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ABRIL 1981
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ID69
INFOR-ME SOBRE EL PROYECTO DE PIúIARRAS
BITUMINOSAS DE PUERTOLLANOULC
M E M 0 R I A
PLAN ENERGETICO NACIONAL
ABRIL 1981
P3/13/300
Ce--a~ento PLANTAS MINERALURGICAS
I N D I C E
Pág
RESUMEN
0.1. Introducci6n ..................... 10.2. Sinopsis de trabajos realizados ....... 30.3. Plan de acci6n recomendado ........... 18
TOMO 1 1. INFORMACION GENERAL SOBRE ELDEPOSITO Y SU ENTORNO
l�.l. Marco fIsico ....................... 261.2. Infraestructura ..................... 301.3. Marco geol6gico ..................... 371.4. Antecedentes mineros ............... 43
TOMO 11 2. ALTERNATIVAS DE APROVECHAMIENTOY CARACTERIZACION DEL DEPOSITO
2.1. Análisis de alternativas glo-bales de aprovechamiento ............. 46
2.2. Muestra sobre soporte para planta piloto . 582.3. Calidad de las pizarras ............. 622.4. Caracter1sticas geomecánicas de
los materiales....... ** : ......... 69
2.5. Caracterizaci6n minera del dep6sito .... 75
TOMO 111 3. ANALISIS DE LA UNIDAD MINERA YDE LOS PROCESOS INDUSTRIALES
3.1. Unidad minera .................... 853.2. Procesos de destilaci6n ............. 953.3. Hidrogenaci6n y refino ............... 1043.4. Aspectos ambientales ............... ... 1083.5. Vertidos ........................... 113
TOMO !V 4. ESTIMACION PREVIA ECONOMICA ...... 119
R SS U M E N
INTRODUCCION
El incremento tan drástico experimentado en los Cltimos
años por los precios de los crudos de petr6leo, puso de manifies
to la necesidad de una evaluaci6n de todas aquellas fuentes po-
tenciales para la obtenci6n de productos energéticos. Dentro de
ellas las pizarras bituminosas tienen un futuro prometedor, por
lo que la Administraci6n, a través del Plan Energético Nacional
(PEN), encarg6 a la Empresa Nacional Adaro de Investigaciones Mi
neras S.A. (ENADIMSA) el "Informe sobre el Proyecto de Pizarras
Bituminosas de Puertollano", aprobado por el Comité del PEN con
fecha 25 de Marzo de 1980.
La materializaci6n del mismo ha sido llevada a cabo por
ENADIMSA, estando su presentaci6n formal dividida en cuatro To-
mos, con sus correspondientes A-méndices, y una Memoria en la que
se recoge de forma resumida la informaci6n contenida en los dife
rentes tomos del informe. Su estructura metodol6gica y andamiaje
expositivo responden a las necesidades de los objetivos persequi
dos por el mismo, estimándose más conveniente un desarrollo arm6
nico en grado creciente de profundizaci6n. En este sentido se -
han integrado con un conjunto global las diferentes disciplinas
",geomecánica, unidad minera, unidad industrial, etc. que consti-
tuyen un proyecto de esta naturaleza, en lugar de una presenta -
ci6n formal por disciplinas, más propia de estadios superiores -
del desarrollo del proyecto.
2.
Finalmente, ENADIMSA quiere dejar constancia de su mássincero agradecimiento a todos aquellos organismos oficiales yentidades pUlicas o privadas que, de un modo directo o indirec-to, han prestado su colaboraci6n en este informe DELEGACION -PROVINCIAL DE M. DE INDUSTRIA Y ENERGIA; EX-MLO. AYTO. DE PUERTO-LLANO; INSTITUTO GEOLOGICO Y MINERO DE ESPAÑA; ENPETROL; ENCA-SUR; GEOTEHIC; E.A.T.; LURGI y CONSTRUCCIONES VILLUENDAS.
Menci6n especial de nuestro agradecimiento merecen lasautoridades locales y provinciales por el interés y facilidadesprestadas para la materializaci6n de este - informe así como elU.S. Department of Energy por sus sabias orientaciones y consi-deraci6n con el equipo técnico del proyecto.
--- -- -------
3.
0.2 SINOPSIS DE TRABAJOS REALIZADOS
Para llevar a cabo el presente inferme se
han desarrollado los trabajos que se ilustran gráficamente en
la Fig.O.l., y que han permitido establecer los siguientes puntos:
Marco fIsico e infraestructura
La cuenca minera de Puertollano ocupa una parte de -
los llanos del Valle de Alcudia y tiene una anchura -
de 3,2 - 3,5 Km y una longitud de 12 - 13 Km.
La cuenca es atravesada por el Rlo Ojailén que tiene
un área de captaci6n de 87 KM2.
La climatologla de la zona pone de manifiesto que so-
lamente un 15% del año pueden presentarse dificulta -
des para trabajar a cielo abierto.
La cuenca está dotada de infraestructura de transpor-
te tanto por carretera como por ferrocarril.
Se dispone de abastecimiento de agua y energla eléc -
trica, asl como de otros recursos a nivel de unidad -
industrial.
30.
Mancha. El mes con mayor pluviometr1a es noviembre (70-80 l/m2)
siendo el m1nimo agosto con 2 l/M2. (Fig. 1.3)
Durante el verano el déficit de agua es muy elevado -
pues las precipitaciones representan aproximadamente el 8,5% del
total anual. Por otra parte el régimen de precipitaciones es to
talmente irregular tanto desde el punto de vista anual como in
teranual, lo que provoca peri6dicas inundaciones y profundos es
tiajes; el carácter de los rlos es por tanto marcadamente torren
cial.
El 83% de los dlas del año la lluvia no entorpece el
trabajo al aire libre (lluvia inferior a 0,1 l/m 2 /dla), en tan-
to que el periodo libre de heladas se extiende desde principios
de abril hasta finales de octubre, es decir unos 215 dlas al año
con temperaturas superiores a OOC y unos 300 dlas con temperatu
ras superiores a SIC a las 9 h. Por tanto los dlas con dificul
tades para el trabajo a cielo abierto oscilan en torno al 15%
anual únicamente.
1.2 INFRAESTRUCTURA
La red estatal de carreteras de la comarca comprende
191 Km de los que 60 corresponden a la carretera nacional 420
(Córdoba-Tarragona), 43 Km a carreteras comarcales y el resto a
carreteras locales. El estado de la red es muy variable; tras
la reparaci6n a que está sometida en la actualidad la carretera
nacional quedará con caracter1sticas adecuadas para el tráfico
que soporta,si bien persiste el problema de la travesla de Puer
tollano.
El itinerario Puertollano-Andujar adolece de grandes
3
El transporte de viajeros por carretera está servidopor una tupida red radial de llneas locales que parten de laestaci6n de autobuses de Puertollano. El servicio telef6nicoestá automatizado salvo en el Valle de Alcudia y caserlos deSierra Morena.
Todos los pueblos de la comarca tienen abastecimientoy saneamiento aunque con diversos grados de eficiencia. Brazatortas, Villamayor de C. y Cabezarrubias del P. son los más deficientes e incompletos.
Los vertidos del saneamiento se realizan sin ningrín -tipo de depuraci6n en los ndcleos menores. En Puertollano está a punto de concluirse la central depuradora de Enpetrol quetambién dará servicio a la ciudad. En todas las poblaciones -el saneamiento es deficitario en cuanto algunas calles carecendel mismo o es insuficiente.
El abastecimiento de Puertollano, complejo de Enpetrol,Almodovar, Hinojosas y Mestanza proceden del embalse del rlo -Montoro de 50 Hm3 de capacidad.
La Central térmica tiene una concesi6n de la Comisarla
de Aguas del Guadiana de 15.000 M3/dia de agua industrial. El
agua potable procede de Enpetrol. Encasur utiliza como agua in
dustrial la acumulada en las antiguas explotaciones mineras con
caudales normales de 1.000 M3 /dla en tanto que la potable proce
de de Puertollano.
Actualmente la capacidad de la central termoelIctricade Sevillana en Puertollano es de 220 Mw con una producci6nbruta anual de 1.480.000 Mw.h y un consumo de 600.000 t decarb6n. La producci6n es excedentaria respecto a las necesida
33.
des industriales del área. La red de distribuci6n está conecta-da con el sistema andaluz y la zona centro por líneas de 220 Kv.
Dejando aparte la escasa e intermitente actividad minerade los municipios del sur, la actividad industrial de la comarca
se concentra en el municipio de Puertollano.
A partir de la industria básica que constituye la refine-
ría de petr6leo (ENPETROL, con una capacidad de 6 millones de toneladas/año)el complejo industrial incluye un sector químico para
la producci6n de olefinas , etileno y propileno; otro de trans -
formados, en parte acabados (plásticos), en parte semifacturados;
otro de fertilizantes y otro de combustibles y lubrícantes.
La mayor parte de esta producci6n tiene como base los cru
dos petrolíferos procedentes de Málaga a través de un oleoducto
propio. La dependencia exterior de estos suministros es total.
ENCASUR explota a cielo abierto en sus concesiones del -
6valo occidental de la Cuenca, las capas 2 a y 3 a de carb6n;éste
carb6n es hulla semigrasa claramente rentable en la actualidad
y más si se hace, como así ocurre, su utilizaci6n local en la
central termoeléctrica.
Otras industrias presentes en la'zona, además de las deri
vadas de la agricultura y pequeños talleres artesanales, son las
de embotellado de combustibles líquidos: Butano, S.A. y Sociedad
Española del Oxígeno.
Los recursos de carb6n explotables en la cuenca de Puertollano tienen un tonelaje te6rico conocido de 36.687.282 t y un -
práctico explotable de 19.648.990 t. El tonelaje probable es de
16.597.438 t y el posible de 1.016.256 t. (Ver Cuadro 1.1 y Fig.1.4) Estos datos en nuestra opini6n son conservadores ya que el
NFIG. 1.4.- CUENCA CARBONIFERA Y DE PIZARRAS
BITUMINOSAS DE PUERTOLLANO.
A AREA PARCIALMENTE EXPLOTADA PARA CARBON
B AREA EN EXPLOTACION, A CIELO ABIERTO - ENCASUR
C AREA EN EXPLOTACION, MINERIA SUSTERRANEA,BATOSAPuertollano
AREA EXPLOTADA MINERIA SUBTERRANEAPIZARRA BITUMINOSA (CAPA B
A
..... ...... . ......
29 B31 3 21 ........................
Situminosas...........
AREA BATOSA
Escala 1: 50.000
CUADRO 1.1
RECURSOS DE CARBO14 EXPLOTABLES EN LA CUENCA DE PUERTOLLANO
TONELAJE TONELAJE MUY HIPOTE-AREA "A" TEORICO PRACTICO PROBABLE PROBABLE POSIBLE TICO.
(Zona Oriental)
,CAPA 2 a 10.828,800 2.315.251 2.315.251
CAPA 3 13.798.875 5.553.510 1.993.830 508.128 1.016.256 2.035.296
IfflEA "B" (Zona Occidental)
CA11A 2a 6.993.592 6.993.592 6.294.233 699.359
CAPA 3a 5.066.015 4.786.637 4.322.110 464.527
TOTALES ... 36.687.282 19.648.990 14.925.424 1.672.014 1.016.256 2.035.296.
Datos recogidos del "Inventario de Recursos Nacionales de Carbón (Zona Sur de Espaí71a)"(1977).
36.
Inventario unicamente considera 2 a y 3 a capas de carb6n, aunqueexisten otras varias en la zona, sobre todo en la zona Este.
De acuerdo con el "Inventario de residuos s6lidos de ca-rácter orgánico para su aprovechamiento energético", del Centrode Estudios de la Energla,puede considerarse que la producci6nanual de este tipo de residuos es de escasa relevancia en estazona. Ast a la totalidad de la provincia de Ciudad Real se leasignan unos recursos 1.157.800 tm/año de los que 394.800 tm/afiocorresponden a recursos forestales, 582.500 tm/año de paja de -cereales y el resto fundamentalmente a residuos de poda de vi-ñas y olivar.
En el área existen posibilidades de explotaci6n de rocasindustriales en el capItulo de arcilla,basalto, caliza y en me-nor grado cuarcitas, gravas y pizarras.
Los recursos agrIcolas se concentran en la explotaci6n -de cereales, olivar y en menor grado leguminosas y viñedo.
La ganaderla existente muestra una concentraci6n de gana-do lanar y ovino cárnico en el Campo de 'Calatrava.
En los últimos tiempos la mayor dificultad para obtenerempleos en la industria y en los servicios ha supuesto una ci-fra de paro industrial estimado entre 2.000 y 3.000 personas. -Por otra parte, en virtud de la tradici6n minera de la zona, -gran número de los parados son antiguos mineros conocedores dela cuenca.
En los últimos veinte años la tasa de crecimiento es ne-gativa para toda la comarca (-12%) aunque algo menos que la me-dia provincial (-15%).
37.
La evoluci6n de la renta comarcal desde 1955 a 1977 ha pa
sado de 768,,6 millones a 13.681,0 millones de pesetas corrientes;
incremento que supone el 1.780% sensiblemente semejante al de las
industrias quImicas durante este perlodo para el total de Espaiía
que es el 1.684%.
1.3 EL MARCO GEOLOGICO
La Cuenca de Puertollano tiene morfologla de valle amplio
con suaves pendientes de tipo glacis. Se incluyen en la citada
cuenca sedimentos paleozoicos francamente diagenizados y plega -
dos y otros ne6genos y cuaternarios no afectados por la diagéne-
sis y prácticamente horizontales.
En el aspecto estructural tiene forma de sinclinorio de bu
zamientos bastante suaves (salvo en las márgenes) debido a la oro
genia hercInica. Tras el plegamiento se produjo un prolongado -
proceso de peneplanizaci6n que alcanza hasta el Terciario superior.
Tras la deposici6n del Mioceno la orogenia alpIdica parece que -
provoc6 una tect6nica de bloques mediante un juego de fallas ver-
ticales y subverticales. Como consecuencia la cubeta se ondul6 -
de nuevo (con buzamientos mucho más suaves), se compartiment6 el
sinclinorio transversalmente y se produjo la efusi6n de materia -
les volcánicos a través de las fracturas longitudinales. Fig. 1.5,
1.6 y 1.7.
Actualmente la cuenca se encuentra compartimentada en dos
subcuencas por un pliegue anticlinal en la zona oriental conoci -
dos como 6valo norte y 6valo sur, el eje anticlinal sufre una in-
mersi6n hacia el oeste desapareciendo sus efectos hacia la mitad
de la cuenca por lo que en el oeste solo se puede considerar un
6valo. En este Cltimo aparece una falla directa de direcci6n NW-
SE con fuerte buzamiento al este v salto de unos 40 m. El eje -
sinclinal en el extremo oeste sufre una elevaci6n con posterior
inmersi6n antes de su elevaci6n definitiva que da lugar al pequeiEic�
6valo Lourdes.
Limite de cuenca- proyeccion horizonte"B'.' Linsa de cumbres.
Faltas principales, Rio
+ + Pliegue onficlinal. Carretero
++4 Pliegue sinclinal. Ferrocarril. I>
SIERRRumbo o Inclinacion de los copas.0 off ir. *LIDAP
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FIG.1.5.- ESQUEMA GEOLOGICO Y ZONAS EN LACUENCA MINERA DE PUERTOLLANO.-
18.
0.3. PLAN DE ACCION RECOMENDADO
En el desarrollo del Proyecto de Explotací6n y Benefi
cio de las Pizarras Bituminosas, así como en cualquier Proyecto
se pueden distinguir cuatro fases claramente diferenciadas pero
muy correlacionadas entre sí. Estas son:
a) Investigaci6n
b) Estudio de Prefactibilidad
c) Estudio de Factibilidad
d) Ingeniería de Detalle
INVESTIGACION
Para concluir la fase de investigación, en la aue se
encuentra el proyecto,se recomiendan como acciones fundamentales:
Campaña de sondeos
Para proceder a un aumento del número de puntos de in
formaci6n (sondeos suplementarios), es evidentemente necesario -
proceder a una confrontaci6n de su coste con la ganancia de zre
cisi6n que apcrtarlan a la estimaci6n de las reservas útiles.Es
preciso pues establecer funciones cue expresen la disminución -
del error al aumentar la densidad de sondeos v, en consecuencia,
determinar las sucesivas mallas de reconocimiento.
19.
Dada la buena correlací6n existente entre peso especl
fico y contenido en aceite, muchos de estos sondeos podrIan rea
lizarse sin recuperación de testigo y utilizando técnicas de
testificaci6n geofIsica, si bien algunos otros sería necesario
realizarlos con recuperaci6n de testigo como soporte para los
estudios necesarios.
La inversión en este concepto, lógicamente función de
las dimensiones de la nallaa utilizar, se estima para la fase
de investigaci6n en torno a los 30 M. Pta.
- Métodos de explotación en minerla subterránea
Las inversiones iniciales previstas en las tres hip6-
tesis contempladas en la estirtaci6n -previa e=áúca oscilan entre 6.400
y 10.000 M. Pta, de los cuales un 50% está destinado a máquina
ria de arranque, preparación y transporte. Estos cálculos están
basados en estimaciones te6ricas de los resultados a obtener -
con la maquinaria de posible utilizaci6n.
La importancia que tienen estos equipos en el desarro
llo futuro de la explotación tanto en ínversi6n como en rendi
mientos y costos de entretenimiento, obligan a ser precavidos
en su elecci6n y tomar de antemano las medidas oportunas que re
duzcan al mínimo los riesgos.
En este sentido, creemos que la manera más eficaz de
llegar a obtener una valoraci6n de estos equipos y del comporta
miento de la mina, es montar una explotaci6n a nivel de mina pi
loto, en la aue se puedan probar diferentes equipos y hacer los
ensayos oportunos que permitan extrapolar los resultados de la
explotación a nivel industrial.
20.
Una relaci6n previa de las pruebas y ensayos que hay
que realizar, serla:
Avance de frentes
a) Con explosivo
- Perforaci6n: . a rotaci6n Rdt1 en cm/min.
. a percusi6n Consumo de bocasM. perforaci6n/t
- Voladura: . Avance máximo (m. avanzados/
,m. perforados)
. Consumo explosivos Kg/t
. Precorte o voladura suave
b) Avance mecanizado
- Minador de arranque puntual
- Minador de tambor
- Topo •
Rendimientos t^ y m/relevo
• Consumos, etc.
Transportes
Sistema LHD. Comportamiento de suelos y neumáticos
Geotecnia
Estudio de estratos
Clasificaci6n de los terrenos
CaracterIsticas de techos y muros
Tipos de fortificaci6nEmpernado
Dimensiones de cámaras
Recuperaci6n de pilares
21.
Otros
Desprendimiento de gases, bien de metano o bien por efecto -de la voladura o rozado de la pizarra.
Ensayos de trituraci6n
Aforc, de agua
La inversión prevista es de unos 140 M. Pta. Te-niendo en cuenta que la inversión que supone la puesta en marcha de la mina futura a nivel industrial varía de 10.000 M. Ptaa 6.400 M. Pta segrin el nivel de producci6n que se elija, la inversi6n de la mina piloto representa tan solo entre el 1,4% y2,2% de aquella con respecto al tonelaje a extraer por minerlasubterránea; varía la incidencia entre 1,4 Pta/t y 2,7 Pta/t seg1n este tonelaje sea de 98 M. t o 52,4 M. t. Son cifras cruemuestran la baja influencia que tiene la mina piloto en el conjunto global y que justifican su realización para alcanzar laimportancia de los objetivos propuestos y asegurar con ellos laviabilidad y los resultados de la futura explotaci6n.
