IM370012 Informe Final Drenaje 23.07.13.pdf

Ingeniera Bsica y de Detalle para Redes de Drenaje en Interior Mina

San Jos de Cuzcatln

Elaborado para:

Compaa Minera Cuzcatln S.A. de C.V.

Elaborado por

SVS Ingenieros S.A

1-M-370-012

Julio 2013

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CT/AS Informe final redes de drenaje en interior mina Julio 2013

Ingeniera Bsica y de Detalle para Redes de Drenaje en Interior Mina

San Jos de Cuzcatln

Julio 2013

Elaborado para: Elaborado por: Compaa Minera Cuzcatln S.A. de C.V. Amapolas 801 Piso 2, Col. Reforma Oaxaca de Jurez, Oaxaca Mxico Tel +52-951-5020010

SVS Ingenieros S.A. (SRK Consulting) Grimaldo del Solar 875 Miraflores, Lima 18 Per Tel +51-1-206 5900 Fax +51-1-446 5892

Nmero de Proyecto: 1-M-370-012

Archivo: Redes de Drenaje interior mina.

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Contenido

1 Resumen Ejecutivo ..................................................................................... v

1.1 Antecedentes ............................................................................................................... v

1.2 Introduccin ................................................................................................................. v

1.3 Descripcin del Sistema Actual de Drenaje............................................................. vi

1.4 Descripcin del Sistema de Drenaje Propuesto ..................................................... vii

1.5 Costo de Inversin .................................................................................................... vii

2 Introduccin ................................................................................................ 8

3 Sistema Actual de Drenaje ......................................................................... 9

3.1 Bombeo escalonado. Bombas Wilden (1 7) ........................................................... 9

3.2 Bombeo terciario ....................................................................................................... 11

3.3 Bombeo secundario .................................................................................................. 13

3.4 Bombeo primario o principal .................................................................................... 16

4 Descripcin del sistema propuesto......................................................... 21

4.1 Casa de bombeo propuesto en el nivel 1 250 ......................................................... 22

4.2 Tuberas de Impulsin ............................................................................................... 25

4.3 Bombas de Ataque Wilden ....................................................................................... 26

4.4 Poza de decantacin ................................................................................................. 27

5 Proyeccin de sistema de bombeo escalonado 1 000 a 1 200 .............. 30

6 Estructuras hidrulicas auxiliares ........................................................... 32

7 Inversin estimada para el esquema propuesto .................................... 33

8 Conclusiones y recomendaciones .......................................................... 34

10 Especificaciones Tcnicas ....................................................................... 36

11 Presupuesto Referencial .......................................................................... 36

12 Cronograma Referencial .......................................................................... 36

13 Memorias de clculo ................................................................................. 36

14 Planos ........................................................................................................ 36

15 Panel fotogrfico ....................................................................................... 36

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Lista de tablas

Tabla 3-1 Relacin de equipos del sistema de bombeo actual .............................................. 9

Tabla 3-2 Parmetros caractersticos de la bomba Wilden PX 800 ..................................... 10

Tabla 3-3 Parmetros caractersticos del sistema actual de bombeo .................................. 11

Tabla 3-4 Parmetros caractersticos de la bomba tipo Weir Warman 3x2 ......................... 13

Tabla 3-5 Parmetros caractersticos de la bomba Gould Pump 3196 2x3-10 .................... 14

Tabla 3-6 Parmetros caractersticos de la bomba Gould Pump 3196 2x3-13 .................... 18

Tabla 4-1 Parmetros caractersticos para la bomba Warman 3x2 AH ............................... 22

Tabla 4-2 Cuadro comparativo de parmetros de uso de tuberas ...................................... 26

Tabla 4-3 Balance de consumo de aire para bombas Wilden .............................................. 26

Tabla 4-4 Detalle de ahorro en suministro elctrico por cambio de sistema ........................ 27

Tabla 4-5 Parmetros de diseo para la bomba de lodos Grindex ...................................... 29

Tabla 5-1 Coste en materiales para implementar red proyectada de bombeo .................... 30

Tabla 7-1 Inversin estimada para implementar el esquema de drenaje propuesto ........... 33

Lista de figuras

Figura 3-1 Curva caracterstica de bombas Wilden ............................................................... 10

Figura 3-2 Esquema general de las redes de bombeo existentes ........................................ 11

Figura 3-3 Determinacin de los parmetros del sistema en la curva caracterstica ............ 12

Figura 3-4 Parmetros propios del equipo de bombeo y curvas caractersticas ................... 15

Figura 3-5 Esquema de la poza y tubera de succin del sistema primario .......................... 17

Figura 3-6 Esquema de la poza y tubera de succin del sistema primario modificado ........ 17

Figura 3-7 Curvas caractersticas de la bomba Gould Pump 3196 2x3-13 ........................... 19

Figura 4-1 Diagrama unifilar del sistema de drenaje propuesto ............................................ 21

Figura 4-2 Obtencin de parmetros utilizando la curva caracterstica Warman ................. 23

Figura 4-3 Parmetros y Curva Caracterstica de la bomba Gould Pump 2x3-13 ................ 24

Figura 4-4 Altura total de impulsion de la bomba de ataque propuesto ................................ 27

Figura 4-5 Curvas de trabajo de la bomba Grindex-Sandy H ................................................ 28

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Lista de anexos

ANEXO 1 Especificaciones tcnicas

ANEXO 2 Presupuesto, anlisis de costos y relacin de insumos

ANEXO 3 Cronograma referencial

ANEXO 4 Memorias de clculo

ANEXO 5 Planos

ANEXO 6 Panel fotogrfico

ANEXO 7 Respuesta a observaciones realizadas por CMC

Lista de planos

Redes de drenaje, impulsin y distribucin

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1 Resumen Ejecutivo

1.1 Antecedentes

Compaa Minera Cuzcatln S.A. de C.V. (CMC) es titular del proyecto minero San

Jos, el cual es una mina subterrnea que explota un yacimiento que contiene

minerales de oro y plata, y son procesados en la planta de beneficio cuya capacidad

instalada es de 1 000 TMSD. Ver Anexo 7 (Respuesta 1)

CMC tiene previsto ampliar su planta instalada de 1 000 TMSD a 1 500 TMSD por lo

que requiere potenciar su red actual de drenaje y suministro de agua industrial,

optimizndola y/o implementando una nueva red.

