Dedico esta investigación a mi padre Invención y a mi madre Olga por su
incansable amor y respaldo siendo el mejor empuje para poder realizarme en esta
bonita carrera de Ingeniería de Minas.
3
AGRADECIMIENTO
Agradezco a mi colega el Ing. Luis Pardo, por su amistad y respaldo
incondicional, a todos los profesores los profesores de la UNI como el Ing. Fidel J.
Hidalgo Mendieta e Ing. José Corimanya Mauricio quienes con su sabia y loable
enseñanza forjaron en mis años de estudiante UNI las aspiraciones en
desarrollarme en mi carrera de Ingeniero de Minas.
4
RESUMEN
El presente trata sobre el estudio de ventilación del proyecto de explotación del
yacimiento de propiedad de Andean American Mining denominada MINERA
INVICTA, ubicada en la provincia de Huaura, cuenta con 7´807,000 TM de reservas
medidas, e, indicadas; el proyecto ha requerido un estudio integral de ventilación de
acuerdo al método de explotación aplicable a esta mina, para un período de 5 años.
En esta investigación se usó como herramienta de soporte el software de
ventilación Vnet PC, con el fin de modelar y simular alternativas de mejora de la
ventilación de la mina proyectada.
El objetivo de la presente tesis es garantizar en INVICTA MINING un sistema de
ventilación que permita la producción en un ambiente adecuado.
Para tal efecto se han realizan mediciones de campo, modelamiento de la red de
ventilación, y, simulaciones alternativas en la planificación y mejora de la
ventilación.
5
ABSTRACT
This study deals with the ventilation of the deposit exploitation project owned by
Andean American Mining called INVICTA MINING, located in the province of
Huaura, has reserves 7'807,000 TM measures, and, as indicated; the project
required a comprehensive study of ventilation according to the method applicable to
this mine exploitation, for a period of 5 years.
In this research it was used as a tool to support the ventilation Vnet PC software in
order to model and simulate alternatives for improving the ventilation of the
proposed mine.
The aim of this thesis is to guarantee MINING INVICTA a ventilation system which
allows the production in a suitable environment.
To this end they have been made field measurements, modeling of ventilation
network, and alternative simulations in planning and improving ventilation.
6
INDICE pág. DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
RESUMEN
ABSTRACT
INTRODUCCION 11
OBJETIVOS GENERALES 14
OBJETIVOS ESPECIFICOS 14
FORMULACION DEL PROBLEMA GENERAL 14
FORMULACION DEL PROBLEMA ESPECÍFICO 14
HIPOTESIS 15
METODOLOGIA DE INVESTIGACION 15
JUSTIFICACION 17
ALCANCES 19
CAPITULO I : GENERALIDADES 20 1.1 UBICACIÓN Y ACCESO 20
1.2 CARACTERIZACION GEOLOGIA 24
1.2.1.- GEOLOGIA LOCAL 24
1.2.2.- GEOLOGIA REGIONAL 28
CAPITULO II : OPERACION SUBTERRANEA 37 2.1.- PRODUCCION Y LEYES 37
2.2.- METODO DE EXPLOTACION 38
2.3.- SERVICIOS AUXILIARES 40
CAPITULO III : MARCO TEORICO DE VENTILACION DE MINAS 43 3.1.- FACTORES DE LA VENTILACION 43
3.1.1 VOLUMEN DE AIRE 43
3.1.2 VELOCIDAD 43
3.1.3 AREAS DE GALERIAS Y SUS PERIMETROS 43
3.1.4 DISTRIBUCION DEL VOLUMEN DE AIRE 43
7
3.1.5 PRESION 44
3.1.6 CONSTANTE DE FRICCION (K) 44
3.1.7 RESISTENCIA DE LA LABOR (R) 44
3.1.8 BALANCE DE AIRE 44
3.2.- NORMAS LEGALES 44
3.2.1 REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD MINERA
DS N° 055 – 2010 – EM 44
3.2.2 REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL
TRABAJO DS 0055 -2012-TR 45
3.3.- LEYES DE KIRCHOFF 46
3.4.- DIAGRAMA DE FLUJO SOFTWARE VNET 48
3.5.- COSTO DE SOFTWARE VNET PC 49
CAPITULO IV : DIAGNOSTICO DE LA RED DE VENTILACION 50 4.1.- LEVANTAMIENTOS DE DATOS DE CAMPO 50
4.1.1 INSTRUMENTOS DE VENTILACION 50
4.1.2 ESTACIONES DE CONTROL 50
4.1.3 BALANCE DE AIRE 51
4.1.3.1 INGRESOS DE AIRE 52
4.1.3.2 SALIDAS DE AIRE 52
4.1.4 REQUERIMIENTOS DE AIRE 52
4.1.4.1 REQUERIMIENTO POR PERSONAL 54
4.1.4.2 REQUERIMIENTO POR EQUIPOS 54
4.1.4.3 REQUERIMIENTO POR DILUCION DE GASES 54
CAPITULO V : DISEÑO DE LA RED DE VENTILACION FUTURA 55 5.1 PROYECTOS DE CHIMENEAS DE VENTILACION
LABORES FUTURAS 56
5.2 SIMULACION DE LA RED ACTUAL DE VENTILACION
CON VENTPC 57
5.2.1 ALIMENTACION DE LA DATA DE LABORES 58
5.2.2 ALIMENTACION DE LA DATA DE
VENTILADORES 58
8
5.3 RESULTADOS DE LA SIMULACION DE LA RED DE
VENTILACION 62
5.4 CAPACIDAD DE VENTILADORES PRINCIPALES 64
5.5 CAPACIDAD DE VENTILADORES SECUNDARIOS 65
5.6 CAPACIDAD DE VENTILADORES AUXILIARES 66
5.7 DUCTOS DE VENTILADORES (DIAMETROS) 67
CAPITULO VI : EVALUACION ECONOMICA DEL PROYECTO 68 6.1 INVERSION PROYECTADA 69
6.1.1 INVERSION EN EXCAVACIONES
PROYECTADAS 69
6.1.2 INVERSION EN VENTILADORES,
ACCESORIOS 69
6.1.3 INVERSION TOTAL 69
6.2 COSTO DE ENERGIA DE VENTILACION 71
6.3 COSTO TOTAL EN VENTILACION 71
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES REFERENCIA BIBLIOGRAFICA ANEXOS
9
INDICE DE TABLAS
Página Tabla 1.1 Distancias y tiempos de accesos a Proyecto 10
Tabla 1.2 Recursos Minerales 25 Tabla 2.1 Reservas Minerales 27
Tabla 6.1 Requerimiento de Equipo de Ventilación 55
10
INDICE DE FIGURAS
Página Figura 1.1 Plano de ubicación de la mina 11
Figura 1.2 Foto satelital de la mina 12
Figura 1.3 Foto satelital de la mina 13
Figura 1.4 Geología Regional de la mina 20
Figura 1.5 Área de reservas 26
Figura 2.1 Sistema de transporte de mineral 31
Figura 2.2 Perforación y Voladura 32
Figura 3.1 Requerimiento de aire según msnm 35
Figura 3.2 Leyes de Kirchoff 36
Figura 3.3 Leyes de Kirchoff 37
Figura 3.4 Diagrama de Flujo Vnet PC 38
Figura 5.1 Ubicación de chimeneas de ventilación 46
Figura 5.2 Curva característica del ventilador principal RB1 48
Figura 5.3 Curva característica del ventilador principal RB2 50
Figura 5.4 Red unifilar de ventilación de la mina Atenea 53
Figura 6.1 Programa de avances de desarrollo y preparación. 60
11
INTRODUCCION
La ventilación en una mina subterránea es el proceso mediante el cual se hace
circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar una atmósfera
respirable y segura para el desarrollo de los trabajos. Tiene una importancia única,
ya que una mina subterránea es un lugar confinado que no está abierto a la
atmósfera, donde lo primero que comienza a disminuir a través del tiempo y la
distancia es el aire, elemento vital para la vida humana.
Nuestra obligación, entonces, es mantener un ambiente de trabajo satisfactorio
para la labor humana, preservar la salud y la vida de las personas como también
lograr una operación eficiente de los equipos e instalaciones mineras. Con este
propósito, los equipos utilizados para ventilación en minería subterránea, deben
suministrar aire fresco y limpio en cantidades adecuadas, extraer el aire
contaminado con polvo y gases, mantener una temperatura acorde al trabajo
humano y asegurar un contenido mínimo de oxígeno.