Aprovechando las labores de acceso ya ejecutadas deberán realizarse ensavos geomecánicos "in situ" en las pizarrasbituminosas y pizarras-areniscas en las rnie encalan. Estos ensayos serán de placa de carga, corte directo y medida de tensiones, con el fin de definir tanto las características reales dedeformabilidad como de resistencia al esfuerzo cortante y estados tensionales de esos materiales. Por otra parte, será de granutilidad llevar a cabo diversos ensayos para comprobar diferentes soluciones de sostenimiento, especialmente bulonaje, entibaciones provisionales, etc.
- Ensavos de destilación, hidrogenaci6n v combusti6n
Para moder definir el rroceso de destilación v la no
22.
sible hidrogenaci6n del aceite obtenido, es necesario real-izarensayos en plantas piloto de destilación y combusti6n para laobtenci6n de balances completos de materiales que permitan conposterioridad la elección de un proceso. Para ello es precisocontar con unas 1.500 t de pizarra, que por su cantidad exigela realizaci6n de una labor minera que permita extraerla adecuadamente y por este motivo se acometi6 una labor de pozo planoque permite iniciar la labor de desmuestre.
ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD
Los principales objetivos de este estudio son:
- Selecci6n del método de explotaci6n minera subterránea
- Definici6n de las áreas a explotar por minerla subterránea y/o a cielo abierto
- Selecci6n del proceso de destilaci6n
- Selección de los productos a obtener
- Estudio econ6mico con precisión en las Inversiones ycostos del + 25% aue garantice la rentabilidad.
Este Estudio de Prefactibilidad podrá simultanearse -con la fase de ínvestigaci6n, teniendo en cuenta los resultadcsde la misma.
Ante las diversas posibilidades que se abren en cuanto a la determinaci6n de procesos industriales adecuados Y encuanto a la cantidad y distribuci6n espacial de las reservas aexplotar por diferentes métodos, es de todo punto muy necesariopoder establecer criterios válidos de decisi6n. Estos crite-rios pueden venir claramente definidos por los resultados de
23.
una programaci6n matemática que, aunque general en una primerafase, permita elaborar los oportunos "árboles de relevancia "en orden a valorar las opciones múltiples cue se presentan. Esta programaci6n puede servir a su vez de armaz6n para continuaren sucesivas fases donde su aplicación resulte insoslayable.
Al mismo tiempo será necesario estudiar el impacto ambiental prestando atenci6n especial a los residuos de destila—ci6n, su posible ut-llizaci6n como subproductos de interés econ6-mico, sus propiedades geotécnicas con miras a su vertido y formaci6n de escombreras sin riesgos de deslizamientos y degradaci6n del medio ambiente, etc.
En este último sentido convendrá estudiar mediante modelos fIsicos y matemáticos los problemas de dispersi6n de contaminantest inversiones atmosféricas, depuraci6n neutral, gradientes, etc. Asimismo, será necesario analizar los sistemas dedepuraci6n de agua y aire más id6neos, tanto a nivel de cortacomo de planta y de los puntos de vertido de residuos. La selecci6n de estos últimos requiere un detallado proceso de optimi-zación.
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD
Una vez seleccionados por el Estudio de Prefactibili-dad los procesos y parámetros más importantes, el paso siguien-te deberá ser la realización de la Ingenierla Básica, de formaque se obtenga una precísi6n para el estudio económico del +15%en Inversiones y Costos, siendo conveniente establecer criteriosde valoración del riesgo econ6mico que supone efectuar la inversión.
Al mismo tiempo será necesario estudiar la fluctua—ci6n e incidencia de los paráme".--ros econ6micos y financieros
24.
que afecten al desarrollo de la explotaci6n, elaborando los correspondientes "árboles de pertinencia" resultantes de una estimaci6n de la evoluci6n más probable de estos parámetros.
TOMO I
INFORMACION GENERAL SOBRE
EL DEPOSITO Y SU ENTORNO
26.
1.1. MARCO FISICO
La Comarca de Puertollano ocupa el extremo surocciden-
tal de la provincia de Ciudad Real con una extensi6n de 2857 Km2
equivalentes al 15% de la superficie total de la misma.
Queda limitada al sur por Sierra Morena algunas de cuyas cordilleras se extienden de E a W.dejando entre las cumbres
valles paralelos a las mismas siendo el de Alcudia el principalde ellos. (Fig. 1.1
La mitad norte de la comarca concentra la mayor parte
de la poblaci6n en la ciudad de Puertollano que..como su nombre
indica,ocupa un collado bajo entre el Campo de Calatrava al norte y el valle del rlo Ojailén al sur.
Los municipios incluIdos en la comarca son: Almodovar
del Campo, Argamasilla de Calatrava, Brazatortas, Cabezarru -
bias del Puerto, Hinojosas de Calatrava, Mestanza, Puertollano,Solana del Pino, Villamayor de Calatrava y Villanueva de San -Carlos.
Sierra Morena es una continuaci6n morfoestructural dela Meseta Castellana en un área donde aflora el substrato hercl
Capital comarca¡0 Capital municipal ESQUEMA GEOGRAFICO DE LA COMARCA DE
LugarCarreteraFerrocarril PUERTOLLANODivisorioRio o arroyoLaguna
Embalse
Limite municipalVillLimite provincia¡ errada! +nuera
>
0 Chiquero CAMPO DE CALAo r.,,,Almodovar1 U! uertollana
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4.
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LO d o r oSi tde 05
FIG. 1.1
28.
nico. Los materiales cuarcitosos de éste se alinean de WNW aESE dando lugar a cresterlas más o menos continuas en tanto quelos valles se han labrado en las pizarras intercaladas, mucho -menos competentes frente a la erosi6n.
La red fluvial aparece bastante encajada en la penillanura rejuvenecida que forma la sierra, aprovechando las l1neasde fractura principalmente.
El valle de Alcudia tiene un claro carácter estructu -ral en forma de sinclinal de ndcleo cámbrico en el que la denu-daci6n comienza a ser importante. Mas al norte.el valle del -Ojail6n alto y todavIa más el Campo de Calatrava no han sidofuertemente denudados, constituyendo llanuras extensas entrecerros redondeados poco elevados,aunque con pendientes fuertes.
La Cuenca Minera de Puertollano ocupa parte de una de.estas llanuras con una anchura media de 3,2 a 3,5 Km. y unos12-13 Km de longitud.
El rlo Ojailén penetra en la misma unos 20 Km aguas
abajo de sus fuentes con una extensi6n vertiente de unos 87 Km2en tanto que sobre la propia cuenca vierten torrentes y arroyos
con una superficie conjunta de otros 52 Km2.
El clima comarcal es Mediterráneo Templado con sequ1a
estival, veranos cálidos, inviernos frIos y cierta tendencia a
la continentalidad. La temperatura media anual es de 14'-15'C
con máxima en torno a los 391C y mInimas alrededor de -60C.
(Fig. 1.2)Respecto a las precipitaciones la comarca tiene una
pluviosidad algo mayor que el resto de la provincia (480 l/M2 _
frente a 400 l/m2) dentro de la sequedad caracterIstica de La
C42- MAXIMAS EXTREMAS40-3s. .............36-34-32-
.
30282624-Z2-
.
20-,le- MEDIAS
12lo-
.
2-0
MINIMAS EXTREMAS-4.
~2 1943 1944 ~5 190 SU M" t%g 1970 1971 1972 1973 1974 1975 197S
Temperatura* de la zona
FIG. 1.2
nol
sw-
coo-
550-
500- MEDIA DE
450-
4w
350-
am
250�
2oo5
19�5, 1970 1975 1978
Pluviometrio. Periodo 1951 - 1977
FIG. 1.3
A partir de la informaci6n disponible los recursos decarb6n pueden representar tonelajes de cierta entidadque contribuirlan a ayudar a la explotaci6n de pizarras bituminosas, si bien su evaluaci6n necesita deun estudio exhaustivo a partir de toda la informaci6nexistente: planos de labores, etc.
Por su parte la producci6n de residuos s6lidos de carácter orgánico para su aprovechamiento energético -puede considerarse de escasa relevancia dentro de lazona, frente a las producciones previsibles de piza-
rras bituminosas.
En cuanto a rocas industriales puede decirse que en la
zona existen posibilidades de explotaci6n de arcilla,
basalto, calizas y, en menor grado, cuarcitas, gravas
y pizarras.
El estudio de poblaci6n indica un Indice de paro ele
vado y la existencia de mano de obra especializada.
Geol6gicamente la cuenca minera de Puertollano presen-
ta una estructura en sinclinorio de direcci6n este-
oeste con buzamientos bastante suaves. Los materiales
son pizarras y cuarcitas paleozoicas con algunas inter
calaciones de grauwackas y esquistos,y su plegamientose realiz6 tras la deposici6n del CarbonIfero. El re-
cubrimiento actual corresponde a dep6sitos detrIticos
continentales posteriores a la orogenia alpIdica, es
decir ne6genos y cuaternaríos.
La cuenca se encuentra compartimentada en dos subcuen-
cas en la mitad oriental (6valo norte y 6valo sur
6.
que se reunen hacia el oeste en una cubeta única. Diversas fallas transversales de direcci6n (NNW-SSE) -más o menos paralelas compartimentan la totalidad dela cuenca.
La sencillez tect6nica de la cuenca, la inexistenciade capas verticalizadas o invertidas y la simetrIa -del conjunto permiten afirmar con los datos actualesque el riesgo de tensiones tect6nicas residuales enla cuenca es bajo o muy bajo.
Las investigaciones realizadas hasta el momento hanconstatado la continuidad de tres niveles de pizarrasbituminosas de espesor explotable: "A", "By§ y leco,
aunque s6lo el intermedio puede considerarse como unhorizonte único. Asimismo, dentro de la serie carbo-nIfera se incluyen varios niveles carb6n -5,en total-que fueron objeto de explotaci6n en el pasado, apare-cíendo entre la 4 a y 5a capa los niveles de pizarrasbituminosas.
El horizonte "A" se ubica a muro de la 4 a capa de -carb6n, entre 40 y 50 m por debajo de ella. Puede -considerarse formado por 2 6 3 niveles bituminosas separados por estériles lutIticos de espesor variable.-El "B" se sitúa a muro del "A" a una distancia variable -7 a 20 m-, siendo el mas potente y continuode todos - 2 a 8 m de espesor. Por su parte, el ho-rizonte "C" suele encontrarse entre 30 a 40 m por debajo del ".B", mostrando una potencia que oscila de0,70 - 2,5 m.
En relaci6n con la situaci6n jurldico-legal el dep6si
to de pizarras bituminosas se encuentra dentro de la
reserva del Estado Ciudad Real, transferida al INI
7.
por Orden de 18 de Noviembre de 1944 ( MI de Indus -tria y Comercio; B.O.E. de 21 de Noviembre de 1944),reduciéndose el área de la misma por Orden de 19 deJulio de 1973 (MI de Industria; B.O.E. de 13 y 14 deAgosto de 1973) a los llmites actuales.
Por su parte, todas las concesiones de carb6n existentes en la zona de ubicaci6n del dep6sito son anterio-res a la reserva, por lo que en el futuro habrá quenegociar con los propietarios de aquellas concesiones
que permanecen vivas - Marta Isabel; La Extranjera y
La Manchega. Asimismo debe indicarse que Batosa pre
senta una situaci6n jurldica que precisará una aten -
ci6n especial.
La situaci6n actual de la propiedad de los terrenos en
superficie plantear& serias dificultades a vIas norma
les de negociaci6ncomo consecuencia, fundamentalmente,
de transmisiones patrimoniales no registradas.
El análisis de la informaci6n disponible en relaci6n
con los antecedentes mineros de la zona, y en conni -
vencia con las pizarras bituminosas, pone de manifies
to una mayor concentraci6n de la misma sobre la "Capa
B" -,borser.--.m.la que en el pasado se centraba el inte-
rés minero- y la existencia de amplias zonas en la
que no se dispone de informaci6n alguna.
Alternativas globales de aprovechamiento
Se han analizado las alternativas globales potencial-
mente más ventajosas para el aprovechamiento de las
pizarras bituminosas: a) Producci6n de energla eléc-
trica. b) Producci6n de gas de sIntesis. c) Produc-
ci6n de combustibles llquidos (productos de refinerla).
8.
Para la selecci6n de cuál de esas tres alternativases la más ventajosa se ha llevado a cabo un análisisen cuanto a eficiencia térmica y/o ratios energéticosde dichas alternativas, así como un análisis econ6micoen el que se han distinguido tres situaciones para suevaluaci6n: 1) Directamente proporcional al poder calorIfico. 2) Consideraci6n de las condiciones de mercado en la unidad industrial. 3) Consideraci6n delas condiciones de mercado con comercializaci6n y distribuci6n. En estos dos últimos casos las condicionescontempladas han sido las del tercer trimestre de 1980.
Tanto el análisis técnico como el econ6mico llevan a
considerar la obtenci6n de combustibles líquidos (pro
ductos de refinerla) como la alternativa global deaprovechamiento mas id6nea.
Se han estudiado las dos posibilidades existentes pa
ra la obtenci6n de combustibles líquidos: a) Destila
ci¿Sn "¡n situ". b) MinerSa convencional y destila-
ci6n en superficie.
Dadas las características del dep6sito -potencias in
feriores a 5 m, reservas muy limitadas, recubrimiento
importante, etc.- se ha considerado la soluci6n de -
minerla convencional y destilaci6n en superficie como
la opci6n más ventajosa.
Caracterizaci6n de las pizarras bituminosas
Con el fin de poder disponer de muestra fresca de cier
ta entidad para los ensavos de destilaci6n en planta
piloto y a escala semi-industrial? llevar a cabo en
el futuro ensayos geomecánicos "in-situ", y servir
9.
del soporte mInimo necesario para la creaci6n de unafutura mina piloto, se ha efectuado una labor de acceso a la capa B -plano inclinado- con una secci6n de7 m2 y una longitud total de 150 m.
La calidad de la pizarra se ha analizado por medio deensayos Fischer, mineral6gicos, determinaci6n de correlaciones entre el peso especIfico, contenido en aceitey poder calorIfico, ensayo de destilaci6n en planta -piloto, etc.
Los diferentes horizontes de pizarra -A, B y C- danrendimientasen aceite del 5-6%, 12-14% y 10-14% res
pectivamente, aportando un rendimiento medio para el
dep6sito en torno al 10,5% en peso.
La pizarra inicial muestra valores de 1.500-2.5OOKC4/
Kg para su poder calorIfico, existiendo una buena -
correlací6n entre dicho parámetro, el rendimiento en
aceite y el peso especIfico. Su composici6n mineral6
gica muestra como componentes principales: mica, cao
linita y cuarzo, con valores en torno al 40%; 25% y20%, respectivamente.
Los ensayos de destilaci6n ponen de manifiesto unos -
aceites con relaci6n C/H en torno al 7,5; peso especl
fico 0,88, poder calorIfico 10.0GO-K-dal/Kg y conteni -
dos de S y N en torno al 0,6 y 0,8, respectivamente.
Por su parte el gas de destilaci6n -con un rendimien
to de 40 Nm3/ t de pizarra- alcanza valores de 9.00011.0100 KCal,/Nm3.
Se ha caracterizado geomecánicamente la formaci6n de
pizarras bituminosas y el conjunto pizarra-areniscas
que la recubre, con miras al estudio de problemas de
10.
estabilidad de taludes y de excavaciones subterrá-
neas. Estas pizarras resultan ser menos resistentes
que las de Colorado, probablemente debido al mayor
contenido en aceite, pudiendo calificarse como una -
roca de resistencia y deformabilidad media a baja.
Evaluaci6n de reservas "in-situ"
La evaluaci6n de las reservas "in-situ" se ha real¡zado de acuerdo con criterios mineros -minería a cielo abierto y/o minería subterránea- potencialmente -aplicables al dep6sito de Puertollano, y por medio detécnicas informáticas a fin de tener una utilizaci6nmás racional de-la informaci6n disponible.
En consonancia con esos criterios mineros se han dis-
tinguido tres hip6tesis: A) La zona Oeste, hasta la
falla límite, se explotarla por minería a cielo abier
to y el resto por subterránea, analizándose también -
en esta hip6tesis el caso límite de explotaci6n de to
do el dep6sito por minería a cielo abierto. B) La zo
na explotable por minería a cielo abierto se expande
en bloques sucesivos que alcanzan cada vez mayores -
profundidades, explotándose el resto del dep6sito por
minería subterránea. C) Similar a la hip6tesis B,
pero teniendo en cuenta la situaci6n de las áreas en
las que ya ha sido explotado el horizonte B de piza -
rras bituminosas al definir el contorno de la zona ex
plotable por minería a cielo abierto.
Con dichas hip6tesis se ha llegado a las siguientes -
evaluaciones, expresadas éstas en miles de M3 de -
aceite.
Minerla a Minerla-Sub-hip6tesis cielo subterra i TOTALtesis 1
i abierto nea
9.459 609 1 29.06819.AlA
A2
(todo a cielo 30.025 30.02.5abierto)
Bl(similar a la hip6tesis Al)
B2 15.939 13.547 1 29.505(Fondo de corta
150 m)
B320.041 9.691 29.641
(Fondo de corta200 m)
B41 24.622 5.031 29.753
(Fondo de corta250 m)
Cl(Fondo de corta 13.607 15.519 29.126
150 m)
C21 18.467 11.382 29.847C (Fondo de corta
250 m)
3
(Todo a cielo 26.793 1 3.096 29.8871 abierto excep-
to zonas expl.)',0
NOTA.- Las pequeEas diferencias entre los resultados parcialesy totales son consecuencia de los redondeos del ordena-dor.
12.
De acuerdo con esos resultados se desprende que las -reservas "in-situ" de aceite se encuentran, en todoslos casos, en torno a los 27 millones de toneladas -(considerándose una densidad de 0,9 t/m3 para los ace-J-tes de destilaci6n). No obstante, segdn el sistema -de explotaci6n a utilizar, ast como la distribuci6n -de esas reservas por horizontes, pendientes, etc.,puede disminuir de un modo sensible las reservas recuperables.
Unidad minera e industrial
Se han analizado los casos más tIpicos que bajo un -punto de vista geomecánico pueden presentarse en laexplotaci6n a cielo abierto, habiéndose obtenido unarelaci6n que permite determinar la inclinaci6n del talud medio de excavaci6n en funci6n de la profundidadde la explotaci6n.
Teniendo en cuenta esos taludes se han determinado -los ratios volumétricos te6ricos correspondientes alas diferentes hip6tesis de reservas "in-situ" evaluadas, obteniéndose valores -para la hip6tesis B- entorno 15 m3/t para profundidades de 250-300 m y -puesta al descubierto de 250 Mt de pizarra, en tantoque para la hip6tesis C se alcanza ratios de 12 M3/t
con profundidades de 250 m y descubierto unas reservas"in-situ" de 220 Mt.
Respecto a la eventual explotaci6n subterránea se hananalizado los posibles métodos de extracci6n, resultando mas prometedores los de cámaras y pilares y el detajos largos, habida cuenta de la potencia y profundidad de las capas, la resistencia de las pizarras y
13.
los ritmos deseables de recuperaci6n. En general serequerirán pilares de 7 a 9 m de lado con galerlas -de 4 a 6 m de ancho, si bien por encima de los 5 m -las necesidades de entibaci6n pueden ser apreciables.
En tajos largos parecen recomendables longitudes deunos 150 m. Las recuperaciones serán del orden del65% en el primer método y del 80% en el segundo.
Son previsibles problemas de interferencia vertical -si se explotan las 3 capas de pizarra.