En febrero de 2013 CMC encarg a SVS Ingenieros S.A. (SVS) la elaboracin de la

Ingeniera Bsica y de Detalle para las redes de Aire Comprimido y Drenaje en Interior

Mina.

En este informe se presenta el desarrollo de la ingeniera del Sistema de Drenaje en

Interior Mina.

1.1.1 Ubicacin

El rea de estudio es la Unidad Minera San Jos ubicado en el municipio de San Jos

del Progreso, distrito de Ocotln, estado de Oaxaca en Mxico, se encuentra limitada al

Norte por las coordenadas UTM 1 846 700 N y 1 847 300 N y al Este por las

coordenadas 744 900 E y 745 500 E, altitud 1 540 msnm aproximadamente.

1.1.2 Acceso

El acceso a la mina se logra a travs de la carretera asfaltada Oaxaca Miahuatln.

1.2 Introduccin

El sistema de drenaje de la mina Cuzcatln representa un sistema de evacuacin de

aguas que se utiliza para ayudar a la perforacin y que tienden a acumularse en la

parte inferior de la mina, aunque una parte de ellas es capturado en niveles intermedios

generando un sistema escalonado de evacuacin. Para este fin se utiliza un grupo de

bombas instaladas en serie que se le conoce, en este medio, con nombre de sistema

de drenaje.

El sistema de drenaje bombea el agua de mina hacia la superficie donde se tiene

dispuesto una poza de sedimentacin con la finalidad de poder reciclar el lquido

elemento y reutilizarlo en los procesos mineros; ante la falta de agua, esta es una

solucin muy aceptable.

Lo que se pretende principalmente en este trabajo es demostrar que construyendo una

poza de sedimentacin en el Nv. 1 350, ms exactamente, en el CX 952, actualmente

abandonado, se lograran ahorros en energa y principalmente en mantenimiento de las

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bombas. Introducir este cambio en la mina traera como consecuencia reestructurar el

sistema de drenaje y recomendar el cambio de algunas de las bombas actuales,

principalmente en el bombeo secundario y terciario, quedando el sistema de bombeo

primario como sistema stand by o de emergencia.

1.3 Descripcin del Sistema Actual de Drenaje

El sistema de drenaje actual de la mina est compuesto de bombas y tuberas, las

cuales se encuentran ubicadas en el interior de la mina. Este sistema cuenta con los

siguientes tipos de bombeos: Bombeo escalonado, Bombeo Terciario, Bombeo

Secundario y Bombeo Primario.

El bombeo terciario dirige su flujo hacia la pileta del bombeo secundario, luego las

aguas son bombeadas hacia la pileta del bombeo primario para luego ser bombeada

hacia una pileta ubicada en superficie.

Bombeo Escalonado

Estas se realizan en la zona baja de la mina, se encuentran distribuidas a lo largo de la

rampa, son bombas neumticas Wilden o tambin denominadas bombas de ataque,

son bombas verstiles pues se movilizan a medida que la mina se profundiza. Estas

bombas pueden bombear un caudal de 50 GPM, hasta un 7% de contenido de slidos

y una altura esttica de 25 m.

Bombeo Terciario:

Este bombeo se inicia en el nivel 1 250 donde se ubican bombas GITSA que son de

fabricacin mexicana, y tienen caractersticas similares a las bombas Warman 3x2 AH,

el bombeo se hace a travs de tuberas de HDPE SDR 13,5 con dimetro nominal de

4 y una longitud aproximadamente de 350 m. La altura de bombeo es de 50 m aprox.

hasta un caudal de 395 GPM. Se puede bombear agua con un contenido de slidos de

hasta 30%.

Bombeo Secundario

Este bombeo se encuentra ubicado sobre la rampa del nivel 1 300, cuenta con dos

bombas Gould Pump modelo 3196 2x3-10, esta bomba sirve para bombear agua

limpia. El bombeo se hace a travs de una tubera de HDPE SDR 13,5, de 4 de

dimetro nominal, longitud de tubera de 375 m y una altura esttica de 50 m hasta un

caudal de 375 GPM.

Bombeo Primario o Principal

Este bombeo se encuentra en nivel 1 400, tiene instaladas dos bombas Gould Pump

modelo 2x3-13 de 150 HP, bombea un caudal de 450 GPM a una altura esttica de 166

m aproximadamente. El bombeo no es continuo.

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1.4 Descripcin del Sistema de Drenaje Propuesto

El sistema de drenaje propuesto consiste en la reubicacin de las estaciones de

bombeo, construccin de una poza de sedimentacin en el nivel 1 350, y cambio de

dimetros de tuberas.

Las bombas de ataque Wilden se mantienen en los niveles inferiores, que servirn para

bombear el agua de los niveles inferiores a la estacin de bombeo ubicado en el nivel

1 250, en esta estacin se colectarn las aguas provenientes tanto de los niveles

inferiores as tambin como las aguas de los niveles superiores ubicados hasta el nivel

1 450, estas aguas sern conducidas por medio de tuberas y por accin de la

gravedad.

En el nivel 1 400 actualmente se encuentra la estacin primaria la cual tambin forma

parte del sistema propuesto.

Las aguas de la estacin del nivel 1 250 (o secundaria) sern bombeadas por medio de

una bomba Gould Pump modelo 2x3-13 hacia la estacin de bombeo existente en el

nivel 1 400.

Luego, las aguas de la estacin 1 400 bajarn por gravedad a la poza de

sedimentacin propuesta en el nivel 1 350, para luego ser distribuidas en el interior de

la mina.

Las aguas excedentes, que no son necesarias para el consumo al interior mina sern

bombeadas hacia la superficie, donde se encuentra la pileta de agua, que actualmente

se encuentra en funcionamiento.

1.5 Costo de Inversin

Se ha estimado un costo directo referencial de inversin, el cual asciende a

US$ 242 688,16 aproximadamente. Este monto incluye equipo e infraestructura.

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2 Introduccin El sistema de drenaje de la mina Cuzcatln representa un sistema de evacuacin de

aguas que se utiliza para ayudar a la perforacin y que tienden a acumularse en la

parte inferior de la mina, aunque una parte de ellas es capturado en niveles intermedios

generando un sistema escalonado de evacuacin. Para este fin se utiliza un grupo de

bombas instaladas en serie que se le conoce, en este medio, con nombre de sistema

de drenaje.

