UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE...

114
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS “DISEÑO DE LIQUIDACIÓN DE LA CANTERA BLANCA II, UBICADA EN LA PARROQUIA SAN ANTONIO DE PICHINCHA” Proyecto Integrador presentado para optar por el Título de Ingeniera de Minas ALMEIDA ARAGÓN YESSENIA NATALIA TUTOR Ing. Adán Viterbo Guzmán García Quito, Junio 2016

Transcript of UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE...

Page 1: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS,

PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

“DISEÑO DE LIQUIDACIÓN DE LA CANTERA BLANCA II, UBICADA

EN LA PARROQUIA SAN ANTONIO DE PICHINCHA”

Proyecto Integrador presentado para optar por el Título de Ingeniera de Minas

ALMEIDA ARAGÓN YESSENIA NATALIA

TUTOR

Ing. Adán Viterbo Guzmán García

Quito, Junio 2016

Page 2: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

ii

DEDICATORIA

Este logro y cada uno de mis aciertos van dedicados al ser supremo que todo lo rige, a

mis amados padres Celso y Patricia, que con mucho esfuerzo me dejan un gran legado,

es por ellos mi anhelo de ser mejor cada día, ellos mi razón para seguir adelante, todo lo

que soy, se los debo a ustedes; a mi hermana Eliana por ser mi compañera y motivarme

a avanzar; mi familia, mi todo, el pilar fundamental de mi existencia, los amo con todo

mi corazón.

A mis abuelitas Elisa y Fanny, por cuidarme desde niña, me siento muy afortunada al

tenerlas y poder compartir cada etapa de mi vida con ustedes.

A la memoria de mi abuelito Gustavo y mi tía Guadalupe, que desde el cielo siempre me

guían y bendicen mi camino.

Page 3: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

iii

AGRADECIMIENTOS

Le doy gracias a Dios por permitirme culminar con éxito esta etapa de mi vida y porque al nacer

me envió dos ángeles para que guiaran mis pasos, a ustedes mis queridos padres, les agradezco

por brindarme tanto amor, por darme siempre ánimo, por ser mi fortaleza y mi ejemplo a seguir,

por su sacrificio a pesar de las adversidades; las palabras no me alcanzan para agradecerles todo

lo que han hecho por mí.

A mi hermana, gracias por todo el cariño y por apoyarme de manera incondicional en todo

momento.

Agradezco a cada uno de mis profesores de la Carrera de Ingeniería de Minas, que a lo largo de

mi vida estudiantil, contribuyeron con mi formación profesional, en especial a los Ingenieros

Adán Guzmán, Gerardo Herrera, Carlos Ortiz, Román Vlasov, que a través de sus conocimientos

y experiencia, me ayudaron durante el desarrollo del presente trabajo.

También quiero darle las gracias al Ingeniero Wilman Palacios, asesor técnico de la cantera

Blanca II, que de manera desinteresada, me brindó las facilidades necesarias para realizar mi

investigación.

No deseo terminar estas líneas, sin antes agradecer a mis amigos, que he conocido a lo largo de

mi transitar, con quienes he compartido vivencias, alegrías y frustraciones, y que con el tiempo

se volvieron personas muy importantes en mi vida.

A todos ustedes, de corazón gracias por todo.

Page 4: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

iv

AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL

Yo, YESSENIA NATALIA ALMEIDA ARAGÓN, en calidad de autora del Proyecto

Integrador, elaborado para optar por el título de Tercer Nivel de INGENIERA DE MINAS,

sobre el tema: “DISEÑO DE LIQUIDACIÓN DE LA CANTERA BLANCA II, UBICADA

EN LA PARROQUIA SAN ANTONIO DE PICHINCHA”, autorizo a la UNIVERSIDAD

CENTRAL DEL ECUADOR, el uso de todos los contenidos que me pertenecen o de parte de

los que contiene esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación.

Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente autorización,

seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los artículos 5, 6 ,8 ,19 y

demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su Reglamento.

En la Ciudad de Quito, a los 24 días del mes de junio del 2016.

---------------------------------------

Yessenia Natalia Almeida Aragón

C.C: 1724354137

Telf: 0987713584

e- mail: [email protected]

Page 5: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

v

INFORME DE APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del Trabajo de Grado, presentado por la señorita ALMEIDA ARAGÓN

YESSENIA NATALIA, para optar por el Título de INGENIERA DE MINAS, sobre el tema:

“DISEÑO DE LIQUIDACIÓN DE LA CANTERA BLANCA II, UBICADA EN LA

PARROQUIA SAN ANTONIO DE PICHINCHA”, considero que dicho trabajo reúne los

requisitos necesarios para ser sometido a presentación pública y evaluación por parte del

respectivo tribunal examinador.

En la Ciudad de Quito, a los 24 días del mes de junio del 2016.

----------------------------------

Ing. Adán Guzmán García

TUTOR DE TESIS

Page 6: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

vi

INFORME DE APROBACIÓN DEL TRIBUNAL

El tribunal constituido por: Ing. Román Vlasov, Ing. Carlos Ortiz Ch., Ing. Gerardo Herrera

Heredia, DECLARAN: Que el presente Proyecto Integrador: “DISEÑO DE LIQUIDACIÓN

DE LA CANTERA BLANCA II, UBICADA EN LA PARROQUIA SAN ANTONIO DE

PICHINCHA”, ha sido elaborado íntegramente por la señorita YESSENIA NATALIA

ALMEIDA ARAGÓN, egresada de la Carrera de Ingeniería de Minas, ha sido revisado y

verificado, dando fe de la originalidad del presente trabajo.

Ha emitido el siguiente veredicto: Se ha aprobado el Proyecto Integrador para su Defensa Oral.

En la ciudad de Quito, a los 24 días del mes de junio del 2016

Para constancia de lo actuado firman:

---------------------------------------

Ing. Román Vlasov

PRESIDENTE DEL TRIBUNAL

----------------------------------- -------------------------------------

Ing. Carlos Ortiz Ch. Ing. Gerardo Herrera Heredia

MIEMBRO DEL TRIBUNAL MIEMBRO DEL TRIBUNAL

Page 7: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

vii

CONTENIDO DEL PROYECTO INTEGRADOR

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................. X

LISTA DE TABLAS .............................................................................................................................. XI

LISTA DE FOTOGRAFÍAS .................................................................................................................. XIII

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................2

CAPÍTULO I ........................................................................................................................................3

1. ANTECEDENTES ..........................................................................................................................3

1.1. TRABAJOS REALIZADOS ............................................................................................................... 3

1.2. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................. 4

1.2.1. BENEFICIARIOS ........................................................................................................................ 4

1.2.2. RELEVANCIA ............................................................................................................................ 5

1.2.3. APORTES .................................................................................................................................. 5

1.2.4. RECURSOS ................................................................................................................................... 6

CAPÍTULO II .......................................................................................................................................7

2. MARCO LÓGICO .........................................................................................................................7

2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................................... 7

2.2. FORMULACIÓN DEL PROYECTO ................................................................................................... 8

2.3. VARIABLES INDEPENDIENTES Y DEPENDIENTES .......................................................................... 8

2.4. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 10

2.4.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................... 10

2.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................ 10

2.5. FACTIBILIDAD DEL PROYECTO .................................................................................................... 11

2.6. ACCESO A LA INFORMACIÓN ..................................................................................................... 11

CAPÍTULO III .................................................................................................................................... 12

3. MARCO TEÓRICO .......................................................................................................................... 12

3.1. UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO .................................................................................................. 12

3.1.1. Ubicación geográfica ................................................................................................................ 12

3.1.2. Ubicación cartográfica ............................................................................................................. 12

3.2. SITUACIÓN ACTUAL DEL ÁREA DE ESTUDIO................................................................................................. 12

3.2.1. Parámetros minero-geométricos de la cantera “Blanca II”: ................................................... 12

3.2.2. Accesos ..................................................................................................................................... 16

3.2.3 Trabajos de destape .................................................................................................................. 16

3.2.4. Extracción (Arranque)............................................................................................................... 16

Page 8: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

viii

3.2.5. Carguío ..................................................................................................................................... 17

3.2.6. Transporte interno.................................................................................................................... 18

3.2.7. Clasificación .............................................................................................................................. 18

3.2.8. Trituración ................................................................................................................................ 21

3.2.9. Equipo y maquinaria minera ................................................................................................... 24

3.2.10. Productos obtenidos ............................................................................................................... 24

3.3 GEOLOGÍA DEL ÁREA DE ESTUDIO ............................................................................................................. 26

3.4 IDENTIFICACIÓN DE LOS PARÁMETROS INVESTIGADOS .................................................................................. 27

3.4.1 Propiedades físico-mecánicas de las rocas ................................................................................ 27 3.4.1.1 Peso específico o peso unitario de la roca ........................................................................................ 27 3.4.1.2 Ángulo de Talud Natural .................................................................................................................... 27 3.4.1.3 Resistencia a la compresión uniaxial ................................................................................................. 28

3.4.2 Profundidad de la cantera ......................................................................................................... 28

3.4.3 Altura de los bancos ................................................................................................................. 28

3.4.4 Número de bancos..................................................................................................................... 29

3.4.5 Ángulo de talud de los bancos ................................................................................................... 30

3.4.6 Ángulo de liquidación de la cantera (ángulo del borde de la cantera en receso) ..................... 32

3.4.7 Ancho de la plataforma de trabajo ........................................................................................... 33

3.4.8 Ancho de la plataforma de resguardo (berma de seguridad) ................................................... 35

3.4.9 Quebradura ............................................................................................................................... 36

3.4.10 Dirección óptima de explotación ............................................................................................ 37

3.4.11 Sistema de drenaje .................................................................................................................. 38

3.4.12 Drenajes naturales .................................................................................................................. 38

3.5 MEDICIÓN DE VARIABLES Y PARÁMETROS PROPUESTOS ................................................................................ 39

3.6 REGISTRO Y PROCESAMIENTO DE DATOS. ................................................................................................... 47

3.7 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ............................................................................................................ 48

3.8 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN AL PROBLEMA INVESTIGADO ........................................................................... 50

3.8.1 Alternativas de solución en el diseño de la cantera “Blanca II” .............................................. 50

CAPÍTULO IV .................................................................................................................................... 52

4. DISEÑO METODOLÓGICO ............................................................................................................. 52

4.1. TIPO DE ESTUDIO .................................................................................................................................. 52

4.2. UNIVERSO Y MUESTRA ........................................................................................................................... 53

4.3. TÉCNICAS ............................................................................................................................................ 53

4.4 PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA EN BASE A RESULTADOS ......................................................................... 54

4. 5. DISEÑO DE LIQUIDACIÓN DE LA CANTERA BLANCA II .................................................................................. 55

4.5.1. Parámetros técnicos ................................................................................................................. 55

Dimensiones de la cantera ................................................................................................................... 55 Profundidad de la cantera ................................................................................................................... 55 Altura de los bancos............................................................................................................................. 55 Número de bancos ............................................................................................................................... 55 Ángulo de talud de los bancos de trabajo ........................................................................................... 55

Page 9: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

ix

Ángulo de talud de los bancos en receso ............................................................................................ 55 Ángulo de liquidación de la cantera .................................................................................................... 55 Ancho de la plataforma de trabajo ...................................................................................................... 55 Ancho de la plataforma de resguardo (berma de seguridad): ............................................................. 55 Quebradura .......................................................................................................................................... 56 Volumen de sobrecarga a retirar en el proceso de liquidación ........................................................... 57 Volumen de material a extraerse en el proceso de liquidación. ........................................................ 57 Contorno final de la cantera Blanca II .................................................................................................. 59

4.5.2. Parámetros económico-financieros .......................................................................................... 60 4.5.2.1. Inversiones ....................................................................................................................................... 60 4.5.2.2 Costos de liquidación ........................................................................................................................ 61 4.5.2.3 Amortización de la inversión ............................................................................................................. 66 4.5.2.4 Costos unitarios de producción en función del rendimiento ............................................................ 67

4.5.2.3 Costos de remediación ........................................................................................................... 68 4.5.2.3.1 Costos de mantenimiento y monitoreo de la estabilidad de taludes ..................................... 68 4.5.2.3.2 Costos de Revegetación ........................................................................................................... 69

4.5.3 Parámetros socio-ambientales .................................................................................................. 71 4.5.3.1 Descripción de las instalaciones e infraestructura a ser retiradas .................................................... 72 4.5.3.2 Descripción de la maquinaria a ser retirada ...................................................................................... 72 4.5.3.3 Manejo de desechos sólidos (basura común) ................................................................................... 73 4.5.3.4 Manejo de combustibles ................................................................................................................... 73 4.5.3.5 Sectores a ser reforestados .............................................................................................................. 74

CAPÍTULO V ..................................................................................................................................... 75

5. IMPACTOS DEL PROYECTO ........................................................................................................... 75

5.1 IMPACTOS TÉCNICOS .............................................................................................................................. 75

5.2 IMPACTOS SOCIO-ECONÓMICOS ............................................................................................................... 75

5.3 IMPACTOS AMBIENTALES ........................................................................................................................ 76

5.4 CATEGORIZACIÓN DE LOS IMPACTOS ......................................................................................................... 76

5.5 PLAN DE PREVENCIÓN Y MITIGACIÓN DE IMPACTOS ..................................................................................... 76

CAPÍTULO VI .................................................................................................................................... 79

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................................................... 79

6.1 CONCLUSIONES ..................................................................................................................................... 79

6.2 RECOMENDACIONES .............................................................................................................................. 80

CAPÍTULO VII ................................................................................................................................... 82

7. BIBLIOGRAFÍA Y ANEXOS .............................................................................................................. 82

7.1 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................................... 82

7.2 ANEXOS. .............................................................................................................................................. 84

Page 10: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

x

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1: DIMENSIONES DE LA CARGADORA SOBRE RUEDAS, MARCA KOMATSU WA 380 ..................... 18

FIGURA 2: DIAGRAMA ACTUAL DEL PROCESO PRODUCTIVO DE LA CANTERA BLANCA II .......................... 22

FIGURA 3: MAPA GEOLÓGICO REGIONAL ................................................................................................... 26

FIGURA 4: RANGOS DE TRABAJO DE LA EXCAVADORA EN DEPENDENCIA DE LA LONGITUD DEL BRAZO Y

LA CAPACIDAD DEL CUCHARÓN .................................................................................................................. 29

FIGURA 5: ÁNGULO DE TALUD DE LOS BANCOS ......................................................................................... 30

FIGURA 6: PLATAFORMA DE TRABAJO ........................................................................................................ 33

FIGURA 7: DIMENSIONES DE LA EXCAVADORA CATERPILLAR 320 – B ....................................................... 34

FIGURA 8: BERMA DE SEGURIDAD .............................................................................................................. 36

FIGURA 9: QUEBRADURA ............................................................................................................................ 37

FIGURA 10: DIRECCIÓN ÓPTIMA DE EXPLOTACIÓN EN FUNCIÓN DE LOS PLANOS DE ESTRATIFICACIÓN . 37

FIGURA 11: CUNETA EN LA CORONACIÓN Y EN EL PIE DEL TALUD ............................................................ 38

FIGURA 12: UBICACIÓN DE LA QUEBRADA PORTADA (DRENAJE NATURAL) .............................................. 39

FIGURA 13: MEDIDA DE LA ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES .................................................... 45

FIGURA 14: DIRECCIÓN DE EXPLOTACIÓN DE LOS BANCOS PARA LA LIQUIDACIÓN DE LA CANTERA

BLANCA II .................................................................................................................................................... 49

FIGURA 15: PARÁMETROS MINERO-GEOMÉTRICOS PARA LOS BORDES FINALES DE LA CANTERA ........... 56

FIGURA 16: DISEÑO ACTUAL DE LA CANTERA BLANCA II ............................................................................ 59

FIGURA 17: DISEÑO FINAL DE LA CANTERA BLANCA II, LUEGO DE EJECUTARSE LA LIQUIDACIÓN ........... 59

Page 11: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

xi

LISTA DE TABLAS

TABLA 1: OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ........................................................................................... 8

TABLA 2: COORDENADAS UTM DE LA CANTERA BLANCA II. ....................................................................... 12

TABLA 3: PUNTOS DE INSTALACIÓN DE LAS ZARANDAS DE CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL PÉTREO ........ 20

TABLA 4: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA TRITURADORA DE MANDÍBULA TELLSMITH ..................... 22

TABLA 5: REGISTRO DE EQUIPO Y MAQUINARIA ........................................................................................ 24

TABLA 6: PRODUCTOS OBTENIDOS EN LA CANTERA, SEGÚN SU TAMAÑO (DIÁMETRO) ........................... 24

TABLA 7: PRODUCTOS QUE SE COMERCIALIZAN EN LA CANTERA BLANCA II ............................................. 25

TABLA 11: VALORES TÍPICOS DEL PESO ESPECÍFICO DE LAS ROCAS ............................................................ 27

TABLA 12: ÁNGULO PARA TALUDES EN TRABAJO Y EN RECESO DE CANTERAS EN FUNCIÓN DEL

COEFICIENTE DE PROTODYAKONOV ........................................................................................................... 31

TABLA 13: DIMENSIONES DE LA VOLQUETA HINO GH (CAPACIDAD 8 M3) ................................................. 35

TABLA 14: DATOS DEL ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO ................................................................................. 40

TABLA 15: VALORES DE ÁNGULOS DE TALUD NATURAL, TOMADOS AL PIE DE LOS TALUDES ................... 40

TABLA 16: ENSAYO DE RESISTENCIA DE LA ROCA A LA COMPRESIÓN SIMPLE ........................................... 41

TABLA 17: RESUMEN DE LOS VALORES DETERMINADOS DE LAS VARIABLES ............................................. 46

TABLA 18: RESULTADOS DEL ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE .................................. 48

TABLA 19: CLASIFICACIÓN EN BASE A LA RESISTENCIA DE LA ROCA .......................................................... 48

TABLA 21: PRIMERA ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN EN EL DISEÑO DE LA CANTERA .................................... 50

TABLA 22: VOLUMEN DE MATERIAL PÉTREO A EXTRAERSE AL PROFUNDIZAR 20M LOS TRABAJOS DE

EXTRACCIÓN EN LA CANTERA BLANCA II. ................................................................................................... 51

TABLA 23: VOLUMEN DE MATERIAL A EXTRAERSE EN EL PROCESO DE LIQUIDACIÓN............................... 58

TABLA 24: INVERSIONES REALIZADAS EN LA CANTERA HASTA LA FECHA ACTUAL .................................... 60

TABLA 25: INVERSIÓN PROYECTADA PARA EL PROCESO DE LIQUIDACIÓN DE LA CANTERA ...................... 60

TABLA 26: COSTO HORARIO DEL EQUIPO DE ARRANQUE DEL MINERAL (EXCAVADORA CATERPILLAR,

MODELO 320 B) .......................................................................................................................................... 61

TABLA 27: COSTO HORARIO DEL EQUIPO DE CARGA DEL MATERIAL PÉTREO (CARGADORA SOBRE

RUEDAS KOMATSU WA 380) ....................................................................................................................... 63

Page 12: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

xii

TABLA 28: COSTO HORARIO DEL EQUIPO DE TRANSPORTE DEL MATERIAL PÉTREO (VOLQUETA HINO GH)

.................................................................................................................................................................... 64

TABLA 29: RESUMEN DE LOS COSTOS HORARIOS PARA EL PROCESO DE LIQUIDACIÓN ............................ 66

TABLA 30: AMORTIZACIÓN DE LA MAQUINARIA MINERA .......................................................................... 66

TABLA 31: RENDIMIENTO TEÓRICO DE LA MAQUINARIA UTILIZADA PARA LA LIQUIDACIÓN DE LA

CANTERA BLANCA II .................................................................................................................................... 67

TABLA 32: COSTOS UNITARIOS DE PRODUCCIÓN PARA LA LIQUIDACIÓN ................................................. 68

TABLA 33: MÉTODOS EMPLEADOS PARA EL MONITOREO DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES .................... 68

TABLA 34: COSTOS DE MANTENIMIENTO Y MONITOREO DE LA ESTABILIDAD FÍSICA ............................... 69

TABLA 35: NÚMERO DE PLANTAS A INCORPORARSE EN UN AÑO .............................................................. 69

TABLA 36: COSTO POR DÍA LABORABLE DE UN TÉCNICO EN REFORESTACIÓN .......................................... 69

TABLA 37: COSTO POR DÍA LABORABLE DE UN OBRERO ............................................................................ 70

TABLA 38: CÁLCULO DEL COSTO POR MANO DE OBRA POR 18 MESES DE TRABAJO. ................................ 70

TABLA 39: CÁLCULO DEL COSTO POR HERRAMIENTAS POR 18 MESES DE TRABAJO. ................................ 70

TABLA 40: CÁLCULO DEL COSTO POR PREPARACIÓN DE SUELOS Y SIEMBRA POR 18 MESES DE TRABAJO.

.................................................................................................................................................................... 70

TABLA 41: CÁLCULO DEL COSTO INCORPORACIÓN DE PLANTAS Y SEMILLAS POR 18 MESES DE TRABAJO.

.................................................................................................................................................................... 71

TABLA 42: CÁLCULO DEL COSTO POR INFRAESTRUCTURA PARA EL RIEGO POR 18 MESES DE TRABAJO. . 71

TABLA 43: DETALLE DE LA MAQUINARIA A SER RETIRADA ......................................................................... 72

TABLA 44: DISTRIBUCIÓN DE RECIPIENTES RECOLECTORES DE DESECHOS ................................................ 73

TABLA 45: ESPECIES VEGETALES QUE PUEDEN SER UTILIZADAS EN LA REFORESTACIÓN .......................... 74

TABLA 46: IMPACTOS TÉCNICOS DEL PROYECTO ........................................................................................ 75

TABLA 47: IMPACTOS SOCIO-ECONÓMICOS DEL PROYECTO ...................................................................... 75

TABLA 48: IMPACTOS AMBIENTALES DURANTE LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO ....................................... 76

TABLA 48: PLAN DE PREVENCIÓN Y MITIGACIÓN DE IMPACTOS................................................................ 77

Page 13: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

xiii

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

FOTOGRAFÍA1: SITUACIÓN ACTUAL DE LA CANTERA BLANCA II .................................................. 13

FOTOGRAFÍA 2: PLATAFORMA DE TRABAJO ................................................................................. 13

FOTOGRAFÍA 3: ALTURA Y ÁNGULO DE TALUD DEL BANCO......................................................... 14

FOTOGRAFÍA 4: ANCHO DE LA PLATAFORMA DE TRABAJO= ANCHO DE LA VÍA DE TRANSPORTE

....................................................................................................................................................... 15

FOTOGRAFÍA 5: ARRANQUE DEL MATERIAL PÉTREO ................................................................... 16

FOTOGRAFÍA 6: CARGADORA SOBRE RUEDAS: DRESSER 520-C ................................................... 17

FUENTE: FOTOGRAFÍA TOMADA POR LA AUTORA ....................................................................... 17

FOTOGRAFÍA 7: TRANSPORTE DEL MATERIAL PÉTREO HACIA LA ZARANDA PRIMARIA DE

CLASIFICACIÓN. ............................................................................................................................. 18

FOTOGRAFÍA 8: PRIMER PUNTO DE CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL PÉTREO (ZARANDA

PRIMARIA). .................................................................................................................................... 19

FOTOGRAFÍA 9: SEGUNDO PUNTO DE CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL PÉTREO (ZARANDA

SECUNDARIA) ................................................................................................................................ 20

FOTOGRAFÍA 10: ELABORACIÓN DE PIEDRA BASÍLICA Y PIEDRA BOLA ........................................ 21

FOTOGRAFÍA 11: TRITURADORA INSTALADA EN LA CANTERA BLANCA II .................................... 21

FOTOGRAFÍA 12: PIEDRA BASÍLICA ............................................................................................... 25

FOTOGRAFÍA 13: PIEDRA BOLA ..................................................................................................... 25

FOTOGRAFÍA 14: RIPIO.................................................................................................................. 25

FOTOGRAFÍA 15: POLVO DE PIEDRA ............................................................................................. 25

FOTOGRAFÍA 16: ARENA ............................................................................................................... 25

FOTOGRAFÍA 18: ÁNGULO DE TALUD NATURAL .......................................................................... 41

FOTOGRAFÍA 19: ENSAYO DE LA ROCA A LA COMPRESIÓN SIMPLE ............................................. 42

FOTOGRAFÍA 20: PLANOS DE FRACTURAS .................................................................................... 46

FOTOGRAFÍA 21: COBERTURA VEGETAL ....................................................................................... 57

FOTOGRAFÍA 22: OFICINA DE LA CANTERA BLANCA II ................................................................. 72

Page 14: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

xiv

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

“DISEÑO DE LIQUIDACIÓN DE LA CANTERA BLANCA II, UBICADA EN LA

PARROQUIA SAN ANTONIO DE PICHINCHA”

Autora: Yessenia Almeida

Tutor: Ing. Adán Guzmán

Junio 2016

RESUMEN DOCUMENTAL

En la parroquia San Antonio de Pichincha, se ubica el área minera denominada Blanca II, unidad

productiva que concentra actividades mineras extractivas de materiales para la construcción. La

ausencia de parámetros minero-operativos adecuados en el diseño, ha generado inestabilidad en

el terreno, contaminación ambiental y volúmenes no explotables, falencias que se reflejan en la

existencia de taludes de más de 50 m. de alto, con inminente riesgo para la seguridad del

personal; en este contexto surge el presente trabajo que tiene como principal objetivo diseñar la

liquidación de la Cantera Blanca II, propuesta que demanda disponer de datos experimentales

relacionados con la actual explotación de la misma, con el fin de determinar los parámetros

minero-geométricos que garanticen de forma permanente la estabilidad de los taludes en donde

se realizan las actividades extractivas; así como también se recomienda tener en cuenta la

determinación de las variables que surgieron del presente estudio para la liquidación futura de

las canteras colindantes con la cantera Blanca II.

PALABRAS CLAVE:

CANTERA BLANCA II

DISEÑO DE LIQUIDACIÓN

PARÁMETROS MINERO-OPERATIVOS

ESTABILIDAD DE TALUDES

REMEDIACIÓN

Page 15: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

xv

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

“DISEÑO DE LIQUIDACIÓN DE LA CANTERA BLANCA II, UBIACADA EN LA

PARROQUIA SAN ANTONIO DE PICHINCHA”

Autora: Yessenia Almeida

Tutor: Ing. Adán Guzmán

Junio 2016

EXECUTIVE SUMMARY

In the parish San Antonio de Pichincha, the mining area known as Blanca II, productive unit

concentrating extractive mining of construction materials. The absence of suitable mining

operating parameters in the design, has generated instability in the ground, environmental

pollution and no exploitable volumes, shortcomings reflected in the existence of slopes of more

than 50 m. high, with imminent risk to the safety of personnel; in this context, the present work

has as main objective to design the liquidation of the Blanca II pit , given that demand available

experimental data related to the current operation of the same, in order to determine the mining

and geometrical parameters which ensure so arises permanent stability of the slopes where

extractive activities are carried out; and it is also recommended to consider the determination of

the variables that emerged from this study for the future settlement of the surrounding pits with

the Blanca II pit.

KEYWORDS:

BLANCA II PIT

DESIGNING OF LIQUIDATION

MINING-OPERATING PARAMETERS

SLOPE STABILITY

REMEDIATION

I CERTIFY that the above and foregoing is true and correct translation of the original

document in Spanish

Ing. Gerardo Herrera Heredia

Certified translator

ID: 170141167-8

Page 16: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

2

INTRODUCCIÓN

Actualmente, la explotación de áridos en el cantón Quito es una actividad productiva que se

realiza de manera permanente y constante, en las distintas canteras ubicadas en la jurisdicción

del Distrito Metropolitano. La mayoría de estas unidades minero-productivas registran

volúmenes de extracción que se enmarcan en el régimen de pequeña minería (hasta 500

toneladas métricas), entre otras razones, porque todas ellas son operadas por personas naturales u

organizaciones comunitarias.

Particularmente, en la parroquia San Antonio de Pichincha existe un gran número de canteras

de material pétreo, cuya litología constituida por flujos volcánicos del Pululahua, así como sus

características geológico-mineras y su relativa fácil extracción, hacen que estas rocas sean muy

apetecidas como materiales de construcción.

Es bien conocido que las actividades extractivas que se desarrollan en ese sector, en mayor o

menor grado, afectan a la naturaleza, motivo por el cual, el titular de esta concesión debe aplicar

el respectivo plan de manejo sustentable de tales recursos y diseñe las correspondientes medidas

de remediación ambiental que permitan rehabilitar las zonas afectadas.

En este contexto surge el presente trabajo que tiene como principal objetivo diseñar la

liquidación de la Cantera Blanca II, propuesta que demanda disponer de datos experimentales

relacionados con la actual explotación de la cantera, efectuar la caracterización físico-mecánica

del macizo rocoso y determinar los parámetros minero-geométricos, así como definir los

correspondientes costos de liquidación.

Page 17: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

3

CAPÍTULO I

ANTECEDENTES

1.1. TRABAJOS REALIZADOS

Respecto de la explotación de materiales pétreos en las canteras de la Mitad del Mundo, se

han realizado los siguientes estudios:

Diagnóstico integral de las canteras de San Antonio de Pichincha y propuesta de

manejo sustentable.- Universidad Central del Ecuador, Facultad de Ingeniería en

Geología, Minas, Petróleos y Ambiental.

Estudio conjunto de evaluación de impactos ambientales ampliatorios y plan de

manejo ambiental para las zonas de explotación de materiales de construcción en

San Antonio de Pichincha.- CONGEMINPA.- Enero -2006.

Estudio geológico y físico-mecánico de agregados pétreos en San Antonio de

Pichincha.- Ángel Fernando Bonilla Yupa y Diana Alexandra Quintana Espinoza-

Tesis de grado.

Diseño de liquidación y cierre conjunto de las canteras El Guabo, Fucusucu III y

Fucusucu V, ubicadas en el sector Rumicucho, parroquia San Antonio de

Pichincha.- Edgar Madrid Pérez.- Julio - 2015.- Tesis de grado.

Caracterización Geomecánica del macizo rocoso para el plan de cierre y

liquidación de las canteras ubicadas en las parroquias San Antonio de Pichincha

(Fucusucu III y la Esperanza).- Caizaluisa Jácome Verónica y Criollo Andagoya

Silvana.- Octubre - 2015.- Tesis de grado.

Informe del Plan de Acción del área “Blanca II”.- Wilman Palacios. Octubre -2014.

Page 18: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

4

1.2. JUSTIFICACIÓN

1.2.1. BENEFICIARIOS

Directos:

La ejecución del presente proyecto beneficiará de manera directa a los siguientes actores:

- Concesionario minero.- Porque se le proporciona asesoría técnico-económica para que

optimice la gestión de los recursos de la cantera, con responsabilidad socio-ambiental y

cumpla la normativa vigente.

- Estudiante-autor.- Porque el desarrollo del presente proyecto le obligará a estudiar los

parámetros técnico-económicos y condiciones socio-ambientales existentes en la cantera,

así como interpretarlos para dar solución a un problema real, gestión que la cumplirá,

aplicando los conocimientos y valores adquiridos.

- Personal que labora en la cantera BLANCA II.- Porque la implementación de un

sistema planificado y técnico en las actividades que se realicen en la cantera,

incorporarán normas de seguridad que garanticen la salud y vida de los trabajadores.

Indirectos:

- Sector de la construcción.-. La creciente demanda de materiales de construcción, dado

el dinámico desarrollo de obras de infraestructura, obliga producir mayores volúmenes de

áridos, aporte que se obtendrá de la liquidación de la cantera, incorporándola a la cadena

productiva que aporta ingresos a la economía nacional.