Tipo de Ventilación
Para realizar un control de sistemas de ventilación dentro de una labor subterránea
como la del Proyecto INVICTA; lo primero que se debe determinar es cuanto caudal
de aire mínimo debe ingresar a la labor para poder disminuir los gases, y dejarlos
en niveles que no sean nocivos y que estén dentro de las normativas legales y
estándares de calidad que se desea cumplir, cumpliendo nuestro compromiso y
responsabilidad ecológicos; para ello saber que equipos son los que se utilizarán
es fundamental, ya que la contaminación por diésel, suele ser la más complicada.
Así también otro factor contaminante a considerar en el Proyecto INVICTA, además
del diésel es la voladura que emite gran cantidad de gases debido a los explosivos,
por ello se conoce exactamente la clase de explosivos a usarse, y sus respectivos
gases a insuflar y/o extraer, para disipar su concentración a niveles inofensivos.
12
El sistema contará con un régimen aspirante formado por dos extractores gemelos
de 80 cfm de los cuales evacuaran los gases nocivos del interior cuya condición
física los hace más proclives a ascender, por otro lado la galería central y entrada
de la mina abre el sistema facilitando el ingreso de aire atmosférico por diferencia
de presiones.
Para INVICTA MINING CORP. SAC. y su proyecto INVICTA el tema de los
sistemas de ventilación en la mina es una de las mayores preocupaciones, ya que
sin ventilación mecanizada la explotación de la misma sería inviable, es por ello que
existirá un monitoreo del funcionamiento de los ventiladores principales de la mina y
de la mayoría de las puertas metálicas que controlan el movimiento de los flujos de
aire en los sistemas de ventilación que atienden los sectores productivos. Dicho
sistema permite accionar remotamente los ventiladores y puertas de la mina, desde
la superficie, representando una gran ventaja para casos de incendio.
“Periódicamente, un equipo de profesionales con instrumentación controlará en
terreno, el funcionamiento de los sistemas de ventilación mediante toma de datos,
que permiten detectar anomalías y pérdidas de aire que deben ser corregidas por
las unidades mina”.
Para controlar el buen funcionamiento de este sistema, INVICTA, lo monitoreará
mediante mediciones periódicas, en los cuales se mide el caudal y presión del aire
suministrado y del extraído de la mina en la toma de datos, estas mediciones se
compararán con los parámetros de diseño del sistema. Operacionalmente, el
sistema está compuesto de 2 ventiladores principales y 2 puertas metálicas que se
controlarán en forma remota desde una central de telecomando, ubicado en el
exterior de la mina mediante medios electromecánicos y electrónicos del sistema
que permitirán además utilizarlos como sistemas de control de incendios en la mina
mediante el confinamiento del foco amagado.
13
INVICTA planea poseer un sistema principal utilizado de tipo impelente (inyección)/
aspirante (extracción), que utiliza ventiladores axiales con potencias individuales
que van hasta los 125 HP operando en paralelo en túneles de hasta 18 m2.
Además para la dosificación, distribución y control del aire en las cantidades
específicas requeridas en los lugares de trabajo, a partir del 2º año, se utilizarán
sistemas secundarios también del tipo impelente/aspirante con ventiladores
operando en paralelo en túneles de sección media de 12 metros cuadrados
14
OBJETIVOS GENERALES El objetivo de presente estudio es garantizar un sistema de ventilación del Proyecto
de la mina Invicta de tal manera que permita suministrar aire en la cantidad y
calidad requerida por las normas de seguridad minera con el fin de lograr el confort
adecuado del trabajador en el área de trabajo.
OBJETIVOS ESPECIFICOS El objetivo específico es la selección adecuada de la capacidad de los ventiladores
en mina tanto en presión, caudal y potencia tanto en la troncal principal, troncal
secundaria, y, frentes ciegos de las labores subterráneas que permitan diluir los
gases contaminantes como evacuar el aire viciado.
FORMULACION DEL PROBLEMA GENERAL 1. Descripción de la Realidad Problemática
El plan de minado del proyecto Invicta requiere de un estudio de ventilación
adecuado que garantice el sistema de explotación proyectado para la mina.
2. Formulación del Problema
a. Problema Principal La presente investigación posee como objetivo principal el diseño del sistema
de ventilación de la mina por el método de explotación de taladros largos con
un circuito de ventilación complejo cuya resolución requiere emplear un modelo
matemático de método de aproximaciones sucesivas, que para facilidades de
cálculo se contó con el apoyo del software VNET PC.
15
FORMULACION DEL PROBLEMA ESPECÍFICO
b. Problema secundario
1. Determinar la capacidad de los ventiladores principales proyectados.
2. Determinar el capacidad de ventiladores secundarios y auxiliares
proyectados
HIPOTESIS
VI. FORMULACIÒN DE LA HIPÒTESIS
La falta de un Diseño de Ventilación es una necesidad para la gente y las máquinas
en el lugar de trabajo, que dependen casi exclusivamente del aire que ingresaría a
la mina para hacer su trabajo. Con los ventiladores en interior mina se asegurará de
que cualquier otro equipo que necesite flujo de aire para funcionar, siga trabajando
como fue diseñado. Existen múltiples riesgos de trabajo dentro de las minas,
incluso desde antes existen los desafíos de trabajar de manera segura. Por ende
es necesario que las distintas áreas en mina trabajen juntos ya que son el soporte
de nuestro crecimiento.
De lo anterior tenemos:
a. Hipótesis General
La hipótesis general en la presente tesis es que luego de modelar la red de
ventilación minera simulando la ventilación de la mina, el sistema de ventilación
diseñado al proyecto Invicta sea eficiente en cuanto a cubrir el requerimiento
mínimo de aire por trabajador, equipo, y, dilución de gases tóxicos en interior mina.
b. Hipótesis Derivadas
1. Mejoramiento de las condiciones termo ambientales.
2. Reducción del consumo de energía por ventilación.
16
METODOLOGIA DE INVESTIGACION 1. Tipo y Nivel de Investigación
- Tipo de Investigación: Básica - Nivel de investigación : Descriptiva- comparativa
2. Método y Diseño de la investigación
- Método de la investigación: Deductivo, Inductivo y Comparativo - Diseño de la investigación: Descriptivo y comparativo.
3. Universo, población y muestra
- Universo Ministerio de Energía y Minas, Legislación Peruana, Políticas peruanas,
compatible con los estándares internacionales.
- Población Política económica, Política y Laboral, y Legislación ambiental minera para
un total de 2000 trabajadores.
- Muestra Políticas aplicadas al área ventilación minera.
4. Técnicas, Instrumentos y Fuentes de Recolección de Datos.
- Técnicas e instrumentos Standard adecuado a los trabajos a efectuarse en la mina, muestreos de
campo, mediciones con instrumentos (anemómetro, manómetro,
psicrómetro, tubo de humo) y cálculo de gabinete, aporte geológico.
- Fuentes Libros y CDS que contengan información correspondiente y datos
estadísticos
17
5. Técnicas de procesamiento y análisis de datos recolectados
- Selección y Representación por Variables
UNIVERSO POBLACIÓN MUESTRA
Ministerio de Energía
y Minas, Legislación
Peruana, Políticas
peruanas.
Política económica,
Política y la minería,
Legislación
Ambiental y minera.
Políticas aplicadas al
medio ambiente,
sistemas de
ventilación en
minería, estadísticas
de los informes de
operaciones.
- Pruebas Estadísticas: Informes de Operaciones, vinculado al sistema de
ventilación.
JUSTIFICACION Para realizar un control de sistemas de ventilación dentro de una labor subterránea
como la del Proyecto INVICTA; lo primero que se debe determinar es cuanto caudal
de aire mínimo debe ingresar a la labor para poder disminuir los gases, y dejarlos
en niveles que no sean nocivos y que estén dentro de las normativas legales y
estándares de calidad que INVICTA desea cumplir, como parte de nuestro
compromiso y responsabilidad en brindar un ambiente adecuado para el trabajador
y las labores; Para ello saber que equipos se utilizarán es fundamental, ya que la
contaminación por diésel, suele ser la más complicada.
Así también otro factor contaminante a considerar en el Proyecto INVICTA, además
del diésel son los gases que se emiten luego de la voladura, en las que se utiliza
una cantidad importante de explosivos, para ello se indica exactamente la clase de
explosivos, y se analiza los gases producidos así como la cantidad de aire
necesario a insuflar y/o extraer, para disipar su concentración a niveles inofensivos.
18
El sistema contará con un régimen aspirante formado por dos extractores gemelos
de 80 cfm de, los cuales evacuaran los gases cálidos del interior cuya condición
física los hace más proclives a ascender, por otro lado la galería central y entrada
de la mina abre el sistema facilitando el ingreso de aire atmosférico por diferencia
de presiones. Para INVICTA MINING CORP. SAC. y su proyecto INVICTA el tema
de los sistemas de ventilación en la mina es una de las mayores preocupaciones,
ya que sin ventilación mecanizada la explotación de la misma sería inviable, es por
ello que existirá un monitoreo del funcionamiento de los ventiladores principales de
la mina y de la mayoría de las puertas metálicas que controlan el movimiento de los
flujos de aire en los sistemas de ventilación que atienden los sectores productivos.