Las necesidades de soporte en pilas y escudos puedenllegar a unas 80 t/m2.
Con maquinaria de arranque debe pensarse en minadoresde brazo y en rozadoras de doble o simple tambor, provistas de picas agudas.
Se han analizado diversos procesos de destilaci6n:
Union Oil, NTU, Superior, Paraho, Petrosix, Tosco yLurgi, llegándose a la conclusi6n, a partir de diver-
sas consideraciones de tipo técnico-econ6mico, que -los procesos inicialmente más ventajosos para las pi-zarras de Puertollano son: Lurgi, Uni6n-Oil y Paraho.
Asimismo se han estudiado también los problemas gene-
rales inherentes a la hidrogenaci6n y refino -catali
zadores, consumo de hidr6geno, etc.- que necesitarlan
los aceites procedentes de la destilaci6n de las pizarras.
En este sentido, si bien se ha podido disponer de -
muestra de aceite suficiente para la realizaci6n de
ensayos de hidrogenaci6n Y refino, se ha preferido
14.
posponer dichos ensayos a etapas posteriores del pro-yecto en las que se disponga del tipo de proceso dedestilaci6n a utilizar, productos a maximizar, etc. -No obstante, las experiencias existentes en los últi-mos tiempos a nivel mundial, ponen de manifiesto con-sumos de hidr6geno inferiores a los 2.000 scf/b paraaceites con contenidos en S y N muy superiores a losdestilados procedentes de las pizarras bituminosas dePuertollano.
Los análisis del gas de destilaci6n muestra su viabi-lidad como soporte para la producci6n de hidr6geno,estimándose un consumo en torno a T,265 NM3 de gas dedestilaci6n por NM3 de hidr6geno.
Se han estudiado diversas alternativas para el dep6sito de escombros y residuos de destilaci6n, teniendo -en cuenta factores ambientales, econ6micos y funcionales.
Los lugares seleccionados se encuentran a distancias
entre 2,5 y 12 Km, y a cotas de 10 a 230 m por encimadel nivel superficial de la cubeta. Los voldmienes almacenables en cada emplazamiento varlan de 150 Hm3 acasi 400 HM3.
Se ha hecho una revisi6n de los factores contaminantesde agua y aire derivados de los distintos procesos aslcomo una estimaci6n de los posibles métodos de protec-ci6n y su coste con base en experiencias extranjeras ya la luz de la normativa española vigente y de su pre-sumible evoluci6n. En principio cabe esperar mantenerlos problemas ambientales dentro de niveles admisibles
15.
debiendo centrarse el control en las emisiones de par
tículas, S02 y óxidos de nitrógeno.
Evaluación global
A partir de la información recogida en los diferentes -
estudios del proyecto se ha efectuado un análisis com
parativo de minería a cielo abierto frente a minería
subterránea, a fin de definir, a partir de criterios -
técnico-económicos, el límite de expansión de la mine
ría a cielo abierto, si bien debe advertirse que en di
cho análisis no se han considerado las posibles reser
vas de carbón existente en niveles superiores, ya que
su consideración exigiría disponer de una exhaustiva -
evaluaci6n de las mismas.
. Los resultados derivados llevan a definir como límite
inicial para la minería a cielo abierto una profundidad
de 150 m, lo que proporciona unas reservas totales re
cuperables por minería a cielo abierto y minería subte
rránea de 176,8 M. t.
• En consecuencia con esas reservas y para una vida me
dia de 20 años para el provecto, los datos básicos de
la alternativa global de aprovechamiento contemplada,
(Minería - Destilación - Hidrogenación) quedan expresa
dos en el cuadro adjunto.
Los precios del aceite obtenido por destilación de las
pizarras de Puertollano, para las tasas internas de re
torno del 15, 12, 10 v 8%, que son las que se conside
ran como normales para este tipo de explotaciones en
diversos países, son los siguientes:
VENTAS Costes Amortíza- Capital InversioAños M.t aceite x Cás M.Pta. ciones Circulante nes
P.V. M.Pta M. Pta M. Pta M., 11 t a
1 12.7352 - - - - 14.7983 0,28 940 5.522 - 1.711 13.0604 0,50 1.680 9.069 2.358 1.344 6.5605 0,75 2.520 12.540 2.358 1.528 -6 0,85 2.856 13.818 2.462 611 1.8707 0,90 3.024 15.017 2.477 306 250ti 0,90 3.024 15.017 2.508 - 5009 0,90 3.024 15,017 2.679 - 2.570
10 0,90 3.024 15.017 2.697 - 25011 0,90 3.024 15.017 2.770 - 95012 0,90 3.024 15.01-7 3.001 - 2.77013 0,90 3.024 15.017 3.515 - 5.65814 0,90 3.024 15.107 3.605 - 90015 0,90 3.024 15.017 3.785 - 1.62016 0,90 3.024 15.017 3.816 - 25017 0,90 3.024 15.017 3.887 - 50018 0,90 3.024 15.017 4.282 - 2.37019 0,90 3.024 15.017 4.522 - 1.20020 0,90 3.024 15.017 4.822 - 1.2002.1 0,90 3.024 1.5.017 4.82222 0,90 3.024 15.017 4.822 -23 0,90 3.024 1-5.017 4.823 -5.500
17.
Tasa interna de P.V. P.V. Equivalenteretorno (%) ($/b.b.) ($/b.b.)
15 47,5 45,3
12 43,0 40,8
10 40,0 37,8
8 37,5 35,3
Con el fin de que el precio del aceite de destilación -
sea equivalente al de los crudos en origen, se ha introducido -
el concepto de precio ecruivalente, con el fin de saber los pre
cios que habrIa que pagar por los crudos en origen para que re
sulten al mismo precio que el aceite de destilación de las piza
rras de Puertollano.
Estos precios equivalentes se obtienen deduciendo del -
precio de destilaci5n el del coste del flete desde oriente Me
dio al puerto de Málaga y el del bombeo desde Málaga a Puerto-
llano, estimados en 1,9 y 0,3 $/b.b. respectivamente.
Todo esto hace necesaria la realización de estudios pos
teriores para determinar con mucha más exactitud y precisi6n el
precio del aceite, que deberá disminuir en relaci6n con los ob
tenidos en este primer estudio previo, al alcanzar un mayor gra
do de precisi6n y tener en cuenta las capas de carbón explota
bles por minería a cielo abierto y los subproductos de la desti
laci6n.
41.
De techo a muro los materiales visibles son:
Cuaternario rañoide formado por cantos subredondeados decuarcita y algunos de pizarra con trama semicerrada y matriz arcillosa.
Mioceno formado por margas y argilitas margosas masivasde disyunci6n subconocida o ligeramente lajosa con fisuras deretracci6n por desecaci6n tras su exposici6n al aire; ligeramente diagenizadas y con fisuraci6n cerrada. Areniscas calcáreasy calcarenitas fisuradas y de disyunci6n clara en capas. Cali-zas liticas tableadas con juntas margosas, bastante diaclasadascon algunos niveles tobáceos intercalados.
CarbonIfero incluye cinco capas de carb6n apareciendo -entre la cuarta y la quinta las pizarras bituminosas. El car -b6n está flanqueado por pizarras, areniscas y grauwackas en facies flyschoide.
Dev6nico-Sildrico y Cámbrico, constituyen la base de lacuenca y forman los relieves exteriores de la misma. Incluyenprincipalmente areniscas, cuarcitas y pizarras en alternancia -irregular.
Rocas volcánicas que afloran en forma de pequeños aso -mos de chimeneas basálticas y conos aislados.
El espesor máximo de la serie carbon1fera productiva esde unos 400-500 m y las pizarras bituminosas ocupan el tercio -inferior de la misma. Aunque los recubrimientos de materialesmodernos no permite su afloramiento real, dada la geometr1a delyacimiento la profundidad de las pizarras var'La entre los 15 ylos 450 m.
Las investicaciones realizadas hasta el presente han constatado la continuidad de tres niveles de espesor explotable "A"11BI1 y "C" aunque s6!o el intermedio puede considerarse como unhorizonte único.
42.
Horizonte "A" se ubica a muro de la 4a capa de carbón
entre 40 y 50 m por debajo de ella. Puede considerarse forma-
do por 2 6 3 niveles bituminosos separados por estériles lutí-ticos de espesor variable entre un decímetro y pocos metros.
Horizonte "B" se sitúa a muro del A, a una distancia de
7 a 15 m al E de la falla limite y 10 a 18 m en el oeste. Es
el más potente y continuo de todos. Su espesor oscila entre -
2,07 y 8,80 m en la zona más oriental del depósito y de 1,95 a5,76 m en la zona occidental del mismo.
Horizonte "C" suele encontrarse entre 30 y 40 m por de
bajo del horizonte B al este y entre 20 y 30 m al oeste; en -esta zona el espesor es de 1,31 a 2,51 m en tanto que en la zo
na oriental varia entre 0,68 y 1,88 m.
Las profundidades reales del horizonte B, principal obje
tivo de la explotación, tienen su máximo en los 400 m del senodel óvalo nororiental, 20 m en la cresta del anticlinal orien -tal y algo más de 300 m en el seno del óvalo suroriental.
En el sinclinal occidental la profundidad disminuye pro-gresivamente hacia el oeste hasta ser de 160 m en su seno en elcontacto de la falla limite antes citada. Al oeste de la mismael horizonte B se sitúa a unos 115 m como punto más bajo a par-tir del cual va elevándose hasta el cierre perisinclinal de la
cuenca Lourdes.
Con los datos que se poseen en la actualidad parece razo
nable considerar que el riesgo de tensiones tectónicas residua
les de la cuenca es bajo o muy bajo, quizá con la excepción
de las fallas mayores (Calatrava, Laredo) y las intrusiones ba
sálticas. Esto no implica la inexistencia de desprendimientos
43.
en la b6veda o hastiales de las galerlas, debida a la pérdida
de resistencia al corte de las capas tras la excavaci6n, pero
este fen6meno es independiente de las tensiones residuales de -
origen tect6nico.
En principio_,s6lo puede considerarse como aculfero per
meable sobre la explotaci6n el superficial constituldo por los
dep6sitos rañoides cuaternarios. Más o menos conectados con elhay pequeños niveles aculferos locales colgados constituldos -
por capas calcáreas o calcareniticas miocénicas. El substrato
paleozoico es impermeable en general, con ciertos niveles car
gados de agua asociados a zonas intensamente fisuradas o de -
grandes fallas.
Los pozos y galerlas de las antiguas labores carecen deagua al parecer por encima del nivel de la 3 a capa de carb6n
pero por debajo de ella (aproximadamente cota 585-590 m s.n.m.
se encuentran normalmente inundadas. Las aguas almacenadas enestos pozos en general son muy corrosivas con conductividades altas y pH muy ácidos. El aculfero superficial ha sido tradicionalmente explotado para regadIo mediante pozos superficiales
(2 a 10 m) con caudales de extraccí6n muy pequeños (0,2 a 5 l/s)
y grandes variaciones estacionales.
1.4 ANTECEDENTES MINEROS
Puertollano ha tenido desde 1880 en que comenzaron las
explotaciones de carb6n un carácter eminentemente minero hasta1945 en que la Empresa Nacional Calvo Sotelo inici6 las obraspara la construcci6n de la planta de destilaci6n de pizarras bi
tuminosas.
44.
El censo de mineros en 1945 era de 3.969 con una produc
ci6n de carb6n vendida de 749.393 t. En el pertodo minero in
dustrial la máxima producci6n se alcanza entre 1955 y 1960 con
con 1.062.110 t vendidas y una plantilla máxima de 5.058 hom -
bres. La producci6n de pizarras fue como media de 650.286 t -
con 993 mineros y 4.123 obreros en la destilerla.
Existen actualmente 23 concesiones mineras de carb6n con
una extensi6n de unas 1.842 Ha de las cuales la mayorla están
caducadas (Ver Fig. 1.4) y 9 son propiedad de ENCASUR (815 Ha).
Todas estas concesiones son anteriores a la reserva del
estado para pizarras bituminosas,por lo que en el futuro habrá
que negociar con los propietarios de aquellas concesiones que
permanezcan vivas. La reserva del Estado Ciudad Real para pi
zarras bituminosas fue transferida al INI en 1944 (B.O.E.-21 -
Nov); el área se redujo por Orden del 19 de julio de 1973 (B.
O.E. 13-14 Ago) a la cuadrIcula comprendida entre los meridia
nos 01 14' y 00 401 oeste de Madrid y los paralelos 381 331 y381 44' de latitud norte.
Como trabajos previos a la investigaci6n existe una am-
plia bibliografla de informes que se encuentra recogida en el
informe del IGME de 1979; informaci6n que en algunos casos
se ha completado en este trabajo, formándose un archivo de
aquello más significativo en relaci6n con las pizarras bitumi-
nosas.
TOMO II
ALTERNATIVAS DE APROVECHAIMIENTO
y
CARACTERIZACION DEL DEPOSITO
2.1 ANALISIS DE ALTERNATIVAS GLOBALES
DE APROVECHAMIENTO
El aprovechamiento de combustibles f6siles, como las piza-
rras bituminosas, en productos energéticos de uso controlado y/o
de tipo petroquImico, requiere de una planificaci6n detallada p�,
ra la que es preciso contemplar las diversas alternativas que,en
la actualidad, ofrece la tecnologla.
En el caso de las pizarras bituminosas, la fracci6n orgá-
nica, compuesta principalmente por ker6geno, está constitulda -
por hidrocarburos de grandes cadenas moleculares que muestran re
laciones hidr6geno/carbono inferiores a las de los crudos, requi
riéndose un proceso de calentamiento para su recuperaci6n y pro
ducci6n de combustibles llquidos y gaseosos.
Inicialmente, y a la luz de las condiciones del mercado y
tendencia mundial actual, el aprovechamiento más ventajoso de las
pizarras bituminosas puede resumirse -de un modo genérico- en
las siguientes alternativas globales:
Producci6n de combustibles l�quidos:crudo sintético (Productos de refinerta).
Producci6n de aas de sIntesis
Producci6n de energla eléctrica.
47.
El establecimiento de cuál de las tres alternativas seleccionadas es la más conveniente, exige el análisis de diferentesfactores a efectos de disponer de la informaci6n técnica indíspensable para la toma de decisiones: A estos factores técnicos,obtenidos a partir de diversos estudios estadounidenses, se haañadido la informaci6n existente en la relaci6n con la eficien -cia térmica y ratios energéticos, completándose la visi6n así obtenida con un análisis de los factores econ6micos.
De cualquier forma, es necesario señalar que la decisi6nen cuanto a cuál de las tres alternativas de aprovechamiento esmás conveniente, debe basarse en las reservas existentes, la producci6n energética global, los ratios de producci6n, los aspectosecon6micos, la regulaci6n de la producci6n, los problemas pollCicos internos y externos, el impacto ambiental y las demandas deenergía.
Los factores energéticos han de contemplarse, en este ca-so, en todo el largo proceso que va desde la exploraci6n hasta -la obtenci6n del producto final, pasando por extracci6n, conver-si6n, transporte, etc.
En cada caso, es necesario contemplar el contorno y las -condiciones del mismo que enmarcan el problema, tal como indicael estudio realizado por el Instituto de Investigaciones Energé-ticas de Colorado (U.S.A.): Cada sistema de aorovechamiento defini-rá una "trayectoria o camino" de aprovechamiento, constituí-da por diferentes etapas, que proporcionará productos energéti -cos para su consumo en el mercado. Con estas premisas el citadoorganismo ha desarrollado -en 1976- un exhaustivo estudio debalances energéticos en el aprovechamiento de diferentes tiposde recursos y alternativas, el cual se ha considerado como ínformaci6n básica -junto con el trabaJo de Kunchal(1976)- para de-
48.
terminar la alternativa global más ventajosa bajo un punto de vista exclusivamente de rendimiento energético, si bien dicho factorno es el más relevante a la hora de tomar una decisi6n.
De esta informaci6n pueden extraerse datos como los que seexponen a continuaci6n, y en la que comparan la eficiencia térmí-ca de las tres alternativas de aprovechamiento aplicadas a piza -rras bituminosas (Kunchal, 1976).
EFICIENCIA TERMICA %Para una producci6n de 50.000 b/d
CALIDAD PRODUCTOS GAS DE ENERGIADE LA DE SINTESIS ELECTRICAPIZARRA REFINERIA
(110Al/t) 64 61 24
(140Bl/t)
74 70 27
Como puede observarse la eficiencia térmica alcanzada enla obtenci6n de productos de refinerla -combustibles 11quidos-
son superiores, sobre todo en relaci6n con la energla eléctrica.
En el trabajo del citado organismo y resumido por Melchor(1976), se evalúan diferentes ratios energéticos, ratios tales
como el de energla neta externa, Ri (energla total del produc-
to resultante/energla total introducida en el sistema), el de -
energia neta del sistema, R2 (energla total del producto resul -tante/pérdida total de energía en el sistema) y el energético de
recursos, R3 (energla total del producto resultante/pérdida
49.
total de energla incluyendo recursos no recuperados), exponiendolos resultados derivados para esos ratios en las alternativas -globales de obtenci6n de gasolina y electricidad a partir de pi-zarras bituminosas.
TIPO DE EX- ALTERNATIVA Ri R2 R3PLOTACION1
CIELO Gasolina 6,07 1,18 0,78
ABIERTOElectricidad 3,60 0,22 0,17
MINERIA Gasolina 6,32 1,19 0,41SUBTERRA-
NEA Electricidad 3,89 0,23 0,17
De estos resultados se desprende que la alternativa de -aprovechamiento encaminada a la producci6n de combustibles llquidos -gasolina- es más ventajosa que la de producci6n de ener -gía eléctrica. El análisis de estas dos alternativas, fijando -como unidad de referencia la obtenci6n de un mill6n de Btu(= 2,5x 105 Kc.) como energla final, se esquematiza en la figura 2.1 :Mientras que para producir gasolina es necesario aportar 1 MKc 61,5 MKc ( segdn sea minerla a cielo abierto o subterránea),paraproducir electricidad hacen falta del orden de 3 MKc 6 3,75, enlos mismos tipos de minerla.
Ahora bien, como se ha indicado anteriormente, no solamente deben contemplarse estos aspectos energéticos para decidir -cuál es la alternativa más ventajosa, sino que deben considerar-se otros factores econ6micos, ambientales y pol1ticos.
INERGIA
11ESULT'ADOS2,5K 10 1 1.< cal
10,Y=
119010AJ DIE ENERQ31AAprÑr 3
lo 1 '(Gal
'ONSUMO 1 NTERNOos )'a7' 101 <QUi
-ERCIOAS YISICA3 J,60. ¡0' <Gol
o) CON MINERIA A CIELO ABIERTO
hAl/MUL tNI.AiW ¡¡-J 1,1: ¡A,pr 1'11�11411A fl tt ¡MiAlIA4)A111414111)
9ESULTUDC3Ip1)RT- 2 2,5. TO,
p, Pr DE w-NERGIA
K.Oi
Q25- 10" Kcai
CON13UMO,iNTERNOJ. "5x 10 K cal
ROIDAS FISICAS'60 . 10, K cal
�E,�'JRSOS NO TRATZ0053,94 104 K �al
b) CON MINERIA SUBTERRANEA
BALANCE ENERGETICO DE LA TRANSFORMACION 411 1 A 1 UWj:;
1 4i$�, �ljtj 11 j?JiAN, A 1PIZARRA eITUMINOSA- GASOLINA
FIG.2.1 BALANCES ENERGETICOS DE LA TRANSFORMACION DE PIZARRAS BITUMINOSASEY GASOLINA 0 ELECTRICIDAD, L
Para evaluar estos factores, se ha adoptado la metodolo-gla de un estudio realizado por el U.S.Department of Energy --(1979), correspondiente a diferentes alternativas de conversi6nde carb6n para producir combustibles líquidos, gaseosos y ener-gla eléctrica; y para una capacidad de la planta de 25.000 t/dy un carb6n de 6.0OOKcal/Kg.