- Comunidad.- La parroquia San Antonio de pichincha se beneficiará de este proyecto, a

través de la aplicación del plan de prevención y mitigación de impactos que se

implantará durante la liquidación de la cantera, programa con el que se mejorarán las

condiciones de vida de sus pobladores, al reducir (controlar) la contaminación ambiental

por polución.

Page 19: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

5

- Ambiente.- La ejecución del presente proyecto busca reducir los niveles de polución en

el ambiente, plan que beneficiará al entorno de la cantera y especialmente a la población

que tendrá un ambiente menos contaminado.

- Paisaje.- El diseño de liquidación de la cantera, brindará a los moradores de los sectores

circundantes un impacto visual positivo, revirtiendo así la actual afectación que presenta

la zona.

1.2.2. RELEVANCIA

La importancia del presente proyecto radica en la aplicación de los conocimientos

técnico-operativos y socio-ambientales adquiridos en las aulas universitarias, para preparar el

“Diseño de liquidación de la cantera Blanca II”, propuesta que cumplirá con los requerimientos

técnicos y ambientales que demanda dicho diseño y reducirá los posibles impactos sociales y

ambientales que se generan durante el proceso extractivo.

El volumen de material que se va a obtener durante el proceso de liquidación, contribuye

a la cadena productiva de la construcción, puesto que la obtención de áridos constituye el primer

eslabón de este ciclo; de esta manera todas las actividades realizadas desde la extracción de

material pétreo hasta la comercialización de los productos finales, generan plazas de trabajo.

Este proyecto también se considera de vital importancia porque los parámetros técnicos

determinados, que garantizan la estabilidad de la cantera Blanca II, servirán como una guía para

elaborar estudios posteriores inherentes al tema en otras canteras del sector.

1.2.3. APORTES

El análisis de los parámetros minero-geométricos inherentes al diseño de liquidación

propuesto permitirá estabilizar los taludes finales de la cantera Blanca II, evitando poner en

Page 20: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

6

peligro al personal que labora en la misma, a la maquinaria, instalaciones e infraestructura

minero-productiva, así como brindar mayor seguridad a las labores extractivas.

La planificación técnica y oportuna en la actividad minero-productiva, permite optimizar

el uso de los recursos pétreos existentes, plantear alternativas viables para aprovecharlos de

manera sustentable y establecer las futuras medidas de ajuste, restauración y rehabilitación que

regulen las labores de explotación en esta cantera.

El documento generado a partir del desarrollo de este proyecto, servirá como medio de

consulta para futuras investigaciones relacionadas con la liquidación y cierre de canteras, así

como también sobre aspectos referentes a la actividad minero-productiva de materiales de

construcción en la parroquia San Antonio de Pichincha.

1.2.4. RECURSOS

Los recursos con los que se cuenta para el desarrollo del presente trabajo, son:

- Recursos humanos, integrados por el estudiante investigador y sus tutores.

- Recursos bibliográficos y web-gráficos: libros, tesis, artículos y manuales de consultas.

- Recursos económicos, que serán provistos por la estudiante investigadora.

- Recursos tecnológicos, representados por los programas informáticos utilizados: (Arcgis,

AutoCAD, CivilCAD, Civil 3D, RecMin).

Page 21: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

7

CAPÍTULO II

MARCO LÓGICO

2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la parroquia de San Antonio de Pichincha, se ubica el área minera denominada Blanca

II, unidad productiva que concentra actividades mineras extractivas de materiales para la

construcción, productos que se comercializan básicamente en la ciudad de Quito y sectores

aledaños a la cantera.

La explotación de esta cantera, por no disponer de planificación técnica y realizarse sin la

aplicación de parámetros minero-operativos adecuados, ha generado inestabilidad en el terreno,

contaminación ambiental y volúmenes no explotables, falencias que se reflejan en la existencia

de taludes de más de 50 m. de alto, con inminente riesgo para la operación minera, así como el

descontrol de los trabajos extractivos, cuyos frentes han sobrepasado ya los límites de la

concesión; y, el agotamiento de las reservas accesibles.

Otra muestra de la ausencia técnica en las operaciones de la cantera es la inexistencia de

su diseño de explotación, por lo que no se aplica ningún parámetro minero-geométrico, con lo

que, consecuentemente, la extracción de materiales de construcción, que se desarrolla mediante

bancos descendentes, se la ejecuta sin establecer ángulos de talud adecuados, haciendo que ellos

sean prácticamente verticales (90º), los bancos no cuentan con bermas de seguridad (resguardo)

que garanticen la estabilidad del macizo rocoso y de la cantera, lo que genera un espacio muy

reducido para su profundización; situación que limita la posibilidad de rediseñar el sistema de

explotación.

Otro factor que se ha visto seriamente impactado es el ambiental, ya que existe elevada

polución, grave deterioro al paisaje, flora; y, afectación a la calidad del aire.

El incumplimiento de la normativa vigente, respecto de la seguridad e higiene minera

industrial, es notoria ya que el titular minero de la cantera Blanca II no aplica las normas básicas

adecuadas, así como tampoco dispone de los permisos ambientales necesarios ni del respectivo

plan de cierre de mina, obligaciones que se establecen en la Ley de Minería (Art. 68) y en la

Page 22: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

8

Ley de Gestión Ambiental (Art. 9), disposiciones que las entidades de control gubernamental

están obligadas a hacerlas cumplir estrictamente.

2.2. FORMULACIÓN DEL PROYECTO

Diseño de liquidación de la cantera Blanca II, ubicada en la parroquia San Antonio de

Pichincha.

2.3. VARIABLES INDEPENDIENTES Y DEPENDIENTES

Tabla 1: Operacionalización de variables

VARIABLES

DEPENDIENTES

VARIABLES

INDEPENDIENTES

Diseño de liquidación

Profundidad de la cantera

Dirección de los bancos

Altura de los bancos

Ancho de la plataforma de trabajo

Ancho de la plataforma de resguardo

Número de bancos

Ángulo de talud de los bancos

Ángulo de liquidación de la cantera

Fragmentación de la roca (quebradura)

Accesos

Drenajes

Profundidad de la cantera Cota superior

Cota inferior

Dirección de los bancos Buzamiento de los taludes naturales

Estratigrafía

Ángulo de talud natural

Page 23: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

9

Altura de los bancos Dimensiones de la excavadora

Propiedades físico-mecánicas del

macizo rocoso.

Ancho de la plataforma

de trabajo

Ancho de amontonamiento

Prisma de deslizamiento

Dimensiones de los equipos de carguío

Dimensiones de los equipos de

transporte

Ancho de la vía carrozable

Ancho de la plataforma de

resguardo

Dimensiones de la excavadora

Condiciones físico–mecánicas del

macizo rocoso

Número de bancos

Profundidad de la cantera

Altura de los bancos

Ángulo de talud de los

bancos Tipo de material pétreo

Resistencia de la roca a la compresión

simple

Condición de los bancos (en receso y

en trabajo)

Ángulo de liquidación de

la cantera Profundidad de la cantera

Coeficiente de resistencia de la roca

Tablas de parámetros aplicables

(elaboradas por la estudiante)

Quebradura Ángulo de talud del banco

Ancho de la berma de seguridad

Accesos Cota superior donde empezarán los

trabajos de liquidación en la cantera

Dimensiones de los medios de

Page 24: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

10

transporte

Drenajes Cunetas de coronación

Cunetas de pie de talud

Cunetas de contorno

Drenajes naturales

Fuente: Tabla elaborada por la autora

2.4. OBJETIVOS

2.4.1. OBJETIVO GENERAL

Realizar el Diseño de liquidación de la cantera Blanca II, ubicada en la parroquia San

Antonio de Pichincha.

2.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Recolectar información geológico-minera y minero-productiva de la actividad industrial

que se desarrolla en la parroquia San Antonio de Pichincha.

- Muestreo del material pétreo existente en la cantera Blanca II, para realizar ensayos

físico-mecánicos.

- Analizar la situación actual de la cantera y las variables relacionadas con el diseño de

liquidación, para formular alternativas viables de solución a los actuales problemas

técnicos-operativos.

- Establecer los parámetros minero-geométricos necesarios para el diseño de liquidación.

- Calcular el volumen de material pétreo a extraerse durante el proceso de liquidación de la

cantera.

- Determinar los costos unitarios del proceso de liquidación.

- Determinar los costos que demande la remediación de la cantera Blanca II.

- Proponer usos futuros para el espacio generado por la liquidación.

Page 25: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

11

2.5. FACTIBILIDAD DEL PROYECTO

La presente investigación es factible, ya que el concesionario y el asesor técnico de la

cantera Blanca II, están conscientes de la necesidad urgente de disponer de este diseño técnico,

por lo que proporcionarán las facilidades logísticas indispensables para trabajar en esta área

minera, utilizar la información técnico-operativa existente y generar todos los datos necesarios

para realización de este proyecto integrador.

2.6. ACCESO A LA INFORMACIÓN

La información base para el desarrollo del presente proyecto, se ha obtenido de estudios

realizados previamente en esta cantera, tales como: informes de producción e informe del plan de

acción.

También se cuenta con información relacionada a la geología, situación socio-ambiental,

y planes de cierre de otras canteras del sector de San Antonio de Pichincha; información que fue

recopilada de libros, tesis de grado y estudios elaborados por la Universidad Central del

Ecuador (Diagnóstico integral de las canteras de San Antonio de Pichincha y propuesta de

manejo sustentable).

Page 26: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

12

CAPÍTULO III

MARCO TEÓRICO

3.1. UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

3.1.1. Ubicación geográfica

El área minera “BLANCA II” está conformada por 2 hectáreas mineras contiguas,

localizadas en el sector Rumicucho, parroquia San Antonio de Pichincha, cantón Quito,

provincia de Pichincha (Anexo 01: Ubicación Geográfica).

3.1.2. Ubicación cartográfica

El área de estudio se encuentra delimitada por un rectángulo de 200 m x 100 m, cuyos

vértices referenciados al DATUM PSAD-56 y a la zona geográfica 17S, presentan las siguientes

coordenadas UTM que constan graficadas en la hoja topográfica Mojanda, escala 1: 50.000

(Anexo 02: Ubicación Cartográfica):

Tabla 2: Coordenadas UTM de la cantera Blanca II.

Fuente: Tabla elaborada por la autora

3.2. Situación actual del área de estudio

3.2.1. Parámetros minero-geométricos de la cantera “Blanca II”:

Sistema de explotación

PUNTOS LONGITUD

(E)

LATITUD

(N)

DISTANCIA

(m)

PP 785.500 10`004.000 PP-1 200

1 785.700 10`004.000 1 – 2 100

2 785.700 10`003.900 2 – 3 200

3 785.500 10`003.900 3-PP 100

Page 27: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

13

El sistema de explotación que se aplica en la cantera Blanca II es a cielo abierto, aunque

no se han desarrollado estudios previos de investigación para diseñar su explotación técnica y

conocer las características geomecánicas del macizo rocoso, los trabajos extractivos se han

venido realizando de forma desordenada, lo que ha generado taludes casi verticales, de gran

altura (mayor a 50 m) e inexistencia de niveles definidos (Fotografía 1).

Fotografía1: Situación actual de la cantera Blanca II

En el área minera Blanca II, actualmente se distinguen dos niveles (bancos) de trabajo:

El primer nivel (banco) corresponde a la cota del límite inferior de la cantera (2.380

m.s.n.m.), donde se localiza la plataforma de trabajo, espacio que cubre una superficie de 3.500

m2. En este nivel también se hallan instaladas las zarandas de clasificación del material pétreo

explotado y la trituradora, así como también los distintos stocks de los productos obtenidos que

serán posteriormente comercializados (Fotografía 2).

Fotografía 2: Plataforma de trabajo

Page 28: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

14

Fuente: Fotografía tomada por la autora

El segundo nivel (banco) está ubicado en la cota 2.420 m.s.n.m., sitio dónde se

desarrollan los trabajos de arranque del material pétreo, operación que se realiza en un frente

de explotación de aproximadamente 120 m de largo y 20 m de ancho, utilizando una

excavadora, que se encuentra ubicada en el pie del talud.

La extracción actual se realiza acorde a los siguientes parámetros minero-geométricos:

Altura del banco: 50 m

Número de bancos: 2

Ángulo de talud entre los 2 niveles (bancos): Casi vertical (82º). (Fotografía 3):

Fotografía 3: Altura y ángulo de talud del banco

Page 29: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

15

Fuente: Fotografía tomada por la autora

Plataforma de trabajo: el ancho de la plataforma de trabajo en la cantera Blanca II en el

nivel dos, actualmente en explotación, es de 6 metros, dimensión que coincide con el

ancho de la vía que se utiliza para transporte del material (Fotografía 4).

Plataforma de resguardo: durante el proceso de extracción del material pétreo, la

conformación de bancos es anacrónica, por lo que no existen bermas de seguridad bien

definidas.

Fotografía 4: Ancho de la plataforma de trabajo= ancho de la vía de transporte

Page 30: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

16

3.2.2. Accesos

Los accesos abiertos para ingresar al área minera y a los frentes de explotación son vías

carrozables, a las que el concesionario realiza mantenimiento permanente, conforme se las puede

observar en el mapa topográfico de la cantera (Anexo 05: Mapa topográfico actual de la

cantera).

3.2.3 Trabajos de destape

El destape consiste en retirar la sobrecarga (suelo, ceniza volcánica) que cubre el material

rocoso apto para la comercialización.

En el caso de la cantera Blanca II, el depósito se encuentra descubierto (destapado) casi

en su totalidad, pues el volumen de sobrecarga es muy pequeño (potencia 0,30 – 0,40 m).

3.2.4. Extracción (Arranque)

El arranque, o la extracción del material pétreo se realiza con el empleo de equipo

destinado a movimiento de tierras, ya que éste se encuentra contenido en una matriz suelta,

haciendo innecesario el proceso de perforación y voladura.

El arranque se efectuará por acción mecánica, utilizando una excavadora CAT 320-B

(Fotografía 5).

El proceso minero-extractivo es el siguiente: la excavadora extrae (arranca) el material

del banco, iniciando en la base del talud, acción que produce el deslizamiento (caída) del

material existente en la parte superior (cresta), método que permite disponer de grandes

volúmenes de material pétreo (roca) a bajo costo, pero genera riesgos para el personal, la

maquinaria y la infraestructura de la cantera.

Fotografía 5: Arranque del material pétreo

Page 31: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

17

Fuente: Fotografía tomada por la autora

3.2.5. Carguío

En esta etapa el material extraído del frente de explotación, se lo carga a las volquetas

que lo transportan hacia el clasificador (zaranda) primario, utilizando la misma excavadora y

dos palas cargadoras frontales, marca KOMATSU, modelos WA-380 y DRESSER 520-C, que

trabajan simultánea y sincronizadamente (Fotografías 5 y 6) .

Fotografía 6: Cargadora sobre ruedas: DRESSER 520-C

Fuente: Fotografía tomada por la autora

Page 32: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

18

Figura 1: Dimensiones de la cargadora sobre ruedas, marca KOMATSU WA 380

Fuente: Manual de la cargadora sobre ruedas KOMATSU WA 380-Scribd

3.2.6. Transporte interno

Las volquetas cargadas se trasladan desde el frente de explotación hacia la clasificadora

primaria (zaranda inicial), para descargar allí el material pétreo extraído de la cantera

(Fotografía 7).

Fotografía 7: Transporte del material pétreo hacia la zaranda primaria de clasificación.

Fuente: Fotografía tomada por la autora

3.2.7. Clasificación

Page 33: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

19

La clasificación del material pétreo extraído de la cantera, para obtener los cinco (5) productos

vendibles, se realiza gravimétricamente, utilizando zarandas fijas de forma rectangular,

construidas con varillas de hierro de 1” de diámetro, separadas horizontalmente por 1”, ½” y

3/16”.

El primer punto de clasificación está constituido por una zaranda primaria, que tiene

una abertura horizontal de una pulgada (Fotografía 8).

Este equipo clasifica el material en dos tamaños: el primero considerado material

condicionado (∅ < 1 "), porque pasa la zaranda, del que posteriormente se obtendrán ripio,

arena y polvo de piedra; y, el segundo llamado material no condicionado (∅ > 1”), porque no

pasa la zaranda, del que posteriormente se obtendrá piedra bola y piedra basílica (molón).

