INGENIERA DE DISEO MINERO

1. DEFINICIONES

Desde el punto de vista de la Minera, la Ingeniera se define como el conjunto de conceptos cientficos y tcnicos, as como los estudios de alternativas, clculos y planos para determinar y definir el diseo, seleccionar la maquinaria y el personal necesarios para una operacin minera.

Los conceptos de Minera e Ingeniera Minera son similares, pero en ningn caso son trminos sinnimos:

La Minera consiste en la agrupacin de los procesos, el trabajo, la ocupacin y la industria relacionados e involucrados en la extraccin de minerales de la Tierra.

La Ingeniera Minera es el arte, la ciencia y la tcnica aplicada a los procesos y a la operacin de la Mina.

El Ingeniero de Minas es el profesional formado y entrenado para relacionar esos dos conceptos. Es responsable de ayudar a la localizacin (prospeccin y exploracin) y demostracin de la existencia de reservas, del diseo y puesta en marcha (desarrollo) de la mina, de la explotacin y la gestin de la mina y, finalmente, de su cierre, abandono y reintegracin al medio.

Aunque las etapas de la Ingeniera minera general abarcan las tcnicas de prospeccin y exploracin y contina posteriormente con el proceso metalrgico, nos referimos en este captulo a aquellas etapas de la Ingeniera Minera que corresponden a la propia explotacin de la mina.

2. IMPORTANCIA DE LA INGENIERA

La decisin de abordar un proyecto minero no puede tomarse sin un profundo estudio ya que requiere la dedicacin de unos bienes econmicos y unos recursos que podran usarse para un uso alternativo y que responden, fundamentalmente, a dos conceptos:

La Inversin, por las actividades que se han de realizar antes de la explotacin, o cuando se modifiquen sustancialmente las condiciones de una instalacin ya existente para mejorar el rendimiento, prolongar su vida til, etc.

Los costos de operacin y mantenimiento durante la vida til de la instalacin.

La gran mayora de las inversiones que se realicen producirn unos rendimientos aceptables e incluso excelentes, pero otras muchas significarn un fracaso, que incluso podra arrastrar a la empresa a la quiebra.

Resulta obvio que, por su cuanta y trascendencia, el proceso inversor debe ser tratado por los responsables de las decisiones empresariales con el mayor rigor y seriedad y el pleno apoyo de la Ingeniera.

La Ingeniera debe aportar toda la informacin posible para que la posterior decisin de inversin sea realizada con la imparcialidad, frialdad y el rigor cientfico que en cada caso se deba exigir.

3. FACTORES QUE ABARCA LA INGENIERA MINERA

Los estudios de viabilidad, diseo y planificacin de las explotaciones mineras tienen, necesariamente, un carcter interactivo debido a las relaciones que existen entre los distintos parmetros: geolgicos, tcnicos y econmicos. Existe un notable orden jerrquico en los problemas, de acuerdo con el estado o nivel de desarrollo, as como las relaciones estrechas entre los mismos.

Los factores que diferencian bsicamente un negocio minero de cualquier otra actividad industrial son: la no renovabilidad de los recursos que albergan los yacimientos, la heterogeneidad de las leyes en su distribucin espacial dentro de estos, las fuertes inversiones de capital inicial que se requieren y los largos periodos de retorno. A estos hay que aadir otros factores externos como son la incertidumbre de algunos parmetros geolgicos y tcnicos y las fluctuaciones de los precios a lo largo del periodo operativo de las minas.

Dos son los parmetros que tienen una gran influencia sobre la rentabilidad econmica de un proyecto minero, el ritmo de produccin y la ley de corte, cuyos valores tericos pueden ser calculados en la etapa de viabilidad con diversos modelos de optimizacin a partir de datos como son la inversin total de capital, los costes de explotacin, los beneficios unitarios, etc.

En la determinacin del tamao del proyecto juega tambin un papel muy importante la demanda del producto prevista en el Estudio de Mercado. Esta demanda puede tener su origen en una demanda insatisfecha (precios altos o intervenidos) o en una demanda por sustitucin (innovacin tcnica o sustitucin de importaciones).

Otro condicionante del tamao del proyecto, es lo que se conoce como unidad mnima de produccin rentable, a su vez ntimamente ligada a la tecnologa minera utilizada. Esta interpretacin debe ser moderada por las limitaciones geolgicas del depsito. Unas reservas explotables limitadas restringirn la cantidad de capital a invertir y, por lo tanto, el tamao de la operacin. Otros factores como son los de tipo financiero, poltico o fiscal, son tambin importantes.

La respuesta a todos los interrogantes que se plantean a la hora de abordar un proyecto minero solo puede obtenerse desde el campo de la Ingeniera.

Una clasificacin de las actividades cientficas y de clculo tcnico a determinar y definir a travs de los correspondientes estudios y determinaciones para la realizacin de un proyecto de mina, grande o pequea, con mayor o menor precisin, intensidad o rigor en la INGENIERA DE LABOREO MINERO son:

DISEO GEOMTRICOTAJO TAJEOPreparacin

Apertura

Bancos o niveles

Accesos

Rampas o piques

MECNICA DE ROCASFrente

Techo

Cajas

VERTEDEROSInterior

Exterior

DESAGUE Y DRENAJE

RESTAURACIN

MAQUINARIA

ENERGA - TIPO Y CANTIDAD

ESPECIFICACIONES Y CONJUNTOS

CANTIDAD Y CAPACIDAD

RENDIMIENTOS Y UTILIZACIN

FABRICACIN Y MARCA

PERSONALOPERADORES

MANTENIMIENTOMecnico

Elctrico

SUPERVISINTcnica

Superior

3.1 CONSIDERACIONES AL DISEO GEOMTRICO

Para el diseo del tajeo, la forma de proceder es:

a. Simular el tajo o tajos finales mediante unos modelos troncocnicos invertidos que permiten comparar las alternativas, eligiendo aquella que mejor cumple los objetivos perseguidos.

b. Elegida la mejor alternativa, proceder a incorporarle las rampas y los bancos, accesos e infraestructura para hacerla operativa.

c. Optimizar la solucin elegida para mejorarla y obtener alguno de los objetivos siguientes: Mximo beneficio actualizado Mximo tonelaje con menor ratio Mxima vida de explotacin Mnima inversin y muy rpida recuperacin de la inversin.

La manera habitual de llevarlo a cabo es a travs de los siguientes ndices: obtener el mejor TIR, PVR o PAY BACK de la alternativa o solucin final jugando con algunos de los siguientes parmetros:

Parmetros no discrecionales Ley del mineral o producto. Precio y mercado. Costes del personal, de la maquinaria y el dinero. Rentabilidad mnima exigida por los inversores.

Parmetros discrecionales Mtodo y Sistema. Tamao y Ritmo Secuencia de la explotacin Periodo de construccin Propiedad y financiacin.

3.2. CONSIDERACIONES A LA MECNICA DE ROCAS

Adems de mejorar el conocimiento de los materiales a minar, su principal objetivo minero es conseguir la mejor estabilidad dinmica de las estructuras de Frente, Techo, Cajas y Vertederos, mediante los estudios y clculos aplicados y el posterior control y seguimiento in situ para introducir las oportunas correcciones.

Asimismo, la Mecnica de Rocas debe ayudar en el conocimiento de las caractersticas de las rocas para seleccionar adecuadamente la maquinaria y los principales tiles de desgaste y de consumo.

3.3. CONSIDERACIONES RESPECTO A LOS VERTEDEROS

El criterio principal para disear los vertederos es que el mejor vertedero es el que no existe y, despus, el propio hueco de la explotacin, que debe ser aprovechado para tal fin. Adems, la moderna ingeniera debe tender, en cualquier caso, a reducir los residuos.Los tipos de vertederos considerados usualmente son: Interior Exterior Mixto (el ms frecuente) Presas de residuosLos criterios para elegir el emplazamiento del vertedero son: Geotcnicos Estabilidad y Seguridad Econmicos Distancia y precio de los terrenos Ecolgicos Integracin en el medio ambiente Topogrficos Volumen y vida Mineros Sin mineralizaciones en el subsuelo.

3.4. CONSIDERACIONES RESPECTO AL DRENAJE Y DESAGE

Los objetivos principales de la infraestructura de drenaje y desage son: Tener el agua por debajo de la cota de explotacin. Desviar los caudales pblicos, sin contaminarlos. Utilizar el agua de la mina.

Para los grandes proyectos mineros a cielo abierto, el proceso que debe seguirse es el siguiente:

1. Estudio hidrolgico, para determinar la cantidad, calidad y situacin del agua, as como la realizacin de perfiles piezomtricos.

2. Estudio geomecnico, de los efectos del agua sobre la altura y taludes crticos, midiendo la influencia del agua en la estabilidad del tajo a crear.

3. Aprovechamiento del agua, mediante el diseo y clculo de represas, espesadores, canales, tratamiento de las aguas residuales, etc.

4. Recuperacin y uso del agua en la mina y las plantas de tratamiento, explotando la posibilidad del reciclaje y de la recuperacin de los subproductos que pueda llevar el agua.

5. Desage exterior, a partir del diseo del canal de guarda perimetral y del control de los vertidos inevitables.

6. Drenaje subterrneo, mediante la programacin de los sondeos, pozos y galeras para drenar el tajo programado.

7. Desage interior, estableciendo las conducciones, regatas y decantadores para, desde ellos, bombear al exterior. Determinacin de las bombas y tuberas, establecimiento de su nmero y de la calidad de los materiales a emplear en el desage.

3.5. CONSIDERACIONES RESPECTO A LA RESTAURACIN AMBIENTAL

El criterio principal a considerar cuando se afronta la restauracin medioambiental es el de dejar el espacio afectado mejor que estaba, dado que nunca ser posible dejarlo igual que estaba pues falta el mineral

Existe un segundo criterio en virtud del cual la restauracin medioambiental puede ser un negocio ms que un reto tecnolgico.

Los objetivos bsicos de la restauracin son:

1. Crear una geometra de las canchas y escombreras que sean estables estructuralmente, para lo cual se prestar especial atencin a: Diseos geotcnicos Formas de vertido y construccin (arriba abajo o bien abajo arriba)

2. Integracin en el paisaje del entorno mediante el correcto diseo de formas geomtricas adaptadas al terreno: Relleno de tajos total o parcialmente. Descabezamiento o suavizado de taludes. Implantacin de la vegetacin.

3. Uso y aprovechamiento de los terrenos recuperados: Usos agrcolas y forestales Usos recreativos y educativos Usos industriales y urbansticos Reconstruccin de medios naturales Vertederos controlados de estriles y residuos urbanos Depsitos de agua

4. Viabilidad econmica de la recuperacin de los terrenos afectados. Estudio de la rentabilidad de la solucin.

3.6. CONSIDERACIONES RESPECTO A LA SELECCIN DE LA MAQUINARIA

La principal regla para el diseo en la moderna ingeniera minera es;

La maquinaria define el sistema y la geometra del diseo de la explotacin.

Todo proceso de seleccin de maquinaria analiza un conjunto de criterios denominados bsicos o generales, as como otro grupo definido como criterios especficos.

I. CRITERIOS BSICOS Condiciones del entorno en las que se van a desarrollar las operaciones, como son altitud, temperatura, precipitaciones, vientos, tipo de terreno, accesibilidad, infraestructura elctrica, disponibilidad de mano de obra, talleres o bases de los distribuidores de la maquinaria, proximidad a reas habitadas, limitaciones ambientales, Caractersticas del depsito mineral: Estriles anteriores a la mineralizacin y de recubrimiento (potencias, naturaleza y grado de consolidacin, propiedades geomecnicas, estabilidad de los taludes, ngulo de reposo de los estriles sueltos, etc.). Mineralizacin (tipo y forma, espesores, inclinacin, propiedades geomecnicas, alterabilidad). Hidrologa e hidrogeologa Otras propiedades de los materiales (densidades, factores de esponjamiento, abrasividad, pegajosidad). Parmetros de la explotacin que definen la geometra de las misma y la organizacin que se aplicar para llevar a cabo los trabajos (lmites de propiedad, dimensiones de la excavacin, alturas de banco, anchuras de pista, bermas, organizacin del trabajo, ritmos de produccin, selectividad minera, vida del proyecto, disponibilidad de capital,

II. CRITERIOS ESPECFICOS

Criterios de rendimiento (capacidad de produccin, fuerzas de excavacin o arranque, tiempos de ciclo, alturas, velocidades) Criterios de diseo (potencia total, vida en servicio, robustez, configuracin, facilidad de mantenimiento y reparaciones, niveles de ruido, fuentes de energa,). Criterios de servicio (maquinaria auxiliar requerida, frecuencia de servicio, repuestos necesitados, herramientas requeridas, adiestramiento del personal.). Criterios econmicos (costes de propiedad, operacin, amortizaciones).

3.7. CONSIDERACIONES RESPECTO A LA SELECCIN DEL PERSONAL

La importancia de la correcta seleccin del personal radica en que toda actividad humana organizada plantea dos requisitos: la divisin del trabajo en distintas tareas y la coordinacin de las mismas. La estructura de la organizacin es, consecuentemente, el conjunto de todas las formas en que se divide el trabajo en tareas distintas, consiguiendo luego la efectiva coordinacin de las mismas.

En una explotacin minera, esta estructura debe ser aquella que permita alcanzar los objetivos de produccin con un coste aceptable y manteniendo siempre un alto grado de profesionalidad y seguridad, asegurando siempre el correcto funcionamiento de todos los departamentos.

No se trata, por tanto, de definir estructuras copiadas de otras, sino de conseguir que la estructura funcione de forma armnica y al ritmo que se ha fijado, donde cada miembro conoce perfectamente su papel y lo desempea en el momento en que debe hacerlo, evitndose as distorsiones que se reflejen en el normal funcionamiento diario.