Las caractersticas hidrolgicas de la zona definen el terreno como seco; la forma

principal de riego de los cultivos aledaos es con agua de lluvia. Estas condiciones

tambin se reflejan en interior de mina, es decir, es una mina seca y con pocas

probabilidades de encontrar un bolsn o filtraciones de agua, por tal motivo el sistema

de drenaje constituye un sistema secundario en funcin de riesgo de inundacin de la

mina. Ms precisamente un sistema de reciclaje de agua.

El sistema de drenaje bombea el agua de mina hacia la superficie donde se tiene

dispuesto una poza de sedimentacin con la finalidad de poder reciclar el lquido

elemento y reutilizarlo en los procesos mineros; ante la falta de agua, esta es una

solucin muy aceptable.

La mina presenta 6 niveles conocidos con una diferencia de cotas de 50 metros, a los

que se acceden a travs de una rampa, el centro de gravedad de la mina o la

concentracin de operaciones se ubica principalmente en la zona baja nivel 1 250, lo

que indica que el punto de abasto de agua (la poza de sedimentacin en superficie,

nivel 1 550) se encuentra a 300 metros por encima, diferencia de cotas que generaran

una presin de agua en la zona baja de 30 Kg/cm2 o su equivalente en el sistema

ingles de 426 PSI.

La presin mxima requerida para los trabajos de perforacin por los equipos es de 5

Kg/cm2, lo que equivale a 71 PSI, por lo que se han tenido que construir pozos

intermedios (rompe presin) para lograr la presin de trabajo mencionada.

Lo que se pretende principalmente en este trabajo es demostrar que construyendo una

poza de sedimentacin en el Nv. 1 350, ms exactamente, en el CX 952, actualmente

abandonado, se lograran ahorros en energa y principalmente en mantenimiento de las

bombas. Introducir este cambio en la mina traera como consecuencia reestructurar el

sistema de drenaje y recomendar el cambio de algunas de las bombas actuales,

principalmente en el bombeo secundario y terciario, quedando el sistema de bombeo

primario como sistema stand by o de emergencia.

La seleccin de la bomba (Gould Pump 3196 2x313) del sistema primario en funcin

de la altura total Ht = He + Hd, es correcta tratndose de agua limpia, incluso la

velocidad media del flujo 5,86 pies/s es mayor que la velocidad crtica 4,5 pies/s

asumiendo un contenido de slidos entre el 3 al 6%, pero el tiempo en espera para que

el agua en la poza alcance el nivel de bombeo es alto, lo que puede ocasionar

sedimentacin en los tramos de tubera tendidos en forma horizontal.

Cabe indicar que en el sistema de bombeo primario se est utilizando tubera HDPE de

6 de dimetro, SDR de13,5, la presin de trabajo recomendada de dicha tubera es de

130 PSI. La presin calculada de bombeo es de 244,68 PSI frente a la presin leda en



la estacin de bombeo (16 Bar), es superior a la presin de bombeo y muy cercana a la

presin de ruptura 256 PSI.

La presencia de slidos en el agua a bombear, hecho que se ha podido comprobar in

situ y tambin motivo de la construccin de la poza de sedimentacin; hace que el

desgaste del impulsor de la bomba (impeller) sea acelerado, tanto en la bomba

primaria como en la secundaria (Gould Pump 3196 2x310).

3 Sistema Actual de Drenaje El sistema de drenaje actual de la mina est compuesto de bombas y tuberas, las

cuales se encuentran ubicadas en el interior de la mina. Este sistema cuenta con los

siguientes tipos de bombeos: Bombeo escalonado, Bombeo Terciario, Bombeo

Secundario y Bombeo Primario.

El bombeo terciario dirige su flujo hacia la pileta del bombeo secundario, luego las

aguas son bombeadas hacia la pileta del bombeo primario para luego ser bombeada

hacia una pileta ubicada en superficie.

Durante la visita realizada en el mes de marzo se recogi informacin referente al

sistema de drenaje que actualmente existe en la mina. En la Tabla 3-1 se presentan

los equipos de bombeo existentes.

Tabla 3-1 Relacin de equipos del sistema de bombeo actual

3.1 Bombeo escalonado. Bombas Wilden (1 7)

Las bombas neumticas Wilden, denominadas tambin bombas de ataque estn

distribuidas en la zona baja a lo largo de la Rampa en un sistema de bombeo

escalonado (ver Anexo 5 plano RD 01). Como se muestra en la Figura 3-1 esta bomba

tiene una altura esttica (He) de 25 m, una altura dinmica (Hd) de 12 m haciendo una

altura total (Ht) de 38 m aproximadamente y un caudal de 50 GPM; estos resultados se

obtienen con una tubera HDPE SDR 13,5 de 2 de dimetro.

2 Gould Pump Centrifuga H 3196 2 x 3 - 13 150 Primario

1 Gould Pump Centrifuga H 3196 2 x 3 - 10 75 Secundario

1 Fairbank Morse Centrifuga H 60 Secundario

1 Warman Centrifuga H 2 x 3 AH 60 Terciario

10 Wilden Diafragma 2 x 2 15 Auxiliar

Tipo de Bomba Nivel de BombeoCant Marca Modelo Potencia (HP)



Figura 3-1 Curva caracterstica de bombas Wilden

Estos equipos corresponden a un grupo de bombas auxiliares mviles que avanzan

con la profundizacin de la mina y que se pueden colocar cerca a las labores, estas

bombas deben de ofrecer versatilidad en este tipo de operaciones y las bombas

neumticas marca Wilden que estn utilizando proporcionan estos requerimientos;

stas deben ser cambiadas en el momento que tiendan a transformarse en bombas

permanentes, dentro del sistema de bombeo, por bombas elctricas.

La Tabla 3-2 presenta informacin de los parmetros del sistema de bombeo utilizando

bombas Wilden.

Tabla 3-2 Parmetros caractersticos de la bomba Wilden PX 800

Las bombas Wilden bombean agua con un contenido de slidos de hasta 7%. Se ha

considerado un peso especfico de los slidos de 2,9. Ver Anexo 7 (Respuesta 2)

Peso especfico del Liquido gH2O 1 Kg/l Dimetro de tubera Dn 2 Pulg

Peso especfico del relave gRel 2.9 Kg/l Espesor de la tubera SDR 13.5

Porcentaje de slidos %s 7 % Longitud de la tubera L 250 m

D50 212 m Dimetro interior ID 2.009 Pulg

Peso especfico de la pulpa gPul 1.05 Kg/l W & H 155

Altura dinmica hd 16.66 PSI

Flujo de la pulpa QP 3.2 l/seg 11.71 m

50.79 GPM

Flujo del lquido QH2O 3.12 l/seg Velocidad critica Vc 4.5 FPS

49.51 GPM 1.4 m/s

11.23 m3/h Velocidad real V 5.14 FPS

Peso del relave PREL 0.85 TMS/H

Presin Total PT 54.65 PSI

Cabeza h 25 m Altura de Presin H 38 m

Altura esttica hs 37.99 PSI

7 FPS

2.13 m/s



3.2 Bombeo terciario

El bombeo terciario se inicia en el CX 092 E que se ubica en el Nv 1 250, y donde

encuentran las bombas Warman 3x2 AH que en el esquema general de bombeo sera

la bomba 34. Ver la siguiente figura:

Figura 3-2 Esquema general de las redes de bombeo existentes

La Tabla 3-3 presenta las caractersticas generales de todos los equipos que comprenden el sistema de bombeo:

Tabla 3-3 Parmetros caractersticos del sistema actual de bombeo

2

1

2

3

34

5

6

27

10

9

8

9

CX 952 Nv 1350

Poza de sedimentacin

Nv 1530

N Marca Modelo Size RPM H Q P Long D P Trab P max

m GPM PSIg m Pulg SDR PSIg PSIg

1 Wilden PX 800 36 50 55 250 2 13.5 130 256

2 Wilden PX 800 36 50 55 250 2 13.5 130 256

3 Wilden PX 800 25 50 55 250 2 13.5 130 256

5 Wilden PX 800 25 50 55 250 2 13.5 130 256

6 Wilden PX 800 25 50 55 250 2 13.5 130 256

8 Wilden PX 800 25 50 55 250 2 13.5 130 256

9 Wilden PX 800 25 50 55 250 2 13.5 130 256

34 Warman AH 3 x 2 3000 50 395 120 322 4 13.5 130 256

27 Gould Pump 3196 3 x 2 - 10 3575 50 365 165 350 4 13.5 130 256

10 Gould Pump 3196 3 x 2 - 13 3575 150 450 245 647 6 13.5 130 256

BOMBAS REGIMEN TUBERIA HDPE



La tabla anterior presenta los parmetros de funcionamiento de esta bomba, los cuales

fueron obtenidos teniendo en consideracin el dimetro y la longitud de la tubera

porque no se encontr manmetros en la pileta de bombeo.

Se ha considerado una altura de 50 m y una longitud de tubera de 350 metros, la

tubera usada es HDPE SDR 13,5 con dimetro nominal 4. Con una velocidad de

2 900 RPM puede bombear 395 GPM. (Ver Figura 3-3).

La ventaja del uso de esta bomba radica principalmente en que su impulsor y caja

estn forrados con poliuretano, resistente al desgaste por abrasin, por lo que se

puede alcanzar alta velocidad.

Figura 3-3 Determinacin de los parmetros del sistema en la curva caracterstica



En la siguiente tabla se presentan los parmetros caractersticos de bombeo de la

bomba Warman 3x2:

Tabla 3-4 Parmetros caractersticos de la bomba tipo Weir Warman 3x2

3.3 Bombeo secundario

El bombeo secundario se encuentra ubicado con el nmero 27 en la cmara 071W del

nivel 1 400 del esquema general del sistema de drenaje mostrado en la Figura 3-2.

Este sistema cuenta con dos bombas Gould Pump 3196 2x310 y a diferencia de la

bomba Warman, sta es una bomba para agua limpia, mientras que la Warman puede

bombear hasta un 30% de slidos. Ver Anexo 7 (Respuesta 3)

La bomba Gould Pump tiene el motor acloplado directamente a la bomba que gira a

3,565 RPM, al bombear agua con contenido de slidos a alta velocidad el desgaste del

impulsor es muy rpido; lo que genera un alto costo de mantenimiento. Actualmente la

mina cambia impulsores cada 3 meses.

Para determinar los parmetros de funcionamiento se utiliz las curvas de

funcionamiento de este tipo bomba.

Tuberas HDPE de 4 dimetro nominal y SDR 13,5,

Longitud de tubera 375 m

Altura estatica (He) 50 m

Caudal 365 GPM

Altura dinamica (Hd) 32 m

Generando una altura total de 86 m

Con una eficiencia de 65%

En la siguiente tabla se presentan los parmetros caractersticos del sistema de

bombeo con el equipo GOULDS PUMP 3196 2x3-10:

Peso especfico del Liquido gH2O 1 Kg/l Dimetro de tubera Dn 4 Inch Dimetro Exterior Do 4.5 Pulg.

Peso especfico del relave gRel 2.9 Kg/l Espesor de la tubera SDR 13.5 Espesor del Tubo t 0.333 Pulg.

Porcentaje de slidos %s 7 % Longitud de la tubera L 350 m Coefientte Seguridad DF 0.5

D50 212 m Dimetro interior ID 3.807 Inch Hydrostatic Desing Basis HDB 1,600.00 PSI


Altura dinamica hd 46.79 PSI 128 PSI

Flujo de la pulpa QP 25 l/seg 32.9 m

396.83 GPM HDPE

Flujo del lquido QH2O 24.37 l/seg Velocidad critica Vc 4.5 FPS Potencia

386.79 GPM 1.4 m/s 58 % Eff

87.72 m3/h Velocidad real V 11.18 FPS 49 HPB



Cabeza h 50 m Altura de Presin H 84 m 275.6 Pies


7 FPS

2.13 m/s

Presin de trabajo



Tabla 3-5 Parmetros caractersticos de la bomba Gould Pump 3196 2x3-10

Los parmetros resumidos de la tabla anterior se han obtenido de las siguientes curvas

caractersticas del sistema:



Porcentaje de slidos %s 15 % Longitud de la tubera L 375 m Coeficiente Seguridad DF 0.5



Altura dinmica hd 45.47 PSI Presin de trabajo 128 PSI


365.08 GPM HDPE


344.14 GPM 1.4 m/s



Presion Total PT 125.87 PSI



7 FPS

2.13 m/s



Figura 3-4 Parmetros propios del equipo de bombeo y curvas caractersticas



Continuacin..

