ambinete y social

Revista Tecnolgica. Vol.16, No.1, Junio 2003

PROYECTO DE EXPLOTACIN DEL YACIMIENTO SAN RAFAEL:

UN CASO DE DESARROLLO SOCIAL MEDIANTE RECURSOS NATURALES

Anglica Becerra1, Jorge Velasco2, Pal Carrin3, Mauricio Cornejo2,

RESUMEN El presente trabajo pretende brindar asesoramiento tcnico en los aspectos de explotacin y estudio de impacto ambiental Proyecto de Explotacin del Yacimiento San Rafael (Penn-sula de Santa Elena); de esta forma los mineros podrn cumplir con las leyes vigentes del sector y adems aadirn valor agregado en su explotacin que les asegure mayor bienestar a sus familias. En la primera parte se presenta la caracterizacin del yacimiento mediante la descripcin geolgica, geomorfolgica, y petrogrfica, complementada a su vez con el estu-dio de las propiedades mineralgicas, fsicas y geomecnicas del material detrtico. Utili-zando luego el Mtodo de Perfiles o Cortes se calcularon las reservas, y con los datos obte-nidos se planifican los volmenes de extraccin y produccin anual de la mina. Conociendo las condiciones geomtricas, geomecnicas, operativas y ambientales del yacimiento, se rea-liz el diseo final de la cantera. Posteriormente con el ajuste de los parmetros de produc-cin minera se efectu el anlisis econmico respectivo, tomando como base el valor comer-cial del producto. Finalmente, se identificaron y evaluaron los impactos producidos por la explotacin de la gravera, y se deline un programa de manejo ambiental que permita reali-zar una explotacin minera con apego a las normas vigentes y proporcione un seguro legal, ambiental y desarrollo econmico a las 152 familias involucradas. 1. INTRODUCCIN En la ltima dcada la demanda de materiales para la construccin ha tenido un crecimiento sostenido, tal como se puede observar en la Figura 1. Esto implica la necesidad de abrir nuevas fuentes de abastecimiento para satisfa-cer la demanda. Un sector prometedor desde el punto de vista de la minera de materiales de construccin, constituye la Pennsula de Santa Elena que est ubicada en la costa ecuatoriana. No existe duda de que la explotacin racional de los recursos mineros genera riqueza, y de que sta incrementara las fuentes de trabajo,

contribuyendo de esta manera a la disminucin de la migracin de personas autctonas del sector a las grandes ciudades. Antecedentes.- La gravera en estudio pertene-ce a la comuna de San Rafael, que se encuentra ubicada en la Pennsula de Santa Elena, juris-diccin de la parroquia Chanduy del cantn Santa Elena, provincia del Guayas, y constitu-ye una de las fuentes ms importantes de in-gresos para sus pobladores. All laboran 38 jefes de campo y 114 trabajadores, dando un total de 152 familias que dependen econmi-camente de esta explotacin.

1 Ingeniero de Minas 2003, 2 Ingeniero de Minas, Profesor FICT-ESPOL, 3Doctor en Ingeniera de Minas, Profesor FICT- ESPOL 4 Doctor en Ciencias Geolgicas, Universidad Politcnica de Madrid 1995, Profesora FICT- ESPOL. 5Doctorante Universidad Politcnica de Madrid-ESPOL 1998, Profesor FICT- ESPOL

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Figura 1.- Tendencia de Produccin Nacional de Materiales para la Construccin 1991-2000

(BCE)