Dicho sistema permite accionar remotamente los ventiladores y puertas de la mina,
desde la superficie, representando una gran ventaja para casos de incendio.
“Periódicamente, un equipo de profesionales con instrumentación controlará en
terreno, el funcionamiento de los sistemas de ventilación mediante mediciones, que
permiten detectar anomalías y pérdidas de aire que deben ser corregidas por las
unidades mina”.
Para controlar el buen funcionamiento de este sistema, INVICTA, lo monitoreará
mediante mediciones periódicas llamadas toma de datos, en los cuales se mide el
caudal y presión del aire suministrado y del extraído de la mina, mediciones que se
compararán con los parámetros de diseño del sistema. Operacionalmente, el
sistema está compuesto de 2 ventiladores principales y 2 puertas metálicas que se
controlarán en forma remota desde una central de telecomando, ubicado en el
exterior de la mina, medios electromecánicos y electrónicos del sistema que
permitirán además utilizarlos como sistemas de control de incendios en la mina
mediante el confinamiento del foco amagado.
INVICTA planea poseer un sistema principal utilizado de tipo impelente (inyección)/
aspirante (extracción), que utiliza ventiladores axiales con potencias individuales
que van hasta los 125 HP operando en paralelo en túneles de hasta 18 m2.
Además para la dosificación, distribución y control del aire en las cantidades
específicas requeridas en los lugares de trabajo, a partir del 2º año, se utilizarán
19
sistemas secundarios también del tipo impelente/aspirante con ventiladores
operando en paralelo en túneles de sección media de 12 metros cuadrados.
ALCANCES La presente investigación buscará resaltar la importancia de tener un adecuado
sistema de ventilación, con la finalidad de no solo de poder realizar los trabajos en
mina de forma correcta, sino también de cumplir con los requerimientos exigidos
por el Ministerio de Energía y Minas (MEM) conforme a las normas de Seguridad y
Salud Minera DS 055 EM 2010
Delimitación de la Investigación
El conjunto de operaciones mineras en la Zona Atenea
Delimitación espacial
La zona Atenea
Delimitación temporal La investigación proyectara una operación de 5 años.
Delimitación Cuantitativa La presente investigación se realizara en función a la capacidad de
producción planeada de 3000 a 5000tpd en 5 años.
20
CAPITULO I
ASPECTOS GENERALES 1.1 UBICACIÓN Y ACCESO
El Proyecto Minero Invicta se encuentra ubicado entre los distritos de Leoncio
Prado y Paccho, en la provincia de Huaura, departamento de Lima, a cuatro horas
de la ciudad de Lima, a 320 km de la misma y a una altitud promedio de 3 600
msnm. Tiene como coordenada de ubicación 280 345 E, 8 779 497 N
(Coordenadas UTM, Datum PSAD 56, Zona 17S), y se ha desarrollado en la parte
superior de la Quebrada Parán, sobre las faldas del Cerro Pirahuay. Abarca las
comunidades de Parán, Lacsanga y Santo Domingo de Apache.
Invicta está localizada a 120 Km al NE de la ciudad de Lima. EL acceso es a través
de la carretera Panamericana Norte desde Lima hasta la ciudad de Huaura en el
Km 153, luego se sigue un tramo de camino afirmado de 60km hasta el pueblo de
Huamboy, después continua un tramo de camino de herradura de 27Km hasta el
campamento Invicta. Una camioneta todo terreno permite el acceso a las áreas más
importantes de la propiedad.
Tabla 1.1: Distancias y tiempos de acceso al proyecto
Tramo Distancia(KM) Tiempo Estado de la vía
Lima-Huaura 153 1h. 45min Asfaltada
Huaura-Sayán 69 1h. 15min Asfaltada/Afirmada
Sayán-Invicta 27 45min Afirmada
249 3h. 45min Fuente: Oficina Geología
21
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23
El área conforman 51 Concesiones que cubren una extensión de 41,000Has, del
total se ha explorado 9% de la propiedad.
Figura 1.3 Foto satelital de la mina
Fuente: Oficina de Geología
24
1.2 Caracterización Geológica. La corteza terrestre se compone de fragmentos de distintos tamaños conocidos
como placas tectónicas, estas originan una serie de movimientos internos de
distinta intensidad que con el paso del tiempo han transformado la superficie al
crear montañas, mesetas, llanuras, fallas, cambios en el nivel del mar y todo tipo de
accidentes.
La Cordillera de los Andes, parte integrante del ciclo alpino mundial, se ha formado
en el límite entre la placa de Nazca y la placa Sudamericana; se extiende en una
franja angosta a lo largo de toda América del Sur para luego continuar en la
América del Norte tomando el nombre de Montañas Rocosas Los Andes Peruanos
comprenden un conjunto de cordilleras emplazadas entre la fosa peruano - chilena
y el llano amazónico. Toda la estratigrafía, estructuras, magmatismo, mineralización
y sismicidad de la Cordillera de los Andes y del territorio peruano son directa ó
indirectamente el resultado de la subducción de la placa de Nazca por debajo de la
placa Sudamericana, a lo que se denomina “subducción andina” y que se tipifica
como una cordillera perioceánica característica (Palacios, 1995)
1.2.1 Geología Local La observación y los datos sugieren múltiples fases de mineralización. Dos fases de
mineralización de oro‐plata más metal base de tipo mesotérmico existen con una
fase tardía de mineralización de oro‐plata más cobre epitérmica de tipo vena. La
asociación mesotérmica está compuesta de pirita, calcopirita y minerales de
alteración, como la epidota. El clorito y el cuarzo tienen amplia distribución desde
los pórfidos hasta las rocas volcánicas huésped, sobre largas distancias en las
estructuras. A esto se le llama Familia 1. Una asociación mineral transicional y
sobre todo epitérmica compuesta de pirita, calcopirita, esfalerita, galena y minerales
de alteración como cuarzo, sílice calcedónico pervasivo, especularita y clorita
adicional conforma la Familia 2 y, desde el mineral de alto grado, se extiende
sobreponiéndose a la Familia 1. Ambas muestras texturas de brechas.
Una tercera asociación, y fase paragenética final, fue introducida a las estructuras
como oro nativo adicional, electrum, plata nativa, cobre nativo, quarzo y calcita
euhédricos llenando las venas y microvenas secundarias que atraviesan las familias
25
depositadas anteriormente. Esta asociación epitérmica característica es llamada
Familia 3 y frecuentemente muestra oxidación supergena incluyendo oro y plata
libres.
En la parte baja de Invicta afloran dioritas, tonalitas y granodioritas del intrusivo
Paccho (Batolito de la Costa) y en la parte superior se encuentran secuencias
subvolcánicas y volcánicas del grupo Calipuy. En el área no afloran rocas
sedimentarias.
La mineralización se realizó en el Terciario superior, esta se emplaza en estructuras
formadas por procesos distensivos, luego el desplazamiento ha sido de una falla
normal con reactivaciones posteriores que han permitido la mineralización
económica; posteriormente vinieron los procesos de erosión y oxidación.
El ancho de la yeta Atenea llega en algunas zonas hasta los 25 m de espesor, algo
no común en yacimientos peruanos. (Tumialán, 2003).
1.2.1.1 Rocas Volcánicas En el área se tienen secuencias volcánicas del grupo Calipuy que sobreyacen al
intrusivo Paccho, localmente presentan una alternancia entre volcano sedimentarios
y derrames andesíticos volcánicos. Entre los volcano sedimentarios tenemos
horizontes de cenizas volcánicas intercaladas con lodolitas que constituyen
paquetes regulares poco consolidados y deleznables debido a que fueron
depositados en ambientes lagunares; en estas secuencias la mineralización
económica empobrece.
Una vez cubiertas estas cuencas, ocurrieron eventos volcánicos posteriores tales
como coladas lávicas andesiticas y eventos explosivos, estos paquetes son los más
favorables para la deposición de los iones metálicos y por consiguiente han
permitido una mayor concentración de la mineralización económica.
1.2.1.2 Rocas Intrusivas En las partes bajas del Proyecto Invicta se encuentran dioritas, tonalitas y
granodioritas de composición ácida - intermedia del intrusivo Paccho, plutón que es
26
parte del Batolito de la Costa. Tanto las secuencias volcánicas como el intrusivo
han sido cortados posteriormente por diques de composición riolitica.
1.2.2 Geología estructural Los sistemas estructurales presentan sectores en extensión y compresión, bajo el
punto de vista de las mineralizaciones hidrotermales, son los sectores en extensión
los que más interesan pues son zonas que se encuentran “en apertura’ esto
acarrea dos consecuencias principales:
1) Permiten una circulación más fácil de los fluidos hidrotermales.
