Diseño óptimo de la red de distribución de aire comprimido para reducir costos en la Zona de Mariana - Unidad Operativa Arcata

Abstract

Capítulo I: El objetivo de ésta tesis es diseñar una red de distribución de aire comprimido, desde la casa de compresoras hasta los frentes de trabajo, que abastezca a las máquinas perforadoras neumáticas con el caudal y presión de aire comprimido requerido según especificaciones técnicas del fabricante; así mismo, éste diseño debe cumplir con la condición de ser el que mejor optimice la utilización de recursos (materiales, mano de obra, energía), es decir el que origine menores desembolsos de dinero. Capítulo II: El diseño de redes de distribución aire comprimido para explotación de minas es un tema específico de mecánica de fluidos combinado con los problemas y requerimientos propios de la actividad minera (condiciones de explotación y, al ser un negocio, la búsqueda de alternativas económicas). El mayor problema que se enfrenta en el diseño, es la caída de presión a lo largo de la red, debida al rozamiento de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería y/o accesorio. Existen varios métodos para determinar esta caída, siendo la ecuación de Darcy-Weisbach uno de los más utilizados debido a que puede ser aplicada para cualquier fluido y puede ser deducida por análisis dimensional. Capítulo III: La Unidad Operativa Arcata, está políticamente ubicada en el distrito de Cayarani, provincia de Condesuyos, departamento de Arequipa; a 4,600 m.s.n.m. y a 180 km al Nor-Este de la ciudad de Arequipa; tiene las siguientes coordenadas UTM (PSAD 56) Norte: 8’341,624 y Este: 789,345. Es accesible vía terrestre desde la ciudad de Arequipa y también vía aérea desde la ciudad de Lima. Geológicamente es una sucesión de flujos lávicos andesíticos a dacíticos de gran espesor intercalados con rocas volcanoclásticas, se encuentra localizada en el segmento sur de la cordillera de los Andes; genéticamente asociada con varios yacimientos epitermales de plata y oro como Caylloma, Sucuytambo, Orcopampa y otros. La columna estratigráfica local es a partir del terciario durante el mioceno tardío hasta el plioceno medio, con edades radiométricas variables entre 6.3 M.A. y 6.1 M.A. Los minerales de mena son: sulfosales de plata (pirargirita, proustita, polibasita y estefanita) y en cantidades menores tetraedrita-argentífera, argentita, plata nativa, electrum y oro nativo. Los minerales de ganga son: cuarzo, adularia, calcita laminar, clorita, rodocrosita, rodonita, pirita, arsenopirita y marcasita. En la actualidad las operaciones mineras estás centradas en dos zonas geográficamente separadas: • Tres Reyes Sur: comprende a la veta Tres Reyes Sur con sus diversos ramales, en particular el Ramal 2. Es la que aporta la mayor parte de la producción de mina en la actualidad. • Mariana: comprende a la veta Mariana y Alexia y se encuentra en estado inicial y se espera que el futuro aporte la mayor parte de la producción de mina. Según el planeamiento de minado se tiene previsto explorar, desarrollar, preparar y explotar la zona de Mariana durante los próximos seis años, para esto se requiere la utilización de máquinas perforadoras neumáticas. Actualmente se dispone de un sistema de distribución de aire comprimido deficiente, esto debido a que el mismo fue construido para explorar mediante laboreo minero las estructuras mineralizadas presentes y no para iniciar trabajos de explotación. Capítulo IV: Una red de aire comprimido está compuesta principalmente de dos componentes, los cuales tienen características específicas: • Tubería: longitud y diámetro. • Accesorios y válvulas: tipo, ubicación y diámetro. De las características mencionadas sólo podemos modificar el diámetro; ya que la longitud está determinada por la localización de los frentes de trabajo y el tipo y ubicación de los accesorios y válvulas ya está definido también según la legislación vigente y los estándares de operación. Dentro de las variables que tenemos está el diámetro de tubería y como vimos líneas arriba es el único parámetro que podemos modificar. En éste trabajo se muestra la metodología de utilización de ésta ecuación y se elaboran cinco alternativas de diseño para la red requerida, las cuales cumplen con la restricción de abastecer a las máquinas perforadoras con el caudal y presión de aire comprimido especificado por el fabricante; cuatro de ellas con diámetros fijos de tubería para toda la red y un diseño en el cual distintos segmentos de la red tienen diámetros específicos según el requerimiento de las máquinas perforadoras neumáticas a las cuales abastecen. Capítulo V: Se concluyó que la metodología de asignar a los distintos segmentos de la red diámetros específicos es la mejor debido a: • Presenta un menor Valor Actual Neto (VAN) de los desembolsos de inversión y costo operación, es decir cuesta menos. Comparándola con la mejor de las alternativas de diámetro fijo de tubería para toda la red tiene $ 105,274 menos de VAN. • Proporciona a los frentes de trabajo no más del caudal y presión de aire comprimido requerido, es decir evita sobredimensionar la red de distribución.