La explotacin de la gravera de San Rafael se ha realizado durante aos sin considerar par-metros tcnicos y ambientales. Por ello la ES-POL a travs del rea de Ingeniera de Minas de la Facultad de Ciencias de la Tierra y con el apoyo del Programa de Desarrollo de la Penn-sula de Santa Elena est brindando asesora tcnica que ayudar a realizar la explotacin de la gravera de manera adecuada. Se pretende cumplir con las normas ambientales vigentes y adems desarrollar productos con valor agre-gado a partir de estas gravas, con lo que se contribuira de manera importante a la econo-ma de la zona. A su vez este proyecto se cons-tituira en un modelo a ser seguido por las co-munas cercanas que tambin se dedican a estas faenas. 2. DESCRIPCIN DEL YACIMIENTO Geologa Local.- La cuenca Progreso, en la cual se asienta San Rafael, est limitada al Norte por la Cordillera de Chongn-Colonche, al Oeste y al Sur por el Horst de Playas Az-car, y abierta al Este sobre la zona baja del delta del Guayas. Como parte de esta cuenca, la zona de San Rafael forma parte de una de-posicin de material detrtico, que se encuentra ubicado sobre la Formacin Tablazos (Segn Hoja Geolgica Zapotal, Proyecto ORSTOM-ESPOL, Escala 1:50.000, 1987). La Formacin Tablazos, se encuentra tanto en la baja Cuenca del Guayas, como a lo largo de la lnea de la costa. Geomorfologa.- El relieve, en general, es recortado suavemente con ondulaciones gran-des (esto es, grandes longitudes de onda), des-de 10 m.s.n.m hasta 30 m.s.n.m en altitud. Adems dentro del rea de inters, la mayora de las colinas son aterrazadas, es decir con

forma de mesetas. Las pendientes dominantes son moderadas, aproximadamente del 10 al 20%. La Gravera San Rafael, est dentro de una zona de depresin, es decir de cotas bajas, muy factible para la depositacin de material sedimentario, que est formando la Cuenca Progreso. El rea de explotacin minera es muy difcil de catalogar geomorfolgicamente, pues no se tiene una forma definida sino una serie de excavaciones, tal como puede obser-varse en la figura siguiente. Figura 2.- Representacin tridimensional de la

topografa de San Rafael.

Elementos de Orientacin del yacimiento.- El depsito de San Rafael, es subhorizontal, encontrndose los estratos dispuestos prcti-camente de manera horizontal, por lo tanto sin ngulo de buzamiento. El depsito puede ser observado en las 28 Ha. de la concesin, no-tndose que se extiende hacia el este, y est compuesto por gravas y arenas con una poten-cia media de 3.98 m (Tal como se detalla en el epgrafe III), y una cobertura de 80 cm. aproximadamente. El yacimiento est compuesto por arena fina, arena gruesa, gravilla y grava menuda, que comprende una granulometra que va desde D80 = 0.12 mm. hasta D80= 32 mm. Las gravas y arenas se consideran incompetentes, y po-seen una cohesin aproximada de 5 Kg/cm2, por lo que ser necesario mantener un talud con una inclinacin que se aproxime al ngulo de reposo (35).

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3. PROPIEDADES DEL MATERIAL DETRTICO Propiedades Fsicas y Qumicas.- Los resul-tados de estos ensayos se detallan continua-cin: Porcentaje de desgaste por medio del Ensayo

de Abrasin de los ngeles: 19.58%. Densidad de volumen del rido seco: 2.59

t/m3, Densidad del rido saturado superficialmen-

te: 0.61 t/ m3 , Densidad aparente: 0.65 t/ m3, Porcentaje de absorcin del agua: 0.95 %, y, Prueba de resistencia de los agregados me-

diante sulfatos estableci un desgaste de: 3.27%.

Anlisis Petrogrfico.- A partir de este anli-sis se pudo determinar que los principales constituyentes del material de la gravera son: cuarzo, arenisca, pedernal, fragmentos de con-chas, xidos de hierro y grauwaca, en las pro-porciones que se presentan en la Tabla 1. Tabla I. Resultados del Anlisis Petrogrfico

Constituyentes Porcentajes (%) Cuarzo 33.6 Arenisca 29.3 Pedernal 22.9 Fragmentos de conchas 7 xidos de hierro 4.3 Grauwaca 2.9 En las Figuras 3-6, se presentan fotografas de microscopa electrnica de algunos de los constituyentes ms importantes de las gravas de San Rafael. Ntese la redondez y subredon-dez que presenta el cuarzo, debido al transpor-te realizado por el antiguo ro.

Fig. 3. Cuarzo Mono-cristalino.

Fig. 4. Cuarzo Poli-cristalino.

