PRIMER MINERODUCTO DEL PERU

Por: Wilson Arzapalo Imbertis1.0 Antecedentes.-

En épocas en las que una industria debe ofrecer productos competitivos al mercado así como minimizar sus costos de producción, el transporte de concentrados por tuberías tiene ventajas económicas frente a los métodos de transporte tradicionales como son la utilización de camiones.Se han observado experiencias de varias minas a nivel mundial que con la utilización del mineroducto, éstas se han hecho más rentables; así:

EMPRESA PAIS MINERAL LONG. TUBERÍA Øi TUBERIA CAPACIDAD

KM PULG TM/día

La Escondida Chile Chile Cobre 185 5,98 1400

Disputada de Las Condes Chile Cobre 56 20 13300

Valep Brasil Fosfato 119 9,61 2000

Samarco Brasil Hierro 397 20 12000

West Irian Indonesia Cobre 111 4,25 300

Savage River Australia Hierro 86 9,61 2100

Black Mesa EEUU Carbón 439 17,99 4400

El primer mineroducto del Perú fue montado en la unidad Minera Iscaycruz en el año de 1996

Empresa Minera Iscaycruz S.A. PERU Zinc 24,8 3,5 300

Los cálculos económicos realizados en esa época mostraban:Tonelaje de concentrado de Zn seco a transportar 135,000 TMS/ añoTonelaje de Concentrado de Zn húmedo a transportar 151,685 TMH / añoVida útil del Mineroducto 10 añosCosto de la inversión 2’900,000 US$Costo de Operación del Mineroducto 0.94 US$ / TM Costo de transporte por camiones Iscaycruz Callao 300Km 19.50 US$ / TMCosto de transporte por camiones Lagsaura Callao 216Km 12.50 US$ / TM Flujo de cajaInversión 2’900,000 US$TIR 15%VAN US$ 0.004PAY BACK 4.5 años

El primer mineroducto del Perú entró en operación el 21/08/96. El concentrado de Zn llegó por primera vez a cola de minerodcuto a las 13:27 horas de eses día.

2.0 Descripción de las Instalaciones.-El mineroducto está conformado por

2.1 El Sistema de cabeza. Ubicado a 4580msnm el que se recepciona el concentrado con la densidad adecuada proveniente del espesador, el sistema estabilizador es el holding tank de 485 m3 de capacidad. Durante las pruebas de puesta en marcha, no se alcazaba un buen control del sistema porque inicialmente se esperaba impulsar la pulpa sólo por gravedad aprovechando la presión hidrostática que se genera en el holding tank de 8.5m de altura y se esperaba 23 PSI, sin embargo en la práctica sólo se alcanzaba 16PSI y rápidamente se acercaba a la velocidad crítica corriendo el peligro de posible embanca miento. En tal sentido los ingenieros peruanos tuvimos que incorporar al sistema una bomba de envío Denver SRL-C de 5”x4”con un motor inicial de 30HP con el que se alcanzó 70PSI. Este enviaba inicialmente la pulpa hacia un distribuidor presurizado denominado trampa de piedra.2.2 El Sistema de conducción. Consistía en una línea de tubería de una extensión total de 24.457 Km distribuido de la siguiente forma:

Km hasta Km Ø Ext. (pulg.) Øint (pulg) Espesor(mm) Tipo de Acero0.000 - 0.590 4.34 4.00 6.4 API 5L X520.590 - 20.338 4.00 3.50 6.4 API 5L X5220.338 - 22.000 4.00 3.44 7.4 API 5L X5222.000 - 24.800 4.00 3.36 8.1 API 5L X65

2.3 El Sistema de descarga. Está ubicado a 2,200msnm, compuesto por una línea de disipación de presión con 23 anillos cerámicos, un Holding Tank de 950m3 de capacidad y un sistema de bombas para enviar pulpa hacia el filtro cerámico. Para casos de contingencia se diseñaron 03 pozas de sedimentación de las siguientes medidas:Poza Nro1 50m de largo x 4.2m de ancho y 2m de altura = 420m3Poza Nro2 50m de largo x 4.2m de ancho y 2m de altura = 420m3Poza Nro3 41.8m de largo x 4.8m de ancho y 2m de altura = 401.28m3