3.4 Bombeo primario o principal

Al igual que el esquema de bombeo secundario, la bomba Gould Pump modelo 3196

2x313 es un modelo para bombeo de agua limpia y la presencia de slidos en forma

constante genera un desgaste prematuro del impulsor y de la caja de bomba. Ver

Anexo 7 (Respuesta 4)

La bomba tiene las siguientes caractersticas:

Caudal 450 GPM



Altura total 166 m

RPM 3570

Eficiencia 60,5 %

La presencia de slidos en esta etapa de bombeo obedece principalmente a que la

poza de decantacin de sedimentos no est cumpliendo su cometido por la dificultad

que se presenta al momento de hacer la limpieza. En la siguiente figura se muestra en

forma esquemtica la poza de decantacin:

Figura 3-5 Esquema de la poza y tubera de succin del sistema primario

Como se puede observar en la figura el tubo de limpieza es demasiado largo, esto

dificulta la limpieza debido que el tubo se colmata de sedimentos. Se sugiere el cambio

que se esquematiza en la siguiente figura:

Figura 3-6 Esquema de la poza y tubera de succin del sistema primario modificado

LaTabla 3-6 presenta los parmetros de funcionamiento del sistema basado en el equipo GOULDS PUMP 3196 2X3-13:



Tabla 3-6 Parmetros caractersticos de la bomba Gould Pump 3196 2x3-13

La siguiente figura muestra las curvas caractersticas del sistema



Porcentaje de slidos %s 7 % Longitud de la tubera L 647 m Coefientte Seguridad DF 0.5




Flujo de la pulpa QP 28.4 l/seg

450.79 GPM HDPE


439.39 GPM 1.4 m/s



Presion Total PT 244.68 PSI



7 FPS

2.13 m/s



Figura 3-7 Curvas caractersticas de la bomba Gould Pump 3196 2x3-13



Continuacin.



4 Descripcin del sistema propuesto El sistema de drenaje propuesto consiste en la reubicacin de las estaciones de

bombeo, construccin de una poza de sedimentacin en el nivel 1 350, y cambio de

dimetros de tuberas. La Figura 4-1 muestra el diagrama unifilar del sistema

propuesto.

Figura 4-1 Diagrama unifilar del sistema de drenaje propuesto

Las bombas de ataque Wilden se mantienen en los niveles inferiores, las cuales

servirn para bombear el agua de los niveles inferiores a la estacin de bombeo

ubicado en el nivel 1 250, en esta estacin se colectarn las aguas provenientes tanto

de los niveles inferiores as tambin como las aguas de los niveles superiores ubicados

hasta el nivel 1 450, estas aguas sern conducidas por medio de tuberas y por accin

de la gravedad.

En el nivel 1 400 actualmente se encuentra la estacin primaria la cual tambin forma

parte del sistema propuesto.



Las aguas de la estacin del nivel 1 250 (o secundaria) sern bombeadas por medio de

una bomba Gould Pump modelo 2x3-13 hacia la estacin de bombeo existente en el

nivel 1 400.

Luego, las aguas de la estacin 1 400 bajarn por gravedad a la poza de

sedimentacin propuesta en el nivel 1 350, para luego ser distribuidas en el interior de

la mina.

Las aguas excedentes, que no son necesarias para el consumo del interior mina sern

bombeadas hacia la superficie, donde se encuentra la pileta de agua, que actualmente

se encuentra en funcionamiento.

4.1 Casa de bombeo propuesto en el nivel 1 250

La casa de bombas estara ubicada en el Nv 1 250, ms exactamente en la cmara

997W, la tubera subira por las chimeneas de servicio, por cuales actualmente est

bajando el aire con tubera de 4.

En las casa de bombas se recomienda la instalacin de 2 bombas Warman 3x2 AH en

serie lo que significa que habran dos ms en stand by, pero dependiendo del sistema

de instalacin puede usarse solo una bomba en stand by. Alternativamente se puede

usar la Gould Pump 2x3-13.

La ventaja del uso de las bombas Warman radica principalmente en que son bombas

para relaves y tienen la caja de bomba as como el impulsor recubierto de poliuretano,

el poliuretano es un polmero que resiste el desgaste por abrasin y como tenemos una

pulpa con bajo contenidos de slidos (7%) implica que el desgaste ser menor y el

tiempo de vida de estas partes ser largo, razn por la cual hemos incrementado la

velocidad de la bomba a 2 950 RPM.

La potencia de cada una de las bombas enseriadas es de 40 HP para bombear hasta

el CX 952 (nueva poza de sedimentacin). Para poder llegar hasta la casa de bomba

principal (antigua) es necesario incrementar la potencia de bombeo a 50 HP.

La eficiencia de las bombas es de 60%.

Se presenta la tabla de parmetros del sistema de bombeo propuesto y la curva

caracterstica:

Tabla 4-1 Parmetros caractersticos para la bomba Warman 3x2 AH


Peso especfico del relave gRel 2.9 Kg/l Espesor de la tubera SDR 9 Espesor del Tubo t 0.736 Pulg.

Porcentaje de slidos %s 7 % Longitud de la tubera L 300 m Coeficiente Seguridad DF 0.5

D50 212 m Dimetro interior ID 5.094 Inch Hydrostatic Design Basis HDB 1,600.00 PSI




396.83 GPM


386.79 GPM 1.4 m/s






FPS

0 m/s

HDPE



Figura 4-2 Obtencin de parmetros utilizando la curva caracterstica Warman

Tambin se realiz un anlisis con la bomba Gould Pump 2x3-13 para verificar si este

tipo de bomba puede ser utilizado en la casa de bombas propuesto, debido que la mina

cuenta en stock con bombas Gould Pump 2x3-13. A continuacin se presenta sus

parmetros y curva caracterstica:



Figura 4-3 Parmetros y Curva Caracterstica de la bomba Gould Pump 2x3-13



Continuacin.

La alimentacin de la poza de la casa de bombas desde la zona baja continua

realizndose con las bombas de ataque Wilden; pero el agua de la zona alta, en

relacin a la ubicacin de la casa de bombas, en lo posible hacerlo con tuberas o

cunetas que encaucen el agua hacia la poza o tubera.