En la extrapolaci6n de dicha metodología a nuestro casoparticular se han efectuado las siguientes hip6tesis:
- Asimilaci6n de la pizarra bituminosa a un carb6n de2. 0 0 0 KcaJ/Kg.
- Producciones directamente proporcionales al poder ca-lorífico, lo que represental para nuestro caso -una producci6n equivalente a la tercera parte de lasderivadas en el estudio.de referencia.
Con esas hip6tesis se ha procedido a un análisis compara-tivo de esos procesos frente al sistema de destilaci6n, hidroge-naci6n, y refino (D.H.R.), considerando en este d1timo algunaship6tesis que nos sitúan del lado de la seguridad en la fiabili-dad del análisis.
L6gicamente, el método comparativo más simple consistiráen la determinaci6n del costo por unidad de energía producida.-Ahora bien esto cae del lado de la irrealidad, puesto que en losproductos energéticos la asignaci6n de un costo directamente proporcional a su poder calorífico carece de soporte hist6rico demercado. Por ello, se ha preferido determinar valores relativosde los productos suponiendo que algunos permanecerán constante yrelacionando sus valores a un producto de referencia. En nues-tro caso, se ha elegido la gasolina como producto de referencia,comparando dicho producto con los restantes ( Cuadro 2.1), e in
CUADRO 2.1 RELACION DE PRODUCTOS CONSIDERADOS Y VALOR DE FACTOR DE LOSMISMOS EN RELACION CON EL PRODUCTO DE REFERENCIA CONSIDERADO (GASOLINA).
PODER CALORIFICO PRECIOS REFINERIA PRECIOS MERCADO
PRODUCTO DENSIKcal/ Kcal x Pr.Energ. Pr.energ.
DADKg 106/t Pta/t Pta/10' fl Pta/t Pta/106 f2
Kcal Kcal
GASOLINA 0,74 10.700 10,7 24.000 2.243 1 70.000 6.542 1GASOLEO 0,84 10.500 10,5 20.000 1.905 0,83 27.000 2.571 0,39FUEL-01L 0,90 10.000 10,0 12.000 1.200 0,53 18.000 1.300 0,19NAFTA 0,82 10.700 10,7 21.000 1.962 0,87 21.000 1.962 0,30G.L.P. 0,52 11.000 11,0 17.000 1.545 0,68 32.000 2.909 0,45METANOL 0,80 5.000 5,0 7.970 1.594 0,71 7.970 1.594 0,24ELECTRICIDAD - 864jJ - 5.00T-1J 5.787 2,58 5.000-?J 5.787 0,88ACEITES 0,80 9.000 9,0 11.000 1.222 0,54 11.000 1.222 0,18GASES 0,70 8.000 8,0-1/ - - 0,68 - - 0,4 5 4/
CHAR 4.000 4,0 4.000 1.000 0,44 4.000 1.000 0,15S.R.C.SOLIDO 1,25 8.000 8,0 11.000 1.375 0,61 11.000 1.375 0,21
lJ Kcal/Kwh. IJ Pta.1000 Kwh. Kca l/M3 Considerado como G. L. P. Precios 20 Trim.1980.
HIPOTESIS CONSIDERADAS PARA DEFINIR EL COSTO PORUNIDAD DE ENERGIA PRODUCIDA EN CADA PROCESO ANALIZADO
F + M + KIC Y, B.1
K Factor del capital = 0,19, 1 Inversi6n.Costo de la energía en determinado para:Ptas/termia. . Planificaci6n de la in- Y B i Energía anual total
F Costo anual de la mate versi6n 4 años ( 5%; 25% producida, siendo
ria prima. 50% y 20% B i la energía de cada producto.
M Costo anual de opera - . TIR = 15%E B E f B¡ para el anáci6n y mantenimiento;
. Vida = 20 años. i i lisis en rese ha considerado ellaci6n con el pro -10% de 1.ducto de referencia
53.
cluyendo dos posibilidades de mercado. El costo de cada proceso-para un perlodo de tiempo determinado- por unidad de energIa -producida ( se ha considerado la termia ) vendrá definido por laexpresi6n que se incluye en el cuadro 2.1.
Con estos criterios se han determinado los costes relati-vos de la termia producida, en las tres-alternativas globales deaprovechamiento contemplados, en tres situaciones:
1) Coste directo proporcional al poder calorIfico,sin incluir condiciones de mercado.
2) Coste incluyendo condiciones de mercado.
3) Coste incluyendo condiciones de mercado,
comercializaci6n y distribuci6n.
Estos costes aparecen, referidos al del proceso D.H.R. en
la figura 2.2, en la que se aprecia que el coste de los produc -tos de refinerla es el más bajo, sobre todo en la situaci6n 3,(la más real), en que llega a ser casi tres veces menor que el -
de la energIa eléctrica o el de la producci6n de gas.
Se ve, pués, que toda la informaci6n resultante dellos di
ferentes análisis efectuados pone de manifiesto que la alíCernati
va de aprovechamiento encaminada a la producci6n de combustibles
lIquidos -productos de refinerla- es la que parece responder amayores ventajas tanto técnicas como econ6micas. Proporciona,
en definitiva, mayores rendimientos energéticos y mayor rentabi-
lidad.
CabrIa pensarse que las dos alternativas restantes pudieran otrecer la ventaja de poder utilizar las pizarras junto con
otros recursos energéticos (carb6n, residuos agrIcolas, etc.),so
bre todo de cara a producir energIa eléctrica. Pero la realidad
COSTES RELATIVOS DE 54.LA TERMIA PRODUCIDA,�
' F 1
GAS ENERGIA PRODUCTOSELECTRICA DE
(Valores (Valores REFINERIAmedios) medios) (Valores
me dios )
Sit. 1
(Coste proporcional a poder
calorffico)
Sit. 2(Condic-iones de
mercado)
Sit. 3(Condiciones demercado, comer 1-72.70
cialización ydistribución)
i L - - - - J 1- - - - - J L-
* Se ha considerado el precio de] Kwh de la Sit. 3.�/Coste de referencia: El Coste del proceso D.H.R.
Fig. 2.2 COSTES RELATIVOS DE LA TERMIA PRODUCIDAEN LAS TRES ALTERNATIVAS GLOBALES DE
APROVECHAMIENTO
concreta de la zona de ubicaci6n de dep6sitos -con posiblesaportaciones de estos d1timos recursos realmente insignificantesfrente a la producci6n inicial estimada para las pizarras- junto a una tecnologla aún no disponible, ha hecho que dicha posibilidad no haya sido considerada.
Ahora bien, dentro de la alternativa global de conseguirproductos de refinerla recomendada, cabe considerar que existendos posibilidades de aprovechamiento:
• Destilaci6n "in situ"• Destilaci6n en superficie, después de
extralda la materia prima
Como indica la figura 2.3, el programa de investigaci6n -será diferente segi1n la posibilidad de destilaci6n elegida.
La destilaci6n "in situ", ai1n no desarrollada en plan industrial en grandes plantas comerciales, está siendo estudiada -en instalaciones piloto en Colorado. El método consiste en aportar calor al interior del propio dep6sito a fin de conseguir lapir6lisis de la pizarra "in situ". Ello se consigue, a veces,asistiendo el aporte de calor mediante hidrofracturaci6n (fig.-2.4a), explosivos quImicos, etc, que aumentan la "permeabíli -dad" de la pizarra. En algunos casos se utiliza la destilaci6n"in situ" - modificada, que lleva implIcita la ejecuci6n de la-bores mineras complementarias para crear una "retorta" o maci-
zo a destilar "in situ", a efectos de que, como el sistema ensI adolece de recuperaciones inferiores al 50% del aceite "in -
situ", llegar a recuperaciones Tnayores.
En cuanto al sistema de aplicar minerla convencional y -destilar en superficie, generalmente puede considerarse mas se
guro y ventajoso en cuanto al grado de recuperaci6n del dep6si-
POZO DE E< TRACCICN 1-AS
mi
Z~ OC *~Te
"ZA*ÑA CN -~u3ylc«
a) RETORTA DEL SISTEMA DE DESTiLACION '1N SITU
RETORTA OL 6ASL3 DE GAS FNERGiA ELECTR"IN si fú', Al. MERCADO
INYEGCION DEAdRE---_
Acces**DE LA MINA
�ETE A bu
Al MACI IENIr
0.1 P.-.-fle 1- rR.SA�Q
buMIDERO DERECliPERACION DE Ak£ITE
FIG. 2.3.- ALTERNATIVAS DE INVESTIGACIONEN EL APROVECHAMIENTO DE UN b) ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA DE �DESTILACiON.
DEPOSITO DE PIZARRAS BITUMINOSAS. FIG. 2.4 -.ALTERNATIVAS DE DESTILACION "IN SITU
57.
to, por permitir la recuperaci6n total del aceite. Existen di-
versos procedimientos para destilar los productos extraídos que
en esencia, se diferencian en el sistema de transferencia de
calor a la pizarra a destilar, las restricciones granulométricas
impuestas a la alimentaci6n, la calidad de los gases resultantes,
etc. Detalle de estos procesos puede verse en el Tomo III -
A efectos de comparar las diferentes alternativas de des--
tilaci6n se exponen a continuaci6n, las ventajas e inconvenien
tes más significativos de dichas alternativas.
ALTERNATIVADE VENTAJAS INCONVENIENTES
DESTILACION
• Coste de producci6n, . Baja recuperaci6n delen general, inferio- aceite "in-situ".res a los de superfi . Dificultades de ope-cie. raci6n.
• Impacto ambiental p�l . Contaminaci6n poten-IN SITU
tencialmente menor. cial del sistema hi-drogeol6gico.• Aplicabilidad a depi
sitos profundos. . Grandes inversionesde capital.
. Condiciones espec-M-cas en cuanto a potencia y calidad.
. Flexibilidad en la Vertido de los resí -puesta en marcha: duos de destilaci6n.Planta piloto, etc. Necesidad de aplica -
• Gran desarrollo in- i ci6n de tecnologla dedustrial en la zona. control de la contami
naci6n.SUPERFICIE Mitigaci6n del impacto ambiental median-- Inversiones de ciertate tecnologla funcio entidad.nal. Viabilidad de los sis
1 temas de minerla con�vencional a las caracter1sticas de los áe«!p6sitos.
Las caracter1sticas del dep6sit-o de Puertollano (poten-cia, reservas totales, calidad de las pizarras, geometr1a y geologla, etc.) obligan a considerar de escasa o nula viabilidad -la aplicaci6n de los sistemas "in situ", ya que no podr1a con-trolarse adecuadamente la destilaci6n. Por otro lado, el dep6-sito es de reservas limitadas, lo que obliga para el desarrolloindustrial de un proyecto (de vida media de unos 20 años) a recuperaciones elevadas, que no permiten los sistemas de destila-ci6n "in situ".
Dichas razones técnicas nos hacen aconsejar la alternativade minerla convencional y destilaci6n en superficie para el aprovechamiento industrial del dep6sito de Puertollano, aún teniendoen cuenta las inversiones necesarias para asegurar la no degradaci6n ambiental de la zona.
2.2 MUESTRA SOPORTE PARA PLANTA PILOTO
Uno de los trabajos incluídos en la planificaci6n del proyecto consist1a en disponer de una muestra de 1000 Kg de aceitede destilaci6n de pizarras, a fin de que ENPETROL llevase a cabo diversos ensayos de hidrogenaci6n sobre esa muestra para -determinar el consumo de hidr6geno en dicho proceso, ya que es-te consumo podr1a constituir un punto crItico en la viabilidadglobal del proyecto.
Por consiguiente, y una vez consultadas las entidades es-pecializadas con capacidad para realizar dicho trabajo, se -re-curri6 a LURGI, la cual pidi6 disponer, como m1nimo, de 20-40 tde pizarra para destilar en su planta piloto de Alemania. As¡mismo LURGI dej6 constancia expl'Lcita de que si se deseaba-en estudios posteriores- un balance completo de materiales,la muestra necesaria serla superior a 300 t.
59.
En la obtenci6n de las 20t a 40t de pizarra cablan dos -posibilidades
• Evaluaci6n de una antigua escombrera de ENPETROLpara su posible utilizaci6n como soporte para laobtenci6n de dicha muestra.
• Labores de acceso a capas.
Por otra parte, inicialmente, las reservas estimadas -enestudios previos- para ser explotadas por minerla subterránea,constitulan un porcentaje relevante de las reservas totales deldep6sito, por lo que dicho tipo de minerla tendr1a un gran pesoespecIfico en la viabilidad global del proyecto. Ahora bien, dicha viabilidad podr1a ser seriamente afectada de no conseguirseproductividades elevadas, factor que s6lo podr1a asegurarse conla aplicaci6n de sistemas de arranque mecanizados. Para ello,es, en consecuencia, necesario asegurar que dichos sistemas pue-den ser aplicables a la explotaci6n de pizarras bituminosas, as-pecto cuestionable ya que los mismos no han sido chequeados eneste tipo de minerla. Estos aspectos aconsejaron inicialmentela creaci6n de una mina piloto en la que pudieran comprobar dichos sistemas, asl como condiciones especIficas de comportamiento geomecanico que podrIan influir en los costos de operaci6n.
En consecuencia, dicho criterio, unido a la necesidad dedisponer de muestras de pizarra en cantidad más o menos signifi-cativa según el estadio de desarrollo del proyecto, hizo aconse-jable abordar -en esta etapa- únicamente las labores de acce~so, tratando asl de conseguir una mejor utilizaci6n de los recursos econ6micos del proyecto, ast como bajo un punto de vista téc
60.
nico; aspecto este Ultimo justificado al dejar para etapas pos
teriores el diseño y ejecuci6n de la mina piloto, una vez quese conocieran con mayor exactitud los recursos a explotar por -
minerla subterránea, ya que podr1a darse el caso de que dichasreservas fuesen de escasa relevancia por una posible ampliaci6n
de las posibilidades de cielo abierto al considerar otros recur
sos -carb6n- existentes en niveles superiores.
La -secuencia seguida por los trabajos de esta etapa, -
en funci6n de los objetivos a alcanzar y alternativas disponi -
ble, se han resumido en la Fig. 2.5.
La evaluaci6n de la escombrera puso de manifiesto, al ser
comparados sus resultados con los derivados de muestras frescas
procedentes de sondeos, que las caracterIstícas del aceite de -
destilaci6n era similar al procedente de las muestras frescas,
lo que permiti6 utilizar los mat-eriales de la misma como sopor-
te para la obtenci6n de lalmuestra requerida de aceite de desti
laci6n.
Por otro lado, se acometi6 la ejecuci6n de las labores de
acceso -plano inclinado- con la finalidad de cumplir los obj�
tivos previamente indicados. Dado el carácter de soporte para
labores de investigaci6n se le di6 las siguientes dimensiones:
longitud te6rica 200 m; secci6n tipo de 7 M2� y una pendiente
del 27% ( = 150). La longitud del plano fue definida a partir
de la informaci6n disponible y con el objetivo de alcanzar una
profundidad en torno a los 50 m, estimándose alcanzar a las pí
zarras a unos 40 m de profundidad.
La obra realmente ejecutada es de 150 m, habiéndose al-
canzado la capa B de pizarras bituminosas a los 140 m y a una
profundidad en torno a los 35 m. L6gicamente, los m' de exca-
---- -------------
ESCúMURENA E VALUA~ siÜt ENHt1WOL PosifivA
ÜAL~ MACERIALES
-EN�iAYO(-¿LAú~S
íto Q 40 QOOT M Y MAQUINARIA
No pizA~
kr4 biTu
LABOWES DE ACCE50
ALAS F12 UTUM~SAS
FASE PREVIA' FASE OEFINITIVA
FIG. 2.5. FASES ALTERNATIVAS Y 08JETIVOS DE LOS TRA8AJOS DE CAMPO DESTINADOSA CONSEGUIR MUESTRAS PARA ENSAYOS 4NDUSTRIALES
CUADRO 2..2.
UNIDADES qEALZADAS
UNIDADESCONCEPIO REALIZAOAS
~xcavación a :ielo abierto --------------- 2 .441 n.,
�xcavacidn nanuai en galerfa -------------- 13,4 11
-7xcavacidn :on explosivo engaie?-i. a ------------------------------------ 980 m3
Hormigón - ZGO K9jem 2i
en emnoqu4ltacio ----------------------- 27,i 11
Hormigdn �ic , 7-Jo
en galerfa ----------- --------------------12
Acero in a rmad u ri 5 ------------------------- <gAcero in 3arr-il",as --- ------ 7 --------------- 7.397 Ig
Icaro en --uaarys -nezlii:os ------------------Acero en :res4",jnes ----------------------- -L.:34 <qCaole de acero la �5 mI.% ------------------- 250 111qodillos por-acabias --------------------- 30 Jdruberfa de ilástico de 500 m/,.i7uber-fa de plástico de 300 n/m ------------c^arr�l para vi^.a, de io Kg/mi -------------- 313,raviesas Tietilicas ---------------------- 1.55 id�-iber�lla mei:á]':a de !" --------------------- 230 1Madera en relleno -------------------------- i
2
vación han sido menores de los inicialmente previstos, ahorro quebajo un punto de vista econ6mico fué descompensado por la necesi-dad de una mayor fortíficaci6n. El total de las unidades de obrarealmente realizadas queda reflejado en el Cuadro 2.2, en tanto -que la fotografla adjunta muestra un aspecto del emboquillado dedichas labores.
En el transcurso de la ejecuci6n de la obra se han observado, de forma contInua, los aspectos que se consideraban relevan-tes desde el punto de vista geomecánico, con objeto de ampliar -la informaci6n ya disponible, tomándose muestras bloque de los -materiales para su posterior ensayo en laboratorio, realizándosemedidas de resistencia "in-situ" con escler6metro, etc. En laFig. 2.6 se presenta un corte estratigráfico esquemático de la -zona con la posici6n relativa del plano inclinado.
Asimismo, durante la ejecuci6n de la excavaci6n se produjeron algunos problemas, debidos principalmente a desprendimientosen la clave y a fuertes empujes laterales en la zona de argili -tas margosas húmedas. Estas circunstancias obligaron a que, enalgunas zonas, fuese necesario aumentar las fortificaciones pre-vistas, llegándose incluso a hormigonar parcialmente los hast�ia-les. Estos problemas dieron lugar a ligeras disminuciones de lasecci6n en algunos pequeños tramos que, en su totalidad, son deescasa trascendencia frente al total de la obra ejecutada.
2.3 CALIDAD DE LAS PIZARRAS
A efectos de definir la calidad de las pizarras bitumino -sas se han llevado a cabo diversos análisis sobre las mismas:
Estudios mineral6gicos, a fin de definir su composici�5.ncon miras a la obtenci6n de posibles subproductos de va-lor comercial.
BOQUILLA DEL PLANO INCLINADO
65.
