diseño de minas

1. INGENIERÍA DE DISEÑO MINERO
1. DEFINICIONES
Desde el puntode vistade la Minería,la Ingenieríase definecomoel conjuntodeconceptos
científicosytécnicos,asícomo losestudiosde alternativas, cálculosyplanosparadeterminary
definirel diseño, seleccionarlamaquinariayel personal necesariosparaunaoperaciónminera.
Los conceptosde Minería e IngenieríaMinerasonsimilares,peroenningúncasoson
términossinónimos:
 La Mineríaconsiste enlaagrupaciónde losprocesos,el trabajo,laocupaciónyla
industriarelacionadose involucradosenlaextracciónde mineralesde laTierra.
 La IngenieríaMineraesel arte,lacienciay latécnicaaplicadaa los procesosya la
operaciónde laMina.
 El Ingenierode Minasesel profesional formadoyentrenadopararelacionaresosdos
conceptos.Es responsablede ayudara lalocalización(prospecciónyexploración)
ydemostraciónde laexistenciade reservas,del diseñoypuestaenmarcha(desarrollo)de
lamina,de laexplotaciónylagestiónde laminay, finalmente,de sucierre,abandono
yreintegraciónal medio.
Aunque lasetapasde laIngenieríaminerageneral abarcanlastécnicasde prospección
yexploraciónycontinúaposteriormentecon el procesometalúrgico,nosreferimoseneste
capítuloa aquellasetapasde laIngenieríaMineraque correspondenalapropiaexplotaciónde
la mina.
2. IMPORTANCIA DE LA INGENIERÍA
La decisiónde abordarunproyectomineronopuede tomarse sinunprofundoestudioya
querequiere ladedicaciónde unosbieneseconómicosy unosrecursosque podríanusarse
para unusoalternativoyque responden,fundamentalmente,adosconceptos:
 La Inversión,porlasactividadesque se hande realizar antesde la explotación,ocuando
se modifiquensustancialmente lascondicionesdeunainstalaciónyaexistente paramejorar
el rendimiento,prolongarsuvidaútil,etc.
 Los costosde operaciónymantenimientodurante lavidaútil de lainstalación.
La gran mayoría de lasinversionesque se realicenproduciránunosrendimientosaceptables
einclusoexcelentes,perootrasmuchassignificaránunfracaso,que inclusopodríaarrastrar a
laempresaalaquiebra.