4.2 Tuberas de Impulsin

El material de la tubera es HDPE, pero considerando la presin de trabajo 200 PSI y

para brindarle seguridad y tiempo de vida hemos seleccionado para los primeros 80m

HDPE SDR 9, con dimetro nominal 6, el resto de la tubera puede ser HDPE SDR

13,5 con un dimetro nominal de 5. Cabe mencionar que en todo momento nos

referimos a tuberas HDPE bajo las normas ASTM; esto es muy importante tener en



consideracin porque las tuberas ISO tienen el dimetro interno menor, lo que

ocasionara el incremento de la altura dinmica (Hd).

Es importante considerar la instalacin de una vlvula check para que la bomba pueda

arrancar con carga, esto permite controlar la potencia de arranque.

En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos con tuberas de 4, 5 y 6,

as como con SDR 13,5 y SDR 9 para la lnea de impulsin hacia el nivel 1 350.

Tabla 4-2 Cuadro comparativo de parmetros de uso de tuberas

4.3 Bombas de Ataque Wilden

Se basa en la instalacin de bombas de ataque Wilden. Estos equipos son verstiles

de fcil instalacin y por tanto su utilizacin es flexible, avanzan con la profundizacin

de la mina; pero cabe acotar que actualmente estn trabajando con tubera de 2

alcanzando una altura de 25 m con una longitud de tubera 250 m, tomando como

condiciones iniciales (aire) una presin de 85 PSI y un consumo de 40 sCFM. Bajo

estas condiciones si cambiamos la tubera de 2 por 3, siempre en SDR 13,5,

podemos alcanzar mejores resultados, es decir una altura esttica (He) de 35 m; esto

permitira reemplazar el trabajo de 3 bombas con tubera de 2 por 2 bombas con

tubera de 3 ahorrando consumo de aire. Ello se sintetiza en la Tabla 6.

Tabla 4-3 Balance de consumo de aire para bombas Wilden

Pasar a tubera de 4 como vemos en la tabla anterior no es relevante. Se presenta el

clculo de la altura total utilizando la curva caracterstica de la bomba:

D = 4" D = 5" D = 6" D = 6"

HDPE SDR = 9

P trabajo PSI 130 130 130 200

P Rotura PSI 260 260 260 400

D Exter. Pulg. 4.5 5.563 6.625 6.625

D inter. Pulg. 3.807 4.706 5.604 5.094

Espesor Pulg. 0.333 0.412 0.491 0.736

Hs m 125 125 125 125

Hd m 28 10 4.5 1.4

Ht m 158 140 136 138

P Bombeo PSI 230 204 196 199

Velocidad FPS 11.18 7.32 5.16 6.24

SDR = 13.5

Q

D nominal Longitud Presion Flujo

Pulg m m Pies m Pies m Pies GPM PSI sCFM

2 250 25 82 11.7 38.4 36.7 120.4 50 85 40

3 250 35 114.8 1.8 5.8 36.8 120.6 50 85 40

4 250 36 118.1 0.5 1.6 36.5 119.7 50 85 40

HDPE SDR 13.5 H s Hd Ht Requerimiento de Aire



Figura 4-4 Altura total de impulsion de la bomba de ataque propuesto

4.4 Poza de decantacin

Consiste en construir una poza de decantacin o sedimentacin en el Nv. 1 350, ms

exactamente en el CX 952 que actualmente est fuera de servicio; el crucero en

mencin tiene una capacidad de 1 200 metros cbicos descontando los espacios de

servicio y a partir de este punto se hara la distribucin del agua para las perforaciones

lo que nos permitira poner las bombas principales en stand by; lo que significa un

ahorro de US$ 18 400,00 slo en energa como se detalla en la Tabla 4-4,

considerando que trabaja 4 000 horas al ao, sin incluir el costo de los consumibles

relacionados con su mantenimiento.

Tabla 4-4 Detalle de ahorro en suministro elctrico por cambio de sistema

La limpieza de la poza de sedimentacin puede realizarse de dos maneras, a travs del

manipuleo directo del sedimento o con ayuda de una bomba de lodos, las limitaciones

que presenta la segunda opcin est relacionada con el porcentaje de slidos, por lo

que la tubera de descarga puede embancarse si no se controla el contenido de

slidos, por esta razn es necesario instalar una tubera de aire conectada a la

manguera de descarga de la bomba de lodos a fin de utilizar el aire a presin en los

casos de embancamiento, el bombeo de agua conjuntamente con el aire comprimido

permiten realizar una limpieza de tubera.

Con la longitud y las dimensiones de la seccin transversal con que se cuenta para la

poza de decantacin ser posible sedimentar partculas de hasta 10 micrones. Ver

Anexo 4 Memorias de clculo. Ver Anexo 1 y Anexo 5.

Bomba Gould Pump 3196 2x 3 - 13

Potencia R 110 HP

83.6 kW

Energa 0.055 US$/kW-H

Horas de Trabajo 4000 H/Ao

Ahorro en energa 18,392.00 US$ /Ao



Para la limpieza de la poza de sedimentacin se ha seleccionado una bomba de lodos

marca GRINDEX Modelo SANDY H, que permitir evacuar la pulpa con 15% de

contenido de slidos, el control del contenido de slidos es la parte tediosa de este

proceso pero se compensa con el largo periodo de limpieza, es decir no es un trabajo

continuo.

En la figura que a continuacin se presenta se muestra las curvas de trabajo y

especificaciones tcnicas de la bomba de lodos Grindex. En la Tabla 4-5 se muestra un

resumen de los parmetros del sistema.

Figura 4-5 Curvas de trabajo de la bomba Grindex-Sandy H



Tabla 4-5 Parmetros de diseo para la bomba de lodos Grindex



Porcentaje de slidos %s 15 % Longitud de la tubera L 350.5 m Coeficiente Seguridad DF 0.5



Altura dinmica hd 19.3 PSI 128 PSI

Flujo de la pulpa QP 2.8 l/seg

44.44 GPM

Flujo del lquido QH2O 2.64 l/seg Velocidad crtica Vc 4.5 FPS

41.9 GPM 1.4 m/s



Presin Total PT 51.46 FPS



7 FPS

2.13 m/s

Presin de trabajo

HDPE



5 Proyeccin de sistema de bombeo escalonado 1 000 a 1 200 Para esta alternativa, estamos analizando la variante de bombeo de agua a una altura

de 200 metros y un flujo de 300 GPM con un contenido de slidos de 7%.