2) Si la precipitación de la carga mineral ocurre en esos sectores, la masa
mineral será mayor dado el carácter en expansión que presentan.
Los aspectos morfológicos más conocidos de las mineralizaciones hidrotermales
asociados a fallas son aquellos relacionados con los sistemas que han operado en
régimen frágil. Entre ellos cabe destacar las morfologías tipo en escalera (échelon),
lazo cimoide, cola de caballo y las mallas complejas.
En Noviembre del 2000, el geólogo consultor de Barrick Francois Gaboury
propone un modelo estructural para Invicta similar al tipo de “Lazo cimoide de
compresión/extensión” dada por Richard Sibson (1990) en su modelo para las
fracturas dilatacionales. Dice que el movimiento paralelo en sentido opuesto de dos
fallas genera en su área interior fallas y fracturas dilatacionales con aperturas
favorables para la mineralización.
Para Invicta, una apertura dilatacional principal es la yeta Atenea; la posibilidad de
encontrar estructuras similares estaría al SE y en paralelo a Atenea. Pucamina y las
zonas 3 y 7 estarían a lo largo de la falla extensional norte y las zonas 4, 5 y 6
conformarían la falla extensional sur.
1.2.3 Alteración En Invicta se ha realizado un estudio PIMA de 20 muestras de cores de la veta
Atenea, estos trabajos fueron realizados por el laboratorio espectométrico del
INGEMMET. Los ensambles de minerales de alteración identificados de acuerdo al
tipo de roca que alberga la yeta Atenea, en orden de abundancia son:
27
• Epidota + clorita + calcita + biotita (caja andesítica).
• Illita + haloisita + cuarzo + montmorillonita + moscovita + fengita (veta
mineralizada).
• Clorita + illita + haloisita (caja andesítica).
• Aragonita + calcita+ epidota (caja andesitica).
• Sericita + illita + opalo (yeta mineralizada).
• Illita + sílice + montmorillonita + haloisita (yeta mineralizada).
• Clorita + nantronita (caja andesítica).
• Haloisita + kaolinita (caja tufo).
La alteración hipógena está representada por una intensa silicificación, en menor
proporción sericitización y alejándonos de la caja propilitización; la argilización
puede ser atribuible a la meteorización de sulfuros primarios, también podría estar
relacionado a diferentes eventos hidrotermales sobreimpuestos en la conocida
mineralización o un remanente de la parte más baja de un ambiente epitermal
erosionado.
La mineralización de interés esta albergada por la illita, montmorillonita, cuarzo y
ópalo. La propilitización está controlada estructuralmente y representada por la
epidota, clorita, calcita, biotita, hailosita y nantronita; la presencia de estos
minerales pueden confirmar temperaturas y presiones de alcance mesotermal
superior asociadas con ambientes epitermales de baja sulfuración de la veta
Atenea.
1.2.3 Mineralización 1.2.3.1 Descripción macroscópica de la mineralización La mineralización ocurre rellenando fracturas o espacios abiertos entre los
fragmentos de una aparente brecha freatomagmática pre existente. En algunas
áreas, se aprecian stockworks de cuarzo y sulfuros bien desarrollados que se
extienden en el bloque piso y a las paredes que albergan a las estructuras, estos
pueden extenderse hasta 50 m de ancho en algunas zonas. Las texturas típicas de
las vetas incluyen bandeamiento, variando de crustiforme a coloforme y localmente
exhiben drusas de cristales de cuarzo en los espacios abiertos. Mientras se
relogueaban los cores, se observó que la pirita y algunos sulfuros de metales bases
28
han sido parcialmente reemplazadas por limonitas y especularitas. En algunos
taladros, se puede apreciar los sulfuros remanentes en texturas boxwork y con
rellenos de óxidos.
La presencia local de abundante hematita de reemplazamiento controlada
estructuralmente parece estar relacionada a un evento diferente. Parece ser que
una cantidad importante de hematita hipógena fue introducida en el sistema
tempranamente y también al final de la historia hidrotermal; esto se evidencia por la
presencia de hematita que es cortada por varias generaciones de venillas de cuarzo
y también por la ocurrencia de
1.2.4 Geología Regional El batolito costero es la característica litológica principal a lo largo de la costa del
Perú. Yace paralelo al margen continental. El batolito está dividido en varios
complejos, uno de los cuales es el complejo plutónico Huaura, dividido en varios
plutones (Santa Rosa, Paccho, etc). Estos plutones están compuestos
principalmente de tonalita, diorita y granodiorita. La edad del Batolito está en el
Cretácico Inferior a Cretácico Medio Superior (Cobbins, 1973).
Sedimentos, cuarcita, arenisca y caliza del Grupo Goyllarisquizga fueron
depositados en el Cretácico Inferior. Estas rocas están severamente falladas y
plegadas y hospedan depósitos de vena y reemplazo de metal base en la zona
central de Perú.
Los volcánicos de Calipuy fueron depositados durante el Terciario (Mioceno) sobre
una superficie en erosión del Grupo Goyllarisquizga y los volcánicos de la formación
Casma. Este Grupo está principalmente compuesto de andesitas y toba volcánica
de composición intermedia a félsica. Un conglomerado se observa en la base de los
volcánicos.
El Grupo Calipuy es atravesado por pórfidos dioríticos y andesíticos que han
introducido la mineralización al dominio volcánico a lo largo de estructuras
elongadas que muestran extensiones de 2.7 km, alcanzando N10ºW a EW, con
anchos entre 0.8 m y 45 m, promediando 7.0 m.
29
El territorio peruano ha sufrido eventos tectónicos y pulsaciones magmáticas
ocurridas en diferentes épocas. Entre las más importantes fases tenemos:
• Período Orogénico Peruano, durante el Cretáceo superior.
• Período Orogénico Incaico, en el Terciario inferior (Paleoceno al Oligoceno -
Terciario inferior medio) que parece ser el más intenso.
• Periodo Orogénico Quechuano, durante el Plioceno (Terciario superior).
Las fases orogénicas Peruana e Incaica produjeron pliegues y fallas de compresión
en la Cordillera Andina que varían entre estructuras abiertas, cerradas e invertidas;
el plegamiento más intenso al parecer ocurrió a lo largo de una franja que
aproximadamente coincide al Este con la actual divisoria continental y al Oeste con
el margen oriental del Batolito de la Costa. En ambos lados de esta faja, el
plegamiento se produce gradualmente en pliegues simples y abiertos hacia el lado
oriental del Batolito, así como fallas y pliegues hacia el lado del Oriente peruano.
Durante la fase Quechua ocurren pequeños plutones de composición intermedia
que están a lo largo de la Cordillera Occidental y que están relacionados a las
mayores mineralizaciones económicas que se conocen en los Andes Peruanos.
El marco geológico regional expuesto en el trabajo se basa en los cuadrángulos de
Canta, Oyón y Barranca.
La Cordillera de los Andes determina en el territorio peruano diferentes unidades
geomorfológicas propias de un medio continental y un medio marino. Haciendo un
corte transversal al alineamiento andino se pueden apreciar las siguientes unidades
geomorfológicas: Cordillera de la Costa, Planicie Costera, Cordillera Occidental,
Faja de Conos Volcánicos, Cuenca del Titicaca, Zona de depresiones interandinas,
Cordillera Oriental, Cordillera Sub-andina y Llanura Amazónica.
30
Figura 1.4 Geología Regional de la mina
Fuente: Oficina de Geología
31
1.2.4.1 Geomorfología La Cordillera de los Andes determina en el territorio peruano diferentes unidades
geomorfológicas propias de un medio continental y un medio marino. Haciendo un
corte transversal al alineamiento andino se pueden apreciar las siguientes unidades
geomorfológicas: Cordillera de la Costa, Planicie Costera, Cordillera Occidental,
Faja de Conos Volcánicos, Cuenca del Titicaca, Zona de depresiones interandinas,
Cordillera Oriental, Cordillera Sub-andina y Llanura Amazónica.
El área de Invicta se encuentra dentro de la unidad geomorfológica de la Cordillera
Occidental, esta geoforma presenta una topografía abrupta, con altitudes que
sobrepasan los 5000 m.s.n.m. y con nevados permanentes como ocurre en la
Cordillera Blanca, Huayhuash, de la Viuda, entre otros. Está conformada por rocas
volcano-sedimentarias de edad cretácica emplazadas longitudinalmente dentro de
secuencias plegadas y falladas del Mesozoico e intruidas por los Batolitos de la
Costa y la Cordillera Blanca. Las laderas occidentales presentan un relieve abrupto
y han sido disectadas por ríos transversales que bajan de las altas cumbres hacia el
Océano Pacífico, destacando entre ellos los nos Rímac, Chillón, Huaraz; Huaura,
Pativilca y Huarmey; mientras que en el lado oriental los valles son abiertos y han
sido labrados por la erosión glacial formando valles en forma de U.