Fig. 5. Arenisca. Fig. 6. Fragmento de Concha. Monocrista-

lino 4. MUESTREO Y EVALUACIN DE RESERVAS Muestreo.- El objetivo primordial del mues-treo realizado en este yacimiento fue obtener la informacin necesaria respecto a espesores de la cobertura y espesores del material detrtico (gravas y arenas). Debido a que el proyecto est en fase de explotacin, no fue necesario realizar perforaciones ni calicatas, ya que se encontr un buen nmero de excavaciones realizadas que permitieron realizar la medida de los espesores antes sealados. Utilizando una cinta se midieron los espesores de la co-bertura y del material detrtico y dichos puntos fueron ubicados mediante GPS, tomando en consideracin la densidad de muestreo adecua-da para este tipo de yacimiento. Una vez graficados los datos del muestreo de espesores, se pudo observar el carcter log-normal del yacimiento, tal como ocurre en la mayora de yacimientos. Conociendo que, la distribucin del espesor del material detrtico es lognormal, el clculo del espesor medio (por ajustarse a una distribucin lognormal) se rea-liza utilizando dos parmetros, siendo estos la media y la varianza de la poblacin logartmi-ca.



Figura 7.- Histograma de frecuencias de los espesores del material detrtico

Para obtener el verdadero valor del espesor medio se utiliza la frmula:

= e ( + /2) donde: : valor estimado de la media del espesor, : Media de la distribucin de los logaritmos de los espesores., y, : Desviacin estndar de la distribucin de los logaritmos de los espesores. Procesados los datos se obtuvieron los siguien-tes valores: = 1.32 y = 0.35. Reemplazando en la frmula anterior, el espesor medio calcu-lado para el yacimiento es de 3.98 m. Clculo de Reservas.- Luego de haber deter-minado la naturaleza y distribucin del mate-rial detrtico, se debe pasar al clculo de las reservas, es decir conocer el volumen y tonela-je de las reservas existentes. El mtodo utiliza-do para calcular las reservas existentes en tres sectores del yacimiento: A, B y C (Mapa 1), fue el de perfiles o cortes, que consiste en dibujar secciones geolgicas verticales en las que a intervalos regulares se representa la for-ma del depsito y el rea ocupada por el mis-mo en cada seccin. Las reservas se calculan multiplicando el rea en cada seccin por la equidistancia entre estas y sumando a conti-nuacin los volmenes obtenidos. Para tal efecto, se realizaron 16 perfiles a 20 m de equidistancia; los datos obtenidos se procesa-ron mediante los programas Autocad y Civil-Cad. En la siguiente tabla se presentan los resultados del clculo de reservas:

Tabla II.- Evaluacin de reservas. Tipo de Reservas ( m3) (t)

Probadas 146 570.08 263 826.14 Probables 56 232.35 101 218.23 Posibles 76 772.33 138 190.19 Total 279574.76 503 234.56 Se han considerado como reservas probadas aquellas que han sido calculadas a partir de los datos de muestreo, como reservas probables al 25% del rea de influencia de cada sector, y reservas posibles a estimaciones con errores superiores al 50% (Segn la ONU). 5. SECUENCIA ACTUAL Y DISEO DE EXPLOTACIN Secuencia de Explotacin.- Actualmente, la extraccin es realizada sin seguir algn mtodo de explotacin, de manera discontinua; el avance no tiene ninguna direccin preferencial, cada miembro de la sociedad minera lo realiza a su criterio. Todos los procesos de la explota-cin en la gravera son realizados de forma manual, salvo en ciertos casos en que se con-trata retroexcavadora para realizar el destape (figura 8). Figura 8.- Secuencia de explotacin empleada

en la Gravera San Rafael.

DESBROCE ARRANQUE

MANUAL

CLASIFICACIN LLENADO



Caractersticas Generales del mtodo de explotacin.- Se plantea utilizar un mtodo minero que consistir en la explotacin desde la superficie de unas capas, bsicamente hori-zontales (menos de 10 de buzamiento), me-diante la apertura de un hueco inicial para el descubrimiento de la capa o capas, y, tras la extraccin de estas se proceder a rellenar el hueco ya explotado con el estril que se extrae-r de la fase siguiente. Este mtodo permite una rehabilitacin del terreno agrcola, forestal o ganadera, que lo ha hecho muy popular en la minera moderna. El mtodo de explotacin elegido, como ya se ha descrito anteriormente es el de Descubiertas (Strip Mining), aunque con una variacin, ya que por sus caractersti-cas, permite un volumen grande de produccin y una automatizacin notable, empleando un reducido personal. Condiciones para el Diseo de la explota-cin- Se ha considerado los siguientes grupos de parmetros:

Geomtricos. Geomecnicos. Operativos. Ambientales

Para la elaboracin del plan de explotacin se consideraron aspectos sociales como una ma-yor participacin de la fuerza laboral de los miembros de la sociedad minera, mediante la aplicacin de un mtodo extractivo adecuado a tal objetivo. Condiciones Geomtricas.- El yacimiento se encuentra ubicado en el paleocause de un ro, cuyas crecientes de agua y avenidas de mate-rial arrastrado ha dado origen a un depsito fluvial de tipo lenticular, su geometra es su-perficial y poco profunda, con potencia media de 3.98 m. y cobertura de 0.80 m. aproxima-damente. A continuacin se presenta una co-lumna estratigrfica ubicada en las coordena-das 540476 (X), 9744068 (Y), donde se puede apreciar de manera grfica lo descrito.

Figura 9.-. Columna estratigrfica localizada

en el Punto 5 del muestreo. La topografa es propia de los depsitos de valle asentados en terrenos llanos o suavemen-te ondulados. Condiciones Geomecnicas.- El material depositado est conformado de: Gravas de diferentes tamaos (Gravilla y grava menuda en mayor proporcin, y, grava media en menor proporcin ). Arena (fina y gruesa). Este material est compuesto principalmente por cuarzo, arenisca, pedernal, fragmentos de conchas y grauwaca; segn resultado de anli-sis petrogrfico. Las principales propiedades fsico-mecnicas que son de inters para el diseo, se presentan a continuacin: Densidad aparente: 2.65 t/ m3 . Angulo de rozamiento interno: 35. Cohesin: Menor a 0.5 Kg./cm2.. Resistencia a la compresin simple: 0.2-6 MN/m2.

Condiciones operativas.- Basado en las con-diciones de operacin necesarias se tendrn las dimensiones requeridas para un trabajo eficien-te y seguro. Altura de Banco.- Considerando la poca poten-cia de la cobertura como de la capa detrtica, esta altura se va a regir por la distancia entre la superficie y el piso o muro del yacimiento:



Potencia de la cobertura ................... 0.80 m. Potencia de la capa detrtica ............. 3.98 m. Altura del banco ............................. 4.78m. Anchura del Tajo.- Es la distancia mnima necesaria para realizar todas las operaciones unitarias simultneamente: Espacio para carguo ........................ 1.5 m Espacio para clasificacin ................ 2.5 m Espacio para transporte .................... 3 m Espacio de seguridad........................ 1 m Anchura de tajo .............................. 8 m Angulo de Cara de banco.- En vista de los sedimentos poco cohesionados se mantendr un talud poco inclinado, buscando aproximarse siempre al ngulo de reposo: Angulo de reposo ............................. 35 Angulo de trabajo........................... < 40

Figura 10.- Representacin grfica de los principales parmetros operativos

Condiciones ambientales.- El mtodo de ex-plotacin seleccionado utiliza el estril o co-bertura del prximo avance como relleno del hueco anterior, y permite ir reforestando a medida que se va avanzando en la explotacin. Dentro de los impactos ms importantes tene-mos el paisajstico, debido a que la gravera est ubicada a escasos metros de la va que conduce a un importante balneario de la costa. Por esta razn se tiene planificado, antes de comenzar a ejecutar el mtodo de explotacin, colocar pantallas visuales con la vegetacin propia del sector, e ir avanzando desde la va hacia adentro, con el fin de ir reforestando sucesivamente el rea que ya ha sido explota-da.

Proceso de tratamiento.- El material que se comercializa es grava y arena natural, que no reviste ningn tipo de tratamiento, despus que el material es clasificado; muchas veces ste se encuentra recubierto de ptinas de caoln, arci-llas y xidos de hierro. En las fotografas que se muestran a continuacin se puede observar la superficie limpia de la grava conocida como piedra 3 y piedra 5, luego de ser sometidas a un proceso de lavado cido por 24 horas, no-tndose el mejoramiento en la calidad del pro-ducto. Figura 11.- Material de la Gravera San Rafael

despus de lavado cido.

Plan Calendario de explotacin.- Se ha divi-do los tres sectores donde se han evaluado las reservas probadas en 51 bloques de 900 m2 aproximadamente, debido a que en la actuali-dad son 38 los miembros de la sociedad mine-ra, pero este nmero puede incrementar. Lue-go se calcul el volumen de material til a ser explotado cada ao y en base a los ratios se estim el volumen de estril a ser removido anualmente. Con los resultados obtenidos se desarroll el plan calendario de explotacin para la gravera tomando en cuenta las reservas probadas, Figura 12.



0.0E+00

2.0E+04

4.0E+04

6.0E+04

8.0E+04

1.0E+05

1.2E+05

1.4E+05

1.6E+05

1.8E+05

2.0E+05

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

TIEMPO (AOS)

MET

RO

S C

B

ICO

SAcumulado de Material Detrtico

Acumulado de Estril

Acumulado de Material Detrtico + Estril

Figura 12.- Plan Calendario de Explotacin

6. ANALISIS ECONOMICO Anlisis de sensibilidad.- El anlisis de sensi-bilidad muestra el grado de impacto al cambio de una variable sobre la rentabilidad, es decir, permite identificar aquellas variables que tie-nen mayor impacto sobre el resultado, frente a distintos grados de error en su estimacin, ayudando a decidir sobre la conveniencia de realizar estudios ms profundos de esas varia-bles crticas. Generalmente la magnitud en que se altera cada variable suele mantenerse cons-tante a lo largo de la vida del proyecto, pero es posible ajustar los coeficientes de variacin a los niveles de confianza de las estimaciones, ya que estos sern mayores en los primeros aos de operacin del proyecto y menores en los ltimos perodos de explotacin. La rela-cin entre los porcentajes de cambio del crite-rio de evaluacin y de las variables investiga-das medirn la sensibilidad de cada una de ellas. Para este caso, las variables que se van a analizar son: Precio de venta, Costes de Ope-racin, y, Reservas Explotables. El anlisis se ha efectuado con variaciones de: +5%, +10%, +20%, -5%, -10% y -20%, para cada una de las variables. En la figura 13 se presenta el resul-tado del anlisis de sensibilidad para el VAN mediante un grfico araa; y en las figuras 14, 15 y 16 los anlisis de sensibilidad para la TIR.

-150.00

-100.00

-50.00

0.00

50.00

100.00

150.00

80 90 95 100 105 110 120

% VARIACIN DE PARMETROS

VAR

IAC

IN

VA

N

PRECIO

COSTOS DEOPERACINMATERIALEXTRADO

Figura 13.- Sensibilidad del VAN.

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

0 -5 -10 -20

VARIACIN DE PRECIO (%)

VAR

IAC

IN

DE

LA T

IR

TIR(%)

Figura 14.- Precio vs. TIR

igura 15.- Costo de Operacin vs. TIR

-1000

100200300400500600700

0 -5 -10 -20

VARIACIN DE EXPLOTACIN (%)

VAR

IAC

IN

DE

LA T

IR

TIR(%)

F



0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 5 10 20 -5VARIACIN DE COSTOS DE

OPERACIN (%)

VAR

IAC

IN

DE

LA T

IR TIR (%)

Figura 16.- Variacin de Explotacin vs. TIR 7. CONSIDERACIONES AMBIENTA-LES. Para desarrollar un Plan de Manejo Ambiental Sustentable, el rea de Ingeniera de Minas de la FICT-ESPOL realiz el 12 de octubre del 2001 el I Seminario Taller Tcnicas en la Explotacin de ridos y sus consideraciones Ambientales. Este taller instructivo-participativo tena como objetivo el receptar sugerencias, y, concertar el dilogo para llegar a un consenso en cuanto a seguridad minera, mtodo de explotacin, medio ambiente y po-sibles aplicaciones del producto. Posteriormen-te con las sugerencias recogidas de la comuna en general, se realiz el Plan de Manejo Am-biental de la Gravera San Rafael, el mismo que ser implementado a partir del presente ao, y que ha servido para cumplir con los requisitos legales para seguir manteniendo la concesin por parte de los mineros artesanales de San Rafael. 8. CONCLUSIONES Datos estadsticos proporcionados por el Ban-co Central muestran que la demanda de mate-riales para la construccin en nuestro pas ha crecido significativamente en la ltima dcada, siendo en el 2002 de aproximadamente de 2 500 000 m3. En la Pennsula de Santa Elena existen varias comunas, San Rafael, Cerro Capay, y, Sucre, que cuentan con recursos mineros, cuya explotacin racional sera una fuente generadora de ingresos para sus habi-tantes con criterios sustentables. El estudio