CUADRO 2.2
UNIDADES REALIZADAS
UNIDADESCONCEPTO REALIZADAS
3Excavación a cielo abierto •.••....•••••. 2.441 mExcavación manual en galería 18,4 m3
Excavación con explosivos
en galería .......................................... 980 m3
Hormigón (Rc = 200 Kg/cm2
en emboquillado .................................. 37,3 m3
Hormigón (Rc = 200 Kg/cm2
en galería 29 m 3
Acero. en armaduras 169 Kg
Acero en parrillas .. .. .. ........................ 7.987 Kg
Acero en cuadros metálicos 15.330 Kg
Acero en tresillones 4.234 Kg
Cable de acero de 16 m/m ................ 250 ml
Rodillos portacables ••.......•.•••.•..•.•.•• 30 Ud
Tubería de plástico de 500 m/m •..••• 100 ml
Tubería de plástico de 300 m/m ...... 100 ml
Carril para vía, de 10 Kg/ml.... .. .. .. .. 310 ml
Traviesas metálicas .. .. .. .. •. •.•..••••.••.•,••. 155 Ud
.. .................. 280 mlTubería metálica de 2"
Madera en relleno •. 10 m3
'i
66.
Ensayos de destilaci6n en planta piloto para la obten
ci6n de una muestra de aceite de 1.000 Kg, soporte pa
ra posteriores ensayos de hidrogenaci6n y calidad y -
composici6n del gas de destilaci6n.
Ensayos de extracci6n por disolventes convencionales,
encaminados a constatar la escasa -o nula- viabilidad
de dicha técnica en el aprovechamiento de los citados -
recursos.
Por causas ajenas a la voluntad del equipo técnico del pro
yecto, ast como a una justificaci6n técnica de cierta relevancia,
se ha hecho aconsejable no llevar a cabo -en esta etapa- los -
ensayos de hidrogenaci6n, posponiendo los mismos a etapas poste-
riores del proyecto y en la que se conozca el proceso de destila
ci6n a utilizar.
En la figura 2.7 se resumen los trabajos realizados para
evaluar la calidad de las pizarras. De los mineral6gícos se ha
obtenido el contenido de mica, caolinita, cuarzo, etc, en los -
tres horizontes de pizarra; mientras que se ha determinado elcontenido en 6xidos del residuo destilaci6n solo de la capa B.
Los ensayos quImicos han permitido conocer las caracter1s
ticas de la pizarra inicial, e.u rendimiento en aceite y caracte
rísticas de dicho aceite, etc. En la Fig. 2.8 se muestra la -
variaci6n del contenido en aceite en los diversos horizontes depizarras bituminosas cortadas por alguno de los sondeos realiza
dos en el dep6sito.
Los diferentes ensayos realizados, ast como la informaci6n
disponible, pone de manifiesto un rendimiento medio en aceite -
del 5-6% para la capa A; del 12-16% para la B y del 10-14% para
la C, con un valor medio del 10-11% para el conjunto del dep6sí
Fig.. Z.7 RES~ DE WS ENSAYOS REALZZADOS PARA DETE.MUNARLA. CA11DAD DE LAS PIZARRAS
Mi=& 40-43;i _. Caol.Lnita .3-30%
ZARRA Cuarzo is-20%CAPAS Calcita 0-10%A, 31 C ?¡=4 ta :o%
ENSAYOS Zí;.1t. 5-101 S 3 531
C A.1103 20110%i M-SIDUO (CAPA 3) ?e201
z DEST11ACION 4%
A Fnsayo F43cher en cada cndeoValore; medios Capa A: 5
en peso Cama 3: 12-14i
CCNTWIDC; Y CIM Capa C: la-L6%iMPOSICZCN Dermó - isito:
ENSAYOS Análi315 da la piZarra i-lli�za2. 0)
QUIMI=SA Peso esvec.,nco
L CARACTIERISTZCAS :151C.U cinteniáo en aceiteELEMENTALES calorl!¡co
Análisi3 de concent=ado
ZARACTERIST'ZCAS DEL 52ROG-2-210 ConstitucicnA Sr-apqs funcionales
RAS CARACTE3111STICAS ACEITEE de destilados
DE 12ES-111..kCION Curva de destílaci(5n(7¡q. 2.1J)
CARACTIERISTICAS OBTEENC=ON AC==TE DEST::ZAC:C19 (Planta ?¡-"oto -"urgi)DEL GAS DEST:1ACiONig. 2.13) EUSAYOS U.S.3. MINES
E"�r.PACC-- Z N ANALiSIS DE MIPETROLPOR
1
l~-_E TEC. CE5:4TER
69.
to. Asimismo, a partir de los ensayos llevados a cabo, se ha
podido establecer las correlaciones que se incluyen en la Fig.2.9.
Por su parte, las caracter1sticas del ker6geno responde alas siguientes:
Carbono orgánico, % en peso 61,8
Hidr6geno, % en peso 7,04Cenizas, % en peso 26,00Relaci6n H/C orgánico
(at6mico) 1,38
En relaci6n con los aceites de destilaci6n puede afirmar-
se que los tres horizontes aportan destilados de caracter1sticas
análogas, en tanto que los rendimientos obtenidos para el gas de
destilaci6n se sitUa en torno a los 40 Nm3/t de pizarra bitumino
sa destilada, y con un poder calor1fico del orden de las 10.000
Kcal/Nm'. Los valores medios de los diferentes análisis llevados
a cabo quedan resumidos en la Fig. 2.10.
Finalmente debe indicarse que se realizaron algunos ensa-
yos de extracci6n por disolvente, pudiéndose constatar la in -
viabilidad . de dicha t6cnica , como consecuencia
del bajo porcentaje de extracci6n de la fracci6n orgánica conte
nida en la pizarra.
2.4 CARACTERISTICAS GEOMECANICAS DE LOS MATERIALES
A efectos de caracterizar desde un punto de vista geome-
cánico los materiales que serlan afectados por la explotaci6n
de las pizarras bituminosas, se han desarrollado una serie de
trabajos de campo, laboratorio y gabinete. Estos estudios se
han dirigido hacia la obtenci6n de los parámetros geotécnicos
que puedan considerarse como representativos del comportamiento
IL
PESO ESPECIFICO Ir /cm'2,5
MO
¿40
F 1 G. 2.90.00 CORRELACION CONTENIDO EN CRUDO
PESO ESPECIFICO - PODER CALO -W 160
CORRELACION PoDEn CALOWIFICO-COMUNIDO RIFICO.14,1 0 c*
z 12o0
100
40
0 si,
1000 2000 3000 4000 5000
PODER C A L 0 ft 1 FI CO KCL /K*
DEPOSITO
PIZARRAS BITUMINOSAS
(% en peso)
C org = 11-21%H 1,5 - 2,5%
PIZARRA Análisis N =0,30-0,44P i z a r r a S =1,00-2,00Inicial PoderINICIAL
Kc/Kg.cal=1.500-2.500
(RENDIMIENTUO RENDIMIENTO
MEDIO EN MEDIO DE GAS DEACEITE10 DESTILACION0,5%en peso 40 Nm 3/t.piZ.
ACEITE DE DESTILACION GAS DE DESTILACION(% en p e s o ) (01,0 en volumen
C org 82 - 85% SH2 2,9%H 10 - 12% N 4 - 11%N 0,6 - 0,9% C02 9 - 11%S 0,5 - 0,7% CO 3 - 4%Peso H 16 - 22%esp. 0,87 - 0,88 CH4 19 - 24%
(gr/cm') C 2 H e� = 5 - 10010/"l- 6/0Poder C3Hg = 4cal. =9.500-10.500 C2H4 = 3 - 80/
- 65,1Kc/Kg C S H 6 45%
C/H 7 - 7 6 C4H�, = 2Poder 9.500
r- 3cal. = Kc/N',
Fig. 2.10 RESUNIEN DE LOS ENSAYOS REALIZADOS SOBRE PIZARRATINICIAL Y PRODUCTOS DE DESTILACION.
72.
global de dichos materiales frente a la alteraci6n que supondrá
en ellos los dos tipos de explotaci6n previstos: cielo abierto
y minería subterránea.
A partir de una testifícaci6n de detalle de diversos son
deos mecánicos, de los datos de reconocimientos "de visu" rea
lizados en el área de Puertollano y, por iltimo, de la observa-ci6n de las pizarras bituminosas de la Capa B en el Plano inclinado, se ha pretendido:
- Establecer una visi6n global de la disposici6n
"in situ" de materiales, desde un punto de -
vista esquemático-geotécnico.
- Caracterizar geotécnicamenlk---e la masa de materia-
les no explotables.
- Caracterizar geotécnicamente el material explo-
table.
Se han definido varias secciones-tipo esquemáticas en las
que se pueden apreciar las dos cubetas de los 6valos y la dispo-
sici6n horizontal de los estratos superiores cuaternarios y mio-
cenos, asl como la variaci6n de buzamiento de las capas de car -
b6n y pizarras bitumincsas, dentro de la masa de pizarras y are-
niscas que forma la masa de la zona. Estas secciones-tipo ha-
brán de servir de base para el proyecto de la explotaci6n.
Diversas muestras selecionadas de pizarras y areniscas to
madas de sondeos se enviaron al Laboratorio de Carreteras y Geo
técnica "José Luis Escario", para efectuar sobre ellas ensayos
geomecánicos. Asimismo, se enviaron muestras de pizarras bituminosas tomadas tanto de una escombrera de Enpetrol como del planc
inclinado recién abierto.
73.
Con todas estas muestras se han realizado ensayos qeome-cánicos de diverso tipo ( Compresi6n, "brasileños", rozamiento,etc.) los cuales se han esquematizado en la Fig. 2.11, a f1n deobtener los parámetros geomecánicos que, con posterioridad sehan utilizado en los análisis correspondientes que han servido-de base para el prediseño de la minerla a cielo abierto y de laminerla subterránea.
Como resumen de estos análisis geomecánicos puede decirse:
a) Se presenta una formaci6n constituIda básicamentepor areniscas y pizarras alternadas, en capas desde0,30 x 1,0 m de espesor, entre las que aparecen hasta cuatro capas de carb6n (1 a r 2 a 3 a , y 4 a yhasta tres de pizarras bituminosas A, B y C
b) Se han definido varias secciones tipos que puedenservir de base para detalles de proyecto, defini-ci6n de taludes de excavaci6n y sistemas de ex—tracci6n, etc.
c) Desde un punto de vista geomecáníco el conjunto deareniscas y pizarras puede considerarse como un materíal Cnico, pero claramente estratificado.
d) Las pizarras bituminosas se encuentran con discon-tinuidades o estratificaciones espaciadas 20 a 50cm, a juzgar por los bloques disponibles, dentrode los que aparece otro sistema de discontinuida-des, no apreciable a simple vista, que da lugar ala apertura de fisuras, cuando se maneja el mate-rial, con separaci6n de 2 a 3 cm.
rarnetr,la cle/Q
Subtelop
-Peso especificoH umedod
Conteíceq'do dete
FIG. 2. 11 CARACTERIZACION GEOMECANICA
75.
e) Las propiedades geotécnicas de resistencia y de -
formabilidad se han resumido en el Cuadro 2.3 -
en el que se ha establecido los parámetros geome-
cánicos mas representativos de las areniscas-piza
rras y pizarras bituminosas que pueden ser necesa
rios bien para análisis de estabilidad en los es-
tudíos de explotaci6n a cielo abierto, bien en los
tenso-deformacionales correspondientes a minerla
subterránea.
2.5 CARACTERIZACION MINERA DEL DEPOSITO
En este apartado se pretende agrupar la informaci6n disponible sobre el dep6sito en un sistema coherente, en base a cri-terios mineros potencialmente aplicables al dep6sito de Puerto -llano.
En primer lugar se prepar6 un Cuadro en el que se incluyeron, los sondeos o puntos de informaci6n, las potencias de cadacapa, las profundidades a que aparecen, los contenidos medios deaceite, etc. Para poder tratar adecuadamente la informaci6n quecontiene este cuadro se consider6 conveniente la aplicaci6n detécnicas informáticas, con objeto de utilizarla racionalmente, -expresada en forma gráfica y disponer de una mayor flexibilidaden estadios posteriores.
Para ello se crearon dos ficheros -uno de sondeos, con
sus datos, y otro de contornos, con informaciones geométricas -relativas-, a efectos de que pudieran almacenar los datos yadisponibles y los que, en el futuro, puedan ser incorporados. Mediante un programa de ordenador se han podido obtener, a partirde estos ficheros, cubicaciones de recubrimientos, cubicacionesde pizarras, etc.
CUADRO 2.3
RESUMEN DE PARAMETROS GEOMECANICOS
PROBLEMAS DE ESTABI- Resisten- Resisten- M6dulo deLIDAD DE TALUDES cia a com cia a Young
M A T E,R I A Lpresi6n tracci6n vertical
Cohesi6n ngulo de simple
( T/m2) Rozamiento (Kp/cm2) (Kp/CM2) (Kp/CM2
ROTURA A 3 30 450 29 102.000ESTRATIFICACION
ARENISCAS+ 35% + 40% + 28%
PIZARRAS ROTURA A100 35ESTRATIFICACIOLN
ROTURA A 440PIZARRAS 2 24 89
ESTRATIFICACION + 40% 46.000BITUMI - ----
NOSAS ROTURA A70 26
270 35% + 30%ESTRATIFICACION 30%
77.
En la Fig. 2.12 pueden verse algunos de los resultados -obtenidos más caracterlsticos: a) Batimetrla de los horizontesde pizarra; b) isopotencias de pizarras en la capa B; c) ¡socontenidos en la capa B.
Esta informaci6n con todas sus limitaciones por la faltade datos de capas en algunos puntos, poca densidad de sondeos -en diversas zonas, etc, ha servido de base para evaluar las re-servas globales del dep6sito.
Para realizar esto d1timo se han elaborado diversas hiD6tesis en cada una de las cuales se tenla en cuenta las zonas -que pudieran explotarse a cielo abierto o con minerla subterrá-nea. Las tres hip6tesis elaboradas han sido:
- Hi26tesis A
Corresponde a las ideas de estudios precedentes en -
cuanto que se explotarla a cielo abierto la zona Oes
te hasta la falla llmite y con minerla subterránea -
el resto. S61o se eliminan las zonas ya explotadas
de capa B, incluyendo las reservas de la zona Este
que incluso correspondan a buzamientos mayores de --
101 en las pizarras.
- Hip6tesis B
Se considera la posibilidad de que la explotaci6n a
cielo abierto se extienda más allá de la zona Oeste,
dividiendo para ello la zona Este en diversos blo
ques, definidos suponiendo que en cada caso la mine
r1a a cielo abierto abarca hasta profundidades cada
vez mayores. Estos bloques estan definidos en la
Fig. 2.13. Los tres primeros bloques corresponden
79
a la zona Oeste y del IV al VIII a la Este, alcanzándose profundidades de 150 m, 200, 250 y profundi-dad máxima del dep6sito, respectivamente. En estecaso no se incluyen reservas ya explotadas de la capa B.
Hip6tesis C
Esta hip6tesis es similar a la anterior en cuanto irampliando la explotaci6n a cielo, abierto hacia la zonaEste, cada vez con mayor profundidad. Sin embargo, enella se tienen en cuenta las zonas en que la capa B yaha sido explotada,a_-.efectos de definir los bloques,por lo que en esas zonas no podrIan extraerse las capas A y C. Se han definido varios bloques: Del V alIII' son iguales que los I a III de la hip6tesis B(Zona Oeste). Los IV' a VIV se han definido en la -figura 2.13; el bloque IV' corresponde a una profun-
didad de excavaci6n de 150 m, el V' a 250 m y el VI'
a las mayores del dep6sito; el bloque VIV agrupa --
áreas en que se ha explotado la capa B de pizarras bi
tuminosas.
Como resultado de los análisis efectuados cabe indicar:
a) Hip6tesis A 6 de hip6tesis previas a este estudio:
La distribuci6n de reservas aparece indicada de for-
ma gráfica en la Fig. 2.14: 171 millones de tonela-
das (Mt) correspondientes a minerla subterránea (coi,
19,6 MM3 de aceite) y 80,1 Mt a cielo abierto ( con
9,4 Mm 3 de aceite). En esa figura se indican los -
porcentajes correspondientes a cada capa y criterio
minero que ha sido aplicado. Tambi1n se indica
rIANTA CIF 1 A FMnTAC4M NVIST^01
EM ffff)0tlFS MPA Fl F51TM Pl RFI-FpVAS
1v
�l�. l PC T ES l -S, A
HIPOTÉSIS. B
HIPOTESIS. AY B
AREA DE INFLUENCIA
IAL
HIPOTESIS CMN A ElptoTA0A CAPA 9
1 v, v 1
v v 1 1
FIG. 2.13 r- DEFINICION DE BLOQUES
que un 51,5% de las reservas a extraer subterráneamen
te corresponden a buzamientos mayores de 101.
b) Hip6tesis B 6 de extensi6n de la explotaci6n a cielo
abierto a la zona Oeste: Los dos casos mas destaca-
dos dentro de esta hip6tesis pueden considerarse los
que se han denominado B-2 (profundidad de excavaci6n
• cielo abierto hasta 150 m) y B-4 (profundidad:250 m)
• fin de no alcanzar profundidades excesivas (más de
350 m). Las reservas se han definido gráficamente, a
ambos casos, en la figura 2.14. En el caso B-2 se ex
traerlan a cielo abierto 137 Mt de pizarra (15,9 Mm 3
de aceite) y 118,5 Mt con minerla subterránea (13,5
MM 3 de aceite). En este caso puede verse que solo un
25% de las reservas extraIbles por minerla subterrá-
nea corresponderlan a zonas con buzamientos mayores -
de 101 En el caso B-4, a cielo abierto se podrIan
extraer 212,7 M't (24,6'Mm3 de aceite), mientras que
con minerla subterránea las reservas serlan de 49,7 -
Mt (5,6 MM3)� siendo en toda esa zona el buzamiento
< 100.
c) Hip6tesis C o de extensi6n de la explotaci6n a cielo
abierto a la zona Oeste, teniendo en cuenta en la geo
metrIa de esta ampliaci6n zonas ya explotadas. La -
distribuci6n de reservas en esta hip6tesis -la más rea
lista, dentro de la teorla- se ha estudiado en varios
casos, seg1n la profundidad alcanzada a cielo abierto.
En la figura 2.14 se presentan los resultados más ca-
racterIsticos:
1) En el caso C-1 (excavación hasta 150 m y por lo
tanto comparable con el B-2) se pueden extraer
CASO ft 2 : tXCAVACION A IRO m CA50 0 4 11XCAVACION A 7NOM
t ni <)Oq ot 5 VA IV' A CIEI 0 AOIER 10 ot nutol, 5 5* A VI' A cal 0 Alill Rlos
ojallmotANCA
................................iiii«.iiii�: 1 .::M19
.......... ..................................... :.. ...................... . ............ ... ....... ...... ;:::::: �:'::::::::: ........................ .=:::::::: 4;.......... .
...............1101. ...........
B§17AMIINfo, 14),................... ........ ....
..........LONFRIA A (alto AMERIO
IL
..............CARO 0 DISIR1019:1014 Of RISFOVAS hí A(Fllf:
CAMP C. 1 fXCAVACKM A leom CASO c 2 E KCAVACIOti A
4 ~*s A iv' A citt o AftiFoin s A VI* A C1110 Affifíllo)
. ..........-ulo jilnfeut2fiN x q[=VA3 OE .4CEIT-�
............
FIG. 2.14 .................
10*
m"UA M911111111AMA
emolAmet No0 10,
MINIPIA A clí lo Allitillo
W.3H41100t WN #k# 441 'W UVAN lot
83.
115 Mt a cielo abierto ( 13,6 Mm 3 de aceite) y 138 Mt(15,5 MM3) con minerla subterránea, poco menos, en to-tal que en el caso B-2. El 26% de la zona subterráneatendr1a un buzamiento mayor de lO?