La presin a la salida de la bomba debe de ser de 310 PSI ms un 10% como margen

de seguridad.

Se ha considerado una longitud total de tubera de 400 m, para el clculo de la presin

dinmica.

Los primeros 70 metros de altura vertical deben de ser cubiertos con tubera de acero

SCH 40 ASTM A53 de 5 de dimetro. Sobre la cota de 70 metros se puede utilizar

tubera HDPE de 6 de dimetro con un SDR 9. En la siguiente tabla se presenta el

coste en materiales que significara implementar esta nueva red:

Tabla 5-1 Coste en materiales para implementar red proyectada de bombeo

Para este fin analizamos algunas alternativas:

Utilizacin de la bomba Gould Pump 2x3-13

En las curvas de esta bomba se puede observar que el punto de utilizacin

prcticamente est en el lmite de la capacidad de la bomba, lo cual no es correcto

porque, ante un pequeo desgaste del impulsor, considerando que estamos

enviando un porcentaje de slidos del orden del 7%, los parmetros de bombeo

caeran y no se lograra levantar la cabeza de bombeo al punto deseado. En otras

palabras el periodo de cambio del impulsor sera muy corto y los costos de

mantenimiento se incrementaran.

Habiendo bajando el caudal de la bomba en relacin al bombeo primario; (al

levantar la cabeza de bombeo de 160m a 200m), baja la eficiencia de la bomba de

60% a 48% y los tiempo de bombeo se incrementaran en un 50% (bombeo

primario 450 GPM, bombeo del Nv 1 000 al Nv 1 200 300GPM) lo que

incrementara los costos de energa.

La utilizacin de las bombas centrifugas estn dirigidas al bombeo de grandes

flujos a poca altura, en funcin de su baja eficiencia (la eficiencia mxima que se

puede lograr BEP, con una bomba centrifuga es de 65%)

Las bombas reciprocantes son bombas de alta presin con flujo constante, por lo

tanto son recomendadas para bombeo de volmenes a mayor altura, su eficiencia

est entre el 92 95%, aunque el costo de inversin inicial es ligeramente mayor

se justifica con el ahorro de energa y disponibilidad de la bomba.

Si trabajamos con un flujo de 311 GPM, mbolos (2) de 5.5 y una

velocidad de 80 RPM, necesitara una potencia de 103 HP.

1 Tubo de acero SCH 40 5" 80 ML 28 2,240.00

2 Coplas victaulic 77 de 5" 15 UN 207 3,105.00

3 Tubo HDPE 6" SDR 9 180 ML 26.57 4,782.60

US$ 10,127.60TOTAL MATERIALES

DESCRIPCIONItem CANTIDAD UNIDAD US$/UNID Parcial (US$)



Si el flujo es de 276 GPM, mbolos de 6,5 y una velocidad de 50 RPM se

necesitara una potencia de 64 HP, frente a una potencia con las bombas

Gould Pump de 120 HP. Se podra elegir esta alternativa.

El precio aproximado de una bomba STORK SP 70 100 es de

aproximadamente US$ 100 000,00 (precio en Argentina).

En el Anexo 1 se muestra las caractersticas de la bomba reciprocante

STORK modelo SP 70 100.

Ver Anexo 7 (Respuesta 5).



6 Estructuras hidrulicas auxiliares Adems de la red de tuberas propuestas tanto para drenaje de agua por gravedad e

impulsin, se requiere complementar el sistema de drenaje con la construccin de

estructuras hidrulicas auxiliares que contribuyan al buen funcionamiento del sistema.

Adicionalmente al sedimentador propuesto y descrito en el numeral anterior, se

requieren de las siguientes estructuras hidrulicas adicionales: Poza de decantacin y

de succin en la estacin de bombeo propuesto, losa de cimentacin de la casa de

bombas y pozas de coleccin.

Poza de decantacin en la estacin de bombeo.- estructura de concreto armado

ubicado en el nivel 1 250 CA 997W, cuya funcin es de colectar los volmenes de agua

de los niveles superiores e inferiores al 1 250, estas aguas son colectados tanto por

gravedad e impulsin respectivamente. Luego, que un gran porcentaje de los slidos

que contiene el agua han decantado, las aguas limpias rebosan hacia la poza de

succin por medio de un vertedero.

Poza de succin.-, adyacente a la poza de decantacin. Recibe las aguas claras con el

menor porcentaje de partculas slidas para ser transferidas por impulsin al nivel

1 400.

Pozas de coleccin.- estructuras de concreto armado de un metro cbico de capacidad,

dispuestas indistintamente a lo largo de la rampa de acceso principal para colectar las

aguas de sus respectivas reas tributarias y transferirlas, segn el caso, por gravedad

o impulsin a la poza de decantacin situada en el nivel 1 250.

Cimentacin de la sala de bombas, donde se ubicarn los equipos impulsores de agua

hacia el nivel 1 400, situado en el nivel 1 250 adyacente a la poza de succin.



7 Inversin estimada para el esquema propuesto Esta tabla presenta la inversin necesaria para los trabajos relacionados a la

instalacin de las tuberas y bombas, no se considera los costos de la construccin de

la estacin de bombeo principal, pozas de coleccin ni de la poza de sedimentacin

Tabla 7-1 Inversin estimada para implementar el esquema de drenaje propuesto

Item Descripcin Modelo Cant Uni Prec Unit Total

US$ US$

1 Tubera HDPE 6" ASTM SDR 9 100 ML 29.25 2,924.50

2 Tubera HDPE 5" ASTM SDR 13.5 200 ML 16.12 3,223.00

3 Bomba WARMAN 2/3 AH 4 UN 14,000.00 56,000.00

4 Vlvula check 6" 1 UN 2,750.00 2,750.00

5 Costos de instalacin 1 UN 12,000.00 12,000.00

6 Tubera HDPE 2" ASTM SDR 13.5 350 ML 2.61 912.8

7 Instalacin tubera HDPE 2" 350 ML 2.61 912.8

8 Bomba de lodos GRINDEX SANDY H 1 UN 6,100.00 6,100.00

9 Tablero de arranque 1 UN 300 300

10 Cable de acero de 3/4" 100 ML 3 300

11 Pernos de anclaje 20 UN 30 600

12 Instalacin de bomba 1 UN 1,500.00 1,500.00

Total US$ 87,523.10



8 Conclusiones y recomendaciones

Sistema actual

Los regmenes actuales de bombeo de las bombas de los niveles terciarios,

secundarios y primario, (utilizando la nomenclatura de la mina) estn muy cerca del

BEP (Best Eficient Point, ver en las curvas caractersticas respectivas a cada

bomba).

La tubera a la salida de la estacin primaria, HDPE SDR 13,5 de 6 de dimetro,

est trabajando muy cerca del lmite de rotura.

El rgimen de bombeo de las bombas de servicio (ataque, Wilden) puede ser

mejorado utilizando una tubera de HDPE SDR 13,5 de 3 de dimetro a la salida,

esto permitir un incremento en la altura de bombeo hasta en un 40%.

Sistema propuesto

El crecimiento de la mina con la profundizacin ha generado la extensin o

crecimiento de la red de drenaje, el nmero de bombas se ha incrementado

(niveles de bombeo). La estructura actual de bombeo est funcionando pero puede

ser mejorada cambiando la estructura del esquema de bombeo y disminuyendo el

nmero de bombas (Niveles). A fin de simplificar el esquema se recomienda

instalar dos bombas principales Warman 3x2 AH en serie o en su defecto una

bomba Gould Pump 2x3-13 instalada en el Nv 1 250 y la batera de bombas de

servicio (Widen, bombas de ataque).

No existe la necesidad de bombear el agua de drenaje hasta superficie Nv 1 550,

la decantacin se puede lograr en el Nv 1 350, utilizando el CX 952 para construir

una poza sedimentacin desde donde se distribuira el agua de perforacin a la

zona baja, donde se concentran las operaciones. La altura de presin es la

adecuada. Esta poza se conectara al sistema actual de distribucin de agua para

la perforacin y otros.

El bombeo hacia el CX 952 en el nivel 1 350 se realizara subiendo inicialmente

hasta el nivel 1 400, donde se encuentra la estacin de bombeo primario o

principal, luego el flujo ser conducido por medio de una tubera bajando por la

rampa hasta el Nv 1 350 (CX 952). El bombeo de las aguas desde el nivel 1 250

hacia la pileta de bombeo primario lo llamaremos primera etapa, de requerirse se

puede bombear las aguas desde esta estacin primaria hacia superficie, a este

bombeo lo llamaremos segunda etapa. El bombeo segunda etapa est

considerado realizarse cuando exista excedentes de agua al requerido en el

interior mina, as tambin cuando se realice mantenimiento a la poza de

sedimentacin (CX 952 Nv 1 350) y otras necesidades.

El CX 952 ofrece las condiciones para convertirse en poza de sedimentacin y el

CX 078N podra ser utilizado para acumular los lodos de decantacin. Para este

fin, como parte de las labores de mantenimiento, se utilizara una bomba de lodos

Grindex Sandy H que evacuara los lodos con un porcentaje de slidos de 30%

La casa de bombas propuesta estara ubicada en el Nv. 1 250 en la CA 997W, a

este punto convergeran el agua de la zona baja,(bombas de ataque, Wilden) y las

aguas que discurren de las labores que se ubican por encima del Nv 1 250. Se



intalaran dos bombas Warman 3 x 2 AH en serie o una bomba Gould Pump 2 x 3 -

13, ya que su capacidad es mayor.

De acuerdo a la distribucin de las labores, ubicadas por encima de la casa de

bombeo, se pueden determinar las pozas colectoras de agua para luego ser

conducidas mediante tuberas de 2D HDPE.

El sistema de bombeo primario permanecera en sand by. Generando un ahorro de

18 400,00 US$/ ao (4 000 horas ao) sin considerar los costos de mantenimiento,

que se veran reducidos por el cambio de tipo de bomba.

Dentro del esquema actual la bomba principal tiene una potencia de 120 HP, la

bomba secundaria 75 HP, la bomba terciaria 60 HP; las tres hacen un total de 255

HP que al ser reemplazadas por 100 HP de las dos bombas Warman significarn

un ahorro de 155 HP en potencia. La Gould Pump desarrolla una potencia de 120

HP con el cual se ahorrara un total de 135 HP

La inversin requerida para implementar con equipos de bombeo Warman es de

US$ 87 500 considerando un par de bombas en stand by, este presupuesto no

contempla los costos de construccin y adecuacin de la poza de sedimentacin y

estructuras conexas.

Teniendo en cuenta que la mina tiene equipos adquiridos Gould Pump 2x3-13 en

stock y que sern utilizados en la casa de bombas ubicado en el nivel 1 250 el

diseo de las bases de la casa de bombas se realiz considerando este tipo de

bombas, medidas correspondientes al 2x3-13 de 120 HP. Se recomienda uno

adicional como proyectado a futuro o en stand by.



10 Especificaciones Tcnicas

Las especificaciones tcnicas para las partidas consideradas se presentan en el

anexo 1 del presente informe.

11 Presupuesto Referencial

El presupuesto para la implementacin y optimizacin de las redes de drenaje, lneas

de bombeo, estacin y dems estructuras hidrulicas es de US$ 242 688,16

(Doscientos cuarenta y dos mil seiscientos ochenta y ocho y 16/100 Dlares

Americanos). Este precio incluye el costo directo de la obra, los gastos generales y

utilidad del contratista. Ver detalle en Anexo 2.

Este presupuesto es referencial y no incluye los impuestos de ley.

12 Cronograma Referencial

Se estima que la duracin de la obra sea de 45 das calendarios, aproximadamente.

Ver Anexo 3.

13 Memorias de clculo

En la memoria de clculos se presenta lo siguiente:

Verificacin de la poza de sedimentacin.

Verificacin de la poza de succin en la estacin de bombeo principal

Diseo de elementos estructurales

14 Planos

Los planos se enfocan bsicamente a esquematizar la red propuesta para optimizar las

lneas de drenaje y el sistema de impulsin adems de las estructuras hidrulicas

requeridas para este fin en interior mina.

Los planos se presentan en el Anexo 5

15 Panel fotogrfico

El panel fotogrfico se presenta en el Anexo 6.

ANEXOS

ANEXO 1

Especificaciones tcnicas

ANEXO 2

Presupuesto, anlisis de costos y

relacin de insumos

ANEXO 3

Cronograma referencial

ANEXO 4

Memorias de clculo

ANEXO 5

Planos

ANEXO 6

Panel fotogrfico

ANEXO 7

Respuesta Observaciones

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