diseño y ejecucion de un pique minero en roca blanda

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 3 1.1 MEMORIA DESCRIPTIVA 3

1.1.1 Ubicación y Accesos 3

CAPITULO II: GEOLOGIA 5 2.1 GEOLOGIA 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: DESCRIPCION DEL PROYECTO 13 3.1 UBICACION 13

3.1.1 Topografía 13

3.2 METODOLOGIA DEL TRABAJO 14

3.2.1 Descripción del trazado 17

3.3 PIQUE BAYOVAR 18

ix

3.3.1 Ubicación de Instalaciones 19

CAPITULO IV: DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA 21 4.1 DISEÑO DE LAS INSTALACIONES 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


4.4 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


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 58

5.3.1 Determinación de la presión del terreno 58

x

5.4 DISEÑO DE VIGAS 60

5.4.1 Materiales Utilizados 61

5.5 RENDIMIENTOS 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 77

5.7 FACTOR DE SEGURIDAD 77

5.8 DISEÑO DE SOSTENIMIENTO CON VIGAS DE CONCRETO

PREFABRICADO Y MALLA DE DOBLE TORSION 79



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



5.9.3 Sostenimiento 86

5.9.3.1 Cuadrilla de Trabajo Típica 86

5.9.4 Ciclo de Excavación 87

CAPITULO VI: SERVICIOS MINEROS 88 6.1 DETERMINACION DE LA ILUMINACION 88

6.1.1 Instalación Eléctrica 89

6.2 DETERMINACION DE LA VENTILACION 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 96 7.1 GENERALIDADES 96

7.2 SISTEMA DE GESTION DE SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONA98

7.2.1 Aspectos generales 98

7.3 GESTION DE CALIDAD 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 114 8.1 RESUMEN 114

CAPITULO IX: CRONOGRAMA 121 9.1 RESUMEN 121

CAPITULO X: EJECUCION DEL PIQUE MINERO 125 10.1 ANTECEDENTES 127

10.2 LUGAR DE TRABAJO 128

10.3 OPERACIONES 129

CAPITULO XI: METODOLOGIA 131 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: RESULTADOS 145 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 sub-

horizontales 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, CP-

318, CP319, CP-321, CP-322, CP-324, CP-333, CP-336, CP-339, CP-

343, 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

Punto Litología Prof. (m)

Coordenadas Humedad

(%)

D. humedad (g/cm³)

D. Seca

(g/cm³) Norte Este

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

SUCS # 4 # 200 LL% LP% IP%

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 CP-

428, 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


16

FOTOGRAFÍA 3.2.2.- DETALLE DEL CP 428


FOTOGRAFÍA 3.2.3.- VISTA DEL TAJO ABIERTO PILOTO


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 7 m x 7 m

Base de la Oficina 5 m x 5 m

Base del Comedor 5 m x 5 m

Base del Winche 3 m x 4 m

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 2 m x 2 m

Base de la casa de Maquinas 3 m x 2 m 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


FOTOGRAFÍA 3.3.2 – VISTA DEL PUNTO INICIAL EL PIQUE


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 anti-

dust (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.





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 FACTOR "Z"

ZONA 3 0.4 ZONA 2 0.3 ZONA 1 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

M2

M1

F(t)

Z

M1 = Masa del castillo

M2 = Masa de la cimentación

F(t) = Fuerza externa

Z = Desplazamiento

t = Tiempo

28

M = M1 + M2

(t)

Z

k c

Masa Equivalente

Amortiguamiento EquivalenteResorte 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

kzcz

Fzz

La ecuación del movimiento en el eje Z es:

ky

cy

Fy

y

m

La ecuación del movimiento en el eje Y es:

30

ky

k?,c? ?

Z

Fy

I?,mCy

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).

m1

Y

X

w

e e

wt

F0

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


Frecuencia Circular Natural

Amortiguamiento Crítico

Relación de Amortiguamiento

Sustituyendo las expresiones para D y en la expresión para Y y , y

reemplazando , se tiene:

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


Flexión en la zapata:

- En dirección X: Momento: 5.24 KN—m Cumple

- En dirección Y: Momento: 0.76 KN—m Cumple

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

Cortante en la zapata:

- En dirección X: Cortante: 0.00 KN Cumple

- En dirección Y: Cortante: 0.00 KN Cumple

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


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





Longitud de anclaje:

Criterio del libro "Cálculo de estructuras de cimentación",


- 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









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


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/cm2 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




diseño.

b. Distribución de Cargas


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)


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 parcial de seguridad de la acción variable principal