2) En el caso C-2 (excavaci6n hasta 250 m, o sea com-parable al B-4) se podr1a extraer 157 Mt a cielo abierto, con 18,5 Mm 3 de aceite (un 25% menos que en B-4,al no extraer las capas A y C de las áreas en que ya -se explot6 la capa B) y 98,6 Mt (11,4 MM3 de aceite )por minerla subterránea (el 12% más que el caso B-4),con cerca del 50% con buzamiento mayor de 100.
En las figuras anteriores, los porcentajes que figuran es-tán referidos al total del contenido de aceite recuperable en cada caso, puesto que este parámetro es, en definitiva, el que másinteresa. El indicar las toneladas de pizarra recuperable es indicativo, pero no definitorio totalmente, puesto que la calidadde los tres horizontes no es similar.
TOMO III
ANALISIS DE LA UNIDAD MINERA
y
DE LOS PROCESOS INDUSTRIALES
3.1 UNIDAD MINERA
Establecidos en los estudios precedentes los datos genera
les sobre Marco FIsico, Geografla, Infraestructura, Geologla yGeometrIa del dep6sito de pizarras bituminosas, caracter1sticas
de contenido en aceite, quImicas, geomecánicas, etc. y la alter-
nativa más conveniente de aprovechamiento industrial, se anali-
zan en esta etapa los problemas derivados del propio aprovecha -
miento.
En consecuencia, se contemplan los problemas mineros pro-
piamente dichos, en la doble alternativa de extracci6n de mine-
ral: Con explotaci6n a cielo abierto y mediante minerla subte -
rránea. Se analizan los diversos procesos industriales, tanto -
de destilaci6n en superficie como de refino, existentes en la ac
tualidad, puesto que, como se vi6 en estudios precedentes, éste
resulta ser el sistema más adecuado de aprovechamiento para un -
dep6sito como el de Puertollano (espesor < 5 m, profundidad mode
rada, etc.) Y, por fi*ltimo, se contemplan los aspectos ambientales
relacionados con esta alternativa de aprovechamiento (ubicaci6n
de vertidos, su geometrla, soluciones para evitar la contamina
ci6n, etc).
86.
Se analizan, ast, los problemas técnicos minero-indus -
triales desde el momento de proceder a la extracci6n de las pi
zarras bituminosas hasta el punto final de obtenci6n de combus
tibles refinado de uso inmediato.
En primer lugar se han analizado los problemas de estabi
lidad de taludes que se presentarían en este tipo de minerla, -
así como se procede a evaluar los ratios mineros que se obten -
drIan en diversos casos tipo.
Para establecer los taludes recomendables se han estudia
do diversos casos, definidos a partir de la disposici6n de los
estratos de pizarra-areniscas con respecto al talud de excava -
ci6n, de la presencia de capas de carb6n a medio talud, del -
apreciable buzamiento de las pizarras bituminosas en los extre-
mos de la cubeta, etc. Del análisis de estos casos se ha obte-
nido como recomendable, para los análisis de ' esi=e in
una funci6n inclinaci6n de talud-profundidad de excavaY ow-iie
ci6n, a efectos de conseguir un grado de seguridad adecuado.
(Fig. 3.1).
En cuanto al análisis de ratios se han distinguido dos
hip6tesis básicas. En la A se considera el dep6sito dividido
en diversos bloques, segdn la profundidad de excavaci6n alcanza
da, sin tener en cuenta las zonas en que ya se haya podido ex -
plotar la Capa B de pizarras bituminosas. Estos bloques serían:
a) I, II y III ocupando la zona Oeste (hasta la falla límite
en los que está prevista, en cualquier caso, la explotaci6n a
cielo abierto. b) Bloque IV a VII en la zona Este; el IV supon
dr1a explotaci6n a cielo abierto hasta una profundidad de 150 m,
el V hasta 200 m, el VI hasta 250 m y el VI! el resto del de-
p6sito. Estos bloques quedan definidos en la figura 3.2.
300
250 BUZAMIENTO DE LASPIZARRAS- ARENISCAS
200
17
X kvw 150
zm 100
CL
20
50
aas 300 3 5* 400 45` 500
TA1-u 0 o PTI Mo
FIG. 3.1 RELACION ENTRE LA PROFUNDIDAD DE EXCAVACIONY EL TALUD ESTABLE CON UN COEFICIENTE DESEGURIDAD DE 11 1
A partir de esta divisi6n puede considerarse el volumen
que se necesita excavar en cada zona para llegar a una determi-
nada cota y recuperar las pizarras. Teniendo en cuenta el volu
men excavado y el extraldo en pizarras, pueden determinarse los
ratios te6ricos en cada zona de explotaci6n, a efectos de obte-ner un Indice minero que de idea del interés de la utilizaci6n
del sistema de explotaci6n a cielo abierto en cada zona del de-
p6sito.
La Hip6tesis B considera igualmente dividido en diversas
zonas el dep6sito, pero incluyendo en la definici6n el hecho de
que en algunas áreas la capa B ya ha sido explotada. Los blo -
ques I', IV y III' son iguales a los I, II y III de la hip6
tesis A. En cuanto al IV' corresponde a excavaci6n a 150 m,el
V a excavaci6n hasta 250 m; el VI a la zona más pr6xima al Cas-
co Urbano de Puertollano y el VII comprende el resto del dep6si
to. Dichos bloques quedan definidos en la figura 3.3.
Los ratios te6ricos calculados en ambas hip6tesis se han
representado en las figuras 3.4 y 3.5, respectivamente, en fun
ci6n de las reservas recuperadas, suponiendo que estas se ext-raen
en el sentido de ir añadiendo bloques de numeraci6n cada vez ma
yor. En dichas figuras se distingue el ratio seg5n se desee ex
traer solo el Horizonte A (ratios mayores de 20), o los Horizon
tes A y B o los A, B y C. Si se extraen los tres horizontes bi
tuminosos, en la hip6tesis A se recuperarlan hasta 257 millones
de toneladas con ratios del orden de 15,5t/m'.En la hip6tesis B,
más realista, solo se recuperarlan 220 Mt pero con un ratio del
orden de 12 t/M 3
En cuanto a la minerla subterránea, debe decirse que se
ha efectuado un análisis de los sistemas de explotaci6n más
adecuados para capas de potencia pequeña a media, con pequeño
PLANTA rW tA F.Xr1f)TAC" D#VI
rARA E<;Tlpcw) De PF1WRval
i v
IL
F 1 G 3.2-
DEFINICION DE BLOQUES.( HIPOTESIS A.)
CASCO UPOANO
FALLA_LKM
........... ZONA/INCILI"5TRIAL
....... ...........
vo/
Mpia tiftofAnA cArA 9
V=
V 11
VI 77-77,1 V t 1
FIG. 3.33-
DEFINICION DE BLOQUES ( HIPOTESIS B.)
-10
CAPA -A
30
2 t)
CAPAS A, a
CAPAS A + 0 C10
00 50 ino 150 200 250 300
RESERVAS RECUPERADAS EN 10 Tm
FIG. 3.4.- VARIACION RATIO RESERVAS RECUPERADAS
CASO B ( TODO EL DEPOSITO SIN ZONAS YA
EXPLOTADAS
50
CAPA- A
40
30
2 CAPAS-Af-a20
CAPAS- AIBIC
00 5 0 100 150 200 250 3 Go
RESEPVW; Pf-CUPFPADAS EN l()r> Tm,
FIG, 3.5:- VARIACION DEL RATIO - RESERVAS RECUPERADAS
CASO C (TODO EL DEPOSITO CON ZONAS YAEXPLOTADAS).
91.
buzamiento (salvo en bordes de cuenca) y con materiales mas duros que el carb6n pero no excesivamente resistentes, llegándo-se a la conclusi6n de que solo merecen considerarse
- Cámaras y pilares- Tajos largos
habida cuenta de la tendencia mundial actual y las produccionesprevisibles.
La profundidad de la capa y el interés de una recupera -ci6n alta parecen inclinar la soluci6n hacia tajos mecanizadossi bien las elevadas inversiones iniciales pueden restar algún
interés a este método.
En las explotaciones existentes en el mundo hay numero -
sas variantes respecto al nUero de entradas, dimensiones de pi
lares, sentidos de avance o retirada, etc. Se ha hecho una re
visi6n de los sistemas mas usuales, con indicaci6n de sus ventajas e inconvenientes, con el fin de proporcionar una informa -
ci6n completa a efectos de los proyectos de detalle.
Para tener en cuenta los problemas geomecánicos plantea-
dos por el terreno se han hecho diversos tanteos de dímensiona
miento de las explotaciones subterráneas, tomando como base la
capa B, a una profundidad t�pica de unos 300 m, en la que po-
drIan centrarse las labores.
La recopilaci6n geol6gica efectuada permite contar con
un techo de hundimiento relativamente fácil, existiendo riesgo
de desprendimiento de lajas de unos 20 cm de espesor. En gene-
ral predominan los niveles de areniscas en capas de 20-30 cm,
con algún paquete de pizarras de hasta 75 cm de espesor.
92.
El muro se compone de capas alternantes de 15-35 cm depizarras y areniscas, bastante semejantes a las del techo y deresistencia algo superior por lo que no son de temer problemasde capacidad portante o deformaci6n, siempre que se asegure undrenaje eficaz de eventuales filtraciones y un mantenimientocorrecto.
Para el dimensionamiento de los pilares se han utilizadolas teorlas modernas (Hardy y Agapito), aplicables especIfica-mente a pizarras bituminosas, con expresiones del tipo
a a p0,597 H - 0,951
siendo ap
resistencia del pilar
p ancho del pilar
H altura del pilar
ac resistencia de la roca en testigo o probeta
En primer lugar se han estimado los vanos máximos admisi
bles entre pilares y el ancho de las galerlas de acceso, par --
tiendo de una resistencia a tracci6n de la pizarra de 80 Kp/cm2y espesores de lajas de 10 a 45 cm, resultando valores de 3,60a 6 m. Para vanos grandes es evidente la necesidad de entibar
con estemples para trabajar en buenas condiciones de seguridad,
dada la variabilidad de las capas, la existencia de fracturas,
etc.
El dímensionado de los oilares se ha realizado en primer
lugar por la resistencia a compresi6n del material. Para los
valores menores, mas seguros, del orden de 220 Kp/cm' y con un
93.
coeficiente de seguridad F = 1,5, la recuperaci6n difIcílmentesuperarla el 48%, lo cual es explicable por las elevadas tensiones geostáticas existentes a la profundidad prevista (76 Kp/CM2)
Empleando métodos mas elaborados como el del nilcleo confinado de Wilson se llega a recuperaciones superiores al 60% condimensiones razonables de pilares (Cuadro 3.1). En llneas gene-rales podrla contarse con dimensiones del orden siguiente:
Pilares p x 1 Ancho de galerlas
7,50 x 7,50 m 4,80 m9,00 x 9,00 m 6,00 m (con entibaci6n)
Para el predimensíonado de los tajos largos se ha seguidoel método de Bilinski y Konopko, desarrollado en la minerla polaca del carb6n.
De acuerdo con los cálculos efectuados se llega a los va-lores siguientes:
Ancho de tajo admisible sinentibaci6n 65 cmAvance necesario para provocar
el primer hundimiento 23 mAncho de pilares para conseguir
tajos de más de 100 m de longitud 36 m
Por las condiciones geométricas de la capa puede pensarseen tajos de unos 150 m de longitud, con lo cual se conse(.juir�auna recuperaci6n del 80%.
---- 1-
94
La altura de estratos afectada por el hundimiento de lacapa B se estima en unos 35 m según la teor�a de Wagner y Steign,lo cual originarla problemas de interferencia con la capa A.Un cálculo análogo para la capa C darla unos 13 m, lo cual también influirla en la capa B. Es previsible el punzonamiento -
del techo de la capa C si coincidieran pilares muy cargados enla capa B con vanos importantes de la C. Por estas razones la
explotaci6n de las tres capas en subterrán.21:, obligarla a deta -
llados estudios geomecánicos de los problemas de interferencia
y a una cuidadosa planificaci6n del orden de labores y de lasoperaciones de entibaci6n y hundimiento en cada capa.
Las necesidades de soporte en pilas y escudos se han es-2timado siguiendo a Evans (1977), en un m1nimo de 16 t/m . Sin
embargo, por las experiencias alemanas y el espesor de estratos
afectados por el hundimiento dichas necesidades debertan esta-
blecerse en unas 80 t/m2, para disponer de una seguridad sufi
ciente y facilitar la excavaci6n.
CUADRO 3.1 RECUPERACIONES CON PILARES DE DIMENSIONES p x 1
GALERIAS DE 4,80 m DE ANCHO.
P (M)4,50 6,00 7,50 9,00 10,50
4,50 76,6 73,1 70,5 68,4 66,8
6,00 73,1 69,2 615,1 63,8 61,9
7,50 70,5 66,1 62,8 60,2 58,1
9,00 68,4 63,8 60,2 11 57,5 55,3
10,50 66,8 61,91 58,1 55,3 52,9
95.
El análisis de la maquinaria de arranque más adecuado te
niendo en cuenta la estructura y resistencia de las pizarras bituminosas parece centrar el problema en torno a los minadores -y/o rozadoras de doble o simple tambor.
Quedan descartados los cepillos,as1 como inicialmente,laexcavaci6n tradicional por voladuras,principalmente por proble-mas de rendimiento, sin descartar los ambientales. De la complejidad del problema se deduce la necesidad de comprobar, previa-mente, en una mina piloto los sistemas de arranque mecanizado.
En la preparaci6n podrIan emplearse los minadores de brazo, siendo mas dudosa la utilizaci6n de topos o tuneladoras desecci6n completa, de difIcil amortizaci6n en las longitudes degalerlas previsibles y con problemas de adaptaci6n a los cambiosestructurales del yacimiento (Cuadro 3.2). Puede resultar interesante el empleo de minituneladoras trabajando por socavaci6ny desplome del frente, pero al1n existe poca experiencia en nuestro pals sobre este tipo de máquinas.
Los estudios sobre elementos de arranque parecen indicaruna clara ventaja de las picas con forma de dientes agudos o -uñas, tanto por el consumo de energIa como por la eficacia deoperaci6n, siendo suficiente con una profundidad de ataque delorden de 1 cm.
3.2 PROCESOS DE DESTILACION
Si la pizarra bituminosa se somete a un proceso de calentamiento en torno a los 250OC, se ¡níc¡a en su seno la descomposici6n de la materia orgánica -Ker6geno- presente en la misma,produciéndose la rotura de las grandes cadenas moleculares lc;que se consigue con mayor rendimiento a 5000C. Ello da lugar,
CUADuo 3.2 ANALISIS CUALITATIVO DE DIVERSOS MINADORES CONTINUOS
1- 1 PO VENTAJAS INCONVENIENTES
llevada producción (1,4- 2,1 t/min) Baja fuerza de arrarique al carecer deCostes de producción relativamente reacción )ara empujar y repartir elbdjos . enipuj, -,¡re muchas picas.Gran f ]ex¡ hi 1 ídadrY maniobrab! 1 idad llevada generación de polvo.incluso para 3ale ds transversales. Imposibilidad de abrir galerias trans-U-ácil cápibio e elementos de arranque. versales.
DE IAM13011 I-ácil acceso al frente para inspección Utilización global 20-30% de] tiempo.Posibilidad de instalar soportesdel Lecho muy próximos al frente.
El resto sol¡ esperas de mantenimiento.titiena disponibilidad de repuestos.
Impúsibilidad de excavar, secciones det 0 r.llia e S ¡le c i a
Experiencia en rocas de 1400-2100Kq1cw2 (te resistencia.
Pos i 1) 1 1 i dad de a rraricci r ma te r! a 1 e s » Product 4 vi dad re] ati vamente bajamás. duros que otros minadores f 1 cabezal lanza fragmentos que requiereRelativo bajo costo de inversión. un cielo de recogida especlal.
1) L 11 R A 0 Generd menos polvo que los de tambor. Costoso litantelifilliento.Puede tr-abajar en pendientes fuertes Con dierite, arrancador se lia llegado a
ARI lCULADO. y el¡ tr-ansversales estreclias. rocas de resístencia 1.200 Kq/cm2.Posibilidad de excavar- varias forinas(le sección.Posibilfildd de instalar soportes (-31.el Uente.Mayor, utilización aunque merior- pro-ducción que los de tambor.
CUADRO 3. 2 ANALISIS CUA111ATIVOS 01 DIVURSOS MINADORUS CONTINUOS (C¿nt ... 2
TIPO VENTAJAS INCONVUIENTES
llevada producción. la única fuerza de reacción es el pesoA PLENA Buena flexibilidad y manlobrabilidad de la máquina,
SICCION sobre cadenas. Pueden sólo operar en capas de inclinaUácil acceso y cambio de los elemen- ción moderada.tos de corte. Difícil contra] de polvo.Disponibilidad de repuestos. Limitadas formas de sección.
Fragmentación contínua. llevada inversión inicial (No resultanEvacuación continua de material viables con 100gitudes inferiores a
IOPOS 0 excavado. 10-20 Km).IUNLLADORAS Utilización del 50%. Coste elevado de los elementos de corte
lecho regular con lipera sobreexca- (100 a 2.500 ptslw3).vación. Menor coste de soporte. ..Complicadas operaciones de montaje,Fácil control de polvo. instalación y desmontaje. No se amor-Ilevddos rendimientos en rocas uni- tizan en tajos de menos de 2 Km.formes y competentes. Gran radio de giro (90-120 m).
5010 admiten secciones circulares.
98.
inicialmente, a un aceite viscoso (que posteriormente pierde -parte de su viscosidad), a gases hidrocarbonados y a un res¡ -duo carbonoso s6lido.
Por ello, el material extraldo, bien a cielo abierto, -bien por minerla subterránea, deberla ser transportado, en nuestro caso, a una instalaci6n industrial en superficie en que sesometiera al mencionado proceso de calentamiento, a fin de con-seguir el aceite como producto final de la destilaci6n. Este -proceso se lleva a cabo en una retorta, en la que se producen -diversas reacciones que tienen, como consecuencia, una mezclade gas, aceite y agua y de las que queda un residuo tIpico de lapizarra destilada.
El principal objetivo que pretendenconseguir los diferentes procesos existentes a nivel comercial consiste en ajustarel calor necesario para la destílaci6n al menor costo posible,empleando para ello el menor gasto energético imprescindible. Estos procesos se diferencian por el sistema de transferencia 6aporte de ese calor a la pizarra, ast como el modo de recupera-ci6n de dicho calor, a partir de la propia pizarra destilada.
Pueden distinguirse varios tipos de retortas:
- Clase I: El calentamiento se consigue indirectamente
por radiaci6n y conducci6n a través de las paredes de
la retorta. Un ejemplo simple de este tipo de retor-
ta es el aparato utilizado en el ensayo Fischer para
medir la calidad de las pizarras. Este sistema ya nose utiliza a escala comercial.
- Clase II: Calentamiento directo por circulaci6n degases calientes a través de las pizarras. Estos aa
99
ses son resultado de la combusti6n en la propia re -to--ta del carb6n residual y de una porci6n de productos hidrocarbonados presentes en las pizarras. Ejem-plos de este tipo es el proceso Paraho, la retorta -NTU, la Superior y algunos tipos de procesos Lurgi.-Este sistema de transferencia de calor es de poco coste de explotaci6n y permite la construcci6n de retor-tas de bajo coste de inversi6n.
Clase III: Calentamiento directo por circulaci6n degases a través de las pizarras, el cual ha sido calentado previamente en el exterior de la retorta. Ejem-plos de este tipo son el proceso Petrosix, el Uni6n B,el Paraho indirecto y el Lurgi Tunel. Estas retortasrequieren un calentador externo de gas, que puede sermuy caro y originar problemas de explot-aci6n. Son capaces de producir una alta recuperaci6n de hídrocarburos de la pizarra y el gas resultante no contiene productos de combusti6n. La mayor parte de las retortasClase II y III son incapaces de tratar pizarras con -tamanos muy finos, presentándose problemas cuando el
tamaEo es muy uniforme.