Fotografía 8: Primer punto de clasificación del material pétreo (Zaranda primaria).

Fuente: Fotografías tomadas por la autora

Al material condicionado (∅ < 1") , con la ayuda de palas cargadoras, porque no sigue

un flujo continuo, se lo traslada al segundo punto de clasificación (zaranda secundaria) para

obtener ripio, arena y polvo de piedra.

La zaranda secundaria está compuesta de dos (2) cribas: la superior es una malla

metálica con abertura de ½”, por la que pasan la arena y el polvo de piedra, en tanto que retiene

(no pasa) el ripio; y, la inferior que es otra malla metálica con abertura de 3/16” deja pasar el

polvo de piedra y retiene la arena (Fotografía 9).

Page 34: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

20

Fotografía 9: Segundo punto de clasificación del material pétreo (zaranda secundaria)

Las dos (2) zarandas de clasificación (primaria y secundaria) se encuentran instaladas en los

siguientes puntos de Coordenadas UTM:

Tabla 3: Puntos de instalación de las zarandas de clasificación del material pétreo

ZARANDA UBICACIÓN

LONGITUD (X) LATITUD (Y)

1 785.539 10’004.003

2 785.617 10’003.972

Fuente: Datos tomados por la autora

- Clasificación manual

Al material no condicionado (∅ > 1”) se lo clasifica manualmente, separándolos en dos

tamaños: los fragmentos de mayor diámetro (𝑑𝑒𝑠𝑑𝑒 15 𝑐𝑚 hasta 60 cm de diámetro), son

trabajados por picapedreros (combo y puntas) para obtener piedra basílica y piedra bola,

productos que se comercializan directamente (Fotografía 10).

Durante el proceso de clasificación de material pétreo, se puede observar que los

fragmentos de roca de diámetro mayor a 15 cm que se encuentran en la cantera, representan

aproximadamente el 10% del volumen total de material, que se clasifica diariamente.

Page 35: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

21

Fotografía 10: Elaboración de piedra basílica y piedra bola

3.2.8. Trituración

Al también material no condicionado (∅ > 1”) que posee tamaños dentro del rango

0.03 𝑚 < ∅ < 0.15 m, se lo conduce a la trituradora de mandíbulas instalada en la plataforma

de trabajo de la cantera, para reducir su tamaño y obtener ripio, arena y polvo de piedra

(Fotografía 11).

Fotografía 11: Trituradora instalada en la cantera Blanca II

Page 36: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

22

Tabla 4: Especificaciones técnicas de la trituradora de mandíbula Tellsmith

Modelo

Tamaño de

apertura del

alimentador

(mm)

Tamaño de

la

alimentación

max (mm)

Rango de

apertura

de

descarga

(mm)

Capacidad

(t/h)

Peso (t)

Tamaño

total (mm)

PE

(250*400)

250*400 210 10-25 5-20 2.5 1430*1310

*134

Fuente: Manual de la trituradora de mandíbula Tellsmith-Scribd

El material procedente de la trituradora, con la ayuda de palas cargadoras, es trasladado al

segundo punto de clasificación (zaranda secundaria), para obtener (separar) ripio, arena y polvo

de piedra (Figura 2: Diagrama actual del proceso productivo de la cantera Blanca II).

Figura 2: Diagrama actual del proceso productivo de la cantera Blanca II

Page 37: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

23

Page 38: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

24

Gracias a este esquema de trabajo se aprovecha prácticamente todo el material que se extrae

(explota) de la cantera Blanca II, evitando la formación de escombreras, situación que se

evidencia con la mínima cantidad de material pétreo no condicionado (cocodrilo) que se genera,

el mismo que sirve para soportar las plataformas de trabajo.

3.2.9. Equipo y maquinaria minera

El equipo y la maquinaria con la que se llevan a cabo las diferentes operaciones minero-

productivas en la cantera “BLANCA II”, es el siguiente:

Tabla 5: Registro de equipo y maquinaria

Fuente: Datos tomados por la autora

3.2.10. Productos obtenidos

El proceso de clasificación del material pétreo que se realiza en las tres (3) zarandas de la

cantera Blanca II, genera los siguientes cinco (5) productos áridos (Tablas 6 y 7):

Tabla 6: Productos obtenidos en la cantera, según su tamaño (diámetro)

PRODUCTO DIÁMETRO

Piedra basílica > 30cm

Piedra bola

(15-30) cm

TIPO MARCA CANTIDAD

Cargadora frontal. KOMATSU WA-380

DRESSER 520-C

2

Excavadora de orugas CATERPILLAR 320 B 1

Zarandas Fabricación nacional 3

Trituradora

TRITURADORA DE MANDÍBULA TELLSMITH

PE (250*400)

1

Volquetes VOLQUETA HINO GH 2

Total 6

Page 39: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

25

Ripio (15 -25 ) mm

Arena (5-15) mm

Polvo de piedra < 5mm

Tabla 7: Productos que se comercializan en la cantera Blanca II

Fotografía 12: Piedra basílica

Fotografía 13: Piedra bola

Fotografía 14: Ripio

Fotografía 15: Polvo de piedra

Fotografía 16: Arena

Page 40: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

26

3.3 Geología del área de estudio

La zona en donde se encuentra la cantera Blanca II, es típicamente volcánica y se encuentra

enmarcada dentro de la formación del Complejo Volcánico Pululahua (Figura 3 y Anexo 03:

Mapa Geológico Regional).

En la cantera se identifican depósitos de material piroclástico, constituye un macizo

magmático andesítico, porfirítico con fenocristales de feldespato y horblenda.

Se observan rocas volcánicas extrusivas, principalmente andesitas hornbléndicas y dacitas de

tamaños centimétricas, decimétricas y en algunos casos métricos de formas subangulares a

angulares; en una matriz areno- limosa; en ciertas zonas presenta oxidación con la evidencia de

óxidos de hierro (Villagómez, 2003).

Varios horizontes de depósitos de caída cubren toda el área de estudio, así como

intercalaciones de lapilli y estratos arenosos, tobas de coloración café oscuro

Figura 3: Mapa geológico regional

Page 41: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

27

3.4 Identificación de los parámetros investigados

3.4.1 Propiedades físico-mecánicas de las rocas

3.4.1.1 Peso específico o peso unitario de la roca

Se lo define como el peso por unidad de volumen. Se considera el mismo valor para peso

específico y para densidad; constituye un indicador de calidad de la roca, puesto que a mayor

densidad, los materiales tendrán mejor calidad. (González, 2002).

Tabla 11: Valores típicos del peso específico de las rocas

Roca Peso específico

(g/cm3)

Andesita 2,2-2,35

Anfibolita 2,9-3,0

Arenisca 2,3-2,6

Basalto 2,7-2,9

Caliza 2,3-2,6

Toba 1,9-2,3

Fuente: Ingeniería Geológica (González, 2002)

Para determinar el peso específico de la roca, se empleó la siguiente fórmula:

Ecuación 1: 𝛄 = 𝐆𝐯

𝐆𝐯 − 𝐆𝐚 (Zienkiewicz, 1990)

Dónde:

Gv= Peso verdadero de la muestra de roca (peso en el aire)

Ga= Peso aparente de la muestra de roca (peso sumergido)

3.4.1.2 Ángulo de Talud Natural

Es el ángulo de inclinación de la superficie con respecto a la horizontal, que se forma cuando

se vierte libremente la roca (Pañín, 1994).

El ángulo natural de inclinación de los taludes estables corresponde al ángulo de borde de

liquidación (Sosa, 1989). Si el talud no es muy inclinado, beneficia el diseño de liquidación.

Page 42: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

28

3.4.1.3 Resistencia a la compresión uniaxial

Se define como resistencia de la roca a la compresión uniaxial o simple, a la carga (peso)

por unidad de área, con la cual el material se destruye por fracturación o por cizalla (González,

2002).

La resistencia a la compresión de una roca se determina con la siguiente fórmula:

Ecuación 2: 𝑹𝒄𝒐𝒎𝒑 =𝑭𝒄𝒐𝒎𝒑

𝑨 (González, 2002)

Dónde:

Rcomp = Resistencia de la roca a la compresión simple

Fcomp = Carga para la destrucción de la muestra

A = Superficie de la muestra

3.4.2 Profundidad de la cantera

Es la diferencia de nivel que existe entre la cota de la superficie y la del fondo de la cantera

(Sosa, 1989).

La profundidad de la cantera viene dada por la siguiente fórmula:

Ecuación 3: H= Hs – Hi (Sosa, 1989)

Dónde:

H= Profundidad de la cantera (m)

Hs = Cota superior (límite superior de la explotación)

Hi = Cota inferior que corresponde al fondo de la cantera

3.4.3 Altura de los bancos

La altura del banco depende de las dimensiones de los equipos de excavación y carga,

conjuntamente con las propiedades físico- mecánicas del macizo rocoso. Su valor no debe ser

mayor que la altura máxima de excavación de la máquina (Sosa, 1989).

Page 43: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

29

Existen varias maneras de calcular la altura de los bancos, la más común es la siguiente:

Ecuación 4: 𝐻𝑏 = 0.9 * 𝐻𝑒𝑥𝑐 𝑚á𝑥 (Rocas moderadamente resistentes) (Sosa, 1989)

Dónde:

H exc máx = altura máxima que alcanza el cucharón de la excavadora CAT 320-B, según manual

Caterpillar (Figura 4) = 10,71 m

Figura 4: Rangos de trabajo de la excavadora en dependencia de la longitud del brazo y la capacidad

del cucharón

Capacidad del cucharón de la excavadora CAT 320-B = 1 m3

Fuente: Manual Caterpillar

3.4.4 Número de bancos

El número de bancos se ha determinado en base a la siguiente relación:

Ecuación 5: 𝑵𝒃 =𝑯

𝑯𝒃 (Sosa, 1989)

Dónde:

Nb =Número de bancos

Page 44: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

30

H =Profundidad de la cantera, (m)

Hb= Altura del banco, (m)

3.4.5 Ángulo de talud de los bancos

Es el ángulo que forma el talud del banco con el plano horizontal (pie del banco), depende de

la altura del banco y el tipo de material (Pañín, 1994). (Figura 5).

Cuanto más competente es la roca ó más baja sea la altura del banco, más vertical puede ser el

ángulo de talud; por el contrario, cuanto más suelta sea la roca o mayor la altura del banco, más

tendido deberá ser el ángulo del talud (Sosa, 1989).

Figura 5: Ángulo de talud de los bancos

Protodyakonov clasificó a las rocas sobre la base del coeficiente de resistencia “f”; este

parámetro es equivalente a la décima parte de la resistencia de la roca sometida a la compresión

simple expresada en (MPa) (Sosa, 1989).

Este valor se lo determina usando la siguiente fórmula:

Ecuación 6: 𝒇 =𝑹𝒄𝒐𝒎𝒑 (𝑴𝑷𝒂)

𝟏𝟎𝟎 (Sosa, 1989)

Dónde:

f= Coeficiente de resistencia, (adimensional)

Rcomp= Resistencia de la roca la compresión simple

Page 45: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

31

El valor del ángulo de talud del banco de trabajo que se aproxima al valor óptimo, se puede

tomar como referencia de tablas experimentales o se lo determina sobre la base del coeficiente de

resistencia de Protodyakonov (f), aplicando la fórmula:

Ecuación 7: ∅ = 𝐭𝐚𝐧−𝟏 𝒇 ; [°]

Dónde:

∅ = Ángulo de talud del banco de trabajo [°]

f= Coeficiente de resistencia de la roca según Protodyakonov

En los bancos hay que distinguir también la estabilidad para corto tiempo y para largo

tiempo en correspondencia con el tipo de bancos: en trabajo y en receso.

Mediante el uso de tablas experimentales se puede estimar como varían los ángulos para

los taludes en trabajo y en receso en función de la profundidad de explotación y el coeficiente de

Protodyakonov (Tabla 12).

Tabla 12: Ángulo para taludes en trabajo y en receso de canteras en función del coeficiente de

protodyakonov

ANGULOS PARA TALUDES EN LAS CANTERAS

Grupo de rocas

Características del macizo rocoso

Altura de

un banco

(m)

Angulo de talud

de los bancos

(grados)

En

trabajo

En

receso

∅𝒓

Rocas Peñascosas

Rcop > 80 MPa

f > 8

Rocas altamente resistentes,

sedimentarias metamórficas y rocas

efusivas.

15 – 20

hasta 90°

70 – 75°

Rocas resistentes poco fracturadas y

débilmente meteorizadas,

sedimentarias, metamórficas y efusivas.

15 – 20

hasta 80°

60 – 75°

Rocas resistentes, fracturadas y

débilmente meteorizadas,

sedimentarias. metamórficas y efusivas

15 – 20

hasta 75°

55 – 60°

Rocas poco

resistentes,

peñascosas y

semipeñascosas

8 ≤ Rcop < 80

Rocas sedimentarias, metamórficas y

efusivas de la zona meteorizada, calizas

relativamente estables en los taludes,

areniscas, y otras rocas sedimentarias

con cemento silícico, conglomerados,

10 – 15

70 – 75°

50 – 55°

Page 46: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

32

MPa

1 ≤ f ≤ 8

gneis, granitos, tobas.

Rocas sedimentarias, metamórficas y

efusivas, todas las rocas intensamente

meteorizadas en los taludes (argilitas,

esquistos).

10 – 15

60 – 70°

35 – 45°

Rocas suaves y

granuladas

(pulverulentas)

Rcop < 8 MPa

f < 1

Rocas arcillosas así como también

todas las rocas totalmente

desintegradas (descompuestas).

10 – 15

50 – 60°

40 – 45°

Rocas arcillo – arenosas

10 – 15

40 – 50°

35 – 45°

Rocas gravo – arenosas 10 – 15 hasta 40° 30 – 40°

Fuente: Tecnología de explotación de minerales duros por el método a cielo abierto (Sosa, 1989).

3.4.6 Ángulo de liquidación de la cantera (ángulo del borde de la cantera en receso)

En la estabilidad de los bordes de la cantera, influyen las propiedades físico - mecánicas de

las rocas, estructura de los bordes (homogeneidad de las rocas); dirección de los planos de

esquistosidad con relación de borde, dimensiones y formas de la cantera, propiedades de filtración

de las rocas; tiempo de servicio de los bordes; régimen climático y carga exterior sobre el borde.

(Sosa, 1989)

La estabilidad del borde de la cantera disminuye como consecuencia de la actividad del agua

y los factores climáticos.

La magnitud del ángulo del borde de la cantera en receso (α), se calcula con la siguiente

expresión matemática:

Ecuación 8: 𝛂 = 𝑡𝑎𝑛−1 𝐻

𝑁𝐵𝑠∗𝐻𝑏∗cot(∅𝒓)+(𝑩𝒔∗(𝑵𝑩𝒔−𝟏)) ; [°]

Dónde:

H = Profundidad de la cantera, (m)

Hb= Altura del banco, (m)

∅r = Ángulo de talud del banco en receso

Bs= Ancho de la berma de seguridad, (m)

Page 47: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

33

NBs =Número de bermas de seguridad

3.4.7 Ancho de la plataforma de trabajo

Es el lugar donde se encuentra la maquinaria minera de transporte con la que se efectúa la

explotación de los bancos (Sosa, 1989).

El valor del ancho de la plataforma de trabajo, resulta de la suma de los espacios necesarios

para el movimiento holgado de los diferentes equipos que trabajan en la plataforma (Figura 6).