2. Resultaobvioque,porsucuantía y trascendencia,el procesoinversordebe sertratadopor
losresponsablesde lasdecisionesempresarialesconel mayorrigory seriedadyel plenoapoyo
de laIngeniería.
La Ingenieríadebe aportartodalainformaciónposible paraque laposteriordecisiónde
inversiónsearealizadaconlaimparcialidad,frialdadyel rigorcientíficoque encadacaso se
debaexigir.
3. FACTORES QUE ABARCA LA INGENIERÍA MINERA
Los estudiosde viabilidad,diseñoyplanificaciónde lasexplotacionesmineras
tienen,necesariamente,uncarácterinteractivodebidoalasrelacionesque existenentre los
distintosparámetros:geológicos,técnicosyeconómicos.Existe unnotable ordenjerárquicoen
losproblemas,de acuerdoconel estadoonivel de desarrollo,asícomolasrelaciones
estrechasentre losmismos.
Los factoresque diferencianbásicamente unnegociominerode cualquierotraactividad
industrialson:lanorenovabilidadde losrecursosque alberganlosyacimientos,la
heterogeneidadde lasleyesensudistribuciónespacial dentrode estos,lasfuertesinversiones
de capital inicial que serequierenyloslargosperiodosde retorno.A estoshayque añadir
otros factoresexternoscomosonlaincertidumbre de algunosparámetrosgeológicosy
técnicosylas fluctuacionesde lospreciosalolargo del periodooperativode lasminas.
Dos sonlosparámetrosque tienenunagran influenciasobre larentabilidadeconómicade
unproyectominero,el ritmode producciónylaleyde corte,cuyosvaloresteóricospueden
sercalculadosenlaetapade viabilidadcondiversosmodelosde optimizaciónapartirde datos
comosonla inversióntotal de capital,loscostesde explotación,losbeneficiosunitarios,etc.
En la determinacióndel tamañodel proyectojuegatambiénunpapel muyimportantela
demandadel productoprevistaenel Estudiode Mercado.Estademandapuede tenersuorigen
enunademandainsatisfecha(preciosaltosointervenidos) oenunademandaporsustitución
(innovacióntécnicaosustituciónde importaciones).
Otro condicionante del tamañodel proyecto,esloque se conoce comounidadmínima
deproducciónrentable,asuvezíntimamente ligadaa latecnologíaminerautilizada.
Estainterpretacióndebe sermoderadaporlaslimitacionesgeológicasdel depósito.Unas
reservasexplotableslimitadasrestringiránlacantidadde capital ainvertiry,por lotanto,el
tamañode laoperación.Otrosfactorescomosonlosde tipofinanciero,políticoofiscal,son
tambiénimportantes.
La respuestaatodoslosinterrogantesque se planteanalahora de abordar un proyecto
minerosolopuede obtenerse desdeel campode laIngeniería.
Una clasificaciónde las actividadescientíficasyde cálculotécnicoa determinarydefinira
travésde loscorrespondientesestudiosydeterminacionesparalarealizaciónde unproyecto
de mina,grande opequeña,conmayoro menorprecisión,intensidadorigorenla INGENIERÍA
DELABOREO MINERO son:

3. DISEÑO
GEOMÉTRICO
TAJO Ó TAJEO
Preparación
Apertura
Bancos o niveles
Accesos
Rampas o piques
MECÁNICA DE ROCAS
Frente
Techo
Cajas
VERTEDEROS
Interior
Exterior
DESAGUE Y DRENAJE
RESTAURACIÓN
MAQUINARIA
ENERGÍA - TIPO Y CANTIDAD
ESPECIFICACIONES Y CONJUNTOS
CANTIDAD Y CAPACIDAD
RENDIMIENTOS Y UTILIZACIÓN
FABRICACIÓN Y MARCA
PERSONAL
OPERADORES
MANTENIMIENTO
Mecánico
Eléctrico
SUPERVISIÓN
Técnica
Superior
3.1 CONSIDERACIONESALDISEÑOGEOMÉTRICO
Para el diseñodel tajeo,laformade procederes:
a. Simularel tajoo tajosfinalesmediante unosmodelostroncocónicosinvertidosque
permitencompararlasalternativas,eligiendoaquellaque mejor cumple losobjetivos
perseguidos.
b. Elegidalamejoralternativa,procederaincorporarle lasrampasy losbancos,accesos
einfraestructuraparahacerlaoperativa.

4. c. Optimizarlasoluciónelegidaparamejorarlayobteneralgunode losobjetivos
siguientes:
· Máximobeneficioactualizado
· Máximotonelaje conmenorratio
· Máximavidade explotación
· Mínima inversiónymuyrápidarecuperaciónde lainversión.
La manerahabitual de llevarloacabo esa travésde lossiguientesíndices:obtenerel
mejorTIR,PVRoPAY BACKde laalternativaosoluciónfinal jugandoconalgunosde los
siguientesparámetros:
Parámetros no discrecionales
· Ley del mineral oproducto.
· Precioy mercado.
· Costesdel personal,de lamaquinariayel dinero.
· Rentabilidadmínimaexigida porlosinversores.
Parámetros discrecionales
· Método y Sistema.
· Tamaño y Ritmo
· Secuenciade laexplotación
· Periodode construcción
· Propiedadyfinanciación.
3.2. CONSIDERACIONESA LA MECÁNICA DE ROCAS
Ademásde mejorarel conocimientode losmaterialesaminar,suprincipal objetivo
mineroesconseguirlamejorestabilidaddinámicade lasestructurasde Frente, Techo,
Cajasy Vertederos,mediante losestudiosycálculosaplicadosyel posteriorcontrol y
seguimiento“insitu”paraintroducirlasoportunascorrecciones.
Asimismo,laMecánicade Rocas debe ayudarenel conocimientode lascaracterísticasde
lasrocaspara seleccionaradecuadamente lamaquinariaylosprincipalesútilesde desgaste
y deconsumo.
3.3. CONSIDERACIONESRESPECTOA LOS VERTEDEROS
El criterioprincipal paradiseñarlosvertederosesque “el mejorvertederoesel que no
existe y,después,el propiohueco de laexplotación,que debeseraprovechadoparatal
fin”.Además,lamodernaingenieríadebe tender,encualquiercaso,a reducirlosresiduos.
Los tiposde vertederosconsideradosusualmenteson:
· Interior
· Exterior
· Mixto(el másfrecuente)
· Presasde residuos
Los criteriosparaelegirel emplazamientodel vertederoson:

5. · Geotécnicos EstabilidadySeguridad
· Económicos Distanciay preciode losterrenos
· Ecológicos Integraciónenel medioambiente
· Topográficos Volumenyvida
· Mineros Sinmineralizacionesenel subsuelo.
3.4. CONSIDERACIONESRESPECTOALDRENAJE Y DESAGÜE
Los objetivosprincipalesde lainfraestructurade drenaje ydesagüe son:
· Tenerel agua por debajode lacota de explotación.
· Desviarloscaudalespúblicos,sincontaminarlos.
· Utilizarel agua de la mina.
Para losgrandesproyectosminerosacieloabierto, el proceso que debe seguirsees
elsiguiente:
1. Estudio hidrológico,paradeterminarlacantidad,calidad ysituacióndel agua,así
como larealizaciónde perfilespiezométricos.
2. Estudio geomecánico,de losefectosdel aguasobre laalturay taludescríticos,
midiendolainfluenciadel aguaenlaestabilidaddel tajo acrear.
3. Aprovechamientodel agua, mediante el diseñoycálculode represas,
espesadores,canales,tratamientode lasaguasresiduales, etc.
4. Recuperacióny uso del agua en laminay las plantasde tratamiento,explotando
laposibilidaddel reciclaje yde larecuperaciónde lossubproductosque puedallevarel
agua.
5. Desagüe exterior,a partir del diseñodel canal de guardaperimetral ydel control de
losvertidosinevitables.
6. Drenaje subterráneo,mediante laprogramaciónde lossondeos,pozosygaleríaspara
drenareltajoprogramado.
7. Desagüe interior,estableciendolasconducciones,regatasydecantadorespara,
desdeellos,bombearal exterior.Determinaciónde lasbombasytuberías,
establecimientode sunúmeroyde lacalidadde los materialesaemplearenel
desagüe.
3.5. CONSIDERACIONESRESPECTOA LA RESTAURACIÓN AMBIENTAL
El criterioprincipal aconsiderarcuandose afrontala restauraciónmedioambientalesel de
“dejarel espacioafectadomejorque estaba,dadoque nuncaseráposible dejarloigual que
estabapuesfaltael mineral”