Q,i : 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




41


Viento 1.27 1.27

Nieve 0.00 1.27

Sismo

Situación N° 3




Sobre carga

Viento 1.30 1.30

Nieve

Sismo

Situación N° 4





Viento

Nieve 0.00 1.27

Sismo -1.40 1.40

Situación N° 5




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




Viento 0.00 1.00

Nieve 0.00 1.00

Sismo

42

Situación N° 2 : Sísmica

Coeficientes Parciales de

Seguridad




Viento 0.00 0.00

Nieve 0.00 1.00

Sismo -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 Fć = 245 Todas 24 1.00

Pilares Fć = 245 Todas 24 1.00

Muros Fć = 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



El concreto a utilizar deberá ser de f´c = 245 kg/cm2, mescal de arena


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


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


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

M2

M1

F(t)

ZM1 = Masa del castillo

M2 = Masa de la cimentación

F(t) = Fuerza externa

Z = Desplazamiento

t = Tiempo

46

M = M1 + M2

(t)

Z

k c

Masa Equivalente

Amortiguamiento EquivalenteResorte 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

kzcz

Fzz

La ecuación del movimiento en el eje Z es:

ky

cy

Fy

y

m

La ecuación del movimiento en el eje Y es:

48

ky

k?,c? ?

Z

Fy

I?,mCy

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


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).

m1

Y

X

w

e e

wt

F0

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


Frecuencia Circular Natural

Amortiguamiento Crítico

Relación de Amortiguamiento

Sustituyendo las expresiones para D y en la expresión para Y y , y

reemplazando , 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


- Tensión máxima acc. gravitatorias: Máximo: 0.24525 MPa


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

Cortante en la zapata:

- En dirección X: Cortante: 107.22 KN Cumple

- En dirección Y: Cortante: 0.10 KN Cumple

Canto mínimo:

Capítulo 15.7 (norma ACI 318-95) Mínimo: 15 cm


Espacio para anclar arranques en cimentación:

- P-1: Mínimo: 0 cm


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





Separación mínima entre barras:

Recomendación del libro "Cálculo de estructuras de cimentación",






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


- Armado inf. dirección X hacia izq: Mínimo: 30 cm


- Armado inf. dirección Y hacia arriba: Mínimo: 54 cm


- Armado inf. dirección Y hacia abajo: Mínimo: 53 cm


- Armado sup. dirección X hacia der: Mínimo: 30 cm

Calculado: 164 cm Cumpl

- Armado sup. dirección X hacia izq: Mínimo: 30 cm


- Armado sup. dirección Y hacia arriba: Mínimo: 54 cm


- Armado sup. dirección Y hacia abajo: Mínimo: 53 cm


Longitud mínima de las patillas: Mínimo: 30 cm









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



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/cm2 una mezcla de arena


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

TRAMO

PROFUNDIDAD N° DE

CUADROS

CONDICION DE CARGA

SOMBRERO

POSTE ENTABLADO (ANCHO DE LAS TABLAS = 20 cm)

CARA A CARA B

m a m ΔH α

LONG.

Φ LONG. Φ LONG. ESPESOR LONG. ESPESOR

II 6.72 a 29.12 22.4 14 0.5 1.3 17 1.4 18 1.5 5.3 1.2 4.3

III 29.12 a 33.92 4.8 3 0.5 1.3 17 1.4 18 1.5 5.3 1.2 4.3

IV 33.92 a 46.92 13 13 1 1.3 18 0.8 10 1.5 7.5 1.2 6

V 46.92 a 55.92 9 10 1.5 1.3 20 0.7 9 1.5 9.2 1.2 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) E = 100000 - 225000

Maderas blandas (en la dirección paralela a las fibras) 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 215000 130 Kg/cm² 240000 170 Kg/cm² 275000 210 Kg/cm² 300000 300 Kg/cm² 340000 380 Kg/cm² 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 = 0.5Normal Densidad del macizo L = 1.3t/m3 Ancho de la excavación W = 2.6 m σt = α.L.W = 1.69 t/m2 = 0.169 Kg/cm2 SOMBRERO (LADOS B y C) Longitud del sombrero L= 130 cm Esp. entre cuadros (longitud del poste) a= 140 cm Esfuerzo de flexión, madera de 2° clase σcf= 100 Kg/cm2

Esfuerzo cortante, madera de 2° clase ζ= 30 Kg/cm2 Diámetro Del Sombreo

Dd = 1.084 (σt.a L²/ σcf) exp⅓ = 17.2 cm

Verificación ζ<= ζcf

ζ< ζcf = 1.061(σt L.a / Dd²) = 11.0<30 cumple POSTE Longitud del poste L= 140 cm Espaciamiento entre postes a= 130 cm Diámetro en el extremo (corte) d₀= 11.3 cm Diámetro Del Poste (Dd)