1.2.4.2 Estratigrafía En la región, las rocas más antiguas corresponden a secuencias sedimentarias y
metamórficas plegadas del Cretáceo; estas infrayacen en discordancia a rocas
volcánicas del Cenozoico que afloran ocupando la porción alta al norte y centro del
Perú.
1.2.4.2.1 Grupo Goyllarisquizga (Cretáceo: inferior- medio) Está constituido por limolitas y lutitas gris verdosas con intercalaciones de areniscas
calcáreas silicificadas, variando a areniscas cuarzosas blanquecinas que se
intercalan con lutitas negras y capas carbonosas, el grosor total se estima de 600
m. Descansa directamente en discordancia sobre los grupos
infrayacentesExcelsior, Ambo, Mitu y en forma concordante sobre el grupo Pucará,
e infrayace a las calizas de la formación Chulec. Estos sedimentos han sido
afectados por diversos eventos tectónicos y son rocas madres que albergan
32
diversos depósitos minerales en la región (como son las minas de Iscaycruz, Raura
y Uchucchacua). En la Cordillera Occidental tiene amplia distribución y se ha
dividido en las formaciones:
Formación Oyón (Kl-o): Aflora en los cuadrángulos de Canta, Oyón y Yanahuanca
donde constituye la base de la columna estratigráfica, encontrándose generalmente
en el núcleo de anticlinales. También aparece por fallamiento al norte del pueblo de
Santa Cruz de Andamarca. Está constituida por una intercalación de estratos de
cuarcitas y limoarenitas negras con intercalaciones de carbón. Los estratos de
cuarcitas son de color gris a gris blanquecino, grano fino a medio de 0.1 m a 0.3 m
de grosor y ocasionalmente sobrepasa el metro. Los estratos de limo arenitas
generalmente son inferiores a un metro de potencia.
Formación Chimú (Ki-chim): Aflora en los cuadrángulos de Canta, Oyón,
Yanahuanca y Chiquián, es de mayor extensión que la formación Oyón, tiene
rumbo general NW-SE. Litológicamente está compuesta por estratos gruesos de
cuarciarenitas blanquecinas de grano medio, donde se observan estructuras
sedimentarias de laminaciones oblicuas. Estas rocas están fuertemente
recristalizadas con granos deformados y poca matriz silícea. Aparentemente logran
alcanzar espesores que por replegamiento sobrepasan los 1000 m de grosor. No se
han encontrado fósiles debido a la fuerte recristalización que sufren las
cuarciarenitas, se les considera del Valanginiano.
Formación Santa (Ki-sa): Aflora en los cuadrángulos de Canta, Oyón, Yanahuanca
y Chiquian conformando secuencias continuas delgadas. Sobreyace
concordantemente a la formación Chimu e infrayace a la formación Carhuaz. En el
área del río Baños se encuentra aflorando con grosores promedios de 100 m, como
se puede apreciar en el paraje de Capilla: su litología consiste de calizas azulinas a
grises intercalados con algunos horizontes de calizas arcillosas, en estratos
medianos. Superficialmente presentan una coloración marrón a pardo, algo
carstificadas, con presencia de nódulos de tamaño variado.
Formación Carhuaz (Ki-ca): Está constituida por una intercalación de cuarciarenitas
gris blanquecinas, lutitas pardas a rojizas, areniscas finas en estratos delgados a
medianos, que en conjunto no sobrepasan los 630 m de grosor. Sobreyace
33
progresivamente a la formación Santa del Valanginiano e infrayace a la formación
Farrat, esto se evidencia en un corte muy representativo en ambas márgenes del
río Baños, cerca de la mina Santander.
Formación Farrat (Ki-t): Tiene sus mejores afloramientos en los cuadrángulos de
Canta, Oyón, Yanahuanca y Chiquian. Aflora en bancos delgados de 2 m a 5 m,
que en conjunto no sobrepasan los 50 m de grosor. Está constituida principalmente
por cuarciarenitas blanquecinas a gris amarillentas por meteorización, con algunos
niveles microconglomerádicos; una característica importante que presentan estas
rocas es la presencia de mega laminaciones oblicuas. Sobreyace
concordantemente a la formación Carhuaz e infrayace en aparente concordancia a
la formación Pariahuanca.
1.2.4.2.2 Formación Chulec (Kl-ch) Esta unidad está constituida por calizas grises en capas medianas a delgadas con
intercalaciones de calizas margosas y margas de color pardo grisáceo, el grosor de
esta formación es aproximadamente de 100 m. Se le correlaciona con la formación
Crisnejas del norte del Perú.
1.2.4.2.3 Formación Pariatambo (Ki-pt) Consiste de calizas y margas bituminosas de color negro con intercalaciones de
calizas oscuras tabulares que se rompen a manera de lajas, presentan un olor
fétido y tiene una potencia estimada de 100 m, mientras hacia la Cordillera de
Huayhuash alcanza hasta 500 m. Sobreyace concordante a la formación Chulec e
infrayace concordantemente a la formación Jumasha.
1.2.4.2.4 Formación Jumasha (Ks-j) Está constituida por bancos de calizas beige micríticas, con esporádicas capas de
calizas margosas que se distingue por su resistencia a la erosión. En la parte
superior ocurren calizas gris azulinas interestratificadas en estratos delgados y
gruesos, su grosor es de aproximadamente 400 m, sobreyace concordantemente a
la formación Pariatambo y subyace de la misma forma a la formación Celendin.
34
1.2.4.2.5 Formación Casapalca (Kti-ca) Esta unidad está constituida por una gruesa secuencia areno limosa de color rojo
ladrillo y otras de composición volcánica con un color rojo violáceo abigarrado.
Presenta estratos medianos de 1 m a 3 m de grosor, intercalados en la parte media
con calizas negras laminares de forma lenticulares, en algunos lugares
generalmente presentan un aspecto masivo erosionado. Su potencia es variable de
un lugar a otro, teniendo en promedio 1000 m. Sobreyace aparentemente a la
formación Celendín e infrayace en discordancia a los volcánicos del grupo Calipuy y
tobas Huyllay. Por su relación estratigráfica y evidencia paleontológica se le asigna
una edad que va desde el Cretáceo Post- Santoni ano hasta el Paleógeno
temprano.
1.2.4.2.6 Volcánicos Calipuy (Kti-vca) El grupo Calipuy se ha depositado durante el Terciario sobre una superficie de
erosión formada por sedimentos del grupo Goyllarisquizga y los volcánicos de la
formación Casma. Este grupo está mayormente compuesto por volcánicos,
andesitas y tufos de composición intermedia a félsica. Depósitos conglomerádicos
son observados en la base de estos volcánicos. Tanto la formación Casma como el
grupo Calipuy presentan generalmente un buzamiento suave (5° a 10°), a diferencia
del grupo Goyllarisquizga que presenta una pendiente más empinada.
Inferior. Está constituido por una secuencia volcánica estratigráfica de
conglomerados y niveles de caliza que se encuentran en los límites de los
cuadrángulos de Canta y Ondores, donde sobreyace discordantemente a calizas de
la formación Jumasha. También se incluyen dentro de esta unidad a
conglomerados de cantos y bloques de cuarcitas y calizas redondeados a
subredondeados englobados en una matriz tobácea, el diámetro de los clastos
alcanza 1 m, aunque en promedio no sobrepasa 0.1 m de diámetro.
Superior. Esta unidad se caracteriza por estar estratificada y fundamentalmente
formar estructuras de monoclinal. Se le puede encontrar al norte de la localidad de
Pirca, donde está constituido principalmente por secuencias piroclásticas en
estratos gruesos de 20 m a 50 m de potencia, diferenciándose 5 secuencias bien
marcadas, así se tiene de abajo hacia arriba intercalaciones de volcánicos
35
retrabajados pardo violáceo, en los cuales se aprecia clastos pequeños de 1 mm de
diámetro, le sobreyace a un nivel de toba de ceniza muy fina, luego otro nivel de
tobas retrabajadas muy fisibles color verde y finalmente esta secuencia termina con
dacitas con alto contenido de cuarzo y pirita diseminada.
1.2.4.2.7 Rocas intrusivas El Batolito de la Costa es la mayor estructura maciza que se extiende a lo largo de
toda la costa peruana y del margen continental activo. Está dividido en varios
complejos, uno de ellos es el complejo plutónico de Huaura, que a su vez esta
subdividido en plutones como el de Santa Rosa, Paccho, etc. Estos plutones están
mayormente representados por tonalitas, dioritas y granodioritas; la edad del
Batolito va del Cretáceo inferior al Cretáceo medio superior (Cobbins, 1973).