6. Existe unsegundocriterioenvirtuddel cual larestauraciónmedioambiental “puedeserun
negociomásque unretotecnológico”.
Los objetivosbásicosde larestauraciónson:
1. Crear unageometríade lascanchas y escombrerasque seanestables
estructuralmente,paralocual se prestaráespecial atencióna:
· Diseñosgeotécnicos
· Formas de vertidoyconstrucción(arriba– abajoo bienabajo – arriba)
2. Integraciónenel paisaje del entornomediante el correctodiseñode formas
geométricasadaptadasal terreno:
· Rellenode tajos total o parcialmente.
· Descabezamientoosuavizadode taludes.
· Implantaciónde lavegetación.
3. Uso y aprovechamientode losterrenosrecuperados:
· Usos agrícolas y forestales
· Usos recreativosyeducativos
· Usos industrialesyurbanísticos
· Reconstrucciónde mediosnaturales
· Vertederoscontroladosde estérilesyresiduos urbanos
· Depósitosde agua
4. Viabilidadeconómicade larecuperaciónde losterrenosafectados.Estudiode la
rentabilidadde lasolución.
3.6. CONSIDERACIONESRESPECTOA LA SELECCIÓN DE LA MAQUINARIA
La principal reglaparael diseñoenlamoderna ingenieríamineraes;
La maquinaria define el sistema y la geometría del diseño de la explotación.
Todo procesode selecciónde maquinariaanalizaunconjuntode criteriosdenominados
básicosogenerales,asícomo otrogrupo definidocomocriteriosespecíficos.
I. CRITERIOSBÁSICOS
· Condicionesdelentornoenlasque se vana desarrollarlasoperaciones,como
son altitud,temperatura,precipitaciones,vientos,tipode terreno,
accesibilidad,infraestructuraeléctrica,disponibilidadde manode obra,talleres
o basesde losdistribuidoresde lamaquinaria,proximidadaáreashabitadas,
limitacionesambientales,
· Característicasdel depósitomineral:
o Estérilesanterioresalamineralizaciónyde recubrimiento(potencias,
naturalezaygrado deconsolidación,propiedadesgeomecánicas,
estabilidadde lostaludes, ángulode reposodelosestérilessueltos,
etc.).

7. o Mineralización(tipoyforma,espesores,inclinación,propiedades
geomecánicas,alterabilidad).
· Hidrologíae hidrogeología
· Otras propiedadesde losmateriales(densidades,factoresde esponjamiento,
abrasividad,pegajosidad).
· Parámetrosde la explotaciónque definenlageometríade lasmismayla
organizaciónquese aplicaráparallevaracabo lostrabajos(límitesde
propiedad,dimensionesdelaexcavación,alturasde banco,anchurasde pista,
bermas,organizacióndel trabajo,ritmosdeproducción,selectividadminera,
vidadel proyecto,disponibilidadde capital,
II. CRITERIOSESPECÍFICOS
· Criteriosde rendimiento(capacidadde producción,fuerzasde excavacióno
arranque,tiemposde ciclo,alturas,velocidades)
· Criteriosde diseño(potenciatotal,vidaenservicio,robustez,configuración,
facilidaddemantenimientoyreparaciones,nivelesde ruido,fuentesde
energía,).
· Criteriosde servicio(maquinariaauxiliarrequerida,frecuenciade servicio,
repuestosnecesitados,herramientasrequeridas,adiestramientodelpersonal.).
· Criterioseconómicos(costesde propiedad,operación,amortizaciones).
3.7. CONSIDERACIONESRESPECTOA LA SELECCIÓN DEL PERSONAL
La importanciade lacorrecta seleccióndel personal radicaenque todaactividad
humanaorganizadaplanteadosrequisitos:ladivisióndeltrabajoen distintastareasyla
coordinaciónde lasmismas.Laestructurade laorganizaciónes,consecuentemente,el
conjuntode todaslas formasenque sedivide el trabajoentareasdistintas,consiguiendo
luegolaefectivacoordinaciónde lasmismas.
En una explotaciónminera,estaestructuradebe seraquellaque permitaalcanzarlos
objetivosdeproducciónconuncoste aceptable ymanteniendosiempreunaltogradode
profesionalidadyseguridad,asegurandosiempre elcorrectofuncionamientode todoslos
departamentos.
No se trata, por tanto,de definirestructurascopiadasde otras,sinode conseguirque la
estructurafuncionede formaarmónicayal ritmoque se ha fijado,donde cadamiembro
conoceperfectamentesupapel ylodesempeñaenel momentoenque debe hacerlo,
evitándose asídistorsionesque se reflejenenel normal funcionamientodiario.