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) a = 150 cm Cara: B, distancia entre cuadros (cm) a = 120 cm Distancia entre tablas (cm) c = 0 cm 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


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 = 0.5Normal Densidad del macizo L = 1.3t/m3 Ancho de la excavación W = 2.6 m σt = α.L.W = 1.69 t/m2 = 0.169 Kg/cm2 SOMBRERO (LADOS A, C) Longitud del sombrero L= 130 cm Esp. entre cuadros (longitud del poste) a= 140 cm Esfuerzo de flexión, madera de 2° clase σcf= 100 Kg/cm2


Dd = 1.084 (σt.a L²/ σcf) exp⅓ = 17.2 cm


ζ< ζcf = 1.061(σt L.a / Dd²) = 11.0<30 Cumple POSTE Longitud del poste L= 140 cm Espaciamiento entre postes a= 130 cm Diámetro en el extremo (corte) d₀= 11.3 cm Diámetro Del Poste (Dd)

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) a = 150 cm Cara: B, distancia entre cuadros (cm) a = 120 cm Distancia entre tablas (cm) c = 0 cm ESPESOR DE LA TABLA RECTANGULAR


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 = 1 Medio Densidad del macizo L = 1.3 t/m3 Ancho de la excavación W = 2.6 m σt = α.L.W = 1.69 t/m2 = 0.338 Kg/cm2 SOMBRERO (LADOS B y C) Longitud del sombrero L= 130 cm Esp. entre cuadros (longitud del poste) a= 80 cm Esfuerzo de flexión, madera de 2° clase σcf= 100 Kg/cm2


Dd = 1.084 (σt.a L²/ σcf) exp⅓ = 18.0 cm


ζ< ζcf = 1.061(σt L.a / Dd²) = 11.5< 30 Cumple POSTE Longitud del poste L= 80 cm Espaciamiento entre postes a= 130 cm Diámetro en el extremo (corte) d₀= 11.3 cm Diámetro Del Poste (Dd)

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) a = 150 cm Cara: B, distancia entre cuadros (cm) a = 120 cm Distancia entre tablas (cm) c = 0 cm ESPESOR DE LA TABLA RECTANGULAR



68

CUADRO 5.4.5 DIMENSIONES DE LOS CUADROS DE MADERA TRAMO “V”

TRAMO V 46.92 a 55.92 = 9 m

PRESION DEL TERRENO (σt) Condiciones de carga α = 1.5Normal Densidad del macizo L = 1.3t/m3 Ancho de la excavación W = 2.6 m σt = α.L.W = 1.69 t/m2 = 0.507 Kg/cm2 SOMBRERO (LADOS B y C) Longitud del sombrero L= 130 cm Esp. entre cuadros (longitud del poste) a= 70 cm Esfuerzo de flexión, madera de 2° clase σcf= 100 Kg/cm2


Dd = 1.084 (σt.a L²/ σcf) exp⅓ = 19.7 cm


ζ< ζcf = 1.061(σt L.a / Dd²) = 12.6< 30 Cumple POSTE Longitud del poste L= 70 cm Espaciamiento entre postes a= 130 cm Diámetro en el extremo (corte) d₀= 11.3 cm Diámetro Del Poste (Dd)

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) a = 150 cm Cara: B, distancia entre cuadros (cm) a = 120 cm Distancia entre tablas (cm) c = 0 cm ESPESOR DE LA TABLA RECTANGULAR



69

5.5 RENDIMIENTOS

Para profundizar 1 metro lineal, se extraerá 3.75 m3, 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 AREA A CUBRIR (m2) LONG.

SECCION Por Piso c/u

Cantidad Pie2 w h

Sombrero lado B y D camino 1.50 0.20 0.20 2 60.0 3051 Sombreo lado B y D skip 1.30 0.20 0.20 2 60.0 2644 Sombreo lado A y C 1.70 0.20 0.20 2 60.0 3458 División central 1.70 0.20 0.20 1 60.0 1729 Poste Tramo II y III 1.50 0.20 0.20 6 15.0 2288 Poste tramo I y V 0.90 0.20 0.20 6 11.0 1007 Poste tramo V 0.80 0.20 0.20 6 13.0 1058 Bloque de cuadros 0.40 0.20 0.20 6 60.0 2441 Primer cuadro brocal 3.00 0.20 0.20 2 1.0 102 Anclaje cada 8 cuadros 3.00 0.20 0.20 3 7.5 1144 Guías 2.40 0.10 0.10 2 311 Tablas para forro 411.0 1.60 0.20 0.05 8709 Tablas para forro 249.6 1.60 0.20 0.07 7403 Tablas para descansos 66.1 1.50 0.20 0.05 1400 Tablas para división central 95.4 1.50 0.20 0.05 2022 Tablas para escaleras 2.40 0.05 0.07 73.4 305 Total madera para cuadros del pique 39072 Fuente: Elaboración Propia

74

Volumen de cuadro por cuadro 1.6 m3

Peso de madera por cuadro 1270 kg

Madera por cuadro 673 pie2

ITEM AREA A CUBRIR

(m2) LONG.

SECCION N°. Estaciones Cantidad Pie2 w h c/u Est.

Poste 2.05 0.2 0.2 12 6 2502 Sombrero 1.8 0.2 0.2 12 3 1098 Tirantes 0.6 0.2 0.2 12 4 488 Solera 1.8 0.2 0.2 12 3 1098 Tablas para forro 9.3 1.6 0.2 0.05 12 29 2360 Total 7546 Fuente: Elaboración Propia

Por lo tanto el total de madera a utilizarse será de 46618 pie2

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 1.3 t/m3

Ancho excavación 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


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/cm2. 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.


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 Volumen de Obra

Tiempo (Horas)

Rendimiento Turno

Excavación y evacuación de

desmonte 7.5 m3 10 0.75

Instalación de Mallas y Pernos 16 m2 08 2

Instalación de estructura de

concreto 1 estructura 6 0.16

TOTAL

24

3 Fuente: Elaboración Propia

5.9 DISEÑO DE SOSTENIMIENTO CON PLACAS DE CONCRETO

PREFABRICADO Y MALLA DE DOBLE TORSION


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/cm2. 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.


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 Volumen de

Obra Tiempo (Horas)

Rendimiento Turno

Excavación y evacuación de

desmonte 7.90 m3 12 0.66

Instalación de Mallas y Pernos 7.6 m2 06 1.26

Instalación de estructura de

concreto 1 estructura 06 0.17

TOTAL

24

2 Fuente: Elaboración Propia

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


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

Hidrocarburos no saturados y aromáticos

Uso de petróleo, Carbón y Gas natural

Algunos Poseen Propiedades

Cancerígenas, Terratogenicas y

Mutagenicas

Particulas

Actividades Industriales de Transporte,

Combustión y Causas naturales

Afecciones en el Sistema Respiratorio,

Nervioso Central, Renal 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

ø = 0.457 m (18")

VENTILADOR18-14-3450-II-B

ELEMENTORIGIDO DE

TRANSICION DUCTO FLEXIBLEDE 12"

ø = 0.305 m (12")

1.00 M


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


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.

MEJORA CONTINUA

Enfoque basado en procesosEnfoque basado en procesos

CLIENTE SATISFACCION DEL CLIENTE

SISTEMA DE GESTIONDE CALIDAD DE LA

ORGANIZACIONCLIENTE

Entrada de Requisitos

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

Item Descripción Parcial (US$) Parcial (US$) Parcial (US$)

1.00.00 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

UTILIDAD 21,475.39 13,759.41 14,529.41

COSTO TOTAL NO INCLUYE IGV 374,595.31 233,249.44 241,725.72

*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 Tipo I Tipo II Tipo III

TRABAJOS PRELIMINARES 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 110 días

TOTAL 125 días

120 días

132 días

Fuente: Elaboracion Propia

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

PRINCIPAL PRODUCCION DESEADA

Minería Excavación Sostenimiento

Ingenieros, Trabajadores, Equipos

Excavación del Pique minero para la obtención de muestras

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, herramientas,

repuestos y otros elementos necesarios.

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

FINANZAS MERCADEO

LAS CINCO AREAS FUNCIONALES BÁSICAS DE LA EMPRESA.

PERSONAL

LOGISTICA LOGISTICA

$

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


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

INICIO

Despacho guardia

Ventilación

Iluminación

Supervisión

Enmaderado

Excavación (2 m)

Excavación

Almacenamiento de mineral

Almacenamiento

Sostenimiento

Fin

Colocación de maderas

Botaderos

NO

NO

SI

NO

SI

SI

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

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

LEYENDA 1 Peón 2 Oficial 3 Peón 4 Operario 5 Operario-Capataz 6 Peón

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 Colocación de divisiones


139

Colocación de Descansos Colocación de Escaleras


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


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.


142

11.9 WINCHE

El winche de izaje fue de marca JOY de 40 HP y una resistencia de 3 t.


11.10 TEMPERATURA

El control de la temperatura al interior del pique se realizaba constante,

llegando entre los 27°C a 29°C.


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


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


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.


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

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http://www.ncm.co.za/hydrabolt.html

diseño y ejecucion de un pique minero en roca blanda

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