1.2.4 Recursos y Reservas Las reservas medidas e indicadas son 7´807,000 TM distribuidas en la zona
Atenea, Pucamina y Dany.
Tipo TM Au(gr/Tm) Ag(gr/Tm) Cu (%) Pb (%) Zn (%)
Medido 850,314 2.20 29.48 0.69 0.67 0.54
Indicado 7,053,298 2.06 18.84 0.47 0.34 0.3
Inferido 11,694,266 0.93 12.57 0.37 0.28 0.19
Tabla 1.2: Recursos y Reservas minerales Fuente: Oficina Geología
36
Fig.
1.5
Áre
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rese
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Fuen
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ficin
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gía
37
CAPITULO II
OPERACIONES SUBTERRANEAS
2.1 PRODUCCION Y LEYES Los métodos de minado en el proyecto Invicta es de Taladros Largos con
subniveles para vetas y cuerpos de mayor regularidad, Corte y Relleno
Ascendente Mecanizado para vetas y Tajeos por Acumulación (Shrinkage).
La accesibilidad a los tajos es mediante rampas y caminos.
Tabla 2.1 Área de reservas Minerales
Fuente: Oficina Geología
38
2.2 METODOS DE EXPLOTACION 2.2.1 Equipos de perforación
La perforación de los tajos se hace en realce en la mayoría de los casos
cuando la roca tiene mayor estabilidad y en breasting para el caso de zonas
de poca estabilidad, los equipos utilizados son: jumbos electro hidráulicos,
de los cuales el Long hole drillIng rigs son los encargados de perforar los
taladros largos; los Upper drill, Jacklegs y Stopers, se encargan de la
perforación convencional.
Para la voladura se utiliza anfo, dinamita, faneles y carmex, tanto en
frentes y tajos la voladura es controlada (SmoothBlasting) lo que permite
mejorar el auto sostenimiento del macizo rocoso y reducir costos de
suministros de sostenimiento.
Fig. 2.1 JUMBO RAPTOR R55 Fuente: Resemin
39
C
uadr
o 2.
1 Á
rea
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F
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gía
40
2.2.2 ACARREO Y TRANSPORTE DE MINERAL El acarreo de mineral y desmonte en los tajos se hace con equipos scoops
diésel de 3.5 Yd3, 6.0 Yd3, que proyectan trabajar principalmente en la
profundización de la Mina Atenea y los sublevels con Control Remoto.
El sistema de transporte es mixto, utilizando para ello volquetes de bajo
perfil de 20 ton.
2.3 Servicios Auxiliares
En cuanto a los servicios auxiliares se proyecta 2 ventiladores de 125HP y 2
ventiladores de 35HP para la ventilación.
Para el drenaje de la mina se proyecta 1 bomba hidráulica de 18HP y 1
bomba hidráulica de 9HP.
Para el aire comprimido contar con un compresor de 900cfm y otro de
1500cfm.
1 Raiseboring para construcción de chimenea.
41
Fig.
2.1
Sist
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Fuen
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42
Fig.
2.2
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Min
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43
CAPITULO III
MARCO TEÓRICO VENTILACION DE MINAS
La ventilación es necesaria para proporcionar un ambiente seguro, saludable y más
cómodo posible para las personas que laboran en su interior, cumpliendo las
disposiciones reglamentarias respectivas.
3.1 FACTORES DE LA VENTILACION 3.1.1 VOLUMEN DE AIRE (Q) Se refiere a la cantidad de aire que viaja por una labor, está dada por la ecuación:
Q = A x V
Dónde:
A: Área de la sección transversal de la labor o ducto (m2).
V: Velocidad de aire que atraviesa dicha sección (m/min).
3.1.2 VELOCIDAD (V) Es el avance del aire por unidad de tiempo de un punto a otro. Es el factor más
importante que debe considerarse y determinarse en el terreno.
3.1.3 AREA DE GALERIAS Y SUS PERIMETROS Para medir el perímetro y el área de las estaciones establecidas o de las que se
movieron usamos la wincha metálica con la que se precisa los lados de las áreas
geométricas y usamos fórmulas para calcular el área respectiva.
44
3.1.4 DISTRIBUCION DEL VOLUMEN DE AIRE Para la distribución regulada de los volúmenes de aire dentro de la mina se inicia
desde el lugar más aislado sucesivamente hacia la galería de ingreso de aire a fin
de que la distribución sea calculada y balanceada en forma sucesiva, luego se
determinará la resistencia de cada ramal en que ya fueron establecidos los
controles o reguladores de acuerdo a los volúmenes que las operaciones exigieron.
3.1.5 PRESION Es la fuerza que se requiere para mover un peso de aire y vencer la presión
estática (SP) y la presión de la velocidad (VP).
3.1.6 FACTOR DE FRICCION (K) Es la aspereza propia de cada tipo de roca o conducto el cual lo obtenemos de
tablas. La fricción causa una transformación de la energía de trabajo a energía de
calor. Mientras más áspera sea la superficie, mayor será la turbulencia y por lo
tanto, mayor la fricción y pérdida de presión.
3.1.7 RESISTENCIA DE LABOR Es la oposición al movimiento que origina una pérdida de energía o presión de flujo
al pasar de un punto a otro punto distante de una galería, y, está en función de las
características de la labor.
3.1.8 BALANCE DE AIRE. Es la distribución regulada de los volúmenes de aire en mina, se inicia desde el
lugar más aislado hacia la galería de ingreso de aire fresco a fin de que la
distribución sea calculada y balanceada en su cantidad sucesivamente.
3.2 NORMAS LEGALES 3.2.1 REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD MINERA DS N°055-2010-EM 3.2.1.1 CAUDAL NECESARIO PARA EL PERSONAL. Según el D.S. 055-2010-EM Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional, la
cantidad mínima de aire necesario por hombre en minería subterránea esta dado de
la siguiente manera:
- Hasta los 1500 m.s.n.m es 3 m3/min por hombre.
45
- De 1500 a 3000 m.s.n.m es 4 m3/min por hombre.
- De 3000 a 4000 m.s.n.m es 5 m3/min por hombre.
- De 4000 a mas es 6 m3/min por hombre.
3.2.1.2 CAUDAL NECESARIO PARA EQUIPO DIÉSEL Según lo establecido en el D.S. 055-2010-EM, los requerimientos de aire para los
equipos están establecidos en 3 m3/min por cada HP que desarrollen los equipos.
3.2.1.3 CAUDAL NECESARIO PARA DILUCION DE CONTAMINANTES
Está dado por la relación:
Q = A x V x N
Dónde:
A: Sección promedio de la galería (m2)
V: Velocidad del flujo de aire mínimo (m/min) (D.S. 055-2010-EM)
N: número de niveles en operación.|
Fig. 3.1 Requerimiento de aire según altitud de personal y equipo.
Fuente: MINASUNSA
46
3.2.2 REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO DS N°0055- 2012-EM
Artículo 123º.- Conforme a lo establecido en la Segunda Disposición
Complementaria Final y la Primera y Séptima Disposición Complementaria
Modificatoria de la Ley, el Sistema de Inspección del Trabajo es competente
para la supervisión, fiscalización y sanción por incumplimiento de las
disposiciones en materia de seguridad y salud en el trabajo en toda
actividad, incluidas las actividades de minería y energía, de conformidad con
lo dispuesto en la Ley General del Inspección del Trabajo, su reglamento y normas modificatorias.
3.3 LEYES DE KIRCHOFF
1ERA LEY: La suma algebraica de los caudales que convergen hacia
un nudo y los que divergen de este, debe ser igual a cero (condición
de continuidad).
FIGURA 3.2: LEYES DE KIRCHOF Fuente: Curso de ventilación Dr. Calizaya
Q1 Q3
Q1 + Q2 = Q3 + Q4
Q2 Q4
47
2DA LEY: La suma algebraica de las pérdidas de presión medidas a
lo largo de un circuito cerrado ó malla es igual a cero (condición de
circulación).
Z H = Z (RQ2)
H1
H4 H2 H1+H2+H3+H4 = 0
H3FIGURA 3.3: LEYES DE KIRCHOF Fuente: Curso de ventilación Dr. Calizaya
Los programas de ventilación han sido diseñados en base a estas dos
leyes, el VNET adicional a estas dos leyes emplea para la solución de
sus ecuaciones cuadráticas el método iterativo desarrollado por el
profesor Hardy Cross.