Figura 6: Plataforma de trabajo

El ancho de la plataforma de trabajo se lo calcula con la fórmula:

Ecuación 9: 𝐵𝑝𝑡 = 𝐴 + 𝐶 + 𝑇 + 𝐵; 𝑚 (Sosa, 1989)

Dónde:

A: ancho del amontonamiento

C: espacio de maniobra de la excavadora, se calcula mediante la siguiente fórmula:

Ecuación 10: C= 1,5* Lexc (Sosa, 1989)

Dónde:

Page 48: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

34

Lexc= Longitud de la excavadora (Figura 7)

Figura 7: Dimensiones de la excavadora Caterpillar 320 – B

Fuente: Manual Caterpillar

T: ancho de la vía

Ecuación 11: T = A* (0,5+1,5*n) (Sosa, 1989)

Dónde:

T= Ancho total de la vía, (m)

A= Ancho del vehículo de transporte (Tabla 13)

N= Número de carriles = 1

Page 49: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

35

Tabla 13: Dimensiones de la Volqueta HINO GH (Capacidad 8 m3)

Dimensiones de la Volqueta HINO GH

LARGO TOTAL 6.300 mm

ANCHO CHASIS 8.700 mm

ANCHO DE CABINA: 2.855 mm

CAPACIDAD DE CARGA 8 m3

PESO CHASIS 4.755 Kg Fuente: Folleto de la Volqueta HINO GH -Scribd

B: Borde de seguridad o prisma de deslizamiento

Se denomina prisma de deslizamiento a la parte inestable del banco del borde superior del talud,

limita en su parte superior con el techo del banco y en sus costados por el talud del banco y el

plano de deslizamiento natural de las rocas (Sosa, 1989).

Ecuación 12: 𝑩 = 𝑯𝒃 ∗ 𝒕𝒈(∅𝒆 − ∅) (Sosa, 1989)

Dónde:

B = Borde de seguridad o prisma de deslizamiento, (m)

Hb= Altura del banco

∅𝑒 = Ángulo del talud máximo del banco

∅ =Ángulo del talud del banco de trabajo

3.4.8 Ancho de la plataforma de resguardo (berma de seguridad)

Se utilizan como áreas de protección, sirven para elevar la estabilidad del borde de la cantera y

para retener los pedazos de roca que se desprenden en los bancos superiores (Figura 8).

Generalmente las dimensiones se las elige entre un 40 a 50% de la altura del banco, en

función del ángulo de liquidación final de la cantera (Sosa, 1989).

Page 50: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

36

Ecuación 13: Bs = (0,4-0,5) 𝑯𝒃 (Sosa, 1989)

Dónde:

Hb= Altura del banco

Figura 8: Berma de seguridad

3.4.9 Quebradura

Es la proyección que existe entre el ancho de la plataforma de resguardo y el ángulo de

talud del banco (Figura 9), se obtiene mediante la siguiente fórmula:

Ecuación 14: 𝑸 =𝑯𝒃

𝒕𝒈 ∅ (Sosa, 1989)

Dónde:

Hb= Altura del banco

∅ =Ángulo del talud del banco

Page 51: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

37

Figura 9: Quebradura

3.4.10 Dirección óptima de explotación

Cuando el buzamiento de los planos de estratificación está dirigido hacia el talud,

disminuye la estabilidad de los bordes de la cantera (Figura 10). Por este motivo es necesario

escoger la dirección adecuada de los trabajos mineros, de tal manera que los planos de

estratificación estén dirigidos en sentido contrario al talud (Sosa, 1989).

Figura 10: Dirección óptima de explotación en función de los planos de estratificación

Fuente: Tecnología de explotación de minerales duros por el método a cielo abierto (Sosa, 1989) .

a) Borde inestable, hacia el lado del talud

b) Borde estable, hacia el macizo

Page 52: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

38

3.4.11 Sistema de drenaje

El agua de escorrentía se la evacúa mediante zanjas longitudinales denominadas

cunetas, en la coronación o en el pie del talud (Figura 11); el agua baja por las pendientes

naturales y es conducida hasta la quebrada o descarga más próxima del sistema del drenaje

(Bañón, 2000).

En este caso, no se justifica la construcción de un sistema de drenaje interno por las

escasas precipitaciones que se dan en el sector, lo que se recomienda es hacer zanjas de

coronación externas para evitar que las aguas lluvia se deslicen por los taludes y dañen los

bancos.

Figura 11: Cuneta en la coronación y en el pie del talud

3.4.12 Drenajes naturales

Las esporádicas aguas superficiales y de escorrentía captadas, se conducirán hacia los

drenajes naturales más cercanos, en este caso se podrán evacuar directamente en la Quebrada

Portada (Figura 12), que se encuentra ubicada en dirección SUR-OESTE con respecto al área

minera Blanca II.

Page 53: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

39

Figura 12: Ubicación de la Quebrada Portada (Drenaje Natural)

Fuente: Mapa elaborado por la autora

3.5 Medición de variables y parámetros propuestos

Peso específico

Para la determinar el peso específico de la roca, se utilizaron los siguientes materiales:

- Balanza de brazo

- Vaso de precipitación

- Agua

- Hilo

- Muestra de una roca de la cantera Blanca II

Procedimiento:

1. Con ayuda de un hilo, colgar la muestra en la palanca de la balanza y pesar (peso en el aire).

Page 54: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

40

2. Colocar el vaso de precipitación lleno de agua sobre la balanza, y registrar el peso de la

muestra colgante sumergida en el agua (peso aparente).

Los datos obtenidos en el laboratorio fueron recopilados en la siguiente tabla:

Tabla 14: Datos del ensayo de peso específico

MUESTRA PESO EN EL AIRE (g) PESO SUMERGIDO (g)

1 12,79 7,83

2 12,17 7,21

3 12,42 7,53

PROMEDIO 12,46 7,58

Fuente: Datos tomados por la autora

Reemplazando valores en (Ecuación 1), tenemos:

𝛄 = 12,46

12,46 − 7,58

𝛾 = 2,53 𝑔 /𝑐𝑚3

Ángulo de Talud Natural

Para determinar el ángulo de talud natural, se realizó un ensayo in – situ, con ayuda de la

brújula se tomaron varias medidas del ángulo natural en los distintos lugares donde se acumula

el material pétreo (Fotografía 18), como por ejemplo: al pie de los taludes, stock de materiales

para comercialización y en las laderas cercanas. Los valores obtenidos se registran en la

siguiente tabla:

Tabla 15: Valores de ángulos de talud natural, tomados al pie de los taludes

ENSAYO ÁNGULO

1 42º

2 37º

Page 55: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

41

3 40º

PROMEDIO 40º

Fotografía 18: Ángulo de talud natural

Fuente: Fotografía tomada por la autora

Resistencia a la compresión de la roca

Para determinar la resistencia a la compresión de la roca, se realizó el ensayo uniaxial o de

compresión simple

Este ensayo permite clasificar a la roca por su resistencia y determinar de su deformabilidad

(González, 2002).

El ensayo se realizó sobre un cubo de roca, al que se le aplicó progresivamente fuerza axial

hasta que se produjo su rotura (Fotografía 19).

Los datos obtenidos en el laboratorio, fueron (Tabla 16):

Tabla 16: Ensayo de resistencia de la roca a la compresión simple

Muestra

Área (mm2)

Carga

máxima

(KN)

Resistencia a

la compresión

simple (MPa)

Dimensiones (mm)

1 2.970 94,1 31,68 54 55 55

Page 56: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

42

Reemplazando valores en (Ecuación 02), tenemos:

𝐑𝐜𝐨𝐦𝐩 =9.410

29,70

𝐑𝐜𝐨𝐦𝐩 = 𝟑𝟏𝟔, 𝟖𝟒 𝑘𝑔

𝑐𝑚2

La resistencia a la compresión simple determinada en el laboratorio es de 316,84 kg/cm2 (Anexo

04).

Fotografía 19: Ensayo de la roca a la compresión simple

Fuente: Fotografías tomadas por la autora

Profundidad de la cantera

Para determinar la cota superior (Hs) y la cota inferior (Hi) de la cantera, se revisó el mapa

topográfico (Anexo 05: Mapa topográfico actual de la cantera), se obtuvieron los siguientes

datos:

Hs = Cota superior (límite máximo de la explotación) = 2.480 m.s.n.m.

Page 57: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

43

Hi = Cota inferior que corresponde al fondo de la cantera = 2.380 m.s.n.m.

Reemplazando valores en (Ecuación 3), tenemos:

H = (2.480 – 2.380) = 100 m

La profundidad límite de la cantera para desarrollar los trabajos de liquidación es de 100 m

Altura de los bancos

Reemplazando valores en (Ecuación 4), tenemos:

Hb = 0,9 * 10.71 m = 9.64 m

Número de bancos

Reemplazando valores en (Ecuación 5), tenemos:

𝑁𝑏 =100 𝑚

10 𝑚

𝑁𝑏 = 10 𝑏𝑎𝑛𝑐𝑜𝑠

Ángulo de talud de los bancos

En base del coeficiente de resistencia de Protodyakonov (f), se determinó el ángulo de talud del

banco de trabajo, reemplazando este valor en (Ecuación 7), tenemos:

∅ = tan−1 𝑓 ; [°]

∅ = tan−1( 3,11 )

∅ = 73 °

Para determinar el coeficiente de resistencia, reemplazamos el valor obtenido del ensayo de

resistencia de la roca a la compresión uniaxial en (Ecuación 6):

Page 58: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

44

𝑓 =31,68

10

𝑓 = 3, 17

Mediante la utilización de la Tabla 12, se aprecia que el ángulo de talud del banco en receso

(∅𝑟) que se deberá escoger según las condiciones existentes en la cantera, varía entre 35 º -45º,

ya que el Coeficiente de Protodyakonov (f) es de 3,17 y la altura del banco es de 10 m.

Ángulo de liquidación de la cantera

Reemplazando valores en (Ecuación 8), tenemos:

𝛂 = 𝑡𝑎𝑛−1100

10 ∗ 10 ∗ cot(𝟒𝟓º) + (𝟓 ∗ (𝟏𝟎 − 𝟏))

α= 35º

Ancho de la plataforma de trabajo

𝐵𝑝𝑡 = 𝐴 + 𝐶 + 𝑇 + 𝐵; 𝑚 (Sosa, 1989)

Reemplazando valores en (Ecuación 9), tenemos:

𝐵𝑝𝑡 = (4+ 14,16 + 5,71 + 3,64) m

𝐵𝑝𝑡 = 27,51 m

Dónde:

A: ancho del amontonamiento = 4 m

Reemplazando valores en (Ecuación 10), tenemos:

C= 1,5* 9,44

C= 14,16 m

Page 59: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

45

Reemplazando valores en (Ecuación 11), tenemos:

T = 2,855 * (0,5+1,5*1)

T = 5,71 m

Reemplazando valores en (Ecuación 12), tenemos:

𝐵 = 10 ∗ 𝑡𝑔(90º − 73º)

𝐵 = 10 ∗ 𝑡𝑔(17º)

𝐵 = 3,64 𝑚

Ancho de la plataforma de resguardo (berma de seguridad)

Reemplazando valores en (Ecuación 13), tenemos:

Bs = 0,5 * 10 = 5m

Dirección óptima de explotación

Para conocer la dirección óptima de explotación, se debe tener en cuenta la orientación

de los planos de fracturas y diaclasas del macizo rocoso (Figura 12), para determinar la

dirección de explotación de los bancos para la liquidación de la cantera, se procedió a medir la

dirección de buzamiento y el buzamiento preferencial de las fracturas (Figura 13), obteniéndose

los siguientes resultados:

Azimut de buzamiento: NW – SE (169°)

Buzamiento: 72°

Figura 13: Medida de la orientación de las discontinuidades

Page 60: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

46

Fotografía 20: Planos de fracturas

Fuente: Fotografía tomada por la autora

Tabla 17: Resumen de los valores determinados de las variables

VARIABLE VALOR UNIDAD

Peso Específico 2,53 gr/cm3

Resistencia a la compresión simple 31,68 MPa

Page 61: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

47

Ángulo de talud natural 40 Grados

Profundidad de la cantera 100 m

Altura de los bancos 10 m

Número de bancos 10 ------

Ángulo de talud de los bancos de trabajo 73 Grados

Ángulo de talud de los bancos en receso 35º-45º Grados

Coeficiente de resistencia 3,17 ------

Ángulo de liquidación de la cantera 35º Grados

Ancho de la plataforma de trabajo 27,51 m

Ancho de la berma de seguridad 5 m

Azimut de buzamiento 169 Grados

Buzamiento 72 Grados

3.6 Registro y procesamiento de datos.

La información recopilada será clasificada, analizada y procesada por medio de software, que

permitirán la elaboración de tablas, mapas y diseños tridimensionales.

Los programas que se utilizarán están en dependencia de los resultados que se deseen

obtener, para el diseño de liquidación de la cantera “Blanca II”, se utilizaron los siguientes:

- AutoCAD: Para realizar mapas topográficos y diseñar la liquidación de la cantera Blanca

II.

- CivilCAD: Para generar curvas de nivel y elaborar perfiles topográficos necesarios para

calcular los volúmenes que se van a extraer en el proceso de liquidación de la cantera.

- Arcgis: Para elaborar el mapa geológico, mapa de ubicación geográfica y cartográfica

del área de estudio.

- RecMin: Para representar en un modelo tridimensional los parámetros aplicados en el

diseño de liquidación de la cantera Blanca II.

- Microsoft Excel: Para automatizar las tablas que se utilizan en el cálculo de costos del

proceso de liquidación.

Page 62: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

48

3.7 Interpretación de resultados

- De acuerdo a los resultados obtenidos a través del ensayo de compresión simple (Tabla

18 y Anexo 04), se puede considerar a la roca como moderadamente resistente (Tabla

19).

Tabla 18: Resultados del ensayo de resistencia a la compresión simple

RESULTADOS DE ENSAYO A LA

COMPRESIÓN PARA LA MUESTRA

DE ROCA DE LA CANTERA BLANCA II

Resistencia

Compresión (kg/cm2)

Resistencia

Compresión (MPa)

316,84 31,68

Fuente: Informe de los ensayos de compresión simple realizados sobre cubos de roca.

Tabla 19: Clasificación en base a la resistencia de la roca

RESISTENCIA A LA

COMPRESIÓN SIMPLE (MPA)

DESCRIPCIÓN

1-5 Muy blanda

5 – 25 Blanda

25 – 50 Moderadamente dura

50 – 100 Dura

100 – 250 Muy Dura

> 250 Extremadamente dura Fuente: Ingeniería Geológica (González, 2002)

- La altura que deben tener los bancos, no deberá ser mayor que la altura máxima que

alcanza el cucharón de la excavadora CAT 320-B (10,71 m). Mientras menor sea la

altura de los bancos, se garantiza una mayor estabilidad y seguridad para los

trabajadores.

- Se escogerá un ángulo de talud para los bancos de trabajo menor al calculado (73º),

puesto que este valor fue obtenido en base al coeficiente de resistencia de protodyakonov

y se utilizaron los resultados del ensayo de la roca a la compresión simple realizado en un

cubo de roca compacto, que no representa el valor de real de la resistencia del macizo

rocoso.

Page 63: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

49

El valor escogido (70º), garantiza que los trabajos de arranque, carga y transporte de

material sean seguros tanto para los operadores, como para la maquinaria.

- Tomando como referencia tablas ya elaboradas (Tabla 12), se determinó que 45º, es el

valor límite del ángulo de talud del banco en receso que se puede seleccionar para

realizar el diseño de liquidación.

- El ángulo de liquidación de la cantera calculado (35º), es el adecuado, puesto que este

valor no puede ser mayor que el ángulo de talud natural (40º). Si el talud no es muy

inclinado, beneficia el diseño de liquidación.

- Con el objetivo de tener mayor seguridad en las operaciones, y para conseguir que el

diseño final de liquidación garantice estabilidad del terreno, se optó por escoger el mayor

valor para la berma de seguridad (5m), que corresponde al 50% de la altura del banco.

- Para elegir la dirección de los trabajos de liquidación de la cantera, se pretende que los

planos de estratificación estén dirigidos en sentido contrario al talud; por lo tanto como la

dirección de los planos de las discontinuidades es NOROESTE-SURESTE (Fotografía

20), la dirección óptima para garantizar la estabilidad de los taludes será NORESTE –

SUROESTE (Figura 13).