Clase IV: El calor se transfiere por contacto entrelas pizarras y s6lidos calientes reciclados. Unos -procesos de este tipo, como el Tosco II y el Lurgi -
Ruhrgas primitivo, utilizan bolas de cerámica o alumi
nas como s6lidos portadores de calor, que son recalentados por combusti6n de una parte de los productos hidrocarbonados. Otros sistemas, como el actual Lurgi-Ruhrgas, utilizan cenizas de pizarra como portadoresde calor y se recalientan por combusti6n de carb6n resídual. Estas retortas tienen altas recuDeraciones
100.
de aceite, y no tienen restricciones respecto a lagranulometrIra del material.
Clase V: La transferencia de calor se consigue por -diversos métodos que pueden calificarse de sofistica-dos (microondas, laser, ultrasonido y energIa nuclear).Estos sistemas difieren de los anteriores por su ele-vado coste.
Se han descrito los procesos industriales más conocidosen la práctica, a efectos de mostrar sus caracterIsticas propias
y poderlos comparar entre st. Para llevar a cabo esta compara-
ci6n se han establecido unas caracterIsticas deseables que debe
r1a resumir una retorta economicamente viable: 1) Continuidad -
en la destilaci6n. 2) Recuperaci6n elevada de aceite. 3) Alta
eficiencia térmica. 4) El gas de la retorta debe tener elevado
poder calorIfico. 5) Se ha de poder utilizar el 100% de la piza
rra extralda en la mina. 6) Las restricciones en cuanto a la
calidad y granulometrIa de la pizarra deben de ser mInimas.
7) Deben requerir poca cantidad de agua (o incluso nula). 8) Las
emisiones de S02 y NOx deben de ser mInimas. 9) En los residuos
de la pizarra tratada deben encontrarse el mInimo carb6n orgáni
co posible. 10) Los residuos de pizarra tratada deben de te -
ner caracterIsticas favorables para su vertido y formaci6n de -
escombreras. 11) El aceite obtenido debe tener baja viscosidad.
12) El gas de retorta debe de tener bajo contenido en sulfuros.
13) Los equipos deben de ser los más simples posibles, de uso
ampliamente experimentado y con operaci6n de bajo coste. 14) Es
más conveniente utilizar una retorta de alto tonelaje que va-
rias de pequeña capacidad. 15) La inversi6n de instalaci6n debe
de ser baja.
Los procesos estudiados han sido: a) N.T.U. b) Union 0¡!.c) Paraho. d) Superior. e) Petrosix. f) Lurgi-Ruhrgas y g) Tos-
Co
101.
Por diversas razones de tipo práctico, en principio sepuede pensar que solo será necesario comparar los procesos dela Union Oil, Paraho, Petrosix, Lurgi-Ruhrgas, Tosco II y Superior para tener una idea suficientemente clara, a nivel de es-te informe, sobre cuál -o cuáles- son más ventajosos desdeel doble punto de vista técnico-econ6mico.
A efectos de poder comparar estos seis sistemas se ha -elaborado el Cuadro 3.3 en el que se contempla la granulometrIade alimentaci6n, la eficiencia térmica, la recuperaci6n, el tipode retorta, su temperatura, el sistema de aporte de calor, etc.
Si se observan de forma conjunta los datos incluIdos enel Cuadro 3.3 pueden deducirse algunas ventajas e inconvenien -tes relativos de unos procesos con respecto a otros. Por ejem-plo, puede verse que los procesos Union Oil y Paraho son muy -exigentes con respecto a la granulometrIa de alimentaci6n de laspizarras al sistema, puesto que no permiten finos e incluso exi-gen tamaños relativamente gruesos ( > 6 mm). Por el contrario -los otros sistemas admiten los finos que, 16gicamente, se producen en la extracci6n de las pizarras; sin embargo, exigen unatrituraci6n importante puesto que presentan limitaciones del lado superior ( = 12 mm). Puede decirse que este punto debe decidirse econdmicamente, puesto que si bien los últimos sistemas -Lurgi y Tosco II permitirán aprovechar todo el material extral-do de la explotaci6n necesitarán, por el contrario, un mayor -grado de trituraci6n.
La eficiencia térmica global del sistema Paraho es la másbaja de todos, seguida por el Petrosix (65-72%) y Superior (70%).Los Lurgi-Ruhrgas y Union Oil (SGR) son similares ( > 80% ylos de mayor eficiencia térmica.
CUADRO 3.3 COMPARACION DE CARACTERISTICAS DE VARIOS PROCESOS DE DESTILACION
Granulo Efic. Recupe- Tipo Porta- Grado Planta Grado MóduloPRO- nietría térmic. ración de dor de de tra- necesa de com- com.
CESO de al¡- global (% de] retor- calor tam. ria de p 1 e j i d a d inic. a OBSERVACIONESnipnta- % ensayo ta post. del desarro
H2
-ú-NI,ON-cion Fischer) aceite - proceso llar -
OIL 6-50 > 80 100 Lecho Gas Mode- Peque- Eleva- 10.000 Ensayo a nivel puramente ex-
(SGR) móvil rado ña do perimental.Han ensayado plan-tas de 800 tpd para Unión-O.
Necesidad de grandes instalal'ARAHO Lecho Gas Eleva- Media Bajo 7.500 ciones de condensación. Han-
6-90 90 móvil do ensayado en plantas de 300t p d .
Necesidad de grandes instal.P E TRO - Lecho Mode- Peque- E 1 e v a - 7.500 de condensación. Han ensaya-�ix 15 0 65~72 90-100 móvil Gas rado ña do do plantas de 2000 tpd.
Torni Resi-Necesidad de instalac.de de-
]lo duosempolvado para la tracción
mez- de Mode- Peque de aceite pesado de destilac.LURG1 < 12,5 > 80 100 cla- desti rado na Medio 8.500 Han utilizado el proceso pa-
ra la construcc.de otro tipodor lacÍ8-n de instalac.indust.necesitan-
do un "scale-up" máx.de 1,4para construcc.de un módulode demostración de 400 tpd.
Rota- Bolas Mode- Peque Eleva- Han ensayado en plantas de -TOSCO 11.000 1.000 tpd.
10 70~75 100 tiva cerám. rado ña do
SUPE- 3 granu- Han ensayado en plantas de -
Rior, lomet. Lecho Mode- 250 tpd,teniendo los equiposdifer. 70 90 móvil Gas rado Media Bajo 20.000 ya chequeados en otros tipos
6-150de instalac. para la capaci-dad del módulo a desarrollar
Calentamiento directo (D.H.)e indirecto (l.H.)
103.
En cuanto a recuperaci6n, los procesos Union Oil, Lurgiy Tosco resultan más favorables, puesto que puedenllegar -y superar- al 100% del resultado del ensayo Fischer.
El aporte de calor se lleva a cabo por sistemas diversos:a) Gas reciclado, que entra precalentado en la retorta (Union -Oil, Petrosix, Superior y Paraho en sus sistemas indirectos).b)Por combusti6n de gas en la retorta (Paraho y Superior en sus -sistemas directos del calentamiento). c) Por cesi6n de calor apartir de residuos de pizarra (Lurgi) o de bolas cerámicas precalentadas (Tosco II). El sistema Lurgi se convierte, en estecaso, muy favorable, por utilizar los propios residuos de la pizarra, con los que se aprovechan al máximo el carb6n residual,se disminuyen los problemas de almacenamiento de residuos y da-ños ambientales, etc.
Bajo un punto de vista econ6mico, Cnicamente podemos se-
ñalar aquI el "ranking" obtenido en diferentes estudios para
el desarrollo de proyectos industriales de pizarras bituminosas.
En este sentido, el estudio realizado por Science Appli-cations, Inc. (SAI) para el proyecto de pizarras bituminosas israelitas - 16 gl/t c-, 67 l/t- analiza. diferentes factores eco
n6micos para el desarrollo de un proyecto industrial encaminado
a la producci6n del fuel-oil de bajo contenido en azufre. Los -resultados de dicho análisis indican como procesos más ventajo-
sos econ6micamente el Paraho y el Union-Oil SGR. (Debe adver -tirse que dentro de los procesos analizados no se incluye el pro
ceso Lurgi).
La Naval Oil, para el desarrollo de su proyecto indus --
trial con pizarras de Colorado establece asimismo un "ranking"
en los que aparece como proceso más ventajoso el Lurgi-Ruhrgas.
104.
Debe indicarse que en ese sentido los estudios llevados
a cabo por Rlo Blanco establecieron como proceso más ventajoso
el Lurgi, proceso que ha sido considerado por dicha compa�íla -
para el desarrollo industrial de su proyecto sobre las pizarras
de Colorado.
Anteriormente se han enumerado quince condiciones que de
bería cumplir la que denominamos "retorta ideal". De acuerdo
con esas condiciones, y a la luz de toda la informaci6n analiza
da, se ha considerado convenientemente llevar a cabo una evalua
ci6n de los procesos analizados. Dicha evaluaci6n nos permiti-
rá establecer un orden de prioridad o "ranking" de procesos -
más ventajosos, de modo que nos permita dísponer, como m1nimo,
de dos procesos para un estudio en detalle en etapas posterio
res del proyecto.
En el Cuadro 3.4 se exponen los resultados de dicha eva-
luaci6n, pudiéndose observar que los tres procesos más ventajo-
sos son Lurgi-Ruhrgas, Uni6n-Oil (SGR) y Paraho, por lo que -
los estimamos como recomendables técnica y econ6micamente para
su posible implantaci6n en el desarrollo posterior del proyecto.
Como es 16gico, la decisi6n final deberla quedar avalada por un
estudio técnico-econ6mico más completo en connivencia con las -
otras parcelas del proyecto - minerla, etc.
3.3 HIDROGENACION Y REFINO
El desarrollo de una instalación industrial de aprovecha
miento de pizarras bituminosas exige, además de lo visto en el
apartado anterior, el tratamiento posterior de los aceites obte
nidos en la destilaci6n, ya que, en general, estos aceites d,
fieren de los crudos convencionales (presencia mas acusada de
CUADRO 3.4 EVALUACION DE PROCESOS DE DESTILACION
CONDICIONES Con- Recu- Efic. Gas- Utili- Mfni- Mfni Míni- Apro Verti- Baja Bajo Equi Mini- BajaE RETORTAIDEAL ti- pera- térm. de zación mas mas emí - vech do fa- visco cont. pos fac- inver
nui- ción ele- des- 100% res- nece sión de] vora- sidaj su]- sim- tor siondad elev. vada tila de la tric- sida S02 y car- ble de fato ples esca-
PROCESO ción carga cio- des NO bón acei- en el y no lanes agua x org. tes gas mov.
UNION-OIL(Tipo SGR) x x x x x x x x
PARAHO(Combinación x x x x x x x xde 1 D. 11 . e
I.H.
PETROSIX x x x x x
LURGI x x x x x x x x x x x x
TOSCO x x x x x
SUPERIOR(Combinación x x x x xdel D. [1. e
U-1
106
elementos-traza, de N2, mayor dificultad de manipulaci6n,etc.)
y no pueden ser enviados directamente a refinerlas. Además du-
rante la destilaci6n, el aceite se expone a una cierta deshidro
genaci6n y aromatizaci6n.
De estas desventajas cualitativas del aceite de pizarra
resulta la necesidad de preconectar a la tecnologla convencio-
nal, como m1nimo una etapa de hidrogenaci6n que eleve la calidad
del aceite a la del crudo convencional. La tecnologla actual
se ocupa de esta fase con gran interés, a efectos de conseguir
rebajar los consumos necesarios de hidr6geno, tal como mues
tranlas investigaciones del Laramie Energy Research Center, de
la Chevron Research Co., etc.
Las técnicas que pueden emplearse para mejorar las pro -
piedades de los aceites derivados de destilaci6n pueden ser:
a) Rotura de viscosidad (Visbreaking)
Se mantiene el producto aunatemperatura de unos 500OC,
a fin de conseguir una reducci6n del punto de conge-
laci6n (de 300 a 40C) y de la viscosidad;esta técnica
es de energla intensiva.
b) Coquizado (Coking)
Inicialmente el producto se calienta a 5001 y después
se descompone térmicamente. Esta técnica es habitual
en refinerlas, pero en el caso de los aceites de piza
rras exigirla ensayos previos para conocer sus posibi
lidades.
c) HidrogenaciCn catalltica.
En este proceso el aceite es sometido a una corriente
de hidr6geno en la presencia de un catalizador, pasan
107
do el S, H y 0 a SH2, NH3 y H20, respectivamente.-
Este sistema da lugar a productos de mayor calidad,
aunque es relativamente caro.
Para mejorar las propiedades de transporte de los aceites
puede utilizarse aditivos quImicos, mezcla con crudos ligeros,
etc.
Se han analizado los sistemas de hidrogenaci6n y refino -
en el caso de los tres procesos de destilaci6n seleccionando co-
mo más convenientes: Paraho, Uni6n-Oil y Lurgi.
En el caso del Proceso Paraho para una capacidad de --
100.000 barriles/d1a w, han analizado tres procesos de hidrogena-
ci6n-refino:
a) Hidrogenaci6n y cracking térmico.
b) Hidrogenaci6n y cracking catalItico.
c) Hidrogenaci6n e hidrocracking.
En estos tres tipos hay una primera etapa de hidrogena -
ci6n en que se mejoran sensiblemente las propiedades del produc-
to de destilaci6n. Si sobre este resultado se aplica el cracking
térmico se obtienen gasolina (16,5% en volumen), diesel (59,1% )
y L.P.G. (2,2%). En el caso del cracking catalItico se requiere
una hidrogenaci6n de la fracci6n media del destilado para obte-
ner diesel y fuel estable; como productos finales se obtienen:
36,7% de gasolina y 56,9% de diesel-fuel. Y en cuanto al caso
de hidrocracking puede obtenerse un 16,7% de gasolina de alto -
octanaje, 19,8% de jet-fuel y 54,4% de diesel. En todos los ca-
sos el consumo de hidr6geno ha sido inferior a 2.000 scf/b.
La CompaRla Uni6n-Oil, antes de proceder a la hidrogena-
ci6n, transforma el aceite de nizarra en crudo sintético median
te un proceso de "cracking-unifinincr". Este crudo ya puede ser
refinado con uno de estos tres sistemas:
a) Refino por cracking catal1tico: Para 25.j0o barriles/dla (B/d) de crudo se obtienen 380 B/d de LPG, 13.635de gasolina, 13.000 de Stove Oil, 6.700 de diesel y590 de fuel oil.
b) Refino por producci6n de destilados medios: Para --
25.000 B/d de crudo se obtienen 2.435 de LPG, 15.115de gasolina, 1.300 de Stove Oil y 6.700 de diesel.
c) Refino por unicrackinq-JHC, con maximizaci6n de gaso-lina: Para 25.000 B/d de crudo se obtienen 3.500 de -LPG y 23.250 B/d de gasolina.
En cuanto al proceso Lurgi, cabe indicar que los aceitesde destilaci6n se someten a una primera-etapa de hidrogenaci6n -catal1tica, para lo que se utiliza la parte del aceite de pizarraque hierve por encima de 2000C. La carbonizaci6n de las pizarrasbituminosas produce como condensados tres corrientes 11quidas: -nafta cruda, aceite medio y aceite pesado. El producto 11quidode la primera hidrogenaci6n se destila, para obtener al final -un destilado visbreaker, el cual se somete a un tratamiento catal1tico en una segunda hidrogenaci6n, cuyos productos son nafta -hidrogenada, aceite diesel y gasolina de vacto: Estos productos,a su vez, pueden someterse a tratamientos de refino posteriores,como el hidrocracking y el cracking catal1tico (Fig. 3.6
3.4 ASPECTOS AMBIENTALES
Se ha analizado la informaci6n existente respecto a la influencia de este ti-Po de explotaciones sobre la calidad del airey las aguas superficiales o subterráneas.
ci) DIAGRAMA -ESQUEMATICO DE HIDROGENACION DE ACEITES DE PIZARRAPARA SU TRANSFORMACION EN CRUDO SINTETICO ( DESTILACION POREL PROCESO LURGI) C.. REFINO DE ACEITES DE DESTILACION POR EL
ALIMENTALIONPLAN rA OE
HIOROGENO PROCESO LURGI
ALIMENTACiONIJAFIA Ilt-AN TA OE HOROGENO PRODUCTOS DE DESTILACIONliZARRA
PROCE30 LURGI
200. -:RUOO 3INTETICO ACEITE PESADO ACEITE MEDIO 4AF!TA C,- 1
CONIBUSTIBLE DE REFINO
CON POLVO Y LIGERO rAs
b) 9EFINO DE ACEITE DE PIZARRAS POR HIDROGENACION-HIDROCRAKINGDESTILADO POR EL PROCESO LURGI) DESTILACION 200,f,
11TMOSFERICA
HIOROGENACION C.,3 4-2000C�E AAFTA
lASOLiNA
no-'j
E71PAPRODUCION OE
DE
-CEiTE 1 RE4
S 41 1 PARTIRL
11LARRA5 17-PA -Dc3cp~00 ESTA:lLiZ CION ci- -RES101.10S ÚE
>FCR" DESU FURA,'CION JACIO3
3AS-011- H, -FRACCION C,-
�IOROGENACION C,
500.,l 400—300'Cc -C,
ESTA81LIZACION
�,OmetjsTl,3L -DE �FFIPITRILA
9ECICL-400 2
HIDROCRAKIN31 KEROSENO DESTILACI ONTi
RECICLADO aFERICA <20
H, EP OESTILACIONVACIO
u1w
c) REFINO DE ACEITE DE PIZARRAS POR HIDROGENACION FCCDESTILADO POR EL PROCESO LURGI)
HIDROG ACION C,-
ESTABILi ACION
HIOROGENACION"ENAFTA
Aciori H, C.
ZEIT� PIZ -0-2001CN25feoi-LAVADO
-OO.c
GASrLINAFcC
P-�340ASOLIO03 RESIDUOS PROCESO DE NAFTA GAS AZUFRE
0 E COMBU3T;BLES « 200 -C)
210-335.cuculoos
FUi. �.6 SISTEDIA DE HIDROGENACION Y REFINO A PARTIR DE ACEITES DE DESTILACION DEL PROCESO LURGI.
110.
Respecto a la contaminaci6n del aire hay que contar con -las emisiones de polvo y partículas ast como de diversos gases -(S02, NO x , CH, CO, etc.) generados en las distintas fases del proceso. Actualmente los valores conocidos corresponden a plantas -en fase experimental (Colony, Río Blanco, Occidental, etc.) cuyosniveles de emisi6n pueden considerarse muy satisfactorios debidoa los elementos de depuraci6n utilizados.
En las pizarras de Colorado (U.S.A.) para explotaciones de50.000 barriles/dla, con una adecuada tecnología de reducci6n deemisiones, puede llegarse a los niveles siguientes:
Generado Emitido
Partículas 13.600 Kg/h 110 Kg/h
S02 14.600 125
NO 860 860x
CH 315 162CO 233 225
Es decir con reducciones muy importantes en partículas --S02, y casi insignificantes en NOX y CO. La tendencia actual esa la máxima recuperaci6n del azufre y del polvo y a la combusti6ncompleta del NOx
Una comparaci6n de las normativas americanas de alcance -nacional y las españolas (Decreto 833/1975) muestra que los llmites tolerables en nuestro país son bastante menos estrictos y,salvo que incidan otros factores, la tecnología de explotaci6n -ya desarrollada puede enmarcarse perfectamente en nuestras reglamentaciones:
------------
Concentracionesen 24 h.
pg/1Nm 3 E.E.U.U. España
Part1culas 150-260 300S02 182 400
Aun cuando el análisis de la eventual contaminaci6n atmosférica debe encuadrarse en las especiales condiciones del areade Puertollano y a la luz de la reglamentaci6n española parecerazonable esperar costes de depuraci6n del orden de 0,9-1,2S porbarril, considerando tanto los costes de utilizaci6n de tecnolo-glas extranjeras muy sofisticadas, como unas mayores toleranciasrespecto a los niveles admisibles.
Por lo que se refiere a la contaminaci6n de las aguas puede contarse con una generaci6n de 300-500 t/d1a segdn los proce-sos. Los efluentes se concretan en
- aumento del contenido en sales- contaminaci6n por aceites y grasas- s6lidos en suspensi6n- enriquecimiento en nitr6geno y f6sforo- substancias t6xicas, elementos traza y compuestos
orgánicos (fenoles, benceno y acetona).
Para las pizarras de Colorado (E.E.U.U.) segUn el proce-so y para una producci6n de 50.000 barriles/d1a de crudo sinté-tico, puede contarse con la siguiente generaci6n de contaminan-tes:
Destilaci6n toneladas/d1a
En superficie 488id. indirecta 295
In situ mod. 1.171Id. + superficíe 887
La normativa americana mas directamente aplicable que es
la de las refinerías de petroleo se centra en los límites si-
guientes ( en Kg por 100 barriles de crudo):
Máximo de laMáximo media de 30 díasdiario consecutivos
S6lidos en suspensi6n 3,0 - 4,5 2,6 - 2,8
Demanda bioquImicade oxígeno 3,2 - 6,6 2,6 - 10,2
Aceites y grasas 0,6 - 6,0 0,5 - 3,2
Compuestos fen6licos 0,05 - 0,14 0,01 - 0,07
Amonio, en N 2,0 - 8,3 1,5 - 1,7SulfurQs 0,04 - 0,12 0,02 - 0,06Cromo total 0,10 - 0,29 0,06 - 0,15pH Entre 6 y 9
Una comparaci6n de normativas indica las siguientes ga
mas de tolerancias
Parámetro E.E.U.U. España
pH 5 - 9 6,5 - 8,5
Arsénico 0,01 - 0,1 mg/1 3-5 mg/1
Cromo 0105 - 1,0 11 1,5-4
Cianuros 0,20 2
Plomo 0,03 - 40 3 - 15
Mercurio 0,002 0,05 - 1
En el caso de EE.UU. los limites inferiores corresponden general
mente a abastecimiento y las superiores al regadío, mientras crue
en el espaEol se trata de vías fluviales relativamente contamina
das o vertidos de aguas residuales al mar
113.
En España existe aun una reglamentaci6n insuficiente res
pecto a la depuraci6n de aguas de origen mine-ro o industrial, -si bien es de esperar su aparici6n en breve tiempo.
Los métodos de depuraci6n disponibles son muy variados -(filtraci6n, oxidaci6n, cambio i6nico, adsorci6n, osmosis inversa, tratamiento biol6gico, etc.) y los costes, seglin datos ame-ricanos, oscilan entre 0,25 y 1,25 $ por barril, correspondien-do los valores menores a la destilaci6n en superficie.
Existen además determinados i:i�ectos sanitarios relacio-nados con la explotaci6n de pizarras bituminosas. Se ha señalado la incidencia de una silicosis especIfica, de bronquitis cr6nica y fibrosis pulmonar. También se estan estudiando las pos¡bles derivaciones de la exposici6n a los hidrocarburos aromáti-cos policiclicos (benzo (a) pireno fundamentalmente) pero con -tratamientos adecuados estos riesgos pueden reducirse a nivelespor debajo de los de explotaciones de carb6n o de la fabricaci6nde betunes asfálticos.
Por Ultimo señalemos que los efectos en superficie de lasexplotaciones subterráneas por fen6menos de subsidencia quedaránlimitados a hundimientos del orden de 1,30-1,50 m, segdn las es-timaciones realizadas a oartir de datos del National Coal Board,lo cual resulta de escasa influencia sobre eventuales instalaciones en la zona minera.
3.5 VERTIDOS
Se han analizado someramente los efectos de impacto am -biental de los dep6sitos de escombros y residuos as1 como su íncidencia sobre el paisaje, usos del suelo, y equilibrio ecol6gico.
114.
En el caso presente las previsiones de explotaci6n obligan a contar con unas 30.000 t/d1a de residuos de destilaci6ny pizarras tratadas. Considerando una vida útil de la explotaci6n de unos 20 años supone encontrar ubicaci6n para 200 millones de toneladas aoroximadamente.
Evidentemente el método más apropiado para reducir efectos nocivos es el dep6sito subterráneo utilizando las propiaslabores mineras. Por razones funcionales este método no es -aplicable para la totalidad de los residuos, por lo que es inevitable una cierta ocupaci6n superficial.
En este caso deben considerarse los efectos estéticos ysobre todo el control de materiales contaminantes.
Los tratamientos a corto plazo incluyen el rociado conproductos biodegradables; los permanentes utilizan emulsionesbituminosas o caliza tratada para la formaci6n de costras; tam
bién puede cubrirse de piedra partida. En cualquiera de estoscasos el tratamiento es costoso y el aspecto estético final po-
co agradable.
La soluci6n más satisfactoria consiste en promover el -
crecimiento de vegetaci6n, pero las condiciones de las escombre
ras consideradas distan mucho de ser las apropiadas para ello.-
Por un lado el pequeño tamaño de las part-tculas favorece la re-moci6n superficial en el material directamente vertido y la com
pactaci6n del mismo disminuye la permeabilidad y la penetraci6n
de las ralces. Además la elevada alcalinidad del dep6sito impide la solubilidad de los nutrientes vegetales y sus tonos oscu-
ros adsorben la radiaci6n solar en gran medida, disminuyendo lahumedad e inhibiendo la germinaci6n de las semillas.
Se hace necesario por tanto extender un recubrimiento -
de suelo vegetal de 0,30 a 1 m de potencia con un tratamiento
de 3-4 años de cuidados, abonado, reposición de semillas, etc.
La repercusi6n en costo de barril se cifra en todo caso entre
0,014 a 0,044 $/barril de crudo.
En cuanto a las condiciones que debe cumplir el área deemplazamiento de los vertidos, derivan de su alto poder contami
nante. El substrato natural deberla ser lo más impermeable po-sible, sin pendientes pronunciadas y con un uso actual de valor
marginal para que su repercusi6n econ6mica sea pequeña. El área
deberá estar lo más protegida posible de los vientos dominantespara evitar la difusi6n de la contaminaci6n atmosférica y no po
seer una red de drenaje superficial alimentada por cuencas re-
ceptoras importantes.
Con todo siempre existirán unos efluentes lIquidos proce
dentes del agua de lluvia o de los pequeños acuiferos superfí -
ciales. La Captaci6n y depuraci6n de estas aguas se hace impres
cindible mediante una cuneta de intercepci6n de pluviales y un
sistema de drenaje perimetral de forma que las aguas contamina-
das viertan en un cuenco de recepci6n para su posterior depura-
ci6n.
otros condicionantes en la elecci6n del área son puramen
te econ6micos: los desplazamientos no deben ser superiores a -
los 10-12 Km y la elevaci6n media de los residuos no debe supe
rar los 100 m desde la cota de la planta. Todo ello obliaa a
considerar exclusivamente el valle alto del r1o Ojailén desde
Brazatortas hasta Villanueva de San Carlos. En raz6n del uso
existente del terreno, las comunicaciones, 1a hidrogeologla, la
morfalogla del valle y su estructura geol6gica se han seleccio-
nado cuatro zonas de posible emplazamiento de las escombreras.
11-6.
Ninguna de ellas reune las características 6ptimas, por lo que
se considera como más conveniente utilizar al máximo la posibi-
lidad de enterrar los residuos en las labores mineras; debe -
preverse para el resto una desertizaci6n humana circundante pa-
ra evitar riesgos.
Las zonas consideradas se presentan en el cuadro 3.5
Fig_3..7; como se ve en ellos se plantean la inutilizaci6n de al
gunas fuentes de escaso caudal, ciertas casas de labor y algunos
terrenos agrícolas; sin embargo estos efectos son inevitables en
el área pues debla elegirse entre la contaminaci6n atmosférica y
el efecto antiestético en el llano abierto, donde no existen -
fuentes, o una pequeña contaminaci6n de acuiferos superficiales
de fácil depuraci6n. La poluci6n atmosférica una vez producida
no es controlable; su intensidad y difusi6n quedan a merced de
la dinámica atmosférica, en tanto que un acuifero superficial es
controlable a través de la tecnología actual.
CUADRO 3.5 ZONAS POTENCIALES DE VERTIDO
ZONA PARAJE ACCESO DISTANCIA DESNIVEL VOLUMEN USO ACTUAL
A Alhajeme y C.L. a Mestan- 2,5 a 3,5 40-150 m 400 Hm Monte bajo 15%
La Eruela za y trazado Km Monte repoblado 35%Agrícola secano 50%
del F.C. a Pe-
ñarroya. a y fuente de la Eruela
B Garcicolilla Caminos rura- 7-8 Km 20-230 m 317 Hm 3 Monte bajo 20%
les Secano 80%
Casa y fuente de Garcico-la.
Solanilla de Caminos rura- 10-12 Km 10-100 m 150 H M3 Monte bajo 40%
C El Villar les desde El Secano 60%
Villar Casa de Patón
0 San Muñoz Trazado del 5-6 Km 20-200 m 250 Hm 3 Monte bajo 35%
antiguo F.C. a Secano . 65%
iPeñarroya Casas y fuente deSan Muñoz
N FIG. 3.7
PUERTOLLANO
CUENC
Rí
.A
0dos
4
E 1 Villornic*e
carcas-rD c
75100de !0lPue(10.- H~cs^.'
Calatrava
084cp 95 0 *bisfi4
ESCALA 1/100000
SITUACION Y VOLUMEN DE LOS POSIBLES LUGARES DE UBICACION DE LASESCOMBRERAS DE LOS PRODUCTOS DE DESTILACION.-
TOMO IV
ESTIYLZ�CION PREVIA ECONOMICA
20
En este informe se determina la rentabilidad de la explo
taci6n del aceite contenido en las pizarras bituminosas de Puerto-
llano, una vez destilado e hidrogenado, con el fin de que adquiera
las características más id6neas para su posterior tratamiento (pro
ceso de refino).
En primer lugar se calculan los costes de extracci6n del
mineral por los sistemas de minería subterránea y a cielo abierto,
segUn tres hip6tesis diferentes, para poder delimitar el campo de
actuaci6n de cada uno de ellos.
Dichas hip6tesis son las siguientes:
Hip6tesis H-I Explotaci6n hasta la falla límite
Hip6tesis H-II Explotaci6n hasta los 150 m de profundidad
Hip6tesis H-III Explotaci6n hasta los 250 m de profundidad
Los valores -obtenidos, teniendo en cuenta las amortiza-
ciones de todas las inversiones, incluidaá las de reposici6n con
una tasa interna de retorno de 15%, son los siguientes:
COSTES DE EXPLOTACION
Minería a cielo abierto Minerla subterran e- aHip6tesis (Pta/t de pizarra) (Pta/t de rizarra)
H-I 1.509 1.504
H-II 1.666 1.538
H-III 1.902 1.685
121.
Como llmite de actuaci6n de la minería subterránea y a
cielo abierto se toma la igualdad de sus respectivos costes. Este
criterio aconseja, en un principio, la elecci6n de la Hip6tesis -
H-II, al no considerarse el carb6n existente en las capas del de-
p6sito que están a1n sin explotar por lo que bastaría extraer una
pequeña capa de carb6n para que se igualaran ambos costes.
Es importante señalar que las reservas de carb6n del de
p6sito se estimaien unos 150 Mt, de los que dnicamente se han ex-
traido 50 Mt aproximadamente. Quedan por tanto sin explotar unos
100 Mt, cifra sumamente importante a confirmar, estudiar y consi-
derar en un estudio posterior, en el que se determine con mucha
más exactitud la profundidad 6ptima del llmite de la minerla a
cielo abierto.
Las producciones, inversiones y costes de las distintas
hip6tesis consideradas, tanto en minería a cielo abierto como en
subterránea, se reflejan en el cuadro adjunto.
Los fragmentos de pizarra, a los que se supone un tama-
ño comprendido entre 0 y 1.000 mm, se someten a un proceso de tri
turaci6n en la planta correspondiente, para alcanzar'el tamaño re
querido a la entrada de la planta de destilaci6n, que es por lo -
general inferior a 10 mm.
Las inversiones a realizar duranteun periodo de tres -
años en la planta de triturac-i6n, con una capacidad de tratamien-
to de 9 Mt/año, son de 1.290 M Pta. El coste de operaci6n se esti
ma en 26 Pta/t.
Producciónes, Inversiones y costes de las mínerías a cielo abierto y subterránea
Inversiones (M ptas) Costes e�Tlotaoi¿Sii Cóstes eypIOLaProducci6n total (Mt) sin amortizaci6n ci6n (ptas/t -
111POTEISTS Iniciales De-reposicí6n (ptas/t.dé pizarra) de pizarra)Total -
C.A. S. Total C.A. S. C.A. S. C.A. S. C.A. S.
69,7 97,8 1.67,5 6.171 9.980 84'�>640 11.650 '36.441 1.085 995 1.509 1..5041
100,5 76,3 176,8 9.668 8.540 12.958 9.900 41.066 1.186 1.019 1.666 1..538
137,2 51,7 188,9 14.905 6.400 18.782 7.400 47.487 1.368 1.123 1.902 1.685
123.
Una vez efectuada la trituraci6n, se transporta la piza
rra a la planta de destilaci6n, para extraer su contenido en acei
te. El cálculo de las inversiones y costes de operaci6n se reali-
za según el proceso "Tosco IV', que es el más caro de todos los -
que se conocen en la actualidad, lo que permitirá-analizar desde
un punto de vista conservador el precio que se obtenga para la to
nelada de aceite. La planta, estará constituida por tres m6dulos
con una capacidad de tratamiento total de 30.000 t/dIa, requirien
do una inversí6n de 15.840 M Pta, a realizar durante un periodo -
de 4 años. El coste del proceso destilaci6n se estima en 3.135 -
Pta/t.
El aceite asl obtenido experimenta una cierta deshidro-
genaci6n y aromatizaci6n, poseyendo diversos elementos traza como
arsénico, antimonio, estaño y fósforo, que actuan como veneno de
los catalizadores que se utilicen en el tratamiento posterior (re
fino). Por todo ello es necesario su hidrogenaci6n, para obtener
un producto de análogas caracterIsticas a las de los crudos norma
les, al que se pueda aplicar las técnicas convencionales de refi-
no.
El hidr6geno de que se debe disponer se obtiene del gas
que se desprende en la destilaci6n de las pizarras, en la planta
de "producci6n de hidrógeno" que se construya a tal fin. La plan-
ta, con una capacidad de producci6n de 850.000 m3 /dIa, requiere -
una inversi6n de 1.620 M Pta, a realizar durante un periodo de -
dos años. El coste de operaci6n se estima en 472 Pta/t. En el cal
culo de estos valores se supone que se hidrogena la totalidad del
aceite, hecho que no sucede en la mayorla de los procesos, en los
que únicamente se hidrogenan ciertas fracciones del aceite que se
obtiene.
Como el gas Que se desprende de la destilaci6n de las -
pizarras es superior al que se necesita para la producci6n de hidr-6
,124.
geno, se considera la venta del exceso de gas.
La planta de hidrogenaci6n, con una capacidad de trata-
miento de aceite de 3.000 t/dla, requiere una inversi6n de 4.500
M Pta, a realizar durante un perido de dos años. EL coste de hi-
drogenaci6n se estima en 1.565 Pta/t.
Finalmente se calculan los precios de la tonelada de -
aceite para diferentes 41--asas internas de retorno. Para ello se -
elabora un cuadro donde se indican las Ventas, Costes, Amortiza -
ciones e Inversiones de la Explotación, en el que se explican las
distintas columnas de que consta.
Los precios obtenidos para las tasas del 15, 12, 10 y 8
que son las que se consideran normales para este tipo de explo
taciones- �.en diversos naises son los siguientes:
Tasa interna de P.V. (Pta/tretorno de aceite)
15 28.817
12 26.089
10 24.346
8 22.790
Para poder referir estos precios a $/bb. se efectúa el
correspondiente cambio de unidades, obteniéndose los siguientes
valores:
Tasa interna de P.V. P.V. equivalenteretorno ($/bb) ($/bb)
15 47,5 45,3
12 43 40,8
10 40 37,8
8 37,5 35,3
Ventas, Costes, Amortizaciones e Inversiones de la Explotaci6n
VENTAS Costes Amortiza- Capital InversíoAños t aceite x Gas M.Pta. ciones Circulante nes -
P.V. M.Pta M. Pta M. Pta M. Pta
1 12.7352 - - - - 14.7983 0,28 940 5.522 - 1.711 13.0604 0,50 1.680 9.069 2.358 1.344 6.5605 0,75 2.520 12.540 2.358 1.528 -6 0,85 2.856 13.818 2.462 611 1.8707 0,90 3.024 15.017 2.477 306 2508 0,90 3.024 15.017 2.508 - 5009 0,90 3.024 15.017 2.679 - 9.570
10 0,90 3.024 15.017 2.697 - 25011 0,90 3.024 15.017 2.770 - 95012 0,90 3.024 15.017 3.001 - 2.77013 0,90 3.024 15.017 3.515 - 5.65814 0,90 3.024 15.107 3.605 - 90015 0,90 3.024 15.017 3.785 - 1.62016 0,90 3.024 15.017 3.816 - 25017 0,90 3.024 15.017 3.887 - 50018 0,90 3.024 15.017 4.282 - 2.37019 0,90 3.024 15.017 4.522 - 1.20020 0,90 3.024 15.017 4.822 - 1.20021 0,90 3.024 15.017 4.822 - -22 0,90 3,024 15.017 4.822 -23 0,90 3.024 15.017 4.823 -5.500
7-
126.
Con el fin de que el precio del aceite de destilaci6n
sea equivalente al de los crudos en origen, se ha introducido el
concepto de precio equivalente, que se obtiene, deduciendo del -
precio de destilaci6n el del coste del flete desde oriente Medio
al Puerto de Málaga y el del bombeo desde Málaga a Puertollano. -
Estos costes se han estimado en 1,9, y 0,3 $/bb respectivamente, -
segUn precios de Enero de 1981. Estos precios equivalentes son -
los que habría que pagar por los crudos en origen para que resul-
ten a igual precio que el aceite de destilaci6n de las pizarras
de Puertollano.
En la obtenci6n de estos valores no se ha tenido en
cuenta el carb6n existente en las capas del dep6sito que están
a1n sin explotar y los subproductos procedentes de la destilaci6n.
Todo esto hace necesaria la realizaci6n de estudios pos-
teriores, para determinar con mucha más exactitud y precisi6n el
precio del aceite obtenido por destilaci6n de las pizarras bitumi
nosas del dep6sito de Puertollano, que deberá disminuir en -.rela-
ci6n con los obtenidos en este primer estudio previo, al alcanzar
un mayor grado de precisi6n y tener en cuenta las capas de carbón
explotables por minerla a cielo abierto y los subproductos de la
destilaci6n.