48
3.5 DIAGRAMA DE FLUJO SOFTWARE VNET PC
NO
SI
NO
SI
NO
SI
ESTUDIO DE VENTILACION
ESTABLECIMIENTO DE VOLUMENES DE AIRE
REQUERIDO Y VELOCIDADES
RED BASICA
SIMULACION COMPUTARIZAD
PREDICCION DE LA DISTRIBUCION DEL
FLUJO DE AIRE, PRESION Y COSTOS DE
OPERACION
¿CRITERIO DE VENTILACION
SATISFECHO ?
¿ VIAS DE FLUJO DE AIRE Y
VENTILADORES OPTIMIZADOS ?
ENMENDAR RED BASICA
¿ BUENA CORRELACION ?
EJERCITAR EL PLANEAMIENTO CON
RED ACTUALIZADA
OPTIMIZACION DE VENTILADORES
PRINCIPALES Y VIAS DE AIRE
SIMULACION A TRAVES DEL CICLO CLIMATICO SI SE
REQUIERE
ANALISIS DE TIEMPO DE FASE EN PROCESO
ANIDADO
Fig. 3.4.: Diagrama de flujo Vnet PC Fuente: Manual de usuario del software Vnet PC
49
3.6 . COSTO DE SOFTWARE VNET PC Los costos actuales del software VNET PC proporcionado por MVS Engineering
son:
VnetPC Pro+Licences (English & Spanish)
DEMO Single User New Single
User
Single User
Upgrade
Network Users New Network
Users
Network Users Network Upgrade
Academic Teacher/Student
Free to Try $ 2,000 $ 1,000 $ 5,000 $ 2,500 Call for Priting
Per 5 Users Per 5 Users
Foto: 3.1 Fuente: Instituto de Ventilación minera
50
CAPITULO IV
DIAGNOSTICO DE LA RED DE VENTILACION
El sistema de ventilación proyectado en la Mina Atenea es mecánico con
ventiladores primarios, secundarios, y, extractores de aire viciado instalados los
principales en la chimenea RB1 Nivel 3610.
Los ingresos de aire fresco principales son por el nivel 3400 y la chimenea RB2
Nivel 3550.
4.1 Levantamiento de ventilación y registro de data En esta etapa se efectúa un mapeo detallado de los niveles en operación, tomando
información de campo.
4.1.1 Equipos de levantamiento de ventilación Actualmente el Área de Ventilación Mina de la empresa cuenta con equipos e
instrumentos de monitoreo (anexo 1: Equipos e Instrumentos de Monitoreo
Ventilación).
4.1.2 Estaciones de control de ventilación
En cada una de las estaciones de control se efectuaron mediciones de la sección
transversal de la labor, tomando debida nota de las características de la misma.
Se determinó la orientación de las corrientes de aire y se efectuaron mediciones de
velocidad del aire, haciendo uso de un anemómetro y en otros casos con una
bombilla y tubos de humo. Igualmente, se efectuaron mediciones de temperatura
ambiental.
51
4.1.3 Balance de aire
El balance de aire está representado en el siguiente cuadro:
Ingresos Caudal pie3/min
Bocamina Antigua 136260
Chimenea 975 34580 170840 Egresos Caudal
pie3/min Ch. Principal
RB2 87000 Ch. RB1 83840 170840
4.1.3.1 Ingresos de aire Los ingresos de aire proyectados por la bocamina antigua NV 3400 es de 136,260
cfm y la Chimenea 975 de 34580 cfm.
52
4.1.3.2 Salidas de aire Las salidas de aire proyectados por la Chimenea RB2 es de 87,000cfm y la
Chimenea RB1 es de 83,840cfm.
4.1.4 Requerimiento de aire El caudal requerido de aire es de 144437 CFM (68.16m3/s.) para hombres más
equipos, hay que considerar que esta cantidad es mayor que el volumen necesario
para dilución de gases: 26603CFM (12.55 m3/s.) durante el disparo en la voladura.
53
54
4.1.4.1 Requerimiento por personal El requerimiento de aire para el personal es de 8142 cfm tanto para personal de
mina, geología, mecánicos, electricistas y visitantes.
4.1.4.2 Requerimiento por equipo El requerimiento de aire para equipos es de 136,295 cfm
4.1.4.2 Requerimiento para la dilución de gases El requerimiento de aire para dilución de gases es de: 27,380.75 cfm
55
CAPITULO V
DISEÑO DE LA RED DE VENTILACION FUTURA
5.1 Proyectos de chimeneas de ventilación en labores futuras El objetivo principal de esta actividad es el mejorar el circuito de ventilación de la
mina, con la infraestructura de ventilación más adecuada para el mediano plazo; a
fin de brindar un ambiente de trabajo seguro, saludable y confortable, cumpliendo
con las normas legales vigentes.
Como lograr este objetivo:
• Establecer entradas y salidas primarias
• Determinar los caudales requeridos (Qo)
• Formular una red de ventilación
• Resolver la red.
56
Fig.
5.1
Ubi
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him
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57
5.2 Simulación de la red de Ventilación con Vnet PC
Se tiene como apoyo el software de ventilación VENT PC. Luego de una etapa de
verificación y validación de resultados.
Vent PC nos permite predecir resultados futuros de nuestro sistema actual de
ventilación con cierta precisión, la cual a medida que se vallan validando el total de
resultados estos serán de mayor precisión.
Todo sistema de ventilación es dinámico en sus cambios, y el nuestro no escapa de
esto, y el uso de estos software nos ayudan a facilitan en el diseño de nuestro
sistema de ventilación.
5.2.1 Alimentación de la data de labores
5.2.2 Alimentación de la data de ventiladores
58
FIg.
5.2
Cur
va c
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terís
tica
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cipa
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600h
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Fuen
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ropi
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59
PARA LA CHIMENEA RB1:
TIPO DE VENTILADOR: VENTILADOR AXIAL
MODELO: VAV-54-26.5-1750-II-A
NUMERO DE EQUIPOS: 1
CALCULOS RESUMIDOS DELCONSUMO DEL CAUDAL Y PRESION:
CAUDAL DE AIRE: 83840 CFM
PRESION ESTATICA: 11.22 H2O (EN OBRA)
PRESION DE VELOCIDAD: 2.56” H2O (EN OBRA)
PRESION TOTAL: 13.78” H2O (EN OBRA)
POTENCIA: 158.46HP (EN OBRA)
EFICIENCIA: 75.95%
60
Fig.
5.3
Cur
va c
arac
terís
tica
del v
entil
ador
prin
cipa
l de
600h
p
Fuen
te: p
ropi
a
61
PARA LA CHIMENEA RB2:
TIPO DE VENTILADOR: VENTILADOR AXIAL
MODELO: VAV-54-26.5-1750-II-A
NUMERO DE EQUIPOS: 1
CALCULOS RESUMIDOS DELCONSUMO DEL CAUDAL Y PRESION:
CAUDAL DE AIRE: 87 000 CFM
PRESION ESTATICA: 9.07” H2O (EN OBRA)
PRESION DE VELOCIDAD: 2.74” H2O (EN OBRA)
PRESION TOTAL: 11.81” H2O (EN OBRA)
POTENCIA: 149.38HP (EN OBRA)
EFICIENCIA: 71.65%
62
Ramal
N° De A FBR
Total resistencia
(P.U.)
Cantidad (kcfm)
Caída presión (mmpulgH2O)
Pérdida de
energía
Costp operac. S/año
1 79 30 0.02171 21.53 10.0 0.03 12
2 78 67
0.00330 30.00 3.0 0.01 5
3 38 77 B 0.00427 20.00 1.7 0.01 0
4 77 29
1.000.000.000 0.33 1107.0 0.06 20
5 77 46
0.00297 30.34 2.7 0.01 4
6 38 37
0.00348 -9.67 -0.3 0.00 0
7 34 78
0.00198 30.34 1.8 0.01 0
8 31 34
0.00297 30.34 2.7 0.01 4
9 61 77
0.00883 10.67 1.0 0.00 0
10 27 7
0.01057 -29.45 -9.2 0.04 15
11 29 30
0.09518 20.33 39.3 0.13 44
12 27 39
0.01140 69.35 54.8 0.60 209
13 29 69
0.04845 4.86 1.1 0.00 0
14 27 31
0.00330 30.34 3.0 0.01 5
15 70 44
0.00330 30.00 3.0 0.01 5
16 46 51
0.09518 -12.43 14.7 0.03 10
17 67 38
0.00883 10.33 0.9 0.00 0
18 49 68
0.00427 -39.67 -6.7 0.04 15
19 66 61
1.000.000.000 -0.33 -1100.5 0.06 20
20 70 86
0.00208 -44.52 -4.1 0.03 10
21 32 30
0.00570 41.98 10.0 0.07 23
22 58 36
0.00637 136.26 118.3 2.54 885
23 36 80
0.00552 11.00 0.7 0.00 0
24 48 53
1.000.000.000 -0.09 -88.0 0.00 0
25 76 96 0.01140 20.00 4.6 0.01 5
Tabla 5.3 Resultados de la Simulación de la red de Ventilación con Vnet PC Fuente: Propia
63
Fig.5.4 Red unifilar de ventilación de la mina Atenea
Fuente: propia
64
5.