3.0 Sistema de control de operaciones.-

3.1 Datos de control operativo con H2O:

Presión de venteo 100PSI en el Km 18Presión en el primer anillo 1520PSIPresión hidrostática 3450PSIGolpe de Ariete 3600PSIPresión de descarga 18PSICaudal de Purga 0.4 a 0.5 lit/seg

3.2 Datos de Control operativo con Concentrado de Zn:

Caudal de envío 11.77 lit/segPresión de cabeza 70PSIPresión de venteo 190PSI en el Km 18Presión en el primer anillo 2600PSI a 3050PSI Presión de descarga 34PSI

3.3 Características de la Pulpa de concentrado de Zn: Gravedad específica 3.95Densidad de envío 2000 gr/lit% Sólidos en peso 66.95Granulometría K95 122 micrones K80 51 micrones K50 36 micronesViscosidad cinemática 13.9 x 10^-6 m2/segPH 12.5

CRITERIOS DE CALCULO HIDRAULICO

Velocidad Crítica = 1. 52m/seg

Vc = 1.25 x FL x ( 2 x g x Øi x ( Gs - 1 ) )¼

Gs = 3. 95 g = 9. 81 m / s2

Ø i = 0. 0888 mFL = 0. 81

4.0 Control del desgaste de la Línea y Mantenimiento preventivo

4.1 Monitoreo de Espesores:Puesto que el flujo de concentrado se transporta en régimen pseudohomogeneo, la tasa de desgaste de la tubería tenía los siguientes valores de diseño en función de la velocidad del flujo

Velocidad en m/seg Tasa de abrasión en mm/año

< 2.0 0.21 2.5 0.31 3.0 0.44

Los siguientes, son datos de operación promedio de los primeros 6 años para un caudal de operación de 11.77 lit/seg.

Km hasta Km Ø Ext. (pulg.) Øint (pulg) Velocidad m/seg 0.000 - 0.590 4.34 4.00 1.45 0.590 - 20.338 4.00 3.50 1.90 20.338 - 22.000 4.00 3.44 1.96 22.000 - 24.800 4.00 3.36 2.06

Los desgastes de la línea son verificados anualmente mediante medición de espesores por ultrasonido en 29 puntos a lo largo de la línea:

En sectores con pendiente en contra el flujo > 1. 05Vc = 1. 60m/seg

* FL = Parametro función del tamaño y el % Sp

* La formula es válida para % S p > 30%

MEDICION ago-96 sep-98 jul-99 may-00 jul-01 jun-02 Desgaste total Desgaste Desgaste

Nro. PROGRESIVA e (mm) e (mm) e (mm) e (mm) e (mm) e (mm) en mm mes año

1 BRIDA + 3,0 m 6,20 6,09 5,94 5,76 5,72 5,43 0.77 0.01 0.132 1+ 539,6 6,43 6,05 6,11 5,97 5,68 5,55 0.88 0.01 0.153 1 + 545 6,32 6,07 5,91 5,83 5,69 5,61 0.71 0.01 0.124 1 + 571,8 6,58 6,17 6,10 5,92 5,88 5,75 0.83 0.01 0.145 1 + 577,2 6,33 6,02 6,13 5,81 5,67 5,53 0.8 0.01 0.146 5 + 454 6,50 6,27 6,21 6,09 6,03 5,73 0.77 0.01 0.137 6 + 295 6,32 6,25 6,22 5,95 5,92 5,60 0.72 0.01 0.128 6+ 653 6,78 6,30 6,27 6,01 5,97 5,69 1.09 0.02 0.199 6 + 941 6,83 6,25 6,19 5,96 5,87 5,56 1.27 0.02 0.2210 7 + 217 6,48 6,22 6,19 5,97 5,88 5,61 0.87 0.01 0.1511 7 + 720 6,48 6,28 6,24 6,04 5,92 5,62 0.86 0.01 0.1512 10+400 6,47 6,35 6,34 6,19 6,00 6,00 0.47 0.01 0.0813 11 + 510 6,42 6,35 6,29 6,08 5,81 5,75 0.67 0.01 0.1114 12 + 983 6,43 6,40 6,44 6,33 6,07 5,91 0.52 0.01 0.0915 13 +680 6,45 6,32 6,24 6,13 5,90 5,80 0.65 0.01 0.1116 17 + 055 6,40 6,27 6,27 6,20 5,85 5,88 0.52 0.01 0.0917 18+122 6,98 6,27 6,22 6,22 5,55 5,70 1.28 0.02 0.2218 18+ 130 7,15 6,28 6,24 6,21 5,54 5,79 1.36 0.02 0.23

18A 20+ 020 7,15 6,98 7,02 6,89 6,57 6,30 0.85 0.01 0.1518B 21+ 100 7,15 6,87 6,94 6,74 6,67 6,26 0.89 0.01 0.1518C 22+ 460 8,15 7,93 7,91 7,73 7,61 7,25 0.9 0.01 0.1519 23 + 133,5 8,17 7,85 7,87 7,77 7,56 7,28 0.66 0.01 0.1120 2do Y 3er machón 8,25 8,15 8,06 7,86 7,71 7,59 0.77 0.01 0.1321 6to y 7mo machón 8,33 8,22 8,11 7,92 7,80 7,61 0.72 0.01 0.1222 24 + 062 8,20 8,18 7,95 7,85 7,62 7,67 0.53 0.01 0.0923 24 + 140 8,60 8,48 8,29 8,16 8,13 8,04 0.56 0.01 0.1024 24 + 150 8,35 8,22 8,10 7,98 7,82 7,57 0.78 0.01 0.1325 24+ 158 8,68 8,62 8,52 8,53 8,02 8,17 0.51 0.01 0.0926 24 + 220,67 8,3 8,20 8,02 7,95 7,50 7,58 0.72 0.01 0.12

Average / year 0.14 mm

Se observa que los desgastes por abrasión registrados, son menores que los asumidos en el diseño y promedian en 0.14mm/año

4.2 Limpieza Interna de la tubería. Considerando que la limpieza de la tubería es una variable importante para la eficiente operación, se realiza el lanzamiento mensual de Pig cuyos nombres técnicos son los siguientes:Pig de espuma con escobilla Mod. RBR7 yPig de tipo desplazador Mod. RS-7Los envíos se realizan en consideración a la variación del coeficiente de rugosidad de la tubería de acero por el paso de la pulpa que paulatinamente va en incremento. Disminuye esto luego de la limpieza interna que se realiza (Coeficiente de rugosidad del acero limpio 0.05mm) lo que se muestra inmediatamente después del envío del Pig con el incremento del caudal a las mismas condiciones de operación.

4.3 Eliminación de Aire. Un Mineroducto está diseñado para transportar fluidos incompresibles. La presencia del aire que es un interferente de las operaciones puede ocasionar el embanca miento de la línea por lo que se realizan venteos cuando se experimentan variaciones y cada cierto periodo de tiempo Por otro lado, diariamente en cabeza del mineroducto antes de iniciar el envío; se realiza el venteó sobre la trampa de piedra para garantizar la no presencia de aire.Al realizar el llenado de la línea, para evitar atrapar aire, se adiciona agua a razón de 0.7 lit/seg desde cola de mineroducto hasta el punto alto, luego del cual y hasta cabeza de mineroducto el flujo es de 1.3 lit/seg.

5.0 Sistema de comunicación para garantizar la eficiente operación.-

5.1 Fibra Óptica. La línea de mineroducto instalado a lo largo de los 24.457 Km, está acompañado en su recorrido por una fibra óptica el que permite una comunicación eficiente al punto que se puede deducir de manera rápida y oportuna cualquier evento inesperado al observar los paneles ubicados en la sala de control de cabeza de mineroducto donde se usa el lenguaje de Supervisión Intouch.5.2 Alarma. El sistema permite activar una sirena, de necesitar comunicación entre cabeza y cola 5.3 Teléfono. Se cuenta un el sistema de comunicación telefónico de Entel Perú5.4 Radio. Se tiene instalado una radio de mesa para aficionados si en caso fallaran los sistemas anteriores.5.5 Radio portátil. Finalmente, cada operador de mineroducto cuenta con una radio portátil Motorola que lo porta en todo momento.

6.0 Diseño construcción adecuados de las tuberías.

6.1 Las tuberías de las características técnicas indicadas han sido fabricados por SIDERCA-Argentina y posee: Certificación de calidad de la cañería.Especificación API 5L x65Esfuerzo mínimo a la fluencia: 65,000 PSIExtremos: Biselados a 30ºComposición QuímicaElemento Max. % PesoCarbono 0.26Manganeso 1.40Fosforo…………..0.03Azufre……………..0.03

7.0 Sección Longitudinal.

8.0 Perfil hidráulico.

Ing. L. Wilson Arzapalo ImbertisReg. CIP Nro. 30934