desarrollado logra que la universidad ecuato-riana colabore en un proyecto con repercusin de ayuda social a 152 familias de la comuna San Rafael. Segn la clasificacin de (Kuzvart y Bohmer, 1978), la gravera de San Rafael es un yaci-miento regular, ya que presenta un coeficiente de variacin de 26.52%. El anlisis estadstico de los datos del muestreo, se ha podido deter-minar que el espesor del material detrtico de la gravera presenta distribucin lognormal. El espesor medio calculado para el yacimiento es de 3,98 m. A continuacin se presentan los resultados de los anlisis granulomtricos, por medio de los cuales se pudo establecer que el material que se comercializa en la gravera es arena fina, arena gruesa, gravilla y grava menuda.

Nombre comercial

Equivalencia aproximada en mm., D80

Principales aplicacio-nes

Polvo 0.12 Fundicin

Arena 0.49 Fundicin y filtros

Piedra 1 1.2 Abrasivo

Piedra 2 1.8 Acabados de pisos, paredes y bancos ornamentales

Piedra 3 2.8 Acabado de pisos

Piedra 4 5 Recubrimientos de pozos

Piedra 5 5.9 Recubrimientos y peceras

Piedra 6 19 Ripio

Piedra 7 32 Usos ornamentales

El resultado del anlisis petrogrfico muestra que la slice es el principal componente del material de la gravera. El porcentaje de desgas-te por medio de la prueba de los ngeles fue de 19.58%, lo que indica que el material posee una buena resistencia. El ensayo de resistencia utilizando sulfato de sodio, muestra que el material ofrece una buena resistencia a los agentes de meteorizacin, ya que solamente se desgast el 3.27% del peso de la muestra.



De mantenerse el actual ritmo de explotacin, el tiempo de vida de la concesin minera se estima en 30.66 aos para las reservas geolgi-cas, y de 16.07 aos para las reservas proba-das. Del anlisis econmico, se obtuvieron los si-guientes ndices: PRI = 2 aos, VAN = $ 329 197 y TIR = 578%, por lo cual se puede con-cluir que el proyecto si es rentable. Finalmente, se recomienda emplear el mtodo de Transferencia para la explotacin del mate-rial detrtico y se debe implementar el plan de manejo ambiental a partir del presente ao, con lo cual se cumplira con los requisitos legales y se mejorara el ambiente de trabajo de los mineros. 9. BIBLIOGRAFIA [1] Varios Autores, Gua de restauracin de Graveras, I.T.G.E., 1996. [2] Varios Autores, Manual de Prospeccin, explotacin y aplicaciones, Lpez Jimeno, 1994.

[3] Carrin, y otros, Folleto I Seminario Taller Tcnicas de explotacin de ridos y sus con-sideraciones ambientales, Facultad Ing. CC.Tierra, ESPOL, 2001. [4] Carrin, Albarrn, Los sedimentos fluvia-les del SW de Guayaquil (ECUADOR): Posi-ble uso como ridos, CYTED, 2001. [5] Lpez, y otros, Manual de Evaluacin Tcnico-Econmica de Proyectos Mineros de Inversin, ITGE, 1997 [6] Dugas, F., 4to Congreso Ecuatoriano de Geologa, Minas y Petrleos, Colegio de Inge-nieros de Geologa, Minas y Petrleos, 1986 [7] Dugas F., y, Nez del Arco, E., Gua Geolgica del Suroeste de la Costa Ecuatoria-na, ESPOL-ORSTOM, 1987 [8] Lpez Jimeno, C., Gua de Restauracin de Graveras, ITGE, 1996


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