4C
apac
idad
de
los
vent
ilado
res
prin
cipa
les
65
5.
5C
apac
idad
de
los
vent
ilado
res
Secu
ndar
ios
66
5.6
Cap
acid
ad d
e lo
s ve
ntila
dore
s au
xilia
res
67
5.7. Ductos de ventiladores (Diámetros)
Las l ab ores auxiliares se realiza la mejor distribución de aire otorgado por
el circuito principal ya que estos captan el aire de este último para ingresarlo a las
labores ciegas cuyos gases con algunos contenidos de contaminantes son
desfogados y captados por los flujos de extracción de aire viciado.
Se verifican que los caudales sean según la necesidad de aire requerida
para cada circuito auxiliar y que las velocidades de aire sean lo suficiente para
evacuar el gas contaminado. Para lo cual la empresa cuenta con ventiladores de
capacidad de entre 20,000 a 30,000cfm, para ingresar y/o extraer aire.
La distancia corta entre labores hace que la instalación de ventiladores en
serie no sea tan eficiente en la ventilación además de elevar el consumo de energía
por el uso de varios equipos eléctricos. El departamento de planeamiento deberá
mejorar las labores con respecto a la sección de estas que permita el uso de
mangas de ventilación de diámetros de 24”, y, 32”.
En las estaciones de monitoreo se aprecia que la mayoría de las velocidades
están dentro de los límites que exige las normas nacionales, y facilitan una
circulación de caudal de aire suficiente para los circuitos auxiliares. Solo en
pequeños tramos no mayores de 40m y velocidades menores a 20m/min, pero estos
son por efecto de encontrarse entre dos flujos cercanos con velocidades superiores
a 80m/min que origina este efecto.
5.4 Reguladores, Compuertas y tapones de ventilación Dependiendo de la cantidad de aire que se necesite en una labor o nivel se utiliza
compuertas y reguladores para direccionar el flujo de aire hacia las labores de
trabajo, y, el uso de tapones para hermetizar las labores antiguas (tajos,
chimeneas, etc.) con el fin de evitar pérdidas de aire fresco o evitar ingreso de aire
caliente con vapores en el circuito principal lo cual contaminaría todo el circuito
principal.
Las compuertas son construidas de fierro según como se muestra en el gráfico y los
tapones son hechos de bloques de cemento, esto para mantener en forma
hermética las labores evitando: pérdidas de aire sea fresco ó aire contaminado al
circuito principal de ingreso de aire fresco.
68
CAPITULO VI
EVALUACION ECONOMICA DEL PROYECTO
Se ha efectuado un estimado de costos basado en:
• Las excavaciones de las chimeneas. Y labores relacionadas con estas
chimeneas.
• Adquisición de ventiladores y accesorios, y,
• La infraestructura necesaria.
6.1 INVERSION DEL PROYECTO
6.1.1 Inversión de capital
• La ventilación primaria: la operación continua de este sistema de ventilación
de 2 ventiladores requiere de un costo fijo de 250 000 $/año.
• La ventilación secundaria: la operación continua de este sistema de 2
ventiladores requiere de un costo fijo de 66 000 $/año.
• La ventilación auxiliar: la operación continua de este sistema de 1 ventilador
requiere de un costo fijo de 44 000 $/año.
69
ITEM
CANTIDAD
(UNIDADES)
COSTO ($)
Fan de 87,000 pie3 /min.
1
130 000
Fan de 83,840 pie3 /min.
1
120 000
Fan de 30,000 pie3/min
2
66 000
Fan de 20,000 pie3/min
1
44 000
Flexible duct of Ø 0.61m
300 m
4500
Flexible duct of Ø 0.91 m
300 m
6000
Reguladores
2
1600
Tableros
3
1200
Total
373 300
Costo de infraestructura:
Costo de galería = 640 $/m
Costo de chimenea = 600 $/m
Tabla 6.1 Requerimiento de equipo de ventilación
Fuente: Propia
70
Fig.
6.1
Ava
nces
de
Des
arro
llo y
Pre
para
ción
pro
gram
ado
Fuen
te: O
ficin
a G
eolo
gía
71
6.2 COSTO DE ENERGÍA EN VENTILACIÓN
• La ventilación primaria: la operación continua de este sistema de ventilación
de 2 ventiladores requiere de un costo fijo de 80 000 $/año.
• La ventilación secundaria: la operación continua de este sistema de 2
ventiladores requiere de un costo fijo de 15 470 $/año.
• La ventilación auxiliar: la operación continua de este sistema de 1 ventilador
requiere de un costo fijo de 12 376 $/año.
Costo energía = 0.04 $/KW-h
Costo de energía total = 107 846 $/a
72
CONCLUSIONES
1. De acuerdo al levantamiento inicial y modelamiento de la red, se observa un
ingreso de aire de 170,840cfm, lo cual según el requerimiento mínimo
calculado de 110,957cfm, nos presenta una cobertura de 54%. Lo que hace
necesario ejecutar los proyectos de ventilación planteados para los 5 años
proyectados.
2. El diseño de chimeneas RB de ventilación de sección es amplias como las
del proyecto(2.4x2.4m) facilitan el flujo de aire y de caudales necesarios
para minas mecanizadas
3. El dimensionamiento de las labores debe considerar futuros equipos a usar,
esto para evitar rotura de mangas en circuitos auxiliares.
4. Instalar ventiladores de mayor caudal, no debería generar mayor consumo
energía, si se programa labores de dimensiones adecuadas.
5. El uso de herramientas como un programa de ventilación, en nuestro caso el
VNET PC en proceso de implementación debería facilitar el trabajo de análisis
de circuitos complejos. Se debe tener cuidado en los datos que se ingresan,
para ello la experiencia y pruebas son necesarias para alcanzar resultados
verdaderos.
6. El uso de variadores de velocidades en los ventiladores, son una alternativa
para disminuir el consumo de energía, al poder programar velocidades mínimas
en horas en la que la necesidad de aire es baja, debido al poco tránsito de
personal y equipos.
73
RECOMENDACIONES
1. La instalación de ventiladores principales seleccionados y la ejecución de
chimeneas sobre todo en los niveles inferiores aseguran el sistema de
ventilación mínimamente requerido de acuerdo a la simulación de la red de
ventilación.
2. El uso de las chimeneas RB1 y RB2 mejoran la extracción de aire para la mina.
3. Programar la ejecución de chimeneas, que se ejecuten de acorde al aumento
de la producción y profundización de la mina.
4. Realizar a futuro la construcción de otra chimenea de profundización hacia
superficie para asegurar el ingreso de aire fresco.
5. Se recomienda en el NV 3780 de mina Socorro, se calcule la resistencia de las
labores y ductos de los frentes ciegos con el fin de seleccionar los ventiladores
adecuados, como por ejemplo al pie de la chimenea CH 643-2, de instalarse un
ventilador de 20hp y 23,731cfm y en paralelo otro ventilador de 30hp y
42,165cfm.
74
BIBLIOGRAFIA
• AIRTEC S. A., Manual de Ventilador Axial para Minería, Lima, 2010.
• CALIZAYA F., CORDOVA E., Estudios de requerimiento de aire en minas,
14thNorth American Mine Ventilation Symposium 2012, University of UTAH,
Salt Lake City, Pg.: 583-590.
• HARTMAN H.L. et.al. 1997. Mine Ventilation and air Conditioning, Chapter 11.
3rd Edition. John Wiley & Sons, Inc., New York, NY: 405-430.
• MCPHERSON M.J., 1993. Subsurface Ventilation and Environmental
Engineering. Chapman & Hall, London SE1 8HN, UK: 89-133.
• M. E. M. "Reglamento de Seguridad e Higiene Minera" D. S. N° 055 -2010 EM,
Lima, 2.010.
• Craig Steward, Manual Ventsim Visual Advanced Version 3.2.8.5
• MINING ENGENEERING HANDBOOK, “Mine Venti1ation" Chapter 11.6 and
"Mine Ventilation Desing" Chapter 11.7, Ramani, Raja. V. and Johnson, Bruce.
• ZITRON, Conferencia sobre ventilación de Minas, Lima, 2007.
75
ANEXOS
Anexo 1 Equipos e instrumentos de medición de ventilación
EQUIPO MODELO MARCA
Detector multigases digital
Alfair MSA
Termo - anemómetro Kestrel
Bombilla para tubo De humo
MSA
Tubos de humo MSA
Cronómetro digital Casio
