PTAC

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN
FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
DISEÑO Y MODELAMIENTO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
ACIDAS EN LA UNIDAD MINERA ISCAYCRUZ-OYON.
Tesis presentada por los Bachilleres:
CRUZ PEREA PAOLA MERCEDES
LARICO VILCA WALTHER CARLOS
Para optar el titulo profesional de:
INGENIEROS QUÍMICOS
--~~.·~~-=~==----~
UNSA- SADI
No. Doc.__Q_~_:...JY_-:_)4..!.L!......
AREQUIPA-PERU No Ei..........,J2.L........E?ftU0..ft16_J.f2<f..

2. DEDICATORIAS
Con todo mi cariño y mi amor para las personas que hicieron todo en la
vida para que yo pudiera lograr mis sueños, por motivarme y darme la
mano cuando sentía que el camino se terminaba, a ustedes por siempre mi
corazón y mi agradecimiento.
P. Eddy y M. maritza
Como un padre siempre te he visto y como. una madre también, gracias a
su sabiduría influyeron en mi la madurez para lograr todos los objetivos en
la vida, es para ustedes está tesis en agradecimiento por todo su amor.
Gracias amado abuelo Félix .
Para mis padres que siempre estuvieron en los momentos más difíciles de
mi vida y mis hermanos que me apoyaron siempre para lograr mis
objetivos a ellos con todo cariño mis agradecimientos.
Gracias P. Larico y S. Vilca y hermanos

3. INDICE
CAPITULO 1
GENERAL!DADES
1.1 .Problema de lnvesNgacion..........................................................................7
1.2. Objetivos Generales................................................................................7.
1.2.1 Objetivos Especificas...............................................................................................7
1.3 Justificación Social....................................................................................7
1.3.2.Justificación tecnológica..........................................................................8
1.3.3.Justificación ambiental. ............................................................................8
1.4. Hipótesis...........-
...................................................................................9..
1.5. Algoritmo de la investigación.....................................................................9
CAPITULO 11
FUNDAMENTO TEORICO
2.1. El agua y la mina...................................................................................1O
2.1.1 Efectos hidrológicos de las actividades mineras..........................................1O
2.1.2 Alteraciones en aguas subterraneas....................................~ ....................1O
2.13 Alteraciones de las aguas superficiales.........................................................................................12
2.1.4 Aguas generadas en las actividades mineras.....................................................17
2.2 Prevencion de la formacion de aguas acidas................................................25
2.2.1. Metodos de barrera ..................................................................................34
2.2.2. Metodos. de quimicos..........................................................................................47

4. 2.2.3 Metodos de inhibición bacteriana .......................................................................48
2.3. · Tra~amiento· de eftuentes..........................................................................49
2.4. .Base de dise·ño ..................................................:....................... .
._;....;................;...............·..........................................................................................41
CAPITULO 111
TAMAÑO Y LOCