diseño y ejecucion de un pique minero en roca blanda
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA Y METALURGICA “DISEÑO Y EJECUCION DE UN PIQUE MINERO EN ROCA BLANDA” TESIS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE: INGENIERO DE MINAS ELABORADO POR: VICTOR DANIEL PIMENTEL CASQUERO ASESORA Ing. CARMEN MATOS AVALOS LIMA – PERU 2013 i DEDICATORIA A Dios, supremo creador de todas las cosas, por ser la luz en mis sueños y lumbrera en mi camino. A mi Madre Maria Jesus, por su apoyo incondicional, con su esfuerzo y trabajo para enseñarme a inclinar mi corazón a Dios, por cada consejo que me ha dado para alcanzar esta meta. A mis hermanos Omar y Carlos que me han dado palabras de ánimo y gran estimulo, motivándome en el largo camino de la carrera. A mis sobrinos Gabriel, Raymond, Aaron y Armando quienes me inspiraron para llegar a triunfar y le sirva de ejemplo, escalando peldaños, sin tomar en cuenta los obstáculos. ii AGRADECIMIENTO Al término en esta etapa de mi vida, quiero dar un profundo agradecimiento a la Ing. Carmen Matos Avalos, que por su ayuda, apoyo y comprensión me alentaron a lograr esta hermosa realidad iii RESUMEN Cementos Pacasmayo SAA (CPSAA) está desarrollando el proyecto de extracción de fosfatos en la concesión minera Bayovar No 9, ubicada en el distrito y provincia de Sechura, departamento de Piura, y desea realizar pruebas metalúrgicas para lo cual requiere obtener muestra de 10 toneladas de mineral fresco del interior del yacimiento por cada capa e intercapa. Para la extracción del mineral se ha decidido emplear un pique exploratorio, por lo que se ha desarrollado la ingeniería básica y de detalle durante la elaboración y ejecución del pique para el muestreo de Minerales de Fosfatos. Los parámetros de diseños asumidos para el presente estudio, es a partir de los ensayos ejecutados en el Estudio Conceptual del Método de Minado de los Fosfatos de Bayovar. iv El proyecto pique de muestreo Bayovar N° 9, se ha seleccionado el punto de perforación de perforación de diamantina N°-CP-428, el cual atraviesa siete unidades litológicas, alcanzando una profundidad de 89.05 mt. La longitud del pique es de 55 ml de profundidad en una sección de 2.5m x 1.5m, en forma rectangular, para lo cual se diseñaron tres métodos de sostenimiento, ejecutándose la última propuesta desarrollado con placas de concreto prefabricado. El primer diseño se elaboró con el uso de 50 cuadros de madera para el sostenimiento, divididos en 4 tramos. El segundo diseño se elaboró con el uso de elementos de concreto prefabricado en los primeros 6 metros y luego el uso de estructuras de concreto, con la utilización de malla de doble torsión. Siendo el tercer y último diseño, se desarrolló con el vaciado de concreto en los primeros 6 metros y luego el uso de placas de concreto prefabricados, mas el uso pernos de Hydrabolt. La ejecución fue en dos etapas, la primera se desarrolló vaciados de 2m cada uno hasta llegar a los 8 m de profundidad; la segunda se prepararon placas de concreto de sección de 2.5 m x 0.5 m x 0.05, siendo esta la más amplia; y la pequeña con una longitud de 1.5 m x 0.7 x 0.05, lo cual son fijadas en las paredes de la excavación e instalados mediante pernos de roca tipo Hydrabolt con una malla doble torsionada de una cocada de 6 x 8 lo cual también será fijada en las paredes de la excavación. Como complemento, para efectos de facilidades en el tránsito de las personas, hacia el fondo del pique y del balde para la extracción del material, se v instalaran cuadros de madera, espaciados a cada 2 m lo cual serian 24 tramos, atendiendo a esta, a sus características geológicas, geotécnicas y el grado de dificultad para la excavación. En total se requirió 14 personas, divididos en dos turnos de 10 horas cada una; la obra demando un tiempo total de 150 días calendarios que incluye desde la movilización al terreno hasta la recolección de la muestra. El pique exploratorio Bayovar N° 9, tendrá una vida útil de 4 años. vi ABSTRACT Cementos Pacasmayo SAA (CPSAA) is developing the phosphate mining project in the mining concession Bayovar No 9, located in the district and province of Sechura, department of Piura, metallurgical testing and want to get sample which requires 10 tons of Fresh mineral deposit inside each layer and interlayer. For the extraction of the mineral has been decided to use a chop exploratory, so has developed the basic and detailed engineering for the development and implementation of pique for sampling Phosphate Minerals. The design parameters assumed for this study is based on trials carried out in the Scoping Study of mining method of Bayovar phosphates. The project foundered Bayovar sample No. 9, was selected point of diamond drilling rig No. CP-428, which crosses seven lithological units, reaching a depth of 89.05 m Chop length is 55 ml of depth on a 2.5mx 1.5m section, rectangular in shape, which is designed for three methods of vii support, running the latest proposal developed with precast concrete slabs. The first design was developed with the use of 50 wooden boxes for the support, divided into 4 sections. The second design was developed with the use of precast concrete elements in the first 6 meters and then the use of concrete structures, using double twist mesh. As the third and final design, development pouring concrete within 6 meters and then using prefabricated concrete slabs, but the use Hydrabolt bolts. The execution was in two stages, the first is emptied development of 2m each up to 8 m in depth, the second concrete slabs were prepared section of 2.5 mx 0.5 mx 0.05, being the largest, and the small with a length of 1.5 mx 0.7 x 0.05, which are fixed to the walls of the excavation and rock bolt installed through a mesh type Hydrabolt a double twisted spacing in 6 x 8 which will also be fixed to the walls of the excavation. As a complement, for purposes of transit facilities in the people, to the bottom of the bucket under and for the extraction of material, wooden boxes were installed, spaced every 2 m which would be 24 sections, based on this, to its geological, geotechnical and degree of difficulty in excavation. In total it took 14 people, divided into two shifts of 10 hours each, the work demanded a total time of 150 calendar days including mobilization from the field to sample collection. The exploratory pique Bayovar No. 9, have a useful life of four years viii INDICE DEDICATORIA i AGRADECIMIENTO ii RESUMEN iii ABSTRACT vi INDICE viii INTRODUCCION 1 CAPITULO I: GENERALIDADES 1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1.1 Ubicación y Accesos CAPITULO II: GEOLOGIA 2.1 GEOLOGIA 3 3 3 5 5 2.1.1 Estratigrafía 5 2.1.2 Geología Estructural 7 2.1.3 Hidrología 7 2.2 GEOTECNIA 8 2.3 ROCAS BLANDAS 11 CAPITULO III: 13 DESCRIPCION DEL PROYECTO 3.1 UBICACION 3.1.1 Topografía 3.2 METODOLOGIA DEL TRABAJO 3.2.1 Descripción del trazado 3.3 PIQUE BAYOVAR 13 13 14 17 18 ix 3.3.1 Ubicación de Instalaciones CAPITULO IV: DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA 4.1 DISEÑO DE LAS INSTALACIONES 19 21 21 4.1.1 Comedor, Oficina y Almacén 21 4.1.2 Taller de Prefabricados, Vestuario, Baño y Maquinas 22 4.1.3 Tanque de Agua 22 4.1.4 Castillo 22 4.2 ZAPATA DEL CASTILLO 23 4.2.1 Diseño de la Cimentación 23 4.2.2 Parámetros de Sitio 24 4.2.3 Análisis de la Cimentación 27 4.2.4 Estructura Propuesta 33 4.2.5 Calculo Estructural 34 4.2.6 Resultados Obtenidos 37 4.3 DISEÑO DEL COLLAR 37 4.3.1 Datos Generales de la Estructura 37 4.3.2 Datos Geométricos de Grupos y Plantas 37 4.3.3 Coeficientes Parciales de Seguridad y Combinación 40 4.3.4 Resultados Obtenidos 43 4.4 WINCHE 43 4.4.1 Zapata del Winche 43 4.4.2 Análisis de Cimentación 45 4.4.3 Estructura de Propuesta 51 4.4.4 Calculo Estructural 52 4.4.5 Resultados Obtenidos 54 CAPITULO V: DISEÑO DE EXCAVACION 56 5.1 GENERALIDADES Y OBJETIVOS 56 5.2 TRABAJOS REALIZADOS Y LIMITACIONES 56 5.2.1 Criterios de Diseño 57 5.2.2 Excavación Subterránea 57 5.3 DISEÑO DE SOSTENIMIENTO CON ENCRIBADO DE MADERA 5.3.1 Determinación de la presión del terreno 58 58 x 5.4 DISEÑO DE VIGAS 5.4.1 Materiales Utilizados 5.5 RENDIMIENTOS 60 61 69 5.5.1 Determinación del Ciclo de Excavación 69 5.6 APLICACIÓN DE PERNOS TIPO HYDRABOLT 75 5.6.1 Pruebas de Arranque para el Esfuerzo a la Tensión 5.7 FACTOR DE SEGURIDAD 77 77 5.8 DISEÑO DE SOSTENIMIENTO CON VIGAS DE CONCRETO PREFABRICADO Y MALLA DE DOBLE TORSION 79 5.8.1 Criterios de Diseño 79 5.8.2 Excavación Subterránea 80 5.8.3 Sostenimiento 81 5.8.3.1 Pernos de Sostenimiento Tipo Hydrabolt 82 5.8.3.2 Fibra de Acero 82 5.8.3.3 Entablado de División 83 5.8.3.4 Cuadrilla de Trabajo Típica 83 5.8.4 Ciclo de Excavación 83 5.9 DISEÑO DE SOSTENIMIENTO CON PLACAS DE CONCRETO PREFABRICADO Y MALLA DE DOBLE TORSION 84 5.9.1 Criterios de Diseño 84 5.9.2 Excavación Subterránea 85 5.9.3 Sostenimiento 86 5.9.3.1 Cuadrilla de Trabajo Típica 5.9.4 Ciclo de Excavación CAPITULO VI: SERVICIOS MINEROS 6.1 DETERMINACION DE LA ILUMINACION 6.1.1 Instalación Eléctrica 6.2 DETERMINACION DE LA VENTILACION 86 87 88 88 89 90 6.2.1 Demanda de Aire 90 6.2.2 Necesidades de Aire de Acuerdo a Diferentes Altitudes 91 6.2.3 Sistema de Ventilación Requerida 92 6.2.4 Instalación de Ventilación 94 xi CAPITULO VII: GESTION OPERACIONAL 7.1 GENERALIDADES 96 96 7.2 SISTEMA DE GESTION DE SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONA98 7.2.1 Aspectos generales 7.3 GESTION DE CALIDAD 98 107 7.3.1 Propósito y Alcance 107 7.3.2 Antecedentes de la Empresa 107 7.3.3 Política de Calidad de la Empresa 108 7.4 ORGANIGRAMA 110 7.4.1 Matriz de Responsabilidad 111 7.4.2 Sistema de Gestión de la Calidad 111 CAPITULO VIII: PRESUPUESTO 8.1 RESUMEN CAPITULO IX: 114 CRONOGRAMA 9.1 RESUMEN CAPITULO X: 114 121 121 EJECUCION DEL PIQUE MINERO 125 10.1 ANTECEDENTES 127 10.2 LUGAR DE TRABAJO 128 10.3 OPERACIONES 129 CAPITULO XI: 131 METODOLOGIA 11.1 FUNDAMENTO 131 11.2 PRESENTACION DE LA OFERTA 131 11.3 LIMITACIONES DE LOS DOS PRIMEROS SISTEMAS 132 11.4 EXCAVACION SUBTERRANEA 133 11.5 INGRESO AL PIQUE 134 11.6 COLOCACION DE DESCANSOS, ESCALERAS Y DIVISION DE CAMINO 136 11.7 COLOCACION DE PLACAS PREFABRICADOS CON PERNOS DE ROCA TIPO HYDRABOLT Y MALLA DE DOBLE TORSION 139 11.8 VENTILACION 141 11.9 WINCHE 142 11.10 TEMPERATURA 142 xii 11.11 GASES 143 11.12 PLACAS DE CONCRETO 143 11.13 CONTROL DE RUIDOS 144 CAPITULO XII: 145 RESULTADOS 12.1 RESULTADOS 145 XIII CONCLUSIONES 147 XIV RECOMENDACIONES 148 XV BIBLIOGRAFIA 149 XVI ANEXOS 151 1 INTRODUCCION Cementos Pacasmayo SAA (CPSAA) está desarrollando el proyecto de fosfatos en la concesión minera Bayovar No 9 y desea realizar pruebas metalúrgicas, muestra de 10 toneladas de mineral fresco del interior del yacimiento por cada capa e intercapa, estas fueron obtenidas desde la capa 0 hasta la capa 4 (mantos), para la extracción del mineral se ha decidido emplear un pique exploratorio, hasta alcanzar la capa cuatro (4) ubicada a 55.96 m de profundidad considerada la mas profunda. CPSAA ha solicitado el Estudio y Ejecución del Pique, para el Muestreo de Minerales de Fosfatos. Los parámetros de diseños asumidos para el presente estudio, es a partir de los ensayos ejecutados en el Estudio Conceptual del Método de Minado de los Fosfatos de Bayovar (SVS, Julio de 2009). CPSAA ha desarrollado estudios geológicos con 156 perforaciones diamantinas, con la finalidad de cuantificar la reserva de minerales de fosfato. Para el diseño del pique se ha elegido el pozo exploratorio CP- 2 428 que cuenta con mayor ley de fosfato y ha interceptado las capas: S, S1, 0A, 0, 1, 1A, 2, 2A, 3, 3A, 4, 5, 6, y 7, a la vez esta perforación ha alcanzado 89.05 m de profundidad. Según la evaluación hidrogeológica efectuada por consultores de Cementos Pacasmayo, la superficie de la napa freática estaría en 50m de profundidad aproximadamente, lo cual al ejecutar la obra, se encontró a 52m. El pique minero tiene por objetivo obtener muestras para pruebas metalúrgicas que desarrollara Jacobs Engineering y FL Smidth en el laboratorio SLC Dawson en Salt Lake City, EEUU. 3 CAPITULO I: GENERALIDADES 1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1.1 Ubicación y Accesos El Proyecto Bayovar se ubica en el distrito y provincia de Sechura, departamento de Piura, aproximadamente a 900 km al norte de la ciudad de Lima y a 110 km al sur de la ciudad de Piura. El acceso al área del proyecto (ver plano 01-01) es: Descripción Km Condición Lima-Cruce Bayovar Piura (Km 902) 902 Asfaltado buen estado. Cruce Bayovar Piura-Desvío Proyecto 37 Asfaltado en regular estado. Desvío Proyecto – Proyecto Bayovar 12 Afirmado en un buen estado. Total 951 km de Lima a Proyecto Bayovar. 4 El área de las exploraciones que se desarrollan es de 4890 Ha, que forman parte de la concesión Bayovar 9. Las coordenadas de la concesión Bayovar N° 9 son las siguientes: CUADRO N°1.1.1 COORDENADAS UTM - CONCESIÓN BAYOVAR N°9 Vértice Este Norte A 513750 9335800 B 513750 9346800 C 520000 9346800 D 520000 9335800 Fuente: Departamento de topografía de CPSAA El área donde se realizó el pique no excedió a 0,5 hectáreas siendo sus coordenadas de ubicación. Vértice Este Norte A 520000 9341150 B 523000 9340800 Fuente: Departamento de topografía de CPSAA 5 CAPITULO II: GEOLOGIA Y GEOTECNIA 2.1 GEOLOGIA Regionalmente se ha identificado tres formaciones geológicas que tienen predominio, en la zona la Formación Miramar del Plioceno compuesto por areniscas con abundantes coquinas y conchales, el espesor de esta unidad en algunos sectores llega hasta 37 m aproximadamente. La Formación Zapallal del Mioceno Medio, tiene mayor grosor y de extensión regional, está compuesto por una secuencia de diatomitas, diatomitas tufáceas y areniscas tufáceas, en esta formación se caracteriza por presentar horizontes ricas en fosfatos y depósitos eólicos del Cuaternario Reciente compuesto por arenas eólicas. 2.1.1 Estratigrafia Según los geólogos T. M. Cheney, G. H. McClellan (1961) el yacimiento de fosfato de Bayovar, se emplaza en la Formación Zapallal, esta tiene 6 dos miembros principales, sobre estas yace los depósitos eólicos del cuaternario, a continuación se describe: a) Formación Zapallal Miembro Superior: Está constituido por seis paquetes, a continuación se cita desde el mas reciente al mas antiguo y son: La diatomita Estéril, diatomita Quechua, zona mineralizada Minerva, diatomita Inca, capa mineralizada Cero “0” y areniscas fosilíferas Clam Bore; de los cuales las dos primeras posiblemente han sufrido erosión y la zona mineralizada Minerva ya esta erosionada en su mayor partes, a continuación se describe las que se han registrado en el sondeo CP-428. Miembro Inferior: Está constituido por tres paquetes, diatomita tufacea, zona mineralizada Diana y diatomita tufacea. b) Depósito Eólico Superficialmente compuesto por arena por arena mal gradada, gris parda, de compacidad suelta a medianamente densa, según el registro de perforación su espesor es de 7,70 m. A partir de las secciones geológicas elaboradas por Cementos Pacasmayo se ha proyectado sobre el plano en superficie las fallas tienden a agruparse en tres sistemas cuyos rumbos son: N10°-20°E; N30°-45°E y N40°O, estas no tienen incidencia alguna en el proyecto de pique proyectado. 7 El fenómeno geodinámica en el área de interés es la erosión eólica por el movimiento del viento de Sur a Norte. Los fenómenos asociados a agentes hídricos es mínimo, el agente mas importante que podría dar origen a desprendimiento o deslizamiento del talud son las vibraciones sísmicas. 2.1.2 Geología Estructural El proyecto está ubicado entre las unidades morfo estructurales llamada cordillera de la costa y llanura pre-andina, se caracteriza por llanuras subhorizontales con pequeñas ondulaciones (ver plano 02-02). 2.1.3 Hidrología De acuerdo a la evaluación preliminar para la excavación del pique minero, podemos concluir: El rio más próximo al área del proyecto es el Rio Cascajal, cuya cuenca responde a características de una cuenca endorreica. Numerosas evidencias que indican la presencia del agua subterránea existen en las proximidades del área del yacimiento de fosfatos. Estas evidencias son algunos pocos manantiales y numerosos pozos (entre tubulares, a tajo abierto y mixto) desde donde se extraen importantes caudales de agua subterránea para complementar y abastecer parcialmente las demandas agropecuarias y domesticas de diversos usuarios. Se identificaron los siguientes acuíferos: Acuífero Aluvial del Valle del Rio Piura, Acuífero Montera, Acuífero Zapallal. 8 En el interior del pique, a través de los 86.00 metros de profundidad de perforación de diamantina nos detalla que el nivel freático se encuentra a los 60 m. 2.2 GEOTECNIA Para estimar las propiedades físicas y mecánicas de los diferentes materiales, se ha revisado el Estudio Conceptual del Método de Minado de los Fosfatos de Bayovar, realizado por SVS Ingenieros en Julio de 2009, en dicho estudio se ha efectuado investigaciones de campos por medio de calicatas y trincheras, así mismo han inspeccionado los testigos de perforación de los sondeos (CP-295, CP-303, CP-307, CP- 313, CP318, CP319, CP-321, CP-322, CP-324, CP-333, CP-336, CP-339, CP343, CP-374, CP- 375 y CP-431), efectuándose ensayos in situ en los tajos 313 y 374 y finalmente las muestras han ensayado en el laboratorio de mecánica de suelos de SVS y laboratorio de mecánicas de rocas de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Se han efectuado ensayos de densidad in situ (ASTM D-1556), por el método del cono de arena de 6”, estos se han realizado en el tajo 313 sobre las diatomitas Inca y en el tajo 374 en la capa de arenisca tufácea y en la diatomita tufácea clara, en el cuadro 2.1 se resumen dichos resultados. La diatomita Inca tiene una densidad seca de 0,54 g/cm3, mientras la diatomita tufácea tiene una densidad de 1,21 g/cm³. 9 CUADRO 2.1: REPORTE DE DENSIDAD IN SITU Litología Punto Prof. Coordenadas Humedad (m) Norte Este (%) D. D. humedad Seca (g/cm³) (g/cm³) 0.6 Diatomita Inca 0.3 9339084 515503 34.46 0.72 0.54 D-2 Arenisca Tufacea 0.5 9338267 514999 3.99 1.58 1.52 D-3 Diatomita Tufacea Clara 0.75 9338241 514941 26.42 1.53 1.21 Fuente: PUCP En el laboratorio de mecánica de suelos de SVS Ingenieros SAC, se han ensayado siete muestras representativas por el método de Análisis Granulométrico por Tamizado (ASTM D-422) y Límites de Atterberg (ASTM D-4318). En el Cuadro 2.2 se muestran los resultados de dichos ensayos. CUADRO 2.2: REPORTE DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS Muestra Litología % pasa Malla ASTM Limites de Attergerg #4 # 200 LL% LP% IP% SUCS Tajo 313 Diatomita Inca 100 98.6 159 122 38 MH Tajo 374 Diatomita Tufacea Clara 100 51.1 94 34 61 CH Tajo 374-D22 Arenisca Tufacea 100 8.1 0 0 NP SP-SM D-9-7 Fosfato - Capa 0 100 4.1 0 0 NP SP Tajo 313-1 Arena 100 1.5 0 0 NP SP Tajo 313-2 Fosfato - Capa 0 100 2.5 0 0 NP SP CP-339 Diatomita Tufacea Oscura 100 74.1 44 33 11 ML Fuente: PUCP Para determinar las propiedades físicas y mecánicas se ha efectuado ensayos sobre las muestras de perforación diamantina como: CP-303, CP-324, CP-321, CP-322, CP-303, CP- 307 y CP-295 (ver plano 03-03) y 10 muestras de afloramiento Clam Bore (B-1), en el Anexo se resume los resultados de laboratorio. Los valores de resistencia a la compresión simple a partir de los índices de carga puntual para diatomita Inca es de 0,96 MPa, para diatomita tufacea clara es de 1,24 MPa y para la diatomita tufacea oscura es de 1,06 MPa; el factor de conversión estimada fue 7. Los resultados a partir de los ensayos de compresión simple son muy parecidos a los valores estimados por carga puntual, solo las areniscas Clam Bore han alcanzado 23,53 MPa. Tanto la evaluación geológica, la caracterización geotécnica y los resultados de los ensayos de laboratorio, ha permitido diferenciar el yacimiento en cinco unidades geotécnicas, a continuación se describe las características geotécnicas de cada unidad: - Unidad Geotécnica depósitos eólicos, compuesto por arena mal gradada con algo de limo (SP-SM), de color gris, seco, suelta a medianamente densa hacia la profundidad. El ángulo de fricción interna estimada varía entre 30° a 33° y la cohesión (MPa) igual a 0. - Unidad Geotécnica diatomita Inca, clasificada según el sistema SUCS como limo de alta plasticidad (MH), la pasante a la malla 200 es 98.6%, el porcentaje de limite liquido es 159%, limite plástico es 122% y índice de plasticidad 38%, la resistencia a la compresión simple varía entre 1.23 a 2.08 MPa. 11 - Unidad Geotécnica la arenisca Clam Bore, grano fino a media, la resistencia a la compresión simple alcanzado a 23.5 MPa. - Unidad Geotécnica diatomita tufácea clara, Clasificada según el sistema SUCS como arcilla de alta plasticidad, color beige (CH), la pasante a la malla 200 es 51,1%, el porcentaje de limite liquido es 94%, limite plástico es 34% y índice de plasticidad es 61%, la resistencia a compresión simple llega a 1,51 Mpa. - Unidad Geotécnica diatomita tufacea a oscura, clasificada según el sistema SUCS como limo inorgánico con algo de arena fina (ML), color marrón verdosa, la pasante a la malla 200 es 74.1%, el porcentaje de limite liquido es 44%, limite plástico es 33% y índice de plasticidad es 11%, la resistencia a compresión simple varía entre 0.42 a 1,7 MPa. 2.3 ROCAS BLANDAS Se define como roca blanda a aquellos materiales de origen arcilloso o limoso que presentan una marcada cementación, y cuyo comportamiento mecánico se sitúa en un punto intermedio entre los suelos y las rocas. Dentro de este grupo se incluyen los Esquistos, Diatomita, Dolomita, Calcitas, Fosfatos. La presencia de este tipo de materiales en las obras civiles es muy común, lo que hace de especial interés el estudio de su comportamiento bajo las solicitaciones de la obra que se pretende llevar a cabo. 12 La presencia de un agente cementante “pegando” las partículas de arcilla o limo, produce un comportamiento intermedio entre los característicos de las rocas y de los suelos. Por un lado, la cementación permite adquirir una mayor resistencia y rigidez, mejorando en general sus propiedades mecánicas. Por esta razón, su comportamiento se denomina comúnmente “tipo roca”. Sin embargo, los valores de resistencia que se alcanzan no son muy elevados, por lo que su comportamiento final acaba situándose en un punto intermedio entre el característico de “tipo roca” y el de “tipo suelo”. Otra característica de especial relevancia de las rocas blandas es que son materiales muy evolutivos, ya que presentan una tendencia muy importante a modificar su comportamiento, pasando de uno cercano a “tipo roca” a uno “tipo suelo” en un corto periodo de tiempo. Esta evolución en su comportamiento mecánico se denomina degradación. El fenómeno de degradación se caracteriza principalmente por la pérdida de resistencia del material, cambios en su volumen (expansiones irreversibles), pérdida de rigidez y la aparición de fisuras por agrietamiento (pérdida de continuidad de masa). 13 CAPITULO III: DESCRIPCION DEL PROYECTO 3.1 UBICACIÓN El proyecto del Pique Exploratorio Bayovar N°9 se encuentra ubicado en el desierto de Sechura en el distrito de Bayovar, Provincia de Sechura, Departamento de Piura. El proyecto de se encuentra ubicada en el CP428, con las coordenadas siguientes: CUADRO 3.1 ESTE NORTE A 520000 9341150 B 523000 9340800 Fuente: Elaboración Propia 3.1.1 Topografía El levantamiento topográfico fue generado mediante restitución fotogramétrica a partir de aéreas, esto debido a la extensión de la zona. Así mismo, se realizó levantamiento convencional en los puntos de perforación con el uso de GPS y con estaciones totales. 14 La topografía es plana – ondulada – cóncava (0-4%). Constituido por madre eólico y aluvial. 3.2 METODOLOGIA DEL TRABAJO Para elaborar la metodología de trabajo se ha considerado el objetivo del presente estudio, estableciéndose los siguientes pasos: A. Recopilación de Información B. Evaluación de Área del Proyecto. C. Trabajo de Campo. D. Trabajo de gabinete. A. Recopilación de información Consiste en la obtención de todo tipo de información de fuentes confiables que aporten directa e indirectamente para las elecciones de los parámetros. Se consideró lo siguiente: Fotografías aéreas. Coordinación con las demás aéreas que comprende la presente investigación, es decir se cuenta con información obtenida recientemente tal como tipo de suelos, características geológicas y geotécnicas, hidrología del área, perforaciones de diamantina, etc. 15 B. Evaluación del área del proyecto La evaluación se realizo a mediados del mes de setiembre del 2010, en el cual acompañado por un representante de Cementos Pacasmayo, donde se detallo los siguientes puntos: Evaluación del punto de Perforación CP-428, donde daría inicio al pique exploratorio. Evaluación del Campamento en la provincia de sechura a 45 minutos de la obra. Visita al tajo abierto piloto. FOTOGRAFÍA 3.2.1.- VISTA DEL PUNTO CP 428 Fuente: Elaboración Propia 16 FOTOGRAFÍA 3.2.2.- DETALLE DEL CP 428 Fuente: Elaboración Propia FOTOGRAFÍA 3.2.3.- VISTA DEL TAJO ABIERTO PILOTO Fuente: Elaboración Propia 17 C. Trabajo de Campo Comprende la evaluación In Situ de las posibilidades de trazo, teniendo en cuanta mayor conciencia de los accidentes topográficos, interferencias con obras civiles, inter capas y capas del tajo abierto piloto, impactos socio-ambientales. D. Trabajo de Gabinete Comprende el desarrollo del proyecto (trazo en computadora) en base a los puntos antes mencionados, esta etapa y la del trabajo de campo conforman un proceso iterativo hasta la obtención del producto final. 3.2.1 Descripción del Trazado A continuación se presentan las características de diseño geométrico: Cuadro. 3.2.1-Características Geométricas Típicas Largo de la Excavación 2.5 m Ancho de la Excavación 1.5 m Longitud del Pique 55 m Base del Castillo 6.85 m x 4.5 m Base del Almacén 7mx7m Base de la Oficina 5mx5m Base del Comedor 5mx5m Base del Winche 3mx4m Base del Ventilador 2 m x 1.56 m Base del Taller de Prefabricados 10 m x 6 m Base del Baño 8 m x 3.4 m 18 Base del Vestuario 5 m x 3.4 m Base del Toilet 2mx2m Base de la casa de Maquinas 3mx2m Fuente: Elaboración Propia 3.3 PIQUE BAYOVAR Como se observa en la fotografía 3.3.1, el pique de exploración se encuentra en la zona N° 9 de bayovar donde todo el terreno es desierto, en la actualidad se encuentra desarrollando una ladrillera la cual lo ejecuta Cementos Pacasmayo S.A.A viene desarrollando, como se observa el acceso al CP 428 es un poco accidentado debido a la ausencia de una carreta vial con las mejores condiciones pero en la actualidad la empresa VALE viene desarrollando trabajos para el mejoramiento de esta, estos trabajos serán provisionales ya que la expansión del tajo abierto no permitirá el ingreso por esta, se observa también la carretera bayovar que viene desde el cruce que se puede observar en plano 01-01, la ausencia del agua y el viento predominante produciría fatiga. 19 FOTOGRAFÍA 3.3.1 – BAYOVAR N°9 Fuente: Elaboración Propia FOTOGRAFÍA 3.3.2 – VISTA DEL PUNTO INICIAL EL PIQUE Fuente: Elaboración Propia 3.3.1 Ubicación de Instalaciones Para diseñar la ubicación de las instalaciones se tomo las siguientes características: 20 Dirección del viento.- es de Sur a Norte. Ingreso a la labor.- La vía de acceso que se encontraba en mejores condiciones seria de sur a norte. Ubicación del almacén.- se ubicaría a unos 10 metros al este de la labor, desarrollado por CPSAA, donde se ubicara la diatomita. 21 CAPITULO IV: DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA 4.1 DISEÑO DE LAS INSTALACIONES El diseño de las instalaciones se presentara de la siguiente manera: 4.1.1 Comedor, Oficina y Almacén Como se puede observar en el cuadro N°3.2.1 las características geométricas típicas, para el caso del almacén, oficina y comedor se considero las carpas tipo túnel, variando solo en las dimensiones de la base como se podrá observar en los planos 05-05, 06-06 y 07-07. Las carpas tipo túnel están diseñadas para ser armadas y desarmadas, las veces que sea necesario, sin requerir personal especializado para ello. Su estructura son tubos circulares de 2” de diámetro por 2mm de espesor, con baño galvánico para evitar el oxido, acoples y pernos para desmontar. La lona es de 100% polyester laminada por ambas caras de 640 gr/m2, 100% impermeable con tratamiento contra rayos UV, con tratamiento antidust (fácil limpieza), y tratamiento anti hongos. 22 4.1.2 Taller de Prefabricados, Vestuario, Baño y Casa De Maquinas Las características típicas del taller de prefabricados, vestuario y baño varían en las longitudes (planos 08-08, 09-09, 10-10 y 11-11). No existirá cimentación debido al poco tiempo que empleara la ejecución del pique, para lo cual, solo se vaciara una losa de concreto simple ubicada en el terreno (falso piso), y luego se vaciara una superficie de concreto que da acabado al falso piso (contra piso). Luego se procederá a dar el curado (regar con agua), como agregado para tener mejor resistencia se utilizara acero de refuerzo fibra de acero. 4.1.3 Tanque de Agua Las características típicas del pozo de agua se observa en el plano 12-12, donde se proyectara un falso piso y luego se puede levantar con ladrillo tipo King Kong de 9 x 12.5 x 23 cm de muros portantes, y luego se procederá a pañetar alrededor del tanque para que no exista fuga de agua. 4.1.4 Castillo En el diseño del castillo se utilizara acero de grado 60, con un recubrimiento superior, inferior, lateral, frontal y arranques de 5,00 cm, como se podrá observar en el plano 13-13. 23 4.2 ZAPATA DEL CASTILLO El diseño de la zapata del castillo se presenta en la siguiente forma: 4.2.1 Diseño de la Cimentación La losa de cimentación del castillo donde operara el pique se apoyara en el terreno natural que se debe preparar, para lo cual se eliminara las arenas superficiales, hasta encontrar un material que ofrezca mejores condiciones geotécnicas. a. CARGAS La cimentación deberá ser capaz de resistir las cargas que se les imponga como consecuencia del uso previsto, las cuales actuaran en las combinaciones prescritas y no causaran esfuerzos que excedan los admisibles señalados para cada material estructural en su norma de diseño especifica. La cimentación deberá ser capaz de resistir las cargas que se les imponga como consecuencia del uso previsto, las cuales actuaran en las combinaciones prescritas y no causaran esfuerzos que excedan los admisibles señalados para cada material estructural en su norma de diseños especifico. 24 Carga muerta.- es el peso de los materiales, dispositivos de servicios y otros elementos soportados por la estructura incluyendo su peso propio y se consideran permanentes. Carga viva.- es el peso de elementos temporales sobre la estructura. b. DISTRIBUCION DE CARGAS La distribución de cargas verticales a los elementos de soporte se establecerá sobre la base de un método reconocido de análisis estático o de acuerdo a sus áreas. Las cargas horizontales se determinan en función a la rigidez relativa. Las cargas horizontales se determinan en función a su rigidez relativa, considerando la excentricidad de la carga aplicada. c. COMBINACION DE CARGAS Las cargas indicadas por la ACI (American Concrete Institute), se combinaran de la siguiente manera: 1.5*D*1.8*L 1.25 (D + L + S) 0.9*D + 1.25*S 25 4.2.2 Parámetros de Sitio Según la norma Peruana E.030-97 de diseño sismo resistente, el territorio nacional se considera dividido en tres zonas, la zonificación propuesta, se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de estos con las distancia epicentral. A cada zona se asigna un factor, “Z” dicho factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10 % de ser excedida en 50 años. El valor del factor “Z” es expresado en gals (g). Cuadro 4.2.2 -VALORES DE “Z” Zona 1 Departamento de Loreto. Provincias de Ramón Castilla, Mainas, y Requena. Departamento de Ucayali. Provincia de Purús. Departamento de Madre de Dios. Provincia de Tahuamanú. Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones 2006 Zona 2 Departamento de Loreto. Provincias de Loreto, Alto Amazonas, y Ucayali. Departamento de Amazonas. Todas las provincias. Departamento de San Martín. Todas las provincias. Departamento de Huánuco. Todas las provincias. Departamento de Ucayali. Provincias de Coronel Portillo, Atalaya y Padre Abad. Departamento de Cerro de Pasco. Todas las provincias. Departamento de Junín. Todas las provincias. Departamento de Huancavelica. Provincias de Acobamba, Angaraes, Churcampa, Tayacaja y Huancavelica. Departamento de Ayacucho. Provincias de Sucre, Huamanga, Huanta y Vilcashuaman. Departamento de Apurímac. Todas las provincias. Departamento de Cusco. Todas las provincias. Departamento de madre de Dios. Provincias de Tambo Pata y Manú. 26 Departamento de Puno. Todas las provincias. Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones 2006 Zona 3 Departamento de Tumbes. Todas las provincias. Departamento de Piura. Todas las provincias. Departamento de Cajamarca. Todas las provincias. Departamento de Lambayeque. Todas las provincias. Departamento de La Libertad. Todas las provincias. Departamento de Ancash. Todas las provincias. Departamento de Lima. Todas las provincias. Provincia Constitucional del Callao. Departamento de Ica. Todas las provincias. Departamento de Huancavelica. Provincias de Castrovirreyna y Huaytará. Departamento de Ayacucho. Provincias de Cangallo, Huanca, Lucanas, Víctor Fajardo, Parinacochas, Paucar del Sara Sara. Departamento de La Arequipa. Todas las provincias. Departamento de Moquegua. Todas las provincias. Departamento de Tacna. Todas las provincias. La Placa De Nazca Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones 2006 Cuadro N° 4.2.2.1 Norma técnica Factor “Z” ZONAS ZONA 3 ZONA 2 ZONA 1 FACTOR "Z" 0.4 0.3 0.15 Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones 2006 El valor que se le asigna al proyecto por su ubicación es de Z=0.4 de acuerdo al tipo de suelo donde se cimentara la estructura se va a considerar el tipo S1 que es para suelos rígidos y al cual le corresponde un Tp = 0.4 y S = 1. 27 4.2.3 Análisis de la Cimentación A. Fundamento Teórico Los problemas relativos a cimentaciones de maquinas se puede representar o reducir a sistemas de vibración de un grado de libertad, por ello es importante conocer los principios que rigen dichos sistemas. Para simplificar al cálculo de la respuesta de las cimentaciones, generalmente se sustituyen los sistemas reales por modelos matemáticos equivalentes, que consisten en masas concentradas representan la inercia de los sistemas reales, los resortes, la rigidez, los pistones y los amortiguamientos F(t) M1 M2 Z M1 = Masa del castillo M2 = Masa de la cimentación F(t) = Fuerza externa Z = Desplazamiento t = Tiempo 28 (t) Masa Equivalente M = M1 + M2 Z c k Resorte Equivalente Amortiguamiento Equivalente Ecuación de Equilibrio para este sistema de un grado de libertad . F(t) ? H ho Maquina vibratoria apoyado en una cimentación tipo bloque 29 Fz z c k z z La ecuación del movimiento en el eje Z es: y c k y y La ecuación del movimiento en el eje Y es: m Fy 30 Z k ,c ? C ? ? I ,m ? y k y F y H Este modelo es una mejor representación del verdadero comportamiento de la estructura. Sin embargo, la solución analítica es difícil debido al efecto acoplado: Las maquinas vibratorias compuestas por una masa rotante o rotativa que gira alrededor de un eje de rotación, tales como un winche, genera tres formas de vibración, un movimiento vertical, un horizontal y un movimiento oscilante o rotativo. Las fuerzas de inercia horizontal y vertical inducidas por el movimiento de este tipo de maquinas están dadas por las siguientes expresiones: 31 Donde y son las fuerzas de inercia horizontal y vertical respectivamente (fuerzas externas, , que generan el movimiento vibratorio). Las ecuaciones anteriores indican que las fuerzas de inercia son proporcionales a la masa rotante (mt), su excentricidad (e), y la frecuencia de excitación (w). Y F0 w m1 wt e X e La ecuación del movimiento para un sistema amortiguado de un grado de libertad sujeto a una fuerza de excitación del tipo masa rotante esta dad por (en la dirección “y”): Donde: y : Desplazamiento en la dirección “y” C : Coeficiente de amortiguamiento K : Constante de rigidez 32 Sea: Donde es una constante y es llamado amplitud de la fuerza excitadora. La solución particular de la ecuación diferencial es: Donde: Amplitud del estado estable ) Angulo de fase Por otro lado, como se conoce en la teoría de vibraciones se definen las siguientes expresiones: Frecuencia Circular Natural Amortiguamiento Crítico Relación de Amortiguamiento Sustituyendo las expresiones para D y reemplazando , se tiene: en la expresión para Y y ,y 33 Factor de Magnificación Dinámica Por otro lado, para tomar en cuenta la interacción suelo estructura, es necesario adoptar un modelo que permite estimar la respuesta del suelo ante cargas dinámicas, permitiendo de esta manera incluir los efectos de la deformación de la cimentación en el análisis estructural. Varios modelos están disponibles para realizar dicha estimación, sin embargo el modelo que es mas aceptado es el modelo del semi espacio elástico. Este modelo supone que el semi espacio elástico (el suelo) se extiende a una profundidad infinita, que es homogéneo e isotrópico y que sus propiedades esfuerzo-deformación pueden ser definidas por las constantes de elasticidad denominadas modulo de corte (G) y la relación de Poisson (γ). Además el modelo considera la cimentación como rígida y proporciona la disipación de la energía a través del amortiguamiento “geométrico”. 4.2.4 Estructura Propuesta La operación del winche minero en el estado mas critico, transmitirá a la cimentación del castillo una carga estática de 1530 t en total (Peso balde + Peso de Carga + Peso de cable). Esta carga se transmitirá a la cimentación a lo largo del soporte superior. Para la cimentación del castillo se ha previsto la construcción de cuatro zapatas aisladas de concreto armado, el cual tendrá un volumen 34 aproximado cada uno de 0,5 m³, a una altura de 0,50 m y un área neta aproximada de 1,00 m². 4.2.5 Calculo Estructural El cálculo estructural esta dado por: A. Metrado de cargas Las cargas estáticas actuantes que se transmita a la cimentación son de 1,53 t. Como se tiene un punto de flexión, que es en la zona del castillo del pique, se generara un momento que desestabilizara el sistema. A este peso de 1.53 t. x 2 m = 3.06 t/m, donde el peso del castillo es de aproximadamente 2 t. Como el castillo tiene cuatro (04) puntos de apoyo, se tendrá para cada punto 0.8825 t. de carga y 0.765 t/m de momento flector. B. Calculo de la Estructura El cálculo de la estructura se ha realizado con la ayuda del programa de cálculo de estructuras CypeCAD. 35 CUADRO 4.2.5 ESTRUCTURA DE LA ZAPATA DEL CASTILLO Referencia: P-1 Dimensiones: 100 x 100 x 50 Armados: Xi:#6 c/ 30 Yi:#6 c/ 30 Xs:#6 c/ 30 Ys:#6 c/ 30 Comprobación Valores Estado Tensiones sobre el terreno: Criterio de CYPE Ingenieros - Tensión media: Máximo: 0.2 MPa Calculado: 0.0210915 MPa Cumple - Tensión máxima acc. gravitatorias: Máximo: 0.249959 MPa Calculado: 0.102318 MPa Cumple - En dirección X: Momento: 5.24 KN—m Cumple - En dirección Y: Momento: 0.76 KN—m Cumple Flexión en la zapata: Vuelco de la zapata: - En dirección X: Si el % de reserva de seguridad es mayor que cero, quiere decir que los coeficientes de seguridad al vuelco son mayores que los valores estrictos exigidos para todas las combinaciones de equilibrio. Reserva seguridad: 37.9 % Cumple - En dirección Y: En este caso no es necesario realizar la comprobación de vuelco Sin momento de vuelco Cumple Compresión oblicua en la zapata: Criterio de CYPE Ingenieros Máximo: 6180.3 KN/m2 Calculado: 27.468 KN/m2 Cumple - En dirección X: Cortante: 0.00 KN Cumple - En dirección Y: Cortante: 0.00 KN Cumple Cortante en la zapata: Canto mínimo: Capítulo 15.7 (norma ACI 318-95) Mínimo: 15 cm Calculado: 50 cm Cumple Espacio para anclar arranques en cimentación: - P-1: Mínimo: 0 cm Calculado: 42 cm Cumple Cuantía geométrica mínima: Capítulo 7.12 (norma ACI 318-95) Mínimo: 0.0018 - Armado inferior dirección X: Calculado: 0.0019 Cumple - Armado superior dirección X: Calculado: 0.0019 Cumple - Armado inferior dirección Y: Calculado: 0.0019 Cumple - Armado superior dirección Y: Calculado: 0.0019 Cumple Diámetro mínimo de las barras: Criterio de CYPE Ingenieros Mínimo: 10 mm - Parrilla inferior: Calculado: 19.05 mm Cumple 36 - Parrilla superior: Calculado: 19.05 mm Cumple Separación máxima entre barras: Criterio de CYPE Ingenieros Máximo: 30 cm - Armado inferior dirección X: Calculado: 30 cm Cumple - Armado inferior dirección Y: Calculado: 30 cm Cumple - Armado superior dirección X: Calculado: 30 cm Cumple - Armado superior dirección Y: Calculado: 30 cm Cumple Separación mínima entre barras: Recomendación del libro "Cálculo de estructuras de cimentación", J. Calavera. ed. INTEMAC, 1991 Mínimo: 10 cm - Armado inferior dirección X: Calculado: 30 cm Cumple - Armado inferior dirección Y: Calculado: 30 cm Cumple - Armado superior dirección X: Calculado: 30 cm Cumple - Armado superior dirección Y: Calculado: 30 cm Cumple Longitud de anclaje: Criterio del libro "Cálculo de estructuras de cimentación", J. Calavera. ed. INTEMAC, 1991 Mínimo: 30 cm - Armado inf. dirección X hacia der: Calculado: 40 cm Cumple - Armado inf. dirección X hacia izq: Calculado: 40 cm Cumple - Armado inf. dirección Y hacia arriba: Calculado: 40 cm Cumple - Armado inf. dirección Y hacia abajo: Calculado: 40 cm Cumple - Armado sup. dirección X hacia der: Calculado: 30 cm Cumple - Armado sup. dirección X hacia izq: Calculado: 30 cm Cumple - Armado sup. dirección Y hacia arriba: Calculado: 30 cm Cumple - Armado sup. dirección Y hacia abajo: Calculado: 30 cm Cumple Longitud mínima de las patillas: Mínimo: 30 cm - Armado inf. dirección X hacia der: Calculado: 40 cm Cumple - Armado inf. dirección X hacia izq: Calculado: 40 cm Cumple - Armado inf. dirección Y hacia arriba: Calculado: 40 cm Cumple - Armado inf. dirección Y hacia abajo: Calculado: 40 cm Cumple - Armado sup. dirección X hacia der: Calculado: 30 cm Cumple - Armado sup. dirección X hacia izq: Calculado: 30 cm Cumple - Armado sup. dirección Y hacia arriba: Calculado: 30 cm Cumple - Armado sup. dirección Y hacia abajo: Calculado: 30 cm Cumple Se cumplen todas las comprobaciones Información adicional: - Zapata de tipo rígido (Artículo 59.2 (norma EHE-98)) - Relación rotura pésima (En dirección X): 0.05 - Relación rotura pésima (En dirección Y): 0.01 - Cortante de agotamiento (En dirección X): 0.00 KN - Cortante de agotamiento (En dirección Y): 0.00 KN Fuente: Elaboración Propia 37 4.2.6 Resultados Obtenidos Las cuatro zapatas del castillo tendrán una profundidad de 0,50 con respecto al nivel del terreno. Contara además con dos mallas armadas de fierro de ¾” las cuales serán espaciadas a 0,30 m en ambas direcciones. El concreto a utilizar deberá ser de f´c = 210 Kg/cm 2 una mezcla de arena gruesa y piedra chancada. El cemento a usar va ser del tipo II o Puzolanico según las normas de ASTM. 4.3 DISEÑO DEL COLLAR CONCRETO ARMADO El diseño del collar de concreto se presentará de la siguiente manera: 4.3.1 Datos Generales de las Estructuras Proyecto: COLLAR CONCRETO ARMADO FOSFATOS DEL PACIFICO S.A 4.3.2 Datos Geométricos de Grupos y Plantas GRUPO NOMBRE DEL GRUPO PLANTA NOMBRE DE PLANTA 1 VIGAS 1 VIGAS NORMAS CONSIDERADAS Hormigón : ACI 318M-99 38 Aceros conformados : CTE DB-SE A Aceros laminados y armados : CTE DB-SE A a. Cargas La estructura deberá ser capaz de resistir las cargas que se le imponga como consecuencia del uso previsto, las cuales actuaran en las combinaciones prescritas y no causaran esfuerzos que excedan los admisibles señalados para cada material estructural en su norma de diseño. b. Distribución de Cargas La distribución de cargas verticales a los elementos de soporte se establecerá sobre la base de análisis estático. Las cargas horizontales establecerán en función a la rigidez relativa, considerando la particularidad de la carga aplicada. c. Combinación de Cargas Según la ACI (American Concrete Institute) las cargas se combinaran de la siguiente manera 1.5*D+1.8L 1.25*(D + L + S) 0.9*D + 1.25S 39 d. Gravitatorias Nombre del Grupo S.C.U (KN/m2) Cargas Muertas (KN/m2) Vigas 1.00 1.00 Cementación 0.00 0.00 e. Hipótesis de Carga Automaticas Carga permanente sobrecarga de uso f. Listado de Cargas Cuadro 4.3.2 Cargas especiales Introducidas (KN; KN/m, KN/m2) Hipótesis Tipo Valor Coordenadas Carga Permanente Lineal 30.00 (0.00,2.60) (3.30,2.60) Carga Permanente Lineal 30.00 (2.50,0.00) (2.50,2.60) Carga Permanente Lineal 30.00 (0.80,0.00) (0.80,2.60) Carga Permanente Lineal 30.00 (0.00,0.00) (3.30,0.00) Carga Permanente Lineal 30.00 (2.50,1.30) (3.30,1.30) Carga Permanente Lineal 30.00 (0.00,1.30) (0.80,1.30) Fuente: Elaboración Propia g. Estado Limite E.L.U de rotura. Hormigón ACI 318M-99 E.L.U de rotura. Hormigón en cimentaciones ACI 318M-99 Desplazamientos Acciones Características h. Situaciones de Proyecto Por las distintas situaciones del proyecto, las combinaciones de acciones se definirán de acuerdo con los siguientes criterios: 40 Donde: Gk : Acción Permanente Qk : Acción Variable G : Coeficiente parcial de seguridad de las acciones permanentes Q : Coeficiente Q,i : parcial de seguridad de la acción variable principal Coeficiente parcial de seguridad de la acciones variables de acompañamiento. 4.3.3 Coeficientes de Seguridad y de Combinacion Para cada situación de proyecto se utilizará: E.L.U de rotura Hormigón: ACI 318M-99 E.L.U de rotura Hormigón en cimentaciones. ACI 318M-99 Cuadro 4.3.3 Situaciones de Coeficientes Parciales de Seguridad Situación N° 1 Coeficientes Parciales de Seguridad Favorable Desfavorable Carga Permanente 0.90 1.40 Sobre carga 0.00 1.70 Viento Nieve 0.00 1.70 Sismo Situación N° 2 Coeficientes Parciales de Seguridad Favorable Desfavorable Carga Permanente 1.05 1.05 41 Sobre carga Viento Nieve Sismo 0.00 1.27 0.00 1.27 1.27 1.27 Situación N° 3 Coeficientes Parciales de Seguridad Favorable Desfavorable Carga Permanente 0.90 0.90 Sobre carga Viento 1.30 1.30 Nieve Sismo Situación N° 4 Coeficientes Parciales de Seguridad Favorable Desfavorable Carga Permanente 1.05 1.05 Sobre carga 0.00 1.27 Viento Nieve 0.00 1.27 Sismo -1.40 1.40 Situación N° 5 Coeficientes Parciales de Seguridad Favorable Desfavorable Carga Permanente 0.90 0.90 Sobre carga Viento Nieve Sismo -1.43 1.43 Fuente: Elaboración Propia a) Desplazamientos Cuadro 4.3.4 Situaciones de Coeficientes Parciales de Seguridad Situación N° 1 : Acciones Variables sin sismo Coeficientes Parciales de Seguridad Favorable Carga Permanente Sobre carga Viento Nieve Sismo 1.00 0.00 0.00 0.00 Desfavorable 1.00 1.00 1.00 1.00 42 Situación N° 2 : Sísmica Coeficientes Parciales de Seguridad Favorable Carga Permanente Sobre carga Viento Nieve Sismo Desfavorable 1.00 0.00 0.00 0.00 -1.00 1.00 1.00 0.00 1.00 1.00 Fuente: Elaboración Propia MATERIALES A UTILIZARSE a) Hormigones. A continuación se mostrara los coeficientes parciales de seguridad del hormigón. Elemento Hormigón Plantas Fck (Mpa) S Forjados F´c = 245 Todas 24 1.00 Pilares F´c = 245 Todas 24 1.00 Muros F´c = 245 Todas 24 1.00 Fuente: Elaboración Propia b) Aceros por Elemento y Posición. En el cuadro de siguiente se muestra los coeficientes parciales del Acero. Cuadro 4.3.5 Coeficientes Parciales del Acero Elemento Posición Acero Fyk (Mpa) S Pilares y pantallas Barras (Verticales) Estribos (Horizontales) Grado 60 (Latinoamérica) Grado 60 (Latinoamérica) 412 412 1.00 1.00 Vigas Negativos (superior) Positivos (inferior) Montaje (superior) Piel (lateral) Estribos Grado 60 (Latinoamérica) Grado 60 (Latinoamérica) Grado 60 (Latinoamérica) Grado 60 (Latin) 412 412 412 412 412 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 43 Forjados Punzanamiento Grado 60 (Latinoamérica) 412 1.00 Fuente: Elaboración Propia 4.3.4 Resultados Obtenidos El concreto a utilizar deberá ser de f´c = 245 kg/cm2, mescal de arena gruesa y piedra chancada. El cemento a usar va ser del tipo II o Puzolánico. 4.4 WINCHE El diseño y condiciones de la cimentación se presentan así: 4.4.1 Zapata del Winche La losa de cimentación del Winche se apoyará en el terreno natural debidamente preparado, para lo cual se eliminara las arenas superficiales, hasta encontrar un material que ofrezca mejores condiciones geotécnicas. a) Cargas La cimentación deberá ser capaz de resistir las cargas que se les imponga como consecuencia del uso previsto, las cuales actuaran en las combinaciones prescritas y no causaran esfuerzos que excedan los admisibles señalados para cada material estructural en su norma de diseños especifico. Según la norma E.20 en el diseño sismo resistente nos comenta las definiciones de carga: 44 Carga muerta.- es el peso de los materiales, dispositivos de servicios y otros elementos soportados por la estructura incluyendo su peso propio y se consideran permanentes. Carga viva.- es el peso de elementos temporales sobre la estructura. b) Distribución de Cargas La distribución de cargas verticales a los elementos de soporte se establecerá sobre la base de un método conocido de análisis estático o de acuerdo a sus áreas tributarias. Las cargas horizontales se determinan en función a la rigidez relativa, considerando la excentricidad de la carga aplicada. c) Combinación de Cargas Las cargas indicadas por la ACI 318M-99 (American Concrete Institute), se combinaran de la siguiente manera: 1.5*D*1.8*L 0.25 D + L + S) 0.9*D + 1.25*S d) Parámetros de Sitio Según la norma Peruana E.030-97 de diseño sismo resistente el valor que se le asigna al proyecto por su ubicación es de Z=0,4 de acuerdo al tipo de suelo donde se cimentara la estructura se va a considerar el 45 tipo S1 que es para suelos rígidos y al cual le corresponde un Tp = 0.4 y S= 1. 4.4.2 Análisis de la Cimentación El análisis de cimentación será: a) Fundamento Teórico Para simplificar al cálculo de la respuesta de las cimentaciones, generalmente se sustituyen los sistemas reales por modelos matemáticos equivalentes, que consisten en masas concentradas representan la inercia de los sistemas reales, los resortes, la rigidez, los pistones y los amortiguamientos F(t) M1 M2 Z M1 = Masa del castillo M2 = Masa de la cimentación F(t) = Fuerza externa Z = Desplazamiento t = Tiempo 46 (t) Masa Equivalente M = M1 + M2 Z c k Resorte Equivalente Amortiguamiento Equivalente Ecuación de Equilibrio para este sistema de un grado de libertad. F(t) ? H ho Maquina vibratoria apoyado en una cimentación tipo bloque 47 Fz z c k z z La ecuación del movimiento en el eje Z es: y c k y y m Fy La ecuación del movimiento en el eje Y es: 48 Z k ,c ? C ? ? I ,m ? y k y F y H Este modelo es una mejor representación del verdadero comportamiento de la estructura. Sin embargo, la solución analítica es difícil debido al efecto acoplado: Las maquinas vibratorias compuestas por una masa rotante o rotativa que gira alrededor de un eje de rotación, tales como un winche, genera tres formas de vibración, un movimiento vertical, un horizontal y un movimiento oscilante o rotativo. Las fuerzas de inercia horizontal y vertical inducidas por el movimiento de este tipo de maquinas están dadas por las siguientes expresiones: 49 Donde y son las fuerzas de inercia horizontal y vertical respectivamente (fuerzas externas, , que generan el movimiento vibratorio). Las ecuaciones anteriores indican que las fuerzas de inercia son proporcionales a la masa rotante (mt), su excentricidad (e), y la frecuencia de excitación (w). Y F0 w m1 wt e X e La ecuación del movimiento para un sistema amortiguado de un grado de libertad sujeto a una fuerza de excitación del tipo masa rotante esta dado por (en la dirección “y”): Donde: y : Desplazamiento en la dirección “y” C : Coeficiente de amortiguamiento K : Constante de rigidez 50 Sea: Donde es una constante y es llamado amplitud de la fuerza excitadora. La solución particular de la ecuación diferencial es: Donde: Amplitud del estado estable ) Angulo de fase Por otro lado, como se conoce en la teoría de vibraciones se definen las siguientes expresiones: Frecuencia Circular Natural Amortiguamiento Crítico Relación de Amortiguamiento Sustituyendo las expresiones para D y reemplazando en la expresión para Y y ,y , se tiene: Factor de Magnificación Dinámica Por otro lado, para tomar en cuenta la interacción suelo estructura, es necesario adoptar un modelo que permite estimar la respuesta del suelo 51 ante cargas dinámicas, permitiendo de esta manera incluir los efectos de la deformación de la cimentación en el análisis estructural. Varios modelos están disponibles para realizar dicha estimación, sin embargo el modelo que es mas aceptado es el modelo del semi espacio elástico. Este modelo supone que el semi espacio elástico (el suelo) se extiende a una profundidad infinita, que es homogéneo e isotrópico y que sus propiedades esfuerzo-deformación pueden ser definidas por las constantes de elasticidad denominadas modulo de corte (G) y la relación de Poisson (γ). Además el modelo considera la cimentación como rígida y proporciona la disipación de la energía a través del amortiguamiento “geométrico”. 4.4.3 Estructura Propuesta La operación del winche minero en el estado mas critico, transmitirá a la cimentación del castillo una carga estática de 1.530 t en total (Peso balde + Peso de Carga + Peso de cable). Esta carga se transmitirá a la cimentación a través del cable de acero. Para la cimentación del winche se ha previsto la construcción de un paralelepípedo de concreto armado, el cual tendrá un volumen aproximado 8.75 m³, altura de 1.00 m y un área neta 8.75 m². de la relación entre el peso de la cimentación y el peso total del winche con la carga del balde es mayor que 2.5, el cual es un valor aceptable para efecto de la atenuación de las vibraciones originadas por la operación del equipo 52 4.4.4 Calculo Estructural a) Metrado de cargas Las cargas estáticas actuantes que se transmita a la cimentación son de 1.53 t. Como se tiene un punto de flexión, que es en la zona del castillo del pique, se generara un momento que desestabilizara el sistema. A este peso de 1.53 t x 2 m = 3.06 t/m b) Calculo de La Estructura El cálculo de la estructura se ha realizado con la ayuda del programa de cálculo de estructuras CypeCAD. CUADRO 4.4.4 CÁLCULO DE ESTRUCTURA DE LA ZAPATA DEL WINCHE Referencia: P-1 Dimensiones: 350 x 250 x 100 Armados: Xi:#6 c/ 15 Yi:#6 c/ 15 Xs:#6 c/ 15 Ys:#6 c/ 15 Comprobación Valores Estado Tensiones sobre el terreno: Criterio de CYPE Ingenieros - Tensión media: Máximo: 0.1962 MPa Calculado: 0.024525 MPa - Tensión máxima acc. gravitatorias: Cumple Máximo: 0.24525 MPa Calculado: 0.0840717 MPa Cumple Flexión en la zapata: - En dirección X: Momento: 168.43 KN—m Cumple - En dirección Y: Momento: 0.00 KN—m Cumple Vuelco de la zapata: - En dirección X: 53 Si el % de reserva de seguridad es mayor que cero, quiere decir que los coeficientes de seguridad al vuelco son mayores que los valores estrictos exigidos para todas las combinaciones de equilibrio. Reserva seguridad: 63.6 % Cumple - En dirección Y: En este caso no es necesario realizar la comprobación de vuelco Sin momento de vuelco Cumple Compresión oblicua en la zapata: Criterio de CYPE Ingenieros Máximo: 6180.3 KN/m2 Calculado: 0 KN/m2 Cumple - En dirección X: Cortante: 107.22 KN Cumple - En dirección Y: Cortante: 0.10 KN Cumple Cortante en la zapata: Canto mínimo: Capítulo 15.7 (norma ACI 318-95) Mínimo: 15 cm Calculado: 100 cm Cumple Espacio para anclar arranques en cimentación: - P-1: Mínimo: 0 cm Calculado: 92 cm Cumple Cuantía geométrica mínima: Capítulo 7.12 (norma ACI 318-95) Mínimo: 0.0018 - Armado inferior dirección X: Calculado: 0.0019 Cumpl - Armado superior dirección X: Calculado: 0.0019 Cumple - Armado inferior dirección Y: Calculado: 0.0019 Cumple - Armado superior dirección Y: Calculado: 0.0019 Cumple Diámetro mínimo de las barras: Criterio de CYPE Ingenieros Mínimo: 10 mm - Parrilla inferior: Calculado: 19.05 mm Cumple - Parrilla superior: Calculado: 19.05 mm Cumple Separación máxima entre barras: Criterio de CYPE Ingenieros Máximo: 30 cm - Armado inferior dirección X: Calculado: 15 cm Cumple - Armado inferior dirección Y: Calculado: 15 cm Cumple - Armado superior dirección X: Calculado: 15 cm Cumple - Armado superior dirección Y: Calculado: 15 cm Cumple Separación mínima entre barras: Recomendación del libro "Cálculo de estructuras de cimentación", J. Calavera. ed. INTEMAC, 1991 Mínimo: 10 cm - Armado inferior dirección X: Calculado: 15 cm Cumple - Armado inferior dirección Y: Calculado: 15 cm Cumple - Armado superior dirección X: Calculado: 15 cm Cumple - Armado superior dirección Y: Calculado: 15 cm Cumple Longitud de anclaje: Criterio del libro "Cálculo de estructuras de cimentación", J. Calavera. ed. INTEMAC, 1991 54 - Armado inf. dirección X hacia der: Mínimo: 30 cm Calculado: 164 cm - Armado inf. dirección X hacia izq: Calculado: 164 cm - Armado inf. dirección Y hacia arriba: Cumple Mínimo: 54 cm Calculado: 114 cm - Armado sup. dirección Y hacia abajo: Cumpl Mínimo: 30 cm Calculado: 164 cm - Armado sup. dirección Y hacia arriba: Cumple Mínimo: 30 cm Calculado: 164 cm - Armado sup. dirección X hacia izq: Cumple Mínimo: 53 cm Calculado: 114 cm - Armado sup. dirección X hacia der: Cumple Mínimo: 54 cm Calculado: 114 cm - Armado inf. dirección Y hacia abajo: Cumple Mínimo: 30 cm Cumple Mínimo: 53 cm Calculado: 114 cm Cumple Longitud mínima de las patillas: Mínimo: 30 cm - Armado inf. dirección X hacia der: Calculado: 90 cm Cumple - Armado inf. dirección X hacia izq: Calculado: 90 cm Cumple - Armado inf. dirección Y hacia arriba: Calculado: 90 cm Cumple - Armado inf. dirección Y hacia abajo: Calculado: 90 cm Cumple - Armado sup. dirección X hacia der: Calculado: 90 cm Cumple - Armado sup. dirección X hacia izq: Calculado: 90 cm Cumple - Armado sup. dirección Y hacia arriba: Calculado: 90 cm Cumple - Armado sup. dirección Y hacia abajo: Calculado: 90 cm Cumple Se cumplen todas las comprobaciones Información adicional: - Zapata de tipo rígido (Artículo 59.2 (norma EHE-98)) Relación rotura pésima (En dirección X): 0.12 Relación rotura pésima (En dirección Y): 0.00 Cortante de agotamiento (En dirección X): 1496.52 KN Cortante de agotamiento (En dirección Y): 2095.12 KN Fuente: Elaboración Propia 4.4.5 Resultados Obtenidos La zapata del winche tendrá una profundidad de 1.00 m con respecto al nivel del terreno. 55 Contará además con dos mallas armadas de fierro de ¾” las cuales serán espaciadas a 0,15 m en ambas direcciones. El concreto a utilizar deberá ser de f´c = 210 Kg/cm 2 una mezcla de arena gruesa y piedra chancada. El cemento a usar va ser del tipo II o Puzolanico. 56 CAPITULO V: DISEÑO DE EXCAVACION 5.1 GENERALIDADES Cementos Pacasmayo SAA (CPSAA), está desarrollando el proyecto de fosfatos en la concesión minera Bayovar N°9, ubicada en el distrito y provincia de Sechura, departamento de Piura, y desea realizar pruebas metalúrgicas para lo cual requiere obtener una muestra de 10 toneladas por capa de mineral fresco del interior del yacimiento. 5.2 TRABAJOS REALIZADOS Y LIMITACIONES Este reporte tiene el objetivo de evaluar las condiciones geológicas geotécnicas de los materiales emplazados en el área de proyecto para dimensionamiento de las estructuras de obras de arte. Los trabajos de diseño incluyeron las siguientes actividades: Diseño de sostenimiento con encribado de madera. Diseño de sostenimiento con vigas de concreto prefabricado y malla de doble torsión. 57 Diseño de sostenimiento con elementos de concreto prefabricado y malla de doble torsión. Diseño de sostenimiento sin el uso del Shotcrete (Concreto lanzado), debido al espacio reducido para realizar la maniobra dentro del pique exploratorio. 5.2.1 Criterios de Diseño El Pique exploratorio tendrá una vida útil mínima de 4 años, no considerándose jaula de Izaje de personas, siendo el medio de traslado del personal por un compartimento donde se ubicaran las escaleras, el tipo de sostenimiento debe ser de acuerdo al comportamiento geotécnico y geomecanico del terreno, siendo estas las mas acordes para la seguridad del personal. La ventilación deberá ser permanente y no se deberá utilizar explosivos. 5.2.2 Excavación Subterránea El pique tendrá una profundidad de 55 metros, las dimensiones de la sección es de 2.5 m x 1.5 m, el volumen total de material a ser excavado del pique es de 206.3 m³ con un peso de 268.15 t. Debido al no uso de explosivo se usaran herramientas manuales, y en el caso que se necesitará remover capas de elevada cohesión se utilizara picadores neumáticos (Jack Hammer). 58 5.3 DISEÑO DE SOSTENIMIENTO CON ENCRIBADO DE MADERA 5.3.1 Determinación de la Presión del Terreno Para determinar el espesor de los cuadros de madera, se ha recurrido a los criterios de Everling, el cual considera que la carga es una función de la altura de la excavación. Con el criterio de Everling la presión del terreno es: σt = αδL donde: σt = Presión del terreno α = Factor de carga, depende de la formación rocosa, esto varía entre 0.25 a 2. δ = Densidad de la roca. L = Ancho de la excavación. En este capítulo se determinaron las dimensiones (espesor) de los sombreros y postes, para los tramos: II, III, IV, V. 59 DIMENSIONES DE LOS CUADROS DE MADERA Madera: Tornillo σsf Esfuerzo de flexión ζsf Esfuerzo Cortante PROFUNDIDAD N° DE CUADROS TRAMO m II III IV V 6.72 29.12 33.92 46.92 a a a a a m ΔH 29.12 22.4 33.92 4.8 46.92 13 55.92 9 14 3 13 10 CONDICION DE CARGA α 0.5 0.5 1 1.5 SOMBRE RO LON G. 1.3 1.3 1.3 1.3 POSTE Φ LONG. Φ 17 17 18 20 1.4 1.4 0.8 0.7 18 18 10 9 ENTABLADO (ANCHO DE LAS TABLAS = 20 cm) CARA A CARA B LONG. ESPESOR LONG. ESPESOR 1.5 1.5 1.5 1.5 5.3 5.3 7.5 9.2 1.2 1.2 1.2 1.2 4.3 4.3 6 7.4 Todos los sombreros son de sección cuadrada de 20 cm x 20 cm, el espesor del poste debe elegirse igual al del sombrero En los TRAMOS II y III, se colocaran 17 cuadros de piso, los postes son de 1.4 metros de altura En el TRAMOS IV colocaran 13 cuadros de piso, los postes son de 0.8 metros de altura En el TRAMOS V colocaran 13 cuadros de piso, los postes son de 0.7 metros de altura 60 5.4 DISEÑO DE VIGAS DATOS GEOMETRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS Grupo Nombre del Grupo Numero Planta Nombre Planta 1 Viga 10 x 10 1 Viga 10 x 10 Luz de la viga es de 1.40 m, en la condición mas critica. a) Normas Consideradas Según la norma técnica de resguardos y distancia de seguridad (NTP: E010). b) Cargas Las estructuras deberán ser capaces de resistir las cargas que se les imponga, las cuales actuaran, para no causar esfuerzos excedentes en su norma de diseño. Carga Muerta. Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio y otros elementos soportados por la estructura incluyendo su propio peso, considerándose permanentes. Carga Viva. Es el peso de elementos temporales sobre la estructura. 61 El peso de diseño en el winche es de 1531 kg, la influencia de esta carga sobre las guías en caso de producir punza miento es el 10%, por lo que se tendrá una carga efectiva de 153.1 kg. 5.4.1 Materiales Utilizados A. Madera Nacional a) Modulo de Elasticidad El modulo de elasticidad de la madera se obtuvo de la siguiente tabla: CUADRO 5.4.1 MODULO DE ELASTICIDAD DE LA MADERA Maderas duras (en la dirección paralela a las fibras) Maderas blandas (en la dirección paralela a las fibras) E = 100000 - 225000 E = 90000 - 110000 Acero E = 2100000 Hierro de Fundición E = 1000000 Vidrio E = 700000 Aluminio E= 700000 Concreto (Hormigón) de Resistencia: E 110 Kg/cm² 130 Kg/cm² 170 Kg/cm² 210 Kg/cm² 300 Kg/cm² 380 Kg/cm² 215000 240000 275000 300000 340000 370000 470 Kg/cm² 390000 Fuente: Diseño de Ademes en Minas, Semal Biron, 1982 Lo cual se ha obtenido un E = 100000 62 b) Humedad La madera contiene agua de constitución, inerte a su naturaleza orgánica, agua de saturación, que impregna las paredes de los elementos leñosos, y agua libre absorbida por capilaridad por los vasos y traqueidas. Como la madera es higroscópica (capacidad de absorber o ceder humedad al medio ambiente), el agua libre desaparece totalmente al cabo de un cierto tiempo, quedando, además, del agua de constitución, agua de saturación, hasta conseguir un equilibrio, comentando que la madera esta secada al aire. La humedad de la madera varía entre límites. Por ejemplo en la madera recién cortada oscila entre 50 % a 60 %, y por imbibición puede llegar a los 250 a 300 por ciento. La madera secada al aire contiene del 10 al 15 por ciento de su peso de agua. c) Combustión La madera como material relativamente inflamable, presenta una serie de fases durante el proceso de su combustión. Cuando sobre ella incide una fuente calorífica se produce la fase de precalentamiento, que está caracterizada por la elevación de la temperatura, expulsando hasta los 100 ºC el agua que contiene y formando en su entorno vapor de agua por la evaporación, cuando dicha temperatura sigue elevándose las resinas que contenga son expulsadas hasta alcanzar la temperatura de los 200 ºC, produciéndose a su vez más vapor de agua procedente de las capas 63 más interiores. La segunda fase es la de la combustión de los gases y que perdura hasta los 300-400 ºC, la cual comienza al mezclarse los gases procedentes de la pirolisis de la madera con el comburente existente en el entorno, es decir, se producirá la ignición de dichos gases mezclados ya que la madera ha alcanzado su punto de inflamación. Una vez incendiados dichos gases aparece la llama, no siendo necesaria a partir de este momento la fuente de calor que alimentaba dicha combustión, también siguen generándose más vapor de agua del interior de la misma; posteriormente al alcanzar los 600-1000 ºC en la parte superior aparecerá una nube de vapor de agua, mezcla de gases no quemados y humos, denotándose la llama de color azulada. d) Densidad La densidad de la madera es sensiblemente igual para todas las especies, que es aproximadamente 1.56 la densidad aparente varia explícitamente del grado de humedad o lugar de ubicación y para obtener la densidad media de un árbol se deberá sacar probetas de varios sitios. Como la densidad aparente comprende el volumen de los huecos y los macizos, cuanto mayor sea la densidad aparente de una madera, mayor será la superficie de sus elementos resistente y menor de sus poros. La madera se clasifica por su densidad aparente en: 64 Pesadas si es mayor o igual a 0.8 Ligeras si se encuentra en el rango de 0.5 y 0.7 Muy ligeras si es menor de 0.5 Densidad aparente, secadas al medio ambiente, son: CUADRO 5.4.1.1 Densidad de madera Pino Común 0.32 - 0.76 Kg/dm³ Pino Negro 0.38 - 0.74 Kg/dm³ Pino Tea 0.83 - 0.85 Kg/dm³ Albeto 0.32 - 0.62 Kg/dm³ Pinabette 0.37 - 0.75 Kg/dm³ Alerce 0.44 - 0.80 Kg/dm³ Roble 0.71 - 1.07 Kg/dm³ Encina 0.95 - 1.20 Kg/dm³ Haya 0.60 - 0.90 Kg/dm³ Alamo 0.45 - 0.70 Kg/dm³ Olmo 0.56 - 0.82 Kg/dm³ Nogal 0.60 - 0.81 Kg/dm³ Fuente: Diseño de ademes en minas, Cemal Biron, 1982 65 CUADRO 5.4.2 DIMENSIONES DE LOS CUADROS DE MADERA TRAMO “II” TRAMO II 6.72 a 29.12 = 22.4m PRESION DEL TERRENO (σt) Condiciones de carga α = Densidad del macizo L = Ancho de la excavación W = 0.5Normal 1.3t/m3 2.6 m σt = α.L.W = 1.69 t/m2 = SOMBRERO (LADOS B y C) Longitud del sombrero Esp. entre cuadros (longitud del poste) 0.169 Kg/cm2 L= a= 130 cm 140 cm Esfuerzo de flexión, madera de 2° clase σcf= ζ= 100 Kg/cm2 = 17.2 cm ζ< ζcf = 1.061(σt L.a / Dd²) = 11.0<30 cumple POSTE Longitud del poste Espaciamiento entre postes Diámetro en el extremo (corte) Diámetro Del Poste (Dd) L= a= d₀= 140 cm 130 cm 11.3 cm Dd = 0.117 (a / σcf) exp⅓ = 17.9 cm ζ< ζcf = 0.849 (σt L a Dd / d₀³) = 32.4<30 revisar ENTABLADO Cara: A, Distancia entre cuadros (cm) Cara: B, distancia entre cuadros (cm) Distancia entre tablas (cm) ESPESOR DE LA TABLA RECTANGULAR a= a= c= 150 cm 120 cm 0 cm Esfuerzo cortante, madera de 2° clase Diámetro Del Sombreo Dd = 1.084 (σt.a L²/ σcf) exp⅓ 30 Kg/cm2 Verificación ζ<= ζcf Verificación ζ<= ζcf Cara: A Hk = 0.865 a (σt / σcf ) exp½ = 5.3 cm Cara: B Hk = 0.865 a (σt / σcf ) exp½ = 4.3 cm Fuente: Elaboración Propia 66 CUADRO 5.4.3 DIMENSIONES DE LOS CUADROS DE MADERA TRAMO “III” TRAMO III 29.12 a 33.92 = 4.8 m PRESION DEL TERRENO (σt) Condiciones de carga α = Densidad del macizo L = Ancho de la excavación W = 0.5Normal 1.3t/m3 2.6 m σt = α.L.W = 1.69 t/m2 = SOMBRERO (LADOS A, C) Longitud del sombrero Esp. entre cuadros (longitud del poste) 0.169 Kg/cm2 L= a= 130 cm 140 cm Esfuerzo de flexión, madera de 2° clase σcf= ζ= 100 Kg/cm2 = 17.2 cm ζ< ζcf = 1.061(σt L.a / Dd²) = 11.0<30 Cumple POSTE Longitud del poste Espaciamiento entre postes Diámetro en el extremo (corte) Diámetro Del Poste (Dd) L= a= d₀= 140 cm 130 cm 11.3 cm Dd = 0.117 (a / σcf) exp⅓ = 17.9 cm ζ< ζcf = 0.849 (σt L a Dd / d₀³) = 32.4<30 Revisar ENTABLADO Cara: A, Distancia entre cuadros (cm) Cara: B, distancia entre cuadros (cm) Distancia entre tablas (cm) a= a= c= 150 cm 120 cm 0 cm Esfuerzo cortante, madera de 2° clase Diámetro Del Sombreo Dd = 1.084 (σt.a L²/ σcf) exp⅓ 30 Kg/cm2 Verificación ζ<= ζcf Verificación ζ<= ζcf ESPESOR DE LA TABLA RECTANGULAR Cara: A Hk = 0.865 a (σt / σcf ) exp½ = 5.3 cm Cara: B Hk = 0.865 a (σt / σcf ) exp½ = 4.3 cm Fuente: Elaboración Propia 67 CUADRO 5.4.4 DIMENSIONES DE LOS CUADROS DE MADERA TRAMO “IV” TRAMO IV 33.92 a 46.92 = 13 m PRESION DEL TERRENO (σt) Condiciones de carga α = Densidad del macizo L = Ancho de la excavación W = 1 Medio 1.3 t/m3 2.6 m σt = α.L.W = 1.69 t/m2 = SOMBRERO (LADOS B y C) Longitud del sombrero Esp. entre cuadros (longitud del poste) 0.338 Kg/cm2 L= a= 130 cm 80 cm Esfuerzo de flexión, madera de 2° clase σcf= ζ= 100 Kg/cm2 = 18.0 cm ζ< ζcf = 1.061(σt L.a / Dd²) = 11.5< 30 Cumple POSTE Longitud del poste Espaciamiento entre postes Diámetro en el extremo (corte) Diámetro Del Poste (Dd) L= a= d₀= 80 cm 130 cm 11.3 cm Dd = 0.117 (a / σcf) exp⅓ = 10.2 cm ζ< ζcf = 0.849 (σt L a Dd / d₀³) = 21.1< 30 Revisar ENTABLADO Cara: A, Distancia entre cuadros (cm) Cara: B, distancia entre cuadros (cm) Distancia entre tablas (cm) ESPESOR DE LA TABLA RECTANGULAR a= a= c= 150 cm 120 cm 0 cm Esfuerzo cortante, madera de 2° clase Diámetro Del Sombreo Dd = 1.084 (σt.a L²/ σcf) exp⅓ 30 Kg/cm2 Verificación ζ<= ζcf Verificación ζ<= ζcf Cara: A Hk = 0.865 a (σt / σcf ) exp½ = 7.5 cm Cara: B Hk = 0.865 a (σt / σcf ) exp½ = 6.0 cm Fuente: Elaboración Propia 68 CUADRO 5.4.5 DIMENSIONES DE LOS CUADROS DE MADERA TRAMO “V” TRAMO V 46.92 a 55.92 = 9m PRESION DEL TERRENO (σt) Condiciones de carga α = Densidad del macizo L = Ancho de la excavación W = 1.5Normal 1.3t/m3 2.6 m σt = α.L.W = 1.69 t/m2 = SOMBRERO (LADOS B y C) Longitud del sombrero Esp. entre cuadros (longitud del poste) 0.507 Kg/cm2 L= a= 130 cm 70 cm Esfuerzo de flexión, madera de 2° clase σcf= ζ= 100 Kg/cm2 = 19.7 cm ζ< ζcf = 1.061(σt L.a / Dd²) = 12.6< 30 Cumple POSTE Longitud del poste Espaciamiento entre postes Diámetro en el extremo (corte) Diámetro Del Poste (Dd) L= a= d₀= 70 cm 130 cm 11.3 cm Dd = 0.117 (a / σcf) exp⅓ = 8.9 cm ζ< ζcf = 0.849 (σt L a Dd / d₀³) = 24.3< 30 Cumple ENTABLADO Cara: A, Distancia entre cuadros (cm) Cara: B, distancia entre cuadros (cm) Distancia entre tablas (cm) ESPESOR DE LA TABLA RECTANGULAR a= a= c= 150 cm 120 cm 0 cm Esfuerzo cortante, madera de 2° clase Diámetro Del Sombreo Dd = 1.084 (σt.a L²/ σcf) exp⅓ 30 Kg/cm2 Verificación ζ<= ζcf Verificación ζ<= ζcf Cara: A Hk = 0.865 a (σt / σcf ) exp½ = 9.2 cm Cara: B Hk = 0.865 a (σt / σcf ) exp½ = 7.4 cm Fuente: Elaboración Propia 69 5.5 RENDIMIENTOS Para profundizar 1 metro lineal, se extraerá 3.75 m 3, la excavación demandara una guardia. El winche tendrá como máximo una velocidad de 1.5 m/s. La descarga del skip demandara un tiempo de 4 minutos. Posicionar el skip en el fondo del pique, requerirá un total de 4 minutos. El skip recorrerá 55.92 metros de pique en 0.62 minutos. El número de viajes del skip para evacuar 3.75 m3 de material es de 9.55 viajes. 5.5.1 Determinación del Ciclo de Excavación A. Izaje de Escombros El desmonte será izado a superficie con un skip que tendrá las siguientes dimensiones: Ancho 0.7 m Alto 1.0 m Espesor 0.7 m 70 Volumen Total del balde 0.49 m3 Factor de esponjamiento 25 %. Velocidad del skip 1.3 m/ seg. ≈ 78 m/min. Tiempo que demora llenar el skip 18 minutos B. Otros Indicadores Densidad de la roca 1300 Kg/m3 Volumen de escombros a remover ( 1 m ) 3.75 m3 Volumen de izar por viaje 0.37 m3 Viajes que realizara el skip para profundizar 10 viajes Profundidad del pique 55.92 m Tiempo que tarda ir y venir 1.91 minutos Tiempo en descargar y posicionarse en el fondo 8 minutos a) TIEMPO EN LIMPIEZA Llenado del Skip 3.99 Horas Skip, ida y vuelta 0.42 Horas Descarga y estc. En el fondo 1.78 Horas 71 El tiempo total de oper. Skip en limpieza será = 6.19 Horas IZAJE DE MADERA El volumen promedio de madera a emplear por piso es: 2.12 m3 El tiempo invertido en colocar la madera en el skip es: 10 minutos El N° viajes para introducir madera = 2.12 / 0.39 = 5.4 viajes TIEMPO DE OPERACIÓN DEL SKIP EN MADERA Llenado skip 0.89 Horas Skip, ida y vuelta 0.17 Horas Descarga y estac. En el fondo 0.72 Horas Tiempo de operación del skip en madera = 1.79 Horas TIEMPO DE OPERACIÓN DEL SKIP Para un metro de avance el skip será empleado durante: Tiempo de Limpieza + Tiempo de Madera = 6.2 + 1.8 = 1 Guardia Se construirán estaciones para ingresar a las diversas capas de mineral que requieren ser muestreadas, las estaciones se ubicarán al lado del camino (ver plano 14 y 15) y consistirá de tres cuadros de 2m x 1.8m , el espaciamiento de los cuadros es de 0.5 m 72 Las estaciones de muestreo consisten en tres cuadros de: alto 2 m, ancho 1.8 m, espaciamiento 0.5 m TRAMO II y III. Se ubica una (01) estación, consistente en cuadros de: alto 1.8 m, ancho 1.8 m, espaciamiento 1 m. TRAMO IV. Se ubica una (01) estación, consistente en cuadros de: alto 1.8 m, ancho 1.8 m, espaciamiento 1 m. TRAMO V. Se ubica una (01) estación, consistente en cuadros de: alto 2 m, ancho 1.8 m, espaciamiento 0.8 m. 73 CANTIDAD DE MADERA Longitud del pique 55.92 m Numero de cuadros 46 und. Altura promedio de piso 1.2 m. Precio de madera 4.5 S/. / pie2. ITEM Sombrero lado B y D camino Sombreo lado B y D skip Sombreo lado A y C División central Poste Tramo II y III Poste tramo I y V Poste tramo V Bloque de cuadros Primer cuadro brocal Anclaje cada 8 cuadros Guías Tablas para forro Tablas para forro Tablas para descansos Tablas para división central Tablas para escaleras Total madera para cuadros del pique Fuente: Elaboración Propia AREA A CUBRIR (m2) 411.0 249.6 66.1 95.4 LONG. 1.50 1.30 1.70 1.70 1.50 0.90 0.80 0.40 3.00 3.00 2.40 1.60 1.60 1.50 1.50 2.40 SECCION w h 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.10 0.10 0.20 0.05 0.20 0.07 0.20 0.05 0.20 0.05 0.05 0.07 Por Piso c/u 2 2 2 1 6 6 6 6 2 3 2 Cantidad Pie2 60.0 60.0 60.0 60.0 15.0 11.0 13.0 60.0 1.0 7.5 73.4 3051 2644 3458 1729 2288 1007 1058 2441 102 1144 311 8709 7403 1400 2022 305 39072 74 m3 Volumen de cuadro por cuadro 1.6 Peso de madera por cuadro 1270 kg Madera por cuadro 673 ITEM AREA A CUBRIR (m2) Poste Sombrero Tirantes Solera Tablas para forro Total 9.3 pie2 LONG. 2.05 1.8 0.6 1.8 1.6 SECCION w N°. Estaciones h 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 Fuente: Elaboración Propia Por lo tanto el total de madera a utilizarse será de 46618 pie2 c/u 0.2 0.2 0.2 0.2 0.05 Cantidad Pie2 Est. 12 12 12 12 12 6 3 4 3 29 2502 1098 488 1098 2360 7546 75 5.6 APLICACIÓN DE PERNOS TIPO HYDRABOLT PARA SOSTENIMIENTO EN DIATOMITA En este capítulo se determinaron la razón de porque se utilizaran los pernos de anclaje tipo hydrabolt y malla de doble torsión, así también las consideraciones que determinaron el espesor de los sombreros y el factor de seguridad. Se han determinado los siguientes objetivos Verificar si es viable la perforación en este tipo de material y comprobar que los taladros luego de la perforación permanecen inalterables y disponibles para aplicar el perno de anclaje. Comprobar la resistencia a la tensión de los pernos de anclaje en la Diatomita. Se han determinado las consideraciones: En la construcción del Pique, el objetivo principal es mantener estable las paredes en toda el área perimetral, garantizando la seguridad al personal que trabajará en esta labor minera durante y después de la construcción. Mantener estable las paredes del Pique por un tiempo no menor de 24 meses. 76 El compromiso con la seguridad implica sugerir el uso del mejor perno que aplique o se adecue mejor a las características de este yacimiento para ello se probó 2 tipos de pernos: Hidrabolt (swellex) Split set. Los recursos a utilizar son: 01 Compresora de 250 C.F.M. 01 Perforadora Jack-Leg - marca Zig. 01 Intensificador de presión para colocar los pernos hydrabolt. 01 Pull Test para determinar el esfuerzo de resistencia a la tensión de los pernos o prueba de arranque en el macizo rocoso Diatomita. 01 Cilindro de Agua de 50 galones. 01 Barreno de 4 pies. 01 Broca de 32 mm. 03 Pernos Split Set de 5 pies de 36 mm. 02 Pernos Hydrabolt. De 4 pies, de 21m.m. de diámetro plegado. Accesorios para perforación (mangueras, accesorios en general) Camioneta 01. 77 5.6.1 Pruebas de Arranque para Examinar el Esfuerzo a la Tensión. a) Prueba de Arranque al Perno Split set: Instalamos al cabezal del split set los componentes del Pull Test (Mordaza, espárrago de 1”, Castillo, Cilindro de Equipo y enroscamos con la mariposa. Iniciamos la prueba accionando la palanca del Pull Test, cuando el manómetro indicaba 3.25 t, cae la tensión del splits set con la roca. b) Prueba de Arranque al Perno Hidrabolt: Instalamos al cabezal del hydrabolt los componentes del Pull Test. Iniciamos la prueba accionando la palanca del Pull Test. Cuando el manómetro indicaba 8.75 t paralizamos el accionamiento que incrementa la presión, debido a que el resultado supera el rango mínimo requerido. “El perno Hydrabolt puede soportar mayor presión”. La especificación técnica del Hydrabolt y la malla de doble torsión se observara en los anexos. 5.7 FACTOR DE SEGURIDAD Presión del Terreno (σt) Condiciones de carga α = 1.5 Difícil 78 Densidad del macizo Ancho excavación 1.3 t/m3 W = 2.6 m σt = α.δ.L = 5.07 t/m2 0.507 Kg/cm2 Longitud del sombrero (sombrero lateral) L = 1.3 m 130 cm Esp. entre cuadros (longitud del poste) a = 0.5 m 50 cm Esfuerzo flexión, concreto σsf = 100 Kg/cm2 Esfuerzo cortante, concreto ζ = 30 Kg/cm2 Dimensiones del sombrero dd = 1.084 (σt a L2/ σsf)1/3 = 17.6 cm Factor de Seguridad Fuerza Resistente = 1 perno hydrabolt/ 1.6 m2 σr = 8.75 t. Fuerza Resistente = 8.75 t / 1.6 m2 = 5.46 t/m2 Fuerza de Empuje = 5.07 t /m2 (dato obtenido del estudio del pique a 80 m. de profundidad por SVS Ingenieros). Factor de seguridad = (5.46 t/m²)/(5.07 t/m²) = 1.07 79 5.8 DISEÑO DE SOSTENIMIENTO CON VIGAS DE CONCRETO PREFABRICADO Y MALLA DE DOBLE TORSION 5.8.1 Criterios de Diseño En el diseño del pique se ha tomado los siguientes criterios de diseño: El personal se trasladara por las escaleras. La ventilación es forzada, tipo impelente, se empleara ventilador y ducto de ventilación, que será una tubería de PVC de 20 cm de diámetro. El izaje de los escombros de las excavaciones es mediante un skip, el mismo que contara con guías de madera. El sostenimiento del pique será realizado con mallas galvanizadas de doble torsión hexagonal de 6 x 8 cm y un diámetro del alambre de 6 mm, con una resistencia a la tensión de 2100 Kg/cm 2. Esta malla se fijara a las paredes de excavación con pernos de roca tipo Hydrabolt con un espaciamiento de 0.7 m a 1 m de longitud y ubicadas en forma intercaladas. El área asignada para los trabajos de exploración no deberá exceder 0.7 Hectáreas y se distribuirá como sigue: o _ Labores mineras, trinchera y pique de 0.5 Ha. o _ Plataformas de perforación de 0.2 Ha. 80 En las excavaciones no se utilizaran explosivos Se trabajara en 3 turnos de 8 horas de trabajo por día. 5.8.2 Excavación Subterránea El pique tendrá una profundidad de 55 metros, requiriéndose 01 metro más de excavación para la captación de agua y bombeo, por lo que la profundidad será 56 metros, las dimensiones de la sección horizontal son: - Sección exterior = 2.5 m x 1.5 m. - Sección interior = 2.2 m x 1.2 m El volumen total de material a ser excavado del pique es de 206.3 m³: con un peso de 268.15 t A nivel del piso se ubicara el brocal del pique, construido en concreto armado, con una altura de 0.7 m y con un espesor de 0.30 El primer cajón de concreto armado (tipo kayson) va anclado al brocal y sellado con una mezcla de mortero, agua y cemento (plano 16-16) Excavación a pulso En la excavación, no se emplearan explosivos, ocasionalmente, se empleara un martillo picador neumático para remover capas de elevada cohesión, se estima que el avance promedio de 3.75 m³/ ml. Izaje de desmonte. El desmonte producto de la excavación será izado a superficie con el auxilio del skip . 81 Izaje de vigas prefabricadas. El volumen promedio de las vigas prefabricadas a emplear serán: Viga mayor : 0.068 m3 Viga menor : 0.037 m3 Las especificaciones se podrán observar en el plano 17-17. El número de viajes que se requiere para profundizar 2 metros es de 20 viajes. Determinándose que el tiempo total del ciclo de limpieza es de 10 horas. 5.8.3 Sostenimiento El sostenimiento del pique será realizado con mallas galvanizada de doble torsión hexagonal de 6 x 8 cm y de 6 mm de diámetro con una resistencia a la tensión de 2100 Kg/cm2 (ver anexo 3), esta malla se fijara a las paredes de la excavación con pernos de roca tipo Hydrabolt, con un espaciamiento de 0.7 m a 1 m de longitud y ubicadas en forma intercaladas. Como sabemos que la longitud del pique será de 55 m de profundidad, para lo cual se empleara 12 elementos prefabricados de concreto armado (tipo kayson), con el fin de efectuar la excavación y aseguramiento del sostenimiento en el tramo de 6 m. de material de depósitos eólicos. A continuación se reforzara la excavación con la colocación de una malla doble torsionada hexagonal de 6x 8 cm lo cual será fijada a las paredes 82 de la excavación mediante pernos de roca tipo hydrabolt. Como complemento para efectos de facilidades en el tránsito de las personas hacia el fondo del pique y del balde para la extracción del material, se instalaran vigas de concreto armado espaciados a cada 2 m, lo cual serian 27 tramos, atendiendo esta, a sus características geológicas y geotécnicas y el grado de dificultad para la excavación. El pique tendrá una vida útil de 4 años. 5.8.3.1 Pernos de Sostenimiento Tipo Hydrabolt Los pernos de anclaje tipo hydrabolt, se introducirán dentro de los taladros ya realizados, para luego a través de la bomba se confinaran al macizo rocoso a una presión constante de 300 bar, formando un arco de auto soporte con el propio macizo rocoso (ver anexos). Para los cálculos del sostenimiento con malla, vigas de concreto, elementos de concreto, la longitud del pique se ha dividido en 2 tramos, atendiendo a sus características geológicas y geotécnicas y el grado de dificultad para la excavación. 5.8.3.2 Fibra de Acero La fibra de acero teniendo una resistencia a la ruptura mayor de 1100Mpa (ver anexos), será suministrado en el concreto en una relación de 40kg/m3 de concreto. 83 5.8.3.3 Entablado de División Para efecto de dividir el compartimiento de izaje del material (skip) y el compartimiento para tránsito de personas (escaleras), se utilizaran paneles de madera, compuestos por tablones de 6 pulgadas por 1 pulgada de espesor y por 7 pies de alto. 5.8.3.4 Cuadrilla de Trabajo Típica La cuadrilla típica por turno de trabajo tiene la siguiente distribución de personal: 01 Capataz, 01 Winchero, 02 Perforista (sostenimiento), 03 Operarios (limpieza y sostenimiento), 01 Mecánico electricista. En total 8 personas por personas por día turno, laborando en 3 turnos se requerirán 24. 5.8.4 Ciclo de Excavación El ciclo de excavación para profundizar 2 metros de pique es: 84 Cuadro 5.8 Ciclo de Excavación para Profundizar el Pique Actividad Excavación y evacuación de desmonte Instalación de Mallas y Pernos Instalación de estructura de concreto TOTAL Volumen de Tiempo Obra (Horas) Rendimiento 7.5 m3 10 0.75 16 m2 08 2 1 estructura 6 0.16 24 Turno 3 Fuente: Elaboración Propia 5.9 DISEÑO DE SOSTENIMIENTO CON PLACAS DE CONCRETO PREFABRICADO Y MALLA DE DOBLE TORSION 5.9.1 Criterios de Diseño Para el diseño del pique se ha tomado las características de diseño con vigas de concreto pre fabricado variando en los siguientes puntos: La ventilación es forzada, tipo impelente, se empleara ventilador y ducto de ventilación, que será una tubería de PVC de 20 cm de diámetro en la parte primera parte, luego será colocada una manga de ventilación. El sostenimiento del pique será realizado con mallas galvanizadas de doble torsión hexagonal de 6 x 8 cm y un diámetro del alambre de 6 mm, con una resistencia a la tensión de 2100 Kg/cm 2. Esta malla se fijara a las paredes de excavación con la colocación de lo 85 dowells de una longitud de 0.7 m x 1.5 m y 0.5 m x 2.5 m, intercaladas con los prefabricados. Se trabajara en 2 turnos de 10 horas de trabajo por día. 5.9.2 Excavación Subterránea La excavación tendrá una profundidad de 55 metros, El pique tendrá una profundidad de 55 metros, requiriéndose, las dimensiones serán: - Sección exterior = 2.55 m x 1.55 m - Sección interior = 2.50 m x 1.50 m El volumen total de material a ser excavado del pique es de 217.4 m³: con un peso de 282.57 t. El primer tramo de concreto armado (encofrado y vaciado) va anclado al brocal y sellado con una mezcla de mortero, agua, cemento y con dowells de 1.4 m de profundidad Excavación a pulso (Los rendimientos que se indican son para profundizar un metro lineal de pique). En la excavación, no se emplearan explosivos, ocasionalmente, se empleara un martillo picador neumático para remover capas de elevada cohesión, se estima que el avance promedio de 3.95 m³/ ml. Izaje de placas prefabricadas: el volumen promedio de elementos prefabricados a emplear en un cuadro de izaje será: 86 Placa grande : 0.062 m3. Placa pequeña : 0.053 m3. El número de viajes que se requiere para profundizar 2 metros es de 21 viajes. Determinándose que el tiempo total del ciclo de limpieza es de 10.5 horas. 5.9.3 Sostenimiento El sostenimiento del pique será realizado con mallas galvanizada de doble torsión hexagonal de 6 x 8 cm y de 6 mm de diámetro con una resistencia a la tensión de 2100 Kg/cm2, esta malla se fijara a las paredes de la excavación con pernos de roca tipo Hydrabolt y en algunas ocasiones si lo amerita el uso de dowells de 0.40 m de longitud En los primeros seis metros a partir del brocal se realizar un vaciado de concreto y si en algunas ocasiones amerita utilizar inyecciones de cementos, cada vaciado de concreto se realizara entre dos metros lineales con el fin de poder pasar el tramo de los depósitos eólicos. Luego se instalaran las placas de concreto con su respectivo perno de roca tipo hydrabolt (ver plano 18, 19). 5.9.3.1 Cuadrilla de Trabajo Típica La cuadrilla típica por turno de trabajo tiene la siguiente distribución de personal: 87 01 Capataz, 01 Winchero, 02 Perforista (sostenimiento), 02 ayudantes, En total 6 personas por turno, laborando en 2 turnos se requerirán 12 personas por día. 5.9.4 Ciclo de Excavación El ciclo de excavación para profundizar 2 metros de pique es: Cuadro 5.9 Ciclo de Excavación para Profundizar el Pique Actividad Excavación y evacuación de desmonte Instalación de Mallas y Pernos Instalación de estructura de concreto TOTAL Fuente: Elaboración Propia Volumen de Tiempo Obra (Horas) 7.90 m3 12 0.66 7.6 m2 06 1.26 1 estructura 06 0.17 24 Rendimiento Turno 2 88 CAPITULO VI: SERVICIOS MINEROS 6.1 DETERMINACION DE LA ILUMINACION La iluminación del proyecto ha sido determinada de acuerdo a una sectorización en el diseño de las instalaciones: Zona exterior: se proyectaran los cables eléctricos en forma aérea, y las luminarias serán como mínimo 340 cd/cm2 Zona de acceso: Proyectada en función de la distancia de velocidad del balde (castillo). Zona de umbral: tramo donde se inicia el descenso de la iluminación natural. En este tramo se debe dimensionar una iluminación de tal manera que la retina pueda refractar los rayos de luz para enfocar apropiadamente. Zona de transición: tramo donde la iluminación natural es nula, para lo cual existirán iluminación cada 2 metros alcanzando 122 cd/cm2 solamente en la zona acceso del personal. 89 Zona interna: se instalara la luz permanente dando esta en 244cd/cm2. 6.1.1 Instalación Eléctrica Los cables de alimentación entraran por los lados laterales de la excavación sin perjudicar el transito tanto del skip como del personal. Dichos cables ingresaran por un canal o tubo. Las secciones de estos canales permitirán la colocación de los cables con la mayor facilidad posible. Los tubos tendrán un diámetro 1.6 veces mayor al diámetro del cable. Se tomaran medidas necesarias para asegurar en todo momento la protección mecánica de los cables y su fácil identificación. Por otro punto se tendrá en cuenta, para evitar los riesgos de posibles incendios, los aisladores necesarios que serán aprobados por la supervisión de seguridad. 90 ESQUEMA 1: INSTALACION EN EL EXTERIOR DEL PIQUE Fuente: Elaboración Propia Postes de Luz con luminarias Alumbrado interno (focos) En casos de emergencia se tendrá un stock de 5 lámparas tipo farol de 6 Vcc. 6.2 DETERMINACION DE LA VENTILACION Como la excavación del pique se realizo manualmente, la dotación de aire debió ser requerida, manteniendo las condiciones termo-ambientales, adecuadas para el personal que trabajo en la profundización del pique. 6.2.1 Demanda de Aire De acuerdo con las normas establecidas por el Reglamento de Seguridad e Higiene Minera del Perú – RSHM (Art. 204), la velocidad del 91 aire en el frente donde se encuentra el personal deberá ser mayor a 20 m/min, por lo que para efectos del diseño, se consideró, la siguiente tabla de contaminantes, sus principales fuentes y cuáles son sus efectos a la salud: CUADRO 6.2 PRINCIPALES FUENTES CONTAMINANTES CONTAMINANTES PRINCIPALES FUENTES EFECTOS EN LA SALUD CO Combustibles Fósiles Daños al Sistema Nervioso Central y Cardiovascular SOx Combustibles Fósiles contenido Azufre Cardiovasculares y Respiratorios NOx Combustión a Alta Temperatura de Combustibles Fósiles Tracto Respiratorio Alto y Bajo Algunos Poseen Propiedades Hidrocarburos no Uso de petróleo, Cancerígenas, saturados y aromáticos Carbón y Gas natural Terratogenicas y Mutagenicas Actividades Industriales Afecciones en el de Transporte, Sistema Respiratorio, Particulas Combustión y Causas Nervioso Central, Renal naturales y Gastrointestinal Fuente: Reglamento de Seguridad e Higiene Minera 6.2.2 Necesidades de Aire de Acuerdo a Diferentes Altitudes Para respiración Personal: De 0000 msnm a 1500 msnm 3.0 m³/min. 92 De 1501 msnm a 3000 msnm 4.2 m³/min De 3001 msnm a 4000 msnm 5.1 m³/min De 4001 msnm a mas msnm 6.0 m³/min De acuerdo al número de personas que laboran en la profundidad del pique (4 personas), y como no se utilizaban explosivos, ni equipos diesel, el caudal fue de dada con la siguiente relación: Q = Area de la excavación x Velocidad. Q = 2.5 m x 1.5 m x 20 m/min = 75 m³/min ≈ 2649.00 cfm. Con el fin de garantizar que se cumpla con este requerimiento, fue necesario diseñar un sistema de ventilación, capaz de descargar 2800 cfm, en el interior del pique. 6.2.3 Sistema de Ventilación Requerida El sistema de ventilación mas recomendable para este tipo de excavación es el de ventilación forzada, que permite conducir el aire fresco desde la superficie hasta el frente de trabajo a través de un ducto flexible (manga de ventilación). Asumiendo que no más del 10% del área de la excavación vaya a ser ocupada por el ducto de ventilación para no interferir con las tareas de 93 excavación y la remoción del material excavado, se podrá acomodar un ducto flexible de 12” de diámetro. Debido a las diferentes perdidas de carga, por el rozamiento y juntas que existen a lo largo de la manga de ventilación, el caudal que debe impulsar el ventilador a instalarse al inicio de la línea de la ventilación debió ser mayor que el que se requiere en el frente de trabajo. Se utilizó ductos de ventilación flexible nuevos, de buena calidad y con las juntas correctamente instaladas, lo cual permite considerar que las fugas de aire que se pudieron presentar a lo largo de la línea de ventilación, serían del orden de 2.5% por cada 50 m de ducto, de manera que cuando el pique alcance su profundidad máxima, el ventilador a emplearse deberá ser capaz de impulsar un caudal de aire de 2870.00 cfm, a través de la línea de ventilación, para garantizar que al frente de trabajo llegue el caudal requerido de 2800.00 cfm. El factor de fricción para este tipo de ductos es de 0.0033 kg/m³ (valor equivalente a (18 x 10¯¹º lb.min²/ft⁴, en el sistema inglés), pero para el cálculo que se obtuvo, se ha considerado un valor algo más conservador de 0.004 kg/m³. Para lograr impulsar el caudal requerido cuando el pique alcance su longitud máxima de 55 m, se requirió instalar en la boca del pique un ventilador axial. 94 En esas condiciones, el consumo de energía del ventilador a instalarse en la parte superior del pique será del orden mínimo de 12 HP. Esta potencia permite asegurar que la velocidad del aire al interior del pique no será nunca menor de 25 m/min, la misma que permitirá garantizar condiciones termo ambientales adecuadas en el interior de la excavación y cumplir con el requerimiento del RSHM, que en su Art. 204 (e) establece que la velocidad del aire en el frente de trabajo no deberá ser menor que 20 m/min (0.33 m/s). Dicho calculo se realizo a 55 m de profundidad, lo cual se garantiza que a partir de los 15 m de profundidad será utilizado dicha a ventilación con ayuda de la ventilación natural. 6.2.4 Instalación de Ventilación El ventilador debió ser conectado a la línea de conducción al inicio de ésta, a través de una transición rígida de 1.5 m de longitud como la que se muestra a continuación, para garantizar una buena recuperación de la energía cinética del aire antes de su ingreso a la línea de conducción flexible: 95 Esquema 02: Ventilador 1.00 M ø = 0.457 m (18") VENTILADOR 18-14-3450-II-B ELEMENTO RIGIDO DE TRANSICION ø = 0.305 m (12") DUCTO FLEXIBLE DE 12" Fuente: Elaboración Propia El extremo de la línea de conducción deberá mantenerse a 4-5 m del frente de trabajo para garantizar una buena ventilación en la zona de trabajo, tal como se muestra a continuación: Esquema 03: Sistema de Ventilación Fuente: Elaboración Propia 96 CAPITULO VII: GESTION OPERACIONAL 7.1 GENERALIDADES El presente estudio tiene por objeto garantizar la señalización y seguridad de las obras del pique exploratorio N° 9 Bayovar, mediante los requisitos mínimos que la empresa Cementos Pacasmayo tienen como objetivos, esto es con la finalidad de prevenir situaciones críticas que puedan poner en peligro la vida humana y las propias infraestructuras. a. Referencias Normativas Reglamento de seguridad e higiene minera DS 055-2010. OSHAS 18001:2007 Sistemas de gestión de la Seguridad y salud en el Trabajo. b. Señales de peligro Las señales de peligro se usan cuando existe un peligro o riesgo inmediato. No debe haber variación en el tipo de diseño de los letreros apostados para prevenir peligros específicos y riesgo de radiaciones. 97 Color. Los letreros de peligro se confeccionan usando los colores rojo, negro y blanco. c. Señales de instrucción. La señales de instrucción se usan cuando se necesita impartir conocimientos generales y sugerencias relacionadas con medio de seguridad. Color. Los letreros se confeccionan usando de fondo de color blanco y verde las letras. d. Ubicación Deberán colocarse una distancia del lugar que se desea provenir, de modo tal que permitan al personal tener tiempo en la reacción de una emergencia, de tal manera que asegure su mayor eficacia tanto de día como de noche. e. Distribución de las señalizaciones La distribución de señalizaciones se podrá observar en el plano N° 20-20. 98 7.2 SISTEMA DE GESTION DE SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL 7.2.1 Aspectos generales El principal objetivo de la empresa es proveer seguridad, protección y atención a los empleados en el desempeño de su trabajo. Los accidentes son algunos mas serios que otros, debido entre otras cosas a falla de equipos, infraestructuras inadecuadas y en alguna medida por fallas humanas, hacen necesario que todo servicio cuente con un manual que sirva de guía para minimizar estos riesgos y establezca el protocolo a seguir en caso de accidentes. Nuestro programa de salud ocupacional cuenta con los elementos básicos para cumplir con estos objetivos, los cuales incluyen datos generales de prevención de accidentes, la evaluación médica de los empleados, la investigación de los accidentes que ocurran y un programa de entrenamiento y divulgación de las normas para evitarlos. La responsabilidad del éxito de nuestro programa de salud ocupacional es compartida por todos, y es indispensable en todas partes, empleados y supervisores realicen su mejor esfuerzo en este sentido. La Responsabilidad del empleado en el cumplimiento de las Normas de seguridad: A pesar de que nuestros empleados son la razón final de un Programa de Salud Ocupacional y el mayor beneficiado en su desarrollo, es necesario hacer énfasis en que a él le corresponde la mayor parte de la 99 responsabilidad. Es obligación de nuestros empleados el seguimiento estricto de las Normas de Seguridad a fin de garantizar un trabajo seguro. a. Responsabilidad de la supervisión: La empresa provee equipos de seguridad (EPP), equipo para el manejo de materiales, charlas informativas y simulacros, con los cuales se pueda obtener condiciones de seguridad adecuadas para su trabajo. Independientemente que el trabajo en la labor involucra riegos, el trabajador no puede asumir la responsabilidad de accidentes debido a negligencias administrativas. Este concepto se establece mejor, cuando se toma en cuenta el costo de atención médica del empleado, incapacidad, etc y el deterioro de la imagen del laboratorio en materia de seguridad. b. Funciones del Supervisor del programa: El Supervisor de Seguridad es la primera línea en nuestro programa, ya que es la persona que está en contacto directo con nuestros empleados y es el nexo directo con la administración en materia de seguridad. Este supervisor realizará sus funciones en nombre del supervisor de seguridad. Entre sus funciones podemos mencionar: a) Planear, administrar y hacer los cambios necesarios en el programa en el caso de accidentes. 100 b) Reportar al Supervisor de la seguridad de las labores. c) En caso de accidentes, debe investigar y mantener un récord de los mismos, así como tomar las acciones correctivas necesarias, deberá presentar sus observaciones y recomendaciones al supervisor de seguridad como a la gerencia general. d) Coordinar los programas de entrenamiento en seguridad. e) Hacer inspecciones con el propósito de descubrir y corregir practicas no seguras en la labor. f) Revisar y aprobar desde el punto de vista de la seguridad la adquisición de nuevos equipos y facilidades estructurales. g) Supervisar las actividades de prevención de incendio y primeros auxilios. h) Contribuir a vigilar los casos de enfermedad o ausencia laboral del personal de laboratorio, por si pudieran estar relacionados con el trabajo. Examen periódico: Estos exámenes tienen como propósito, la detección temprana y tratamiento de alguna enfermedad ocupacional. Los exámenes periódicos pueden servir también para la detección de enfermedades no 101 relacionadas con el trabajo, tal es el caso de la hipertensión, diabetes o enfermedades malignas. Los exámenes periódicos deben realizarse al menos dos veces al año. Programa de inmunizaciones: Parte del programa de Salud Ocupacional es el refuerzo que deben recibir nuestros empleados para evitar el desarrollo de algunas enfermedades que pueden prevenirse por inmunizaciones. Algunas de estas son: Vacuna contra la Hepatitis B Vacuna contra Pneumococo: Recomendada para personal inmunosuprimido, diabéticos y con anemia falciforme. Vacuna contra Tifoidea: Mantenimiento del récord del empleado: Al igual que en la práctica médica general, el récord del empleado debe mantenerse por todo el tiempo en que se realice el trabajo. Esto incluye todos sus exámenes físicos, de laboratorio, accidentes, diagnósticos y tratamientos. La ficha del empleado debe contener además, información referente a su dirección casera, número telefónico de su hogar, si es alérgico a algún medicamento, si sufre de alguna enfermedad, medicamentos que consume por prescripción médica, nombre y números 102 telefónicos y dirección de trabajo de su cónyuge y otros familiares en caso de urgencias, nombre de su médico personal, y cualquier otra información que pueda ser de utilidad en una emergencia. Notificación de accidentes Todo accidente laboral, por pequeño que sea, debe ser notificado primero a su jefe de sección, a la supervisión de seguridad, para dejar constancia del hecho. Dependiendo de las circunstancias, puede o no realizarse una evaluación médica inmediata o también puede realizarse posteriormente según la gravedad del caso. Medidas inmediatas en caso de accidente laboral severo: Durante las operaciones normales en el pique, siempre existe el potencial para que surja una emergencia. En éstos casos un plan de respuesta a la emergencia debe estar preestablecido. Durante estas situaciones, todos los empleados deben saber como actuar y reaccionar dependiendo de la emergencia. Una vez formulado el plan, éste debe ser colocado en lugar visible a fin de poderlo consultar con rapidez cuando sea necesario. Investigación del accidente: Fallas humanas, en los equipos, son la causa de la mayoría de los accidentes en las labores. La investigación del accidente determina cómo y porqué estos fracasos ocurren. Usando la información obtenida en una investigación, se pueden prevenir accidentes semejantes o peores. El 103 investigador debe conducir la investigación con la idea de prevenirlo en el futuro, no buscando culpables, ya que el accidente es por sí, un acontecimiento imprevisto y no deseable. Un accidente puede a veces, tener mas de una causa; esto incluye causas directas e indirectas. En la investigación del accidente, se deben tomar en cuenta todas las circunstancias implicadas. Los investigadores del accidente se deben interesar en cada acontecimiento, así como también en la sucesión de los mismos. La reaparición de accidentes parecidos en áreas comunes de exposición, implica un mayor énfasis en prevenir que los mismos se repitan. El procedimiento de la investigación: Los procedimientos utilizados en las investigaciones, dependen de la naturaleza y consecuencias del accidente. Esta investigación está bajo la responsabilidad del Supervisor de seguridad, el cual puede designar a otra persona para que realice la investigación. El investigador debe tener en cuenta lo siguiente: Defina el alcance de la investigación. Descripción del accidente con el daño ocasionado. El procedimiento normal en que ocurrió el accidente. Ubicación del sitio del accidente. 104 Ubicación de los testigos. Los acontecimientos que precedieron al accidente. Hacer dibujos o fotografía si es necesario. Entrevistar a cada víctima o testigo. Registre las circunstancias antes, durante y posterior al accidente. Un investigador debe buscar las desviaciones de la norma. Indique la situación original y lo que se afectó. Liste las causas posibles del accidente. Las entrevistas: Obtenga las declaraciones preliminares tan pronto como sea posible. Describa la posición de cada persona presente en un mapa. Permita que cada entrevistado hable libremente Atienda el relato y no discuta con el testigo. Registre las palabras exactas usadas por los testigos para describir cada observación. Suministre a cada testigo una copia de su declaración. 105 Es recomendable que las declaraciones sean firmadas. Ser paciente, una persona que ha sufrido una experiencia traumática, pudiera no recordar bien los hechos. La investigación del accidente no está completa, hasta que un informe sea preparado. Este informe puede incluir lo siguiente: Dónde y cuándo ocurrió el accidente. Quién y qué estuvieron implicados. Cómo ocurrió el accidente. La sucesión del daño. Testimonio de los testigos presenciales. El análisis del accidente. Las recomendaciones para prevenir accidentes similares, que incluyan acciones inmediatas y a corto plazo. Atención al trabajador: El trabajador accidentado debe ser atendido por el personal de Riesgos Profesionales, los cuales serán responsables de las curaciones, tratamiento inicial, hospitalización si fuera necesario, evaluaciones 106 posteriores, incapacidades, etc. El supervisor de seguridad de la labor estará en contacto directo con el médico tratante, para ayudar en cualquiera necesidad durante la atención del empleado. Programa de entrenamiento y divulgación Entrenamiento del personal sobre causas potenciales de accidentes en el trabajo y sustancias peligrosas: La educación y entrenamiento del personal representa un importante componente de cualquier programa de seguridad y salud ocupacional, por lo que éste aspecto debe formar parte del mismo. Los empleados deben recibir información precisa y clara referente a los riesgos que pueden encontrar en el curso de su trabajo y las acciones necesarias para resolverlos. Este entrenamiento debe ser dinámico y amoldarse a las circunstancias que se presenten, tales como la introducción de nuevas técnicas, equipos o reactivos. El programa de educación continuada en seguridad, debe tener presente los siguientes aspectos básicos: Proveer información a cerca de potenciales peligros en el trabajo. Instruir al trabajador en el manejo seguro de equipos Ofrecer información respecto a procedimientos de emergencia, incluido fuego y evacuación del área de trabajo. 107 Familiarizar al empleado con los procedimientos de seguridad de la institución. Motivar al empleado en la práctica de procedimientos seguros de trabajo. 7.3 GESTION DE CALIDAD 7.3.1 Propósito y Alcance El propósito fundamental de establecer y describir nuestro sistema de gestión de la calidad, el cual está basado en la norma internacional ISO Sistemas de Gestión de la Calidad – Requisitos. Con el fin de demostrar nuestra capacidad para proporcionar consistentemente nuestro servicio cumpliendo con los requisitos de Cementos Pacasmayo, establecidos en las bases de licitación que nos fue llegada procedemos a dar nuestro alcance. El alcance de nuestro sistema de gestión de la calidad involucra a toda la organización y a todos nuestros servicios, los cuales son realizados en nuestras instalaciones. 7.3.2 Antecedentes de la Empresa. La empresa realiza trabajos exclusivos, en obras subterráneas de gran envergadura, asimismo se cuenta con el personal altamente calificado para el cumplimiento de los objetivos y metas en la ejecución de obras. 108 La empresa ha ejecutado obras especializadas en excavaciones subterráneas importantes para la construcción y desarrollo minero del Perú. Enfoque basado en procesos MEJORA CONTINUA SISTEMA DE GESTION DE CALIDAD DE LA ORGANIZACION CLIENTE Entrada de Requisitos SATISFACCION DEL CLIENTE Salida de Productos 7.3.3 Política de Calidad La empresa, declara mantener el compromiso de entregar un servicio que satisfaga las expectativas de calidad de sus clientes, cumpliendo con las obligaciones acordadas contractualmente. Por ello, el sistema de gestión de calidad, está orientado a la búsqueda de la excelencia en la gestión de sus procesos, asegurando que estos se realicen de acuerdo a procedimientos establecidos. Las actividades y herramientas definidas en el sistema de Gestión de Calidad permitirán el mejoramiento continuo de sus procesos. Así cada área y faena, consientes del compromiso adquirido, llevaran un control y 109 estudio de cualquier no cumplimiento en sus procesos a fin de precisar su causa, enmendar su efecto y evitar la recurrencia. El compromiso y participación de todos los trabajadores, junto al trabajo en equipo y capacitación permanente, permitirán alcanzar los objetivos de calidad. Objetivos de calidad Versatilidad, al combinar las habilidades de contratista general y especialista. Capaces de coordinar a todo nivel proyectos que involucren trabajos subterráneos Creatividad técnica, a través del desarrollo de soluciones y variantes competitivas y seguras para los clientes. Capacidad logística, que permite movilizar rápidamente medios humanos o materiales, tanto nacionales como extranjeros, en número calidad y diversidad que se requiera. Flexibilidad contractual, para adecuarse a las modalidades contractuales exigidas por clientes, con una optimización y respeto irrestricto de los plazos y presupuestos acordados. 110 7.4 ORGANIGRAMA. 111 7.4.1 Matriz de Responsabilidades. En lo siguiente se describe la responsabilidad de cada uno de los puestos de nuestra organización que participan en el sistema de gestión de la calidad: GERENTE GENERAL ASESOR TECNICO GERENCIA DE OPERACIONES 7.4.2 Sistema de Gestión de la Calidad. Requisitos generales. Los requisitos de nuestro sistema de gestión de la calidad implican que nuestra gestión, está conformado por nuestro personal, la forma en que nos relacionamos, los procesos y los recursos que utilizamos para garantizar la calidad de nuestros servicios. El sistema incluye desde el diseño y ejecución hasta la entrega del servicio posterior. Responsabilidad de la dirección. Compromiso de la dirección. mantener un compromiso con el desarrollo, con una mejora continua de nuestro sistema de gestión de la calidad. Este compromiso se manifiesta a través de las siguientes actividades: 112 Comunicación continúa con el personal, la importancia de cumplir los requisitos de los clientes, así como los reglamentarios y legales. Realiza revisiones periódicas para verificar el cumplimiento con la norma, así como si se están cumpliendo los objetivos de la calidad. Establece y transmite la política y los objetivos de la calidad, de tal manera que son comprendidos, implantados y mantenidos dentro de la empresa. Asegura la disponibilidad de los recursos necesarios. Conserva evidencias de las actividades anteriores. Enfoque al cliente. Innovación: Esforzarse por entregar a nuestros clientes soluciones innovadoras, basadas en la experiencia que nos entregan los trabajos realizados en el país y la experiencia de nuestra casas matriz. Seguridad: Ejecutar los trabajos bajo un ambiente seguro tanto para nuestros trabajadores como para el entorno de nos rodea, tratando de que el impacto sobre éste, sea el mínimo posible. Calidad: cumplir los parámetros de calidad exigidos por el cliente y los parámetros propios de la empresa, que son una 113 condición necesaria de una adecuada productividad en el desarrollo de nuestros productos. Satisfacción del cliente: cumplir las especificaciones y/o los requerimientos definidos por el cliente a las soluciones aplicadas. 114 CAPITULO VIII: PRESUPUESTOS 8.1 RESUMEN Se han considerado tres tipos de diseños, para los cuales se han determinado los siguientes presupuestos: RESUMEN DE LOS PRESUPUESTOS PROPUESTOS TIPO I * TIPO II TIPO III Parcial (US$) Parcial (US$) Parcial (US$) TRABAJOS PRELIMINARES 31,800.00 28,200.00 28,200.00 2.00.00 EXCAVACION MASIVA 81,315.06 3.00.00 CASETA DE GRUPO ELECTROGENO 2,053.50 2,053.50 2,053.50 4.00.00 BASE DE VENTILADOR 291.61 210.35 210.35 5.00.00 ALMACEN 6,738.32 4,246.42 4,246.42 6.00.00 OFICINAS 5035.13 2,062.13 2,062.13 7.00.00 TALLER 4,996.80 4,996.80 4,996.80 8.00.00 COMEDOR 3,057.20 2,801.20 2,801.20 9.00.00 VESTUARIOS Y SS.HH. 2,020.86 2,216.86 2,216.86 10.00.00 BASE DE WINCHE 2,714.12 2,714.12 2,714.12 11.00.00 TRIPODE DE IZAJE 4,756.79 6,777.95 6,777.95 12.00.00 COLLAR 2,656.67 5,990.55 5,990.55 13.00.00 PIQUE 67,317.89 75,324.18 83,024.18 COSTO DIRECTO 214,753.95 137,594.05 145,294.05 GASTOS GENERALES 138,365.97 81,895.98 81,902.26 21,475.39 13,759.41 14,529.41 374,595.31 233,249.44 241,725.72 Item Descripción 1.00.00 UTILIDAD COSTO TOTAL NO INCLUYE IGV *El análisis de precios unitarios y el metrado de madera se observa en los anexos. 121 CAPITULO IX: CRONOGRAMA Se ha determinado tres tipos de cronogramas de acuerdo a las diferentes características de los proyectos presentados, en el cuadro siguiente se presenta el resumen. CRONOGRAMA DE CONSTRUCCION DEL PIQUE RESUMEN DE CRONOGRAMA CONSTRUCCION DE PIQUE PARA EXTRACCION DE MUESTRAS DE FOSFATOS TRABAJOS PRELIMINARES Tipo I Tipo II Tipo III 120 días 120 días 120 días PLATAFORMA DE EXCAVACION 17 días CASETA DE GRUPO ELECTROGENO 11 días 14 días 14 días BASE DE VENTILADOR 5 días 3 días 3 días ALMACEN 14 días 6 días 6 días OFICINAS 16 días 6 días 6 días TALLER 13 días 15 días 5 días COMEDOR 27 días 9 días 9 días VESTUARIOS Y SS.HH. 22 días 16 días 16 días BASE DE WINCHE 7 días 8 días 8 días TRIPODE DE IZAJE 11 días 7 días 7 días COLLAR 6 días 8 días 8 días PIQUE 82 días 90 días TOTAL 125 días 120 días Fuente: Elaboracion Propia 110 días 132 días 125 CAPITULO X: EJECUCION DEL PIQUE MINERO La empresa contratista especializada en ingeniería geotécnica, civil y minera. Ofreciendo un completo rango de soluciones geotécnicas, fundaciones especiales, trabajo subterráneo, mejoramiento de suelos y obras mineras. Por ello, el sistema de gestión está orientada a la búsqueda de la excelencia en la gestión de procesos, asegurando que estos se realicen de acuerdo a procedimientos establecidos. El presente expediente mostrara como a partir de dos puntos clave conocidos como las dos “E” (eficiencia y eficacia), pueden dar frutos en el mejoramiento y en la calidad del desarrollo de un trabajo. La aplicación de estos dos puntos resultaron una gran experiencia en la ejecución de cómo se puede desarrollar a base de una constante supervisión y sobre la capacidad de liderazgo. Para la buena ejecución del Pique exploratorio N° 9 Bayovar, los sistemas de producción es indispensable conocerlos debido a que siempre debemos saber a dónde vamos y que deseamos. 126 Dicha investigación se llevo a cabo en forma cuantitativa (observación, análisis, explicar y ejecutar). Para tomar en énfasis el buen desarrollo del proyecto, fue necesario conocer el sistema de producción, lo cual se demuestra en la siguiente tabla siguiente. SISTEMA DE PRODUCCION SISTEMA ENTRADAS PRINCIPALES RECURSOS PRINCIPALES FUNCIONES DE TRANSFORMACION Minería Excavación Ingenieros, Excavación del Sostenimiento Trabajadores, Pique minero para Equipos la obtención de muestras PRINCIPAL PRODUCCION DESEADA Cliente satisfecho Fuente: Observación directa Elaboración propia Uno de los factores primordiales que requiere liderazgo, es detallar la efectividad de las operaciones, como administrar al cliente y la innovación de todo producto. La importancia de la selección de una tecnología apropiada dará un mejor proceso en la extracción de muestras en el Pique Minero; El conocer las alternativas de prioridad como la capacidad de competir en el mercado depende del desarrollo de una estrategia de operaciones que este alineada a la misión de la empresa. ¿Qué es lo que esperaba de nosotros el cliente?, conociendo en reuniones anteriores cuando se desarrollo el diseño se conoció cual era 127 las perspectivas del cliente, para lo cual se ejecuto en tres formas: Conocimiento del Proyecto (Diseño), liderazgo, excelencia operacional, el equipo, se involucró en la calidad, precio y flexibilidad. Como es de conocer en la actualidad las diferentes empresas que no trabajan en la capital, refiriéndonos a compañías mineras, tiene que por según el texto único ordenado del decreto legislativo, en la ley de productividad y competitividad laboral aprobado en el decreto supremo 003-97, se aplico la importancia del Buen Ciudadano Corporativo, esta aplicación fue muy determinante para la ejecución y evolución de la empresa. 10.1 ANTECEDENTES Como el diseño del Pique exploratorio N° 9, fue elaborado por la misma contratista, la ejecución tendría que ser adecuada a todos los parámetros que se había estipulado en el diseño. Para lo cual se inventario los materiales que se tenían y lo que faltaría comprara si en caso fuera necesario. Servicio Requerido La Empresa especializada ejecuta los trabajos de excavación del Pique Minero de 2.5 x 1.5 m. de área y 55 m desde la superficie hacia el interior del yacimiento. 128 10.2 LUGAR DE TRABAJO El Proyecto Bayovar se ubica en el distrito y provincia de Sechura, departamento de Piura, aproximadamente a 900 km al norte de la ciudad de Lima y a 110 km al sur de la ciudad de Piura. Las rutas de acceso al proyecto son: Ruta terrestre: Lima-Cruce Bayovar Piura - Pique Ruta terrestre: Lima-Centro de Piura-Catacaos-Sechura La ejecución del Pique Minero, comprende lo siguiente: Se ha realizado la construcción del Pique minero, el mismo que necesita ser sostenido y reforzado con las placas de concreto prefabricados. El Pique tiene una sección de 2.5m x 1.5m y una longitud de 55 m. desde la superficie hacia el interior del yacimiento. Los trabajos de sostenimiento se inicio desde la superficie e ir descendiendo utilizando los equipos y materiales apropiados para tal fin. La Empresa NEOTECNICA SAC ejecuta los trabajos preliminares y todas las obras temporales o instalaciones provisionales necesarias. Suministra y transporta al sitio de las obras al personal y los equipos de construcción, maquinarias, repuestos y otros elementos necesarios. herramientas, 129 Desbrozamos y limpiamos todos los sitios donde se construyeron las obras provisionales o temporales. Construimos las instalaciones provisionales tales como se indicaba en el expediente del diseño. Las zonas de trabajo tienen la capacidad suficiente y necesaria para garantizar la buena calidad de las obras. Para la ubicación de las instalaciones provisionales, fueron autorizados por Fosfatos del Pacifico SAA 10.3 OPERACIONES Se tomaron los conceptos básicos de las cinco áreas funcionales de la empresa, esta se puede observar en el siguiente grafico. OPERACIONES LOGISTICA LOGISTICA PERSONAL FINANZAS MERCADEO $ LAS CINCO AREAS FUNCIONALES BÁSICAS DE LA EMPRESA. 130 El modulo de calidad de servicio fue la base en que desarrollamos las mejoras de esta. Juicio profesional Proceso físico y procedimientos Comportamiento del personal 131 CAPITULO XI: METODOLOGÍA 11.1 FUNDAMENTO La metodología para el desarrollo del pique exploratorio fue el modelo de “Calidad de Lagoven”, se basa en la gerencia de procesos, debido al enfoque que debe contribuir al mejoramiento. En la organización de una empresa el proceso de crecimiento se debe de tener claro, en que es lo que deseamos ser y a donde queremos llegar, esta acotación, los supervisores como el personal tendrán que enfocarse diariamente, para la efectividad y eficiencia. 11.2 PRESENTACION DE LA OFERTA Según las bases de la licitación las ofertas que se propuso fueron: A. Oferta Técnica Organización. Nomina y antecedentes (profesionales y técnicos) del personal de alta dirección ofrecido. 132 Metodología de trabajo. Programa de trabajo. Recursos ofrecidos. Gestión de calidad. Sistema de gestión de seguridad y salud en el trabajo. Programa de control de riesgos. Sistema de gestión del medio ambiente. B. Oferta económica Oferta de precios unitarios. Análisis de precios unitarios. Costo unitario en USD$/metro lineal. Relación y detalle de la mano de obra, materiales, equipos y maquinaria Desglose de gastos generales y utilidad. Propuesta de compensación por la terminación anticipada del contrato por decisión unilateral de Fospac. 11.3 LIMITANTES DE LOS DOS PRIMEROS SISTEMAS A. Entibado de madera Dificultades en el avance, debido al excesivo peso de los elementos de madera. Profundidad limitada que de acuerdo con los cálculos efectuados era imposible de sobrepasar profundidades mayores a 50 m. Poca duración del entibado por el ataque químico a los elementos de madera. 133 B. Vigas de concreto prefabricado Dificultades en la instalación de pernos entre las intersecciones de las vigas de concreto. Dificultades en el avance, debido al excesivo peso de las vigas de concreto. Habiéndose presentado tres diferentes diseños con sus respectivas ofertas técnicas y económicas y observando las limitantes de los dos primeros sistemas, Fospac accedió la ejecución del pique minero exploratorio N° 9 con “Placas de Concreto” siendo el mejor, debido al enfoque cualitativo. 11.4 EXCAVACION SUBTERRANEA A continuación se mostrara el organigrama de procesos que se planteó para la ejecución del pique. 134 ORGANIGRAMA DE PROCESOS INICIO Despacho guardia Ventilación Iluminación Supervisión NO Enmaderado Colocación de maderas SI NO Excavación (2 m) SI Excavación Almacenamiento de mineral NO Botaderos SI Almacenamiento Sostenimiento Fin Fuente: Elaboración Propia 11.5 INGRESO AL PIQUE Se preparo e instruyo al personal que se involucre con el procedimiento, para que lleve a cabo un adecuado trabajo durante la actividad al Ingreso del pique exploratorio, en forma correcta y segura, identificando los 135 peligros y riesgos que conlleva realizar este tipo de actividad, previniendo los daños que puedan ocurrir ante cualquier eventualidad, concientizando a los trabajadores y visitas en la práctica de realizar un trabajo seguro y teniendo en cuenta los lineamientos de nuestra Política Ambiental. Los procedimientos para ingresar a labor son: El personal a ingresar debe haber recibido con anticipación su Charla de Inducción. El personal antes de su ingreso al pique tendrá que haber firmado el PETAR. El personal debe de contar con buena salud física para este tipo de actividad. Al ingresar tendrán que hacer uso de sus 3 puntos de apoyo de las escaleras para evitar caídas (peldaños). Se verificará el buen funcionamiento del Sistema de ventilación e iluminación y comunicación dentro del pique. El personal debe revisar su EPP y colocarse adecuadamente. Al ingresar al pique solo se permite ubicarse una sola persona por descanso. El ingreso se hará de manera ordenada y solo se permitirá como máximo 5 personas para caso exclusivo de visitas. En el fondo del pique solo habrán 4 personas (ver figura). 136 1 2 3 4 5 6 LEYENDA Peón Oficial Peón Operario Operario-Capataz Peón 11.6 COLOCACION DE DESCANSOS, ESCALERAS Y DIVISION DE CAMINO Colocación de descansos, escaleras y división del pique, se desarrollara en forma correcta y segura, identificando los peligros y riesgos que 137 conlleva realizar este trabajo, previniendo los daños que puedan ocurrir ante cualquier eventualidad. Los procedimientos para colocar descansos, escaleras y división de camino son: El personal ingresará, inspeccionará y evaluará los peligros y riesgos en la zona de trabajo. El personal levantará las condiciones sub estándar encontradas en dicha inspección. Una vez lograda una profundidad de excavación de pique de 2 m. a partir del descanso anterior se señalará mediante la plomada laser el lugar donde se excavará los agujeros para la instalación de las vigas de soporte del siguiente descanso. Se procederá a la excavación de dichos agujeros paralelo a las caras cortas del pique utilizando la picadora eléctrica o el cincel con comba. Una vez lograda la profundidad de excavación de dichos agujeros se procede a la instalación de dichas vigas de madera. Se acomodan las vigas utilizando un nivel de carpintero. Se asegura dichas vigas dentro de los agujeros utilizando tacos de madera y se procede a sellar con mezcla de concreto. 138 Se entabla ambas vigas instaladas con las tablas indicadas transversalmente a dichas vigas, logrando concluir la construcción del descanso. Las escaleras deben ser elaboradas en superficie según medidas indicadas. Se lleva la escalera a la sección de extracción del pique y se le hace bajar hasta el descanso instalado. Dicha escalera se le instala en el descanso construido, asegurándola para evitar su deslizamiento y/o volteo, quedando lista para su uso. Se divide el pique, en 2 secciones clavando tablones en las vigas de soporte del camino, dejando siempre libre la última sección inferior del pique, para el trabajo de excavación en sección completa. Personal Ingresando al Pique Fuente: Elaboración Propia Colocación de divisiones 139 Colocación de Descansos Colocación de Escaleras Fuente: Elaboración Propia 11.7 COLOCACION DE PLACAS PREFABRICADOS CON PERNOS DE ROCA TIPO HYDRABOLT Y MALLA DE DOBLE TORSION Se instruyo al personal que se involucre con este procedimiento, para que lleve a cabo un adecuado trabajo durante la actividad de Colocación de placas prefabricados con pernos de roca tipo hydrabolt y malla metálica, en forma correcta y segura, concientizando a los trabajadores en la práctica de realizar un trabajo seguro y teniendo en cuenta los lineamientos de nuestra Política Ambiental. Los procedimientos para la colocación de placas y malla son: El personal llevará las placas prefabricados al brocal del pique, teniendo cuidado de no someterlo a esfuerzos de fricción para evitar su rotura. 140 Se sujetará dicho prefabricado al gancho del cable del winche. Se bajará dicho bloque hasta la zona de su instalación. La misma operación se realizará con los 3 bloques restantes uno para cada cara. Se colocará en sus lugares respectivos y se sujetarán entre si mediantes sus ganchos que poseen dichos prefabricados. Se perforará con un barreno de 4 pies a través de los agujeros que presenta cada prefabricado. Se insertará y se colocará el hydrabolt en el agujero perforado. La misma operación se realizará para los 7 agujeros restantes. Terminada esta operación se continuará con la excavación del pique hasta una profundidad de1.5 m. como mínimo. Se repetirá la secuencia desde el punto 1 en mención. En los espacios que quedan entre los prefabricados se colocará mallas de doble torsión de igual área amarradas en los ganchos que presentan los prefabricados. 141 Instalación de Pernos Instalación de Placas Fuente: Elaboración Propia 11.8 VENTILACION La ventilación se efectuó con una ventiladora ONANN de 100 Kw, adquirido por la empresa, ubicándola según lo estipulado en el expediente técnico. Fuente: Elaboración Propia 142 11.9 WINCHE El winche de izaje fue de marca JOY de 40 HP y una resistencia de 3 t. Fuente: Elaboración Propia 11.10 TEMPERATURA El control de la temperatura al interior del pique se realizaba constante, llegando entre los 27°C a 29°C. Fuente: Elaboración Propia 143 11.11 GASES Se adquirió un medidor de gases del cual, la medida se realizaba cada hora, controlándose el % de Oxigeno, ppm del CO y ppm del H2S. Oxigeno % CO ppm H2S 20.7 - 21 0-1 0 -0 Fuente: Elaboración Propia 11.12 PLACAS DE CONCRETO Según el expediente técnico, las placas de concreto armado se debería minimizar el peso de las placas, esto se desarrollo con el uso del agua oxigenada y agua de jabón para que existan bolsonadas de aire (ver fotografía). El control de calidad de dicha dosificación se realizo en la Universidad Nacional de Piura, en el laboratorio de suelos de la facultad de Ingeniería Civil (ver anexos), dando la resistencia que se había calculado anteriormente en el expediente técnico. 144 Utilizando Agua Oxigenada Generación de Burbujas Fuente: Elaboración Propia 11.13 CONTROL DE LOS RUIDOS Los equipos que realizaban constante ruido eran el grupo electrógeno, el cual debería estar trabajando unas 20 horas al día, se procedió a la compra de un sonómetro lo cual también se concientizó al personal al uso adecuado de sus EPPs, dando valores de 90 a 97 decibeles por el compresor. Fuente: Elaboración Propia 145 CAPITULO XII: RESULTADOS 12.1 RESULTADOS El diseño del Pique minero exploratorio, en el cual consiste en el desarrollo de modelos de ingeniería que se pueden aplicar en diferentes casos que se dan en la minería. La prueba de definición de los modelos, consistió en la demostración en campo, que estos, son capaces de soportar acertadamente el comportamiento geotécnico, controlando así dicho comportamiento. Siendo una roca blanda, y teniendo un comportamiento intermedio de roca y suelo, el uso de explosivos seria innecesarias, debido a la degradación que tendría la roca. El espacio libre entre el último tramo sostenido y el fondo del pique no debería ser mayor a dos metros, por efectos de evitar la degradación en su comportamiento mecánico. 146 En el caso del entibado de madera y vigas de concreto las dificultades en el avance, serian debido al excesivo peso de los elementos de madera, y concreto. Poca profundidad limitada que de acuerdo con los cálculos efectuados serian imposible de sobrepasar profundidades mayores de 55 m. La culminación del proyecto y actualmente el funcionamiento de esta tuvieron los mejores efectos, teniendo así las felicitaciones del caso por la gerencia general de CPSAA. 147 CONCLUSIONES La ejecución del Pique exploratorio N° 9, para la empresa Cementos Pacasmayo SAC, generaría en mas adelante el ingreso de mas fuentes de trabajo debido a las grandes reservas de mineral que existe en dicho yacimiento. El análisis del diseño y la ejecución del Pique minero demuestra que los cálculos desarrollados fueron correctos, debido al resultado que no hubo ningún accidente incapacitante, ni fatal que podía perjudicar el bienestar de los trabajadores. La evaluación económica financiera arroja resultados positivos en los diversos escenarios presentados. El análisis incorporo la evaluación de los precios unitarios, gastos generales y presupuestos, además de sensibilizar las variaciones de precios y costos de ejecución bajo el emblema de la empresa ejecutadora. 148 RECOMENDACIONES Los resultados del cálculo del factor de seguridad demuestran que la labor seria lo mas segura, demostrándose así en la ejecución del Pique Minero Exploratorio. Demostrándose así la importancia de la ingeniería, para el desarrollo del Perú. Se deberían impulsar acciones que pretendan impulsar una acción social entre la empresa y comunidad para el desarrollo de esta. La empresa CPSAA debe invertir en las comunidades aledañas, para la mejora de la educación y salud. 149 BIBLIOGRAFIA ABANTO CASTILLO, Flavio J. Tecnología del Concreto. 2da Edición. Lima: Ediciones SAN MARCOS, 2009. 249 p. BADILLO JUAREZ, Euladio y RODRIGUEZ RICO, Rodríguez, Mecánica de Suelos. Tomo 1. Fundamentos de la Mecánica de Suelos. México DF: Ediciones LIMUSA, 2010. 642 p. BURNETT W.C. Apatite-glauconite associations off Peru and Chile: Palaeo-oceanographic implications. Editor Geological Society of London, 1980. 757 – 764. BURNETT W.C. Journal of the Geological Society, London: Editor Geological Society of London, 1980. 764 p. CEMAL BIRON, ERGIN ARIPOGLU. Diseño de ademes en Minas. México DF: Ediciones LIMUSA, 1982. 340 p. CHEN, W, F. Handbook of structural engineering, EEUU. Editor M, Lui, 2010. 1600 p. GONZALES DE VALLEJO, Luis. Ingeniería Geológica, Madrid: Edición PEARSON Educación, 2002. 744 p. 150 LOPEZ JIMENO, Carlos. Manual de Túneles y Obras Subterráneas, Madrid: Edición Entorno Geográfico, 1996. 1078 p. MINISTERIO DE VIVIENDA, CONSTRUCCION Y SANEAMIENTO. Reglamento Nacional de Edificaciones, Lima, 2006. 434 p. VILLAVICENCIO, Eva. Microfósiles Silíceos de la formación Zapallal en la cuenca Sechura, Área la mina, Piura. Lima: Edición Perú Ingemmet, 1945 -1948. 95 p. NEW CONCEPT MINING (en linea). Sudafrica. 2011-2012. Disponible en: http://www.ncm.co.za/hydrabolt.html