Figura 14: Dirección de explotación de los bancos para la liquidación de la cantera Blanca II

Fuente: Imagen de Google Earth

Page 64: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

50

3.8 Alternativas de solución al problema investigado

3.8.1 Alternativas de solución en el diseño de la cantera “Blanca II”

La primera alternativa consiste en realizar el diseño de liquidación de la cantera,

tomando en cuenta que los trabajos de explotación sobrepasaron (se encuentran fuera) de los

límites de la concesión. Por ello, el proceso de liquidación, demanda disponer de una superficie

adicional de la concesión de 2 has (proponer una ampliación de 100 m x 200 m) para aplicar

correctamente los parámetros técnicos establecidos con la interpretación de resultados, y así

conformar los bancos los taludes finales (de reposo) de la cantera (Tabla 21).

Tabla 21: Primera alternativa de solución en el diseño de la cantera

Parámetro técnico

Valor

Altura de los bancos en liquidación

Hb = 10 m

Ángulo de talud del banco de trabajo

∅ = 70 °

Ángulo de talud del banco en receso

∅𝑟 = 45°

Ángulo de liquidación de la cantera

𝛼 = 35 °

Ancho de la plataforma de trabajo

(berma de seguridad)

Bpt = 28 m

Ancho de la plataforma de resguardo

(berma de seguridad)

Bs= 5 m

Fuente: Tabla elaborada por la autora

La segunda alternativa plantea profundizar 20 m los actuales trabajos de explotación en

el fondo de la cantera, es decir, a partir de la cota 2.380 m.s.n.m. conformar 2 bancos más de los

que ya existen. Esto es posible porque el material pétreo continúa bajo la cota inferior de la

cantera y, además, porque el fondo de la misma tiene dimensiones (70 m x 50 m), suficientes

para realizar los trabajos de extracción.

Page 65: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

51

El cálculo del volumen de material pétreo a extraerse, a partir de la cota 2.380 m.s.n.m,

si se profundizan los trabajos de extracción en la cantera, se efectuó tomado en cuenta las

dimensiones de los bancos inferiores (Anexo 06: Perfiles para calcular el volumen de material

pétreo a extraerse aplicando la segunda alternativa de solución):

Tabla 22: Volumen de material pétreo a extraerse al profundizar 20m los trabajos de extracción en la

cantera Blanca II.

PERFIL

ÁREA

(m2)

ÁREA

PROMEDIO

(m2)

DISTANCIA

ENTRE DOS

SECCIONES

(m)

VOLUMEN

(m3)

A-A` 772,13 958,42 40 38.336,6

B-B` 1.115,70 1.059,07 40 42.362,8

C-C` 1.002,44 854,1 40 34.162

D-D` 705,66 681,41 40 27.256,4

E-E` 657,16

TOTAL 142.117,2

El volumen de material pétreo que se obtendría, si se profundizara 20 m los trabajos de

extracción en la cantera Blanca II, fue calculado mediante el Método de Isolíneas utilizando el

software Civil-CAD 2014, obteniéndose como resultado 142.117,2 m3.

De acuerdo al informe de producción, presentado a la Agencia de Regulación y Control

Minero, ARCOM, se conoce que, semestralmente, la cantera produce 39.424,78 m3 de material

pétreo, lo que significa 78.849,56 m3 anuales.

Para estimar el tiempo que se prolongarían las actividades extractivas con la alternativa

de profundización, se establece la relación entre las reservas que existen en los 20 m bajo el

fondo actual de la cantera y la producción anual de la misma.

Tp =𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑠 20 𝑚 𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑒𝑙 𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑎

𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙

Tp =142.117,2

78.849,56= 1,8 𝑎ñ𝑜𝑠

Si se opta por esta alternativa, las actividades extractivas se prolongan un tiempo de 2 años.

Page 66: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

52

CAPÍTULO IV

DISEÑO METODOLÓGICO

4.1. Tipo de estudio

La presente investigación es de tipo descriptivo, debido a que se analizará la geología del

sector, las características físico-mecánicas del macizo rocoso, el método de explotación del

material pétreo y el procesamiento del material extraído en la cantera BLANCA II.

También es de tipo transversal porque el proyecto se desarrollará en un tiempo determinado.

Es de tipo prospectivo, porque los resultados obtenidos serán aplicados para diseñar el Plan de

Liquidación de otras canteras de la zona o de otras partes del país.

La información que se encuentra disponible en la concesión BLANCA II, constituye la base

inicial para el desarrollo del presente estudio, la que se complementará con la recopilación de

información teórica y bibliográfica de fuentes secundarias (libros impresos, tesis de grado,

folletos, publicaciones especializadas y revistas relacionadas con el tema) y con los respectivos

trabajos de campo.

El presente estudio comprende las siguientes etapas:

Trabajo de oficina: recopilación de información existente sobre el área de estudio (fuentes

secundarias).

Trabajo de campo: visitas al área Blanca II, ubicada en San Antonio de Pichincha, a fin de

realizar las siguientes actividades:

- Recolección de muestras para ensayos de laboratorio.

- Actualización del mapa topográfico del área de la concesión.

- Elaboración del mapa geológico.

- Preparación del mapa de liquidación de la concesión.

Page 67: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

53

Procesamiento de datos: la información recolectada tanto en oficina como en campo, será

ordenada, tabulada, procesada técnicamente mediante el empleo herramientas (hardware),

técnicas y programas informáticos (software), para generar el modelo final del diseño de

liquidación propuesto.

4.2. Universo y muestra

El universo del presente estudio está definido por las diferentes canteras de la Mitad del

Mundo (San Antonio de Pichincha), que explotan, procesan y comercializan materiales de

construcción.

La muestra está representada por los límites cartográficos de la concesión “BLANCA II”,

que comprende un área de 2 hectáreas mineras.

4.3. Técnicas

Para la elaboración del presente trabajo se realizarán las siguientes actividades:

- Presentación y entrevista con el personal técnico que trabaja en la cantera.

- Recopilación de la información correspondiente a los trabajos previos: para sustentar el

presente trabajo se recopilará información técnica secundaria, relacionada con el ámbito

del proyecto, publicada en libros, tesis de grado, folletos, informes especializados, etc.

- Revisión de los informes de producción de la cantera Blanca II.

- Obtención de datos de campo: este estudio generará información primaria, mediante la

toma de muestras en la Cantera Blanca II, las que serán analizadas y sometidas a pruebas

de laboratorio para conocer su contenido y determinar sus características físico-mecánicas.

- Las muestras de la cantera Blanca II, serán analizadas en los laboratorios de la Facultad de

Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Central del Ecuador; los ensayos que se

realizarán son:

Ensayo a la compresión uniaxial.

Ensayo de peso específico

- Redacción final del Proyecto Integrador: Diseño de Liquidación de la Cantera Blanca II.

Page 68: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

54

4.4 Planteamiento de la propuesta en base a resultados

Técnicamente las dos alternativas de solución son factibles, lo que definirá la opción más

viable es la situación legal de la concesión, pues para el desarrollo del presente proyecto se

plantea ampliar el área de la concesión en 2 Has, decisión que depende única y exclusivamente

del Ministerio de Minería.

Los cálculos minero-geométricos que demanda la liquidación de la cantera determinan que el

espacio mínimo requerido para ejecutar los respectivos trabajos, alcanza a una superficie de100

m x 200 m.

La liquidación propuesta, contempla realizarla por bancos descendentes, utilizando la

maquinaria existente en la cantera, a partir de la cota 2.480 m.s.n.m., es decir desde la parte

superior, hasta la cota inferior 2.380 m.s.n.m., con lo que la reforestación de los bancos

superiores se cumplirá a medida que avance el proceso de liquidación.

Cabe indicar que en el proceso se retirará un pequeño volumen de sobrecarga (cobertura

vegetal), la misma que será guardada para la futura remediación.

Los parámetros técnicos para el diseño de liquidación de la cantera Blanca II, que garantizan

su estabilidad, se detallan en el diseño del proyecto.

En lo referente a las operaciones que se desarrollan en la cantera, se propone utilizar

únicamente la excavadora en el proceso de carga del material extraído del frente de explotación a

la volqueta, es decir prescindir en esta actividad del uso de la cargadora, medida que no incide

en el ritmo de producción, ya que el volumen diario de producción de material pétreo en la

cantera es pequeño (300 m3/día).

Al plantear la segunda alternativa de solución, se evaluó la topografía del terreno, y se

determinó que únicamente se podrían profundizar los trabajos de extracción hasta 20 m bajo el

fondo actual de la cantera, es decir que en la cota 2.360 m.s.n.m. el espacio para maniobrar ya

quedaría confinado.

Page 69: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

55

4. 5. Diseño de Liquidación de la Cantera Blanca II

4.5.1. Parámetros técnicos

Los parámetros que se han escogido para elaborar el diseño de liquidación son (Figura 14):

Dimensiones de la cantera

Área: 2 has mineras

Largo= 200 m

Ancho= 100m

Profundidad de la cantera

H= 100 m

Altura de los bancos

Hb = 10 m

Número de bancos

Nb= 10 bancos

Ángulo de talud de los bancos de trabajo

∅ = 𝟕𝟎 °

Ángulo de talud de los bancos en receso

∅𝑟 = 45°

Ángulo de liquidación de la cantera

𝜶 = 35 °

Ancho de la plataforma de trabajo

𝐵𝑝𝑡 = 28 m

Ancho de la plataforma de resguardo (berma de seguridad):

Bs= 5 m

Page 70: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

56

Quebradura

Reemplazando valores en (Ecuación 14), tenemos:

𝑸 =10

𝑡𝑔 70º

Q = 2,65 m

Figura 15: Parámetros minero-geométricos para los bordes finales de la cantera

Fuente: Figura elaborada por la autora

Page 71: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

57

Volumen de sobrecarga a retirar en el proceso de liquidación

Para la liquidación de la cantera Blanca II, se necesita remover la cobertura vegetal

existente (Fotografía 21), que tiene una potencia media entre 30 y 40 cm, y cubre la superficie

de la concesión, es decir 2 hectáreas.

El volumen de sobrecarga a removerse será:

Vsobrecarga. = 20.000 m2 * 0,35 m

Vsobrecarga. = 7.000 m3 aproximadamente

Fotografía 21: Cobertura Vegetal

Fuente: Fotografía tomada por la autora

Volumen de material a extraerse en el proceso de liquidación.

Con ayuda de varios programas computacionales se pudo calcular, con una considerable

exactitud, las áreas o superficies que cubrirán los trabajos de liquidación de la cantera, así como

estimar con cierto detalle las reservas del depósito de materiales pétreos.

El método que se empleó para calcular el volumen de material a extraerse, en el proceso de

liquidación de la cantera Blanca II, fue el Método de Isolíneas, que es una variante del método

de secciones paralelas (Sosa, 1989).

Page 72: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

58

Debido a la mínima cantidad de sobrecarga en el área de estudio, los trabajos de destape no

influirán decisivamente, pues la cobertura vegetal que se va a retirar, es mínima.

Los volúmenes limitados entre dos isolíneas contiguas se pueden obtener utilizando la fórmula:

Ecuación 15: 𝑽 = D ∗ A1 + A2

2 (Sosa, 1989)

Dónde:

V= Volumen del bloque entre dos secciones

A1, A2 = Superficies de las secciones contiguas que delimitan un bloque.

D= Distancia entre las dos secciones A1 y A2

Para el cálculo de las áreas generadas por los perfiles, se ha tomado en cuenta los bancos

de liquidación de la cantera Blanca II. (Anexo 07: Perfiles para calcular el volumen de material

pétreo a extraerse en el proceso de liquidación)

Tabla 23: Volumen de material a extraerse en el proceso de liquidación

PERFIL

ÁREA

(m2)

ÁREA

PROMEDIO

(m2)

DISTANCIA

ENTRE DOS

SECCIONES

(m)

VOLUMEN

(m3)

A-A` 2.834,28 3.206,67 40 128.266,8

B-B` 3.579,06 3.211,59 40 128.463,6

C-C` 2.844,12 2.847,09 40 113.883,6

D-D` 2.850,66 3.012,35 40 120.494

E-E` 3.174,03

TOTAL 491.108

El volumen de material pétreo a extraerse en el proceso de liquidación, fue calculado

mediante el Método de Isolíneas utilizando el software Civil-CAD 2014, y se obtuvo como

resultado: 491.108 m3.

Page 73: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

59

Contorno final de la cantera Blanca II

El diseño de la cantera Blanca II, luego de ejecutarse la liquidación con los parámetros

propuestos, se puede apreciar en el mapa de liquidación (Anexo 08: Mapa de liquidación).

Figura 16: Diseño actual de la cantera BLANCA II

Figura 17: Diseño final de la cantera Blanca II, luego de ejecutarse la liquidación

Page 74: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

60

4.5.2. Parámetros económico-financieros

4.5.2.1. Inversiones

Inversión actual

La inversión actual que se ha realizado en la cantera Blanca II, se detalla en la siguiente tabla:

Tabla 24: Inversiones realizadas en la cantera hasta la fecha actual

CONCEPTO COSTO (USD.)

Estudios topográficos y ambientales 2.500

Vías de acceso 4.000

Infraestructura ( oficina y batería sanitaria) 3.500

Cargadoras 85.000

Excavadora 120.000

Volquetas 95.000

Construcción de tolvas y zarandas 3.500

Trituradora 20.000

Señalética 1.000

Enseres de oficina y útiles de escritorio 500

Total 300.000 Fuente: Datos manifestados por el concesionario minero

Inversión propuesta

La inversión que demandará la ejecución de la liquidación de la cantera Blanca II,

corresponde a los estudios técnicos necesarios para la liquidación de la cantera, toma y análisis

de muestras, desmantelamiento de la infraestructura, reforestación y monitoreo de la estabilidad

de los taludes.

Las inversiones proyectadas para la liquidación, se detallan en la siguiente tabla:

Tabla 25: Inversión proyectada para el proceso de liquidación de la cantera

CONCEPTO COSTO

(USD)

Actualización de la topografía, diseño de liquidación

y elaboración de mapas

4.600

Desmantelamiento de la infraestructura 2.500

Análisis de laboratorio 1.300

Reforestación 82.099

Mantenimiento de las vías de acceso 2.000

Page 75: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

61

Elaboración de informes de monitoreo

de la estabilidad física de taludes

800

Señalética 800

Equipos de protección personal 1.000

Inversión total 95.099 Fuente: Datos recopilados por la autora

4.5.2.2 Costos de liquidación

Los costos de liquidación de la cantera Blanca II, se los determinará de acuerdo a la

maquinaria que intervenga en el procesamiento de los materiales obtenidos en esta fase,

calculándolos como costos de operación (costos por mano de obra y equipos).

Costos por mano de obra

En el presente proyecto el rubro por concepto de mano de obra, se lo ha descartado, puesto

que los honorarios de los operadores de la maquinaria pesada, serán considerados en su costo

horario.

Costo horario de la maquinaria

Para obtener los costos de operación en el proceso de liquidación, se parte de los costos de

los equipos de arranque, carguío y transporte que se usan para la producción de los materiales

pétreos.

Los costos horarios de los equipos se detallan en las siguientes tablas (Tabla 26, 27 y 28)

Tabla 26: Costo horario del equipo de arranque del mineral (Excavadora Caterpillar, Modelo 320 B)

CÁLCULO DEL COSTO HORARIO PARA UNA EXCAVADORA

1 DATOS GENERALES DE LA MAQUINARIA

1.1 Modelo CATERPILLAR 320 B

1.2 Potencia del motor

150 Hp

1.3 Valor original + IVA (Vo)

120.000 USD

1.4 Condiciones de utilización (Fc)

0,8 (buena)

Page 76: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

62

1.5 Valor residual (VR) VR = Vo* 25 % 30.000

1.6 Vida útil (VU) = (n)

7 Años

1.7 Interés anual (i)

14 %

1.8 Seguros e impuestos (s)

2 %

1.9 Horas de trabajo al año

2.000 Horas

1.10 Valor galón combustible diesel (Gd)

3,8 USD

1.11 Valor neumáticos (Ne)

ORUGAS

1.12 Valor Tren de rodaje (Vtr)

30.000 USD

1.13 Vida útil Tren de rodaje (Vutr)

4.000 Horas

2 COSTO DE PROPIEDAD

2.1 Depreciación (VD = VO - VR) VD / VU (horas) 6,42 USD / hora

2.2 Interés medio anual (IMA) Vo*(n+1) / 2*n 68.571,43 USD

2.3 Intereses IMA*i / h.año 4,8 USD / hora

2.4 Seguros IMA*s / h.año 0,69 USD / hora

2.5 Total costo de propiedad Tcp = (VD + I + S) 11,91 USD / hora

Tcp= (6,42 + 4,8 + 0,69)

3 COSTO DE FUNCIONAMIENTO

3.1 Combustible diesel (Cd) 0,04*hp*Gd 22,8 USD / hora

3.2 Lubricantes (CL) 0,33*Cd 7,52 USD / hora

3.3 Filtros 0,2*CL 1,50 USD / hora

3.4 Tren de rodaje Vtr / Vutr

7,50 USD / hora

3.5 Mantenimiento Fc*VD/VU (horas) 5,14 USD / hora

3.6 Costo por mano de obra (operador) SN = 700 USD/mes

160 horas/mes 4,38 USD / hora

3.7 Total costo de funcionamiento Tcf = (22.8+7.52+ 1.50 +7.5+5.14+ 4.38) 48,84 USD / hora

Page 77: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

63

4 COSTO DE PROPIEDAD + COSTO DE FUNCIONAMIENTO 60,75 USD / hora

5 GASTOS GENERALES 10%*(4) 6,08 USD / hora

6 COSTO TOTAL HORARIO (4) + (5) 66,82 USD / hora

Fuente: Datos tomados del manual de la maquinaria

Tabla 27: Costo horario del equipo de carga del material pétreo (Cargadora Sobre Ruedas KOMATSU

WA 380)

CÁLCULO DEL COSTO HORARIO PARA UNA CARGADORA

1 DATOS GENERALES DE LA MAQUINARIA

1.1 Modelo KOMATSU WA 380

1.2 Potencia del motor

128 Hp

1.3 Valor original + IVA (Vo)

85.000 USD

1.4 Condiciones de utilización (Fc)

0,8 (buena)

1.5 Valor residual (VR) VR = Vo* 25 % 21.250 USD

1.6 Vida útil (VU) = (n)

7 Años

1.7 Interés anual (i)

14 %

1.8 Seguros e impuestos (s)

2 %

1.9 Horas de trabajo al año

2.000 Horas

1.10 Valor galón combustible diesel (Gd)

3,8 USD

1.11 Valor juego de neumáticos (Vjn)

25.000 USD

1.12 Vida útil neumáticos (Vun)

4.000 Horas

2 COSTO DE PROPIEDAD

2.1 Depreciación (VD = VO - VR) 63750 VD / VU (horas) 4,55 USD / hora

2.2 Interés medio anual (IMA) Vo*(n+1) / 2*n 48.571,4 USD

2.3 Intereses IMA*i / h.año 2,91 USD / hora

2.4 Seguros IMA*s / h.año 0,49 USD / hora

2.5 Total costo de propiedad Tcp= (VD + I + S) 7,95 USD / hora

Page 78: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

64

Tcp= (4,55 + 2,91 + 0,49)

3 COSTOS DE FUNCIONAMIENTO

3.1 Combustible diesel (Cd) 0,04*hp*Gd 19,46 USD / hora

3.2 Lubricantes (CL) 0,33*Cd 6,42 USD / hora

3.3 Filtros 0,2*CL 1,28 USD / hora

3.4 Neumáticos 1,1*Vjn/Vun

6,88 USD / hora

3.5 Mantenimiento Fc*VD/VU (horas) 3,64 USD / hora

3.6 Costo por mano de obra (operador) SN = 700 USD/mes

160 horas/mes 4,38 USD / hora

3.7 Total costo de funcionamiento Tcf = (19.46+6.42+ 1.28+6.88+3.64+ 4.38) 42,1 USD / hora

4 COSTO DE PROPIEDAD+ COSTO DE FUNCIONAMIENTO 50,1 USD / hora

5 GASTOS GENERALES 10%*(4) 5,01 USD / hora

6 COSTO TOTAL HORARIO (4) + (5) 55,1 USD / hora

Fuente: Datos tomados del manual de la maquinaria

Tabla 28: Costo horario del equipo de transporte del material pétreo (Volqueta HINO GH)

CÁLCULO DEL COSTO HORARIO PARA UNA VOLQUETA

1 DATOS GENERALES DE LA MAQUINARIA

1.1 Modelo Hino GH

1.2 Potencia del motor

247 Hp

1.3 Valor original (Vo)

71.680 USD

1.4 Valor juego de neumáticos (Vjn)

12.000 USD

1.5 Vida útil neumáticos (Vun) 2000 Horas

Page 79: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

65

1.6 Condiciones de trabajo (Fc)

0,8 (buena)

1.7 Valor residual (VR) VR = Vo* 25 % 17.920 USD

1.8 Vida útil (VU) = (n)

5 Años

1.9 Interés anual (i)

14 %

1.10 Seguros e impuestos (s)

2 %

1.11 Horas de trabajo al año

2000 Horas

1.12 Vida útil (VU) = (n) = 5años 10.000 horas

1.13 Valor galón combustible diesel (Gd) Precio Internacional 3,8 USD

2 COSTO DE PROPIEDAD

2.1 Depreciación (VD = VO - VR) VD VD/ VU (horas) 5,38 USD / hora

2.2 Inversión media anual (IMA) Vo*(n+1) / 2*n 43.008 USD

2.3 Cálculo de interés (I) IMA*i / h.año 2,58 USD / hora

2.4 Cálculo de seguros(S) IMA*s / h.año 0,43 USD / hora

2.5 Total costo de propiedad Tcp = (VD + I + S) 8,39 USD / hora

Tcp= (5,38+ 2.58 + 0,43)

3 COSTO DE FUNCIONAMIENTO

3.1 Combustible diesel (Cd) 6 gal/hora 22,8 USD / hora

3.2 Lubricantes (CL) 0,33*Cd 7,52 USD / hora

3.3 Grasas y filtros (F) 0,2*CL 1,47 USD / hora

3.4 Neumáticos 1,1*Vjn/Vun

3,33 USD / hora

3.5 Mantenimiento Fc*VD / VU (horas) 4,3 USD / hora

3.6 Costo por mano de obra

(operador)

SN = 700 USD/mes

160 horas/mes 4,38 USD/hora

3.7 Total costo de funcionamiento Tcf = (22.8 +7.52 +1.47

+3.33+4.3+4.38) 43,78 USD / hora

4 COSTO DE PROPIEDAD+ COSTO DE FUNCIONAMIENTO 52,17 USD / hora

Page 80: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

66

Fuente: Datos tomados del manual de la maquinaria

Los costos horarios de la maquinaria que se utilizarán en el proceso de liquidación, se resumen

en la siguiente tabla:

Tabla 29: Resumen de los costos horarios para el proceso de liquidación

Maquinaria

Costo de

propiedad

(USD/hora)

Costo de

funcionamiento

(USD / hora)

Costo horario

(USD / hora)

Excavadora CATERPILLAR 320-B 11,91 48,84 66,82

Cargadora Sobre Ruedas KOMATSU WA

380

7,95 42,1 55,1

Volqueta HINO GH 8,39 43,78 57,37

TOTAL 28,25 134,72 179,29 Fuente: Tabla elaborada por la autora

4.5.2.3 Amortización de la inversión

Para calcular la amortización o depreciación anual de la maquinaria utilizada, se utilizará

el método lineal que se basa en la aplicación de la siguiente fórmula:

Ecuación 16: Amortización lineal = Valor original−Valor residual

𝑉𝑖𝑑𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 (Levin, 2004)

En la siguiente tabla, se indica la cuota de amortización de la maquinaria.

Tabla 30: Amortización de la maquinaria minera

5 GASTOS GENERALES 10%*(4) 5,2 USD / hora

6 COSTO TOTAL HORARIO (4) + (5) 57,37 USD / hora

Maquinaria

Valor

original

(Vo)

Valor residual

(Vr)

Vida útil

(n)

Cuota de

amortización

(USD / año)

Excavadora Caterpillar 320-B 120.000 30.000 7 12.857

Cargadora Sobre Ruedas

KOMATSU WA 380

85.000 21.250 7 9.107

Volqueta HINO GH 71.680 17.920 5 10.752

Page 81: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

67

4.5.2.4 Costos unitarios de producción en función del rendimiento

Los costos unitarios de producción se los obtiene de la relación entre los costos horarios y el

rendimiento de la maquinaria pesada empleada (Tabla 31).

El rendimiento teórico se obtiene de los manuales respectivos de la maquinaria, en base a la

siguiente fórmula

Ecuación 16: Rcat = 60∗𝑄

𝑇

Dónde:

Rcat = Rendimiento teórico o de catálogo

Q= capacidad del instrumento de trabajo

Tc = tiempo total de un ciclo de trabajo

Tabla 31: Rendimiento teórico de la maquinaria utilizada para la liquidación de la cantera Blanca II

Maquinaria

Capacidad

del

instrumento

de trabajo

m3

Tiempo total

de un ciclo

(min)

Rendimiento

teórico

(m3/h)

Excavadora Caterpillar 320-B 1,1 0,70 94,28

Cargadora Sobre Ruedas KOMATSU WA

380

2,8 0,98 171,35

Volqueta HINO GH 8 5 96 Fuente: Datos tomados del manual de la maquinaria

Los costos por unidad producida en el proceso de liquidación y cierre se resumen (Tabla 32):

Page 82: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

68

Tabla 32: Costos unitarios de producción para la Liquidación

Maquinaria

Costo

horario

(USD / hora)

Rendimiento

teórico

(m3/h)

Costo unitario

(USD / m3)

Excavadora CATERPILLAR 320-B 66,82 94,28 0,72

Cargadora Sobre Ruedas KOMATSU WA

380

55,1 171,35 0,36

Volqueta HINO GH 57,37 96 0,6

Costo Unitario De Producción = (0,72 + 0,36 + 0,6) 1,68

El costo unitario de producción para la liquidación de la cantera Blanca II, es de: 1,68 $/𝑚3

4.5.2.3 Costos de remediación

Los costos de remediación serán considerados como inversiones en el proyecto de

liquidación de la cantera.

4.5.2.3.1 Costos de mantenimiento y monitoreo de la estabilidad de taludes

Durante el período de liquidación, el área de la cantera será monitoreada mediante

inspecciones visuales. El monitoreo de estabilidad de los taludes se realizará en forma trimestral

y por un periodo de 18 meses. Esto permitirá prevenir posibles deslizamientos.

El monitoreo de las medidas de cierre abarcará la estabilidad de taludes; los métodos que se

emplearán para el monitoreo, serán (Tabla 33):

Tabla 33: Métodos empleados para el monitoreo de la estabilidad de taludes

COMPONENTES MÉTODOS

TALUDES DE LA CANTERA Inspección visual de agrietamientos.

Inspección visual de los taludes.

Inspección visual de letreros.

Fuente: Análisis y manejo de taludes y laderas inestables (Bonnard,, 2000)

El costo por concepto de mantenimiento y monitoreo de la estabilidad, se indica en la siguiente

tabla:

Page 83: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

69

Tabla 34: Costos de mantenimiento y monitoreo de la estabilidad física

CONCEPTO COSTO TOTAL (USD.)

Elaboración de informes de monitoreo de la

estabilidad de taludes

800

Mantenimiento de las vías de acceso 2.000

SUBTOTAL 2.800

4.5.2.3.2 Costos de Revegetación

En el plan de revegetación que se va a efectuar en la cantera, se evalúan los costos en

base a 3 hectáreas, durante un período de 18 meses.

Tabla 35: Número de plantas a incorporarse en un año

A continuación se desglosan los costos por concepto de mano de obra (Tabla 36, 37 y 38),

herramientas de trabajo (Tabla 39), incorporación de material vegetal (Tabla 40 y 41) e

infraestructura para el riego (Tabla 42); que se consideran en la reforestación de las 3 hectáreas.

Costo por mano de obra

Para la reforestación del área, se necesitará el siguiente personal:

- Un técnico en reforestación y prevención de riesgos

- Dos Obreros

Tabla 36: Costo por día laborable de un técnico en reforestación

CONCEPTO COSTO (USD)

Salario Nominal 900

Salario Nominal Diario 32,89

Factor de mayoración 12,08

Recargo décimo tercer sueldo 2,60

Recargo décimo cuarto sueldo 1,47

Densidad: PLANTAS / HECTÁREA 700

Número de hectáreas a reforestar 3

Número de plantas a incorporarse 2.100

Tiempo estipulado 18 meses

Page 84: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

70

Seguro Social I.E.S.S 6,31

Fondos de reserva 4,33

Salario real de un día laborable 59,87

Factor real de pago 1,81

Tabla 37: Costo por día laborable de un obrero

CONCEPTO COSTO (USD)

Salario Nominal 500

Salario Nominal Diario 16,45

Factor de mayoración 6,04

Recargo décimo tercer sueldo 2,16

Recargo décimo cuarto sueldo 1,47

Seguro Social I.E.S.S 3,79

Fondos de reserva 2,16

Salario real de un día laborable 32,21

Factor real de pago 1,95

Tabla 38: Cálculo del costo por mano de obra por 18 meses de trabajo.

PERSONAL SALARIO

NOMINAL

(USD)

FACTOR

REAL DE

PAGO

COSTO

(USD/mes)

COSTO

TOTAL

1 técnico en

reforestación

900 1,81 1.448 26.064

2 obreros 500 1,95 1.950 35.100

Costo total por mano de obra 61.164 Fuente: Tabla elaborada por la autora

Costo por herramientas de trabajo

Tabla 39: Cálculo del costo por herramientas por 18 meses de trabajo.

CONCEPTO

UNIDAD COSTO TOTAL (USD.)

Máquinas, herramientas menores Global 1.000

Costo total por herramientas de trabajo 1.000

Costo por preparación de suelos y siembra

Tabla 40: Cálculo del costo por preparación de suelos y siembra por 18 meses de trabajo.

Page 85: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

71

CONCEPTO

UNIDAD

CANTIDAD

COSTO

UNITARIO (USD.)

COSTO

TOTAL (USD.)

Abono orgánico

m3

100

18,00

1.800

Tierra fértil

m3

375

15,00

5.625

Agroquímicos Kg 500 1,30 650

Ahoyado, siembra y riego

de prendimiento

Hoyos 2.100 0,30 630

Costo total por preparación de suelos y siembra 8.705

Costo por incorporación de plantas y semillas

Tabla 41: Cálculo del costo incorporación de plantas y semillas por 18 meses de trabajo.

CONCEPTO

UNIDAD

CANTIDAD

COSTO

UNITARIO (USD.)

COSTO

TOTAL (USD.)

Plantas (transporte, cargue

y descargue)

Unidad

2.100

2,80

5.880

Semillas (arbóreas,

arbustivas y herbáceas)

Kg

5

70,00

350

Costo total por incorporación de plantas y semillas 6.230

Costo por infraestructura para el riego

Tabla 42: Cálculo del costo por infraestructura para el riego por 18 meses de trabajo.

CONCEPTO

UNIDAD

COSTO

TOTAL (USD.)

Reservorios, válvulas, mangueras,

bombas, tanqueros para abastecimiento de agua

Global

5.000

Costo total por infraestructura para el riego 5.000

Costo total para la reforestación = (61.164+ 1.000 + 8.705 + 6.230 + 5.000) = 82.099 USD.

4.5.3 Parámetros socio-ambientales

Page 86: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

72

Una vez concluida la fase de explotación, será necesario proceder al cierre de la cantera. Los

parámetros que se deben tomar en cuenta para realizar la liquidación de la cantera son los

siguientes:

- Los drenajes y cauces de los ríos y quebradas deben quedar libres de obstáculos.

- Retirar la infraestructura y señalización instalada durante las operaciones mineras de

explotación.

- Reforestar el área intervenida para controlar la erosión y polución debido a la fuerte

circulación de viento.

4.5.3.1 Descripción de las instalaciones e infraestructura a ser retiradas

Las estructuras que serán desmanteladas y retiradas del área serán las siguientes:

- Oficina técnica y de cobranza (Fotografía 22)

- Bodega de herramientas

Fotografía 22: Oficina de la cantera Blanca II

4.5.3.2 Descripción de la maquinaria a ser retirada

Tabla 43: Detalle de la maquinaria a ser retirada

MAQUINARIA CANTIDAD

Zarandas 3

Trituradora de

mandíbulas

1

Total 4

Page 87: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

73

4.5.3.3 Manejo de desechos sólidos (basura común)

Durante el proceso de liquidación se implementará un programa de colocación de

recipientes recolectores de basura de acuerdo al siguiente detalle (Tabla 44):

Tabla 44: Distribución de recipientes recolectores de desechos

Lugar de

ubicación del

recipiente

Tipo de desechos

generados

N° de

recipientes y

tipo

Oficina

administrativa y

bodega

Basura común (papel,

envases plásticos,

metálicos)

1, plástico

Áreas de

talleres de la

maquinaria

Basura común, desechos

peligrosos (filtros,

waypes), recipientes

plásticos

3, metálicos

Fuente: Informe del Plan de acción de la cantera Blanca II

4.5.3.4 Manejo de combustibles

- El transporte del combustible desde el sitio de comercialización, hasta el sitio de

almacenamiento, se lo realizará en recipientes metálicos.

- Todos los tanques de combustible, serán dispuestos en un galpón, el mismo que tendrá la

capacidad para recolectar el volumen de combustible presente en los tanques.

- El abastecimiento del combustible hacia las diferentes maquinarias que operan dentro del

área minera, se lo realizará con ayuda de bombas manuales.

- Para el abastecimiento del combustible, las maquinarias deberán estar completamente

apagadas.

Page 88: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

74

4.5.3.5 Sectores a ser reforestados

La reforestación se realizará en los siguientes sectores: parte posterior de la oficina y el

comedor, parte posterior del parqueadero, bermas de los bancos liquidados.

La reforestación se efectuará con especies nativas del sector (Tabla 45).

Tabla 45: Especies vegetales que pueden ser utilizadas en la reforestación

FAMILIA NOMBRE CIENTIFICO NOMBRE COMUN

AGAVACEAE Agave americana Cabuya

ASTERACEAE Baccharis polyantha Chilca

ASTERACEAE Barnadesia arbórea Espino

SCROPHULARIACEAE Calceolaria crenata Zapatitos

POACEAE Cortaderia nítida Sigse

Fuente: Informe del Plan de acción de la cantera Blanca II

Adicionalmente, se implementará una barrera forestal con arbustos de la zona en una

extensión aproximada de 60 m, en el lindero entre la propiedad del Sr. Mario Cevallos (área

Blanca II) y la propiedad del Sr. Angos (área Rosita).

Page 89: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

75

CAPÍTULO V

IMPACTOS DEL PROYECTO

5.1 Impactos técnicos

Tabla 46: Impactos técnicos del proyecto

FACTOR IMPACTO

Estabilidad de

taludes

Mediante la aplicación de los parámetros minero-geométricos

inherentes a la liquidación propuesta, se estabilizarán los

taludes finales de la Cantera Blanca II, brindando mayor

seguridad al personal que aquí labora.

Permanencia en el tiempo de los parámetros de diseño

Generación de

espacios físicos

aprovechables

Con la finalidad de utilizar el espacio explotado se plantean las

siguientes actividades en las cuáles pueden ser empleadas las

plataformas:

- Áreas de recreación

- Actividad agrícola

- Generación de energía solar

- Lugar turístico

5.2 Impactos socio-económicos

Tabla 47: Impactos socio-económicos del proyecto

FACTOR IMPACTO

Economía Demanda de inversión en el proyecto de liquidación

Generación de plazas de trabajo

Movilidad económica en la zona del proyecto

Seguridad y Salud

ocupacional

Mayor seguridad para los trabajadores y la maquinaria en el

desarrollo de las diferentes operaciones

Page 90: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

76

Población Espacios de recreación

Espacios agrícolas

5.3 Impactos ambientales

Tabla 48: Impactos ambientales durante la ejecución del proyecto

FACTOR IMPACTO

Calidad del aire Reducción de emisiones de gases y polvo a la

atmósfera

Calidad del suelo (geología y

morfología)

Cambios en la topografía

Cambio del uso del suelo

Flora Reforestación de las zonas afectadas

Fauna Desplazamiento

Paisaje Recuperación del paisaje

5.4 Categorización de los impactos

El impacto de mayor relevancia es el técnico, puesto que se pretende garantizar de forma

permanente la estabilidad del terreno en donde se realizan actividades extractivas, pudiendo

darle un uso posterior a este espacio para realizar otra actividad.

En lo referente a la parte ambiental, también representa un aporte significativo la ejecución

del presente proyecto; mediante la reforestación de las áreas afectadas, se conseguirá mejorar el

impacto visual del paisaje deteriorado por la actividad extractiva.

5.5 Plan de prevención y mitigación de impactos

Page 91: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

Tabla 48: Plan de prevención y mitigación de impactos

FASE FACTOR IMPACTO

IDENTIFICADO

MEDIDAS

PROPUESTAS

INDICADORES MEDIO DE

VERIFICACIÓN

FA

SE

DE

LIQ

UID

AC

IÓN

Posibles riesgos

de seguridad y

salud

ocupacional por

el manejo de

maquinaria

pesada

Accidentes laborales

por el transporte del

material pétreo

extraído

Cada uno de los

trabajadores

deberán utilizar

correctamente el

EPP

# de trabajadores

utilizando

correctamente el EPP

/# total de trabajadores

Tener registros

documentales

Fotográficos del uso

obligatorio del EPP

Generación de

ruido

Daños al sistema

auditivo de los

trabajadores

Los trabajadores

usarán protección

auditiva durante el

uso de maquinaria

que supere los

decibeles normales

para evitar daños a

su sistema auditivo

# de trabajadores

utilizando protectores

auditivos /# total de

trabajadores

Tener registros

Fotográficos y

documentales del uso

de EPP (protectores

aditivos)

Generación de

residuos y

escombros

Contaminación

paisajística

Una vez levantada

toda la

infraestructura,

recopilar todos los

escombros y

Disponerlos

adecuadamente en

las escombreras.

Disponer lo

residuos sólidos en

contenedores

Área limpia libre de

escombros y residuos

sólidos /total de Áreas

intervenidas

Tener registros

documentales

Fotográficos de las

áreas limpias

Page 92: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

78

Fuente: Informe del Plan de acción de la cantera Blanca I

Generación de

polvo

Cambios en la calidad

del suelo

Cambios en la calidad

del aire

No disponer

residuos hacia el

suelo

Realizar la

aspersión de agua

en las vías

internas, sector de

zarandas, de

trituración y patio

de maniobras

Área libre de polución

/total de Áreas

intervenidas

Tener registros

documentales

Fotográficos de las

áreas limpias

Tener registros

documentales

Fotográficos de las

áreas

Siembra de

especies

endémicas

Recuperación del uso

del suelo

Recuperación de flora

y fauna

Recuperación del

paisaje

Se procurará que

no haya impacto

visual alguno, ni

algún pasivo

ambiental que

provoque cambios

o daños al entorno

ambiental.

Finalmente se

procederá a la

reforestación del

terreno con

especies nativas

del lugar.

Área sembrada con

especies de la

zona/total de Áreas

intervenidas

Tener registros

documentales

Fotográficos de las

áreas sembradas

Page 93: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

79

CAPÍTULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 Conclusiones

1. En los niveles explotados actualmente, no existe una planificación técnica, lo que ha

impedido que se definan parámetros adecuados para el desarrollo armónico de las

actividades productivas.

2. El diseño de liquidación de la cantera Blanca II, contempla la estabilización de sus

taludes mediante diez (10) bancos descendentes, a partir de la cota 2.480 m.s.n.m.

3. El diseño de liquidación de la cantera Blanca II, aplicando la alternativa seleccionada

(ampliación de la concesión), se sustenta en los siguientes parámetros:

- Profundidad de la cantera = 100 m

- Altura de los bancos = 10 m

- Número de bancos = 10 bancos

- Ángulo de talud de los bancos en trabajo= 70 °

- Ángulo de talud de los bancos en receso = 45 °

- Ángulo de liquidación de la cantera= 35 °

- Ancho de la plataforma de trabajo = 28 m

- Ancho de la plataforma de resguardo (berma de seguridad) = 5 m

4. El volumen de material pétreo a extraerse en el proceso de liquidación de la cantera,

determinado por el método de isolíneas, totaliza aproximadamente: 491.108 m3.

5. La liquidación de la cantera Blanca II, no demanda de mayores inversiones ya que las

operaciones minero-productivas a desarrollarse para estabilizar sus taludes, se cumplirán

con la maquinaria existente, por lo que el monto total requerido se aproxima a US$

95.000

Page 94: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

80

6. El procesamiento (clasificación y trituración) del material pétreo, que se aplica en la

cantera Blanca II, permite aprovechar íntegra y totalmente las reservas explotadas,

incluida la escasa sobrecarga, evitando la formación de escombreras y con ello la

contaminación ambiental.

7. El costo unitario de producción de los distintos materiales pétreo destinados a la industria

de la construcción, durante el proceso de liquidación de la cantera Blanca II, asciende a

1,68 USD/m3, en tanto que su precio medio de venta, en cancha mina (patio de stocks),

está en 2,23 USD/ m3.

8. El plan de reforestación y rehabilitación de las áreas intervenidas (afectadas) contempla

una inversión cercana a los US$ 82.000, oo.

9. La ejecución del diseño de liquidación de la cantera Blanca II, causará impactos positivos

tanto en la parte técnica como en la ambiental, por lo que el proyecto es totalmente viable

y necesario.

6.2 Recomendaciones

1. Tramitar ante el Ministerio de Minería la ampliación de la concesión para explotación de

materiales de construcción del área Blanca II, en razón a que los actuales trabajos de

extracción han sobrepasado sus límites contractuales, si ello no fuese factible, no se

podría aplicar el diseño de liquidación de esta unidad minero-productiva y los espacios

intervenidos permanecerían como pasivos socio-ambientales difícilmente recuperables.

2. Aplicar el presente diseño de liquidación para el cierre de la cantera Blanca II, a fin de

garantizar estabilidad a sus taludes y control ambiental minero en la zona de Rumicucho.

Page 95: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

81

3. Contratar los servicios de un ingeniero en minas para la ejecución, supervisión y el

seguimiento de las operaciones técnico-operativas que conlleva la liquidación de la

cantera Blanca II.

4. Cumplir el plan de reforestación de los espacios intervenidos, conforme la programación

propuesta, así como realizar el monitoreo post-cierre durante los siguientes 18 meses de

concluida la liquidación de la cantera.

5. Aprovechar el espacio explotado (fondo de la cantera y bermas de seguridad) para

actividades productivas (agricultura) o áreas de recreación para la comunidad.

6. Cumplir el plan de monitoreo y seguimiento ambiental de los trabajos inherentes a la

liquidación de la cantera Blanca II, a fin de evaluar los niveles de polución y

recuperación del entorno paisajístico, así como la estabilidad de sus taludes.

7. Propender la participación de la comunidad de Rumicucho, aledaña al área del proyecto,

en los planes de monitoreo y seguimiento post-cierre de la cantera Blanca II, como

mecanismo de manejo social eficiente y participativo de los espacios abandonados,

generación de fuentes potenciales de trabajo y obtención de beneficios económicos e

infraestructurales que eleven su calidad de vida.

Page 96: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

82

CAPÍTULO VII

BIBLIOGRAFÍA Y ANEXOS

7.1 Bibliografía

LIBROS

Bañón, L. (2000). Manual de Carreteras. Chile.

González, L. (2002). Ingeniería Geológica. Madrid.

Pañín, I. (1994). Fundamentos de Mecánica de Rocas y Macizos. Quito.

Sosa, H. (1989). Tecnología de Explotación de Minerales Duros por el Método de Cielo

Abierto. Quito.

Sosa, H. (1994). Geología Ingenieril para Minas. Quito.

Zienkiewicz, O. (1990). Mecánica de Rocas en la Ingeniería Práctica. Sevilla.

Levin, R. (2004). Estadística para administración y economía. México.

TESIS DE GRADO

Caizaluisa, V., & Silvana Criollo. (2015). Caracterización Geomecánica del Macizo

Rocoso para el Plan de Cierre y Liquidación de las canteras ubicadas en las parroquias

de San Antonio de Pichincha: Fucusucu III y Esperanza. Quito.

Centeno, D. (2014). Plan de Liquidación y Cierre del Área Minera San Joaquín 2. Quito.

Madrid, E. (2015). Diseño de Liquidación y Cierre conjunto de las Canteras: El Guabo,

Fucusucu III y Fucusucu V. Quito.

Yaguarshungo, A. (2015). Liquidación y Cierre de la Cantera La Tierra Prometida.

Quito.

Page 97: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

83

INFORMES

GEOSUELOS CIA. LTDA. Estudio Integral de la zona de explotación de Materiales

de Construcción en Pomasqui. Abril-2000.

PALACIOS, Wilman. Informe del Plan de Acción del Área “Blanca II”. Octubre-

2014.

CAÑAR, Eduardo. Diagnóstico ambiental de la actividad minera de materiales

pétreos en las canteras de San Antonio de Pichincha. Septiembre-2002.

INEMIN. Investigación de materiales de construcción seleccionados en el área de

Quito (Tomo I). Octubre-1992.

BIBLIOGRAFÍA DIGITAL (WEB GRAFÍA)

http://cantesan.com/Estudio/ImpactoAmbiental/Cantera San Isidro.pdf

http://biblioteca.unmsm.edu.pe/redlieds/Recursos/archivos/MineriaDesarrolloSosteni

ble/Cierreminas/Cierreminas.pdf

http://www.regionhuancavelica.gob.pe/region/descargas/Direccion%20Energia%20y

%20Minas/2012/estudio/Actualiz-plan-cierre-antapite-buenaventura.pdf

http://www.walshp.com.pe/index.php/proyectos/102-walsh

data/proyectos/industria/114-planes-de-cierre

http://www.cashmanequipment.com/UserFiles/PDF/CaterpillarPerfomanceHandCate4

0Espanol.pdf

http://es.slideshare.net/ing_eliali4748/agregados

Page 98: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

84

7.2 Anexos.

Anexo 01: Mapa de Ubicación Geográfica de la concesión.

Anexo 02: Mapa de Ubicación Cartográfica de la concesión.

Anexo 03: Mapa Geológico Regional

Anexo 04: Ensayo de Compresión Simple realizado sobre cubos de roca.

Anexo 05: Mapa topográfico actual de la cantera.

Anexo 06: Perfiles para calcular el volumen de material pétreo a extraerse aplicando la

segunda alternativa de solución.

Anexo 07: Perfiles para calcular el volumen de material pétreo a extraerse en el proceso

de liquidación

Anexo 08: Mapa de Liquidación.

Page 99: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

85

ANEXO 01

Ubicación Geográfica

Page 100: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

86

Page 101: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

87

ANEXO 02

Ubicación Cartográfica

Escala 1:20000

Page 102: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

88

Page 103: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

89

ANEXO 03

Mapa Geológico Regional

Escala 1:50000

Page 104: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

90

Page 105: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

91

ANEXO 04

Ensayo De Compresión

Simple Realizado Sobre

Cubos De Roca

Page 106: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

92

Page 107: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

93

ANEXO 05

Mapa Topográfico Actual De

La Cantera

Page 108: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

94

Page 109: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

95

ANEXO 06

Perfiles para calcular el volumen de

material pétreo a extraerse aplicando

la segunda alternativa de solución

Page 110: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

96

Page 111: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

97

ANEXO 07

Perfiles para calcular el volumen de

material pétreo a extraerse en el

proceso de liquidación

Page 112: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

98

Page 113: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

99

ANEXO 08

Mapa De Liquidación

Page 114: UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR · 2016-07-26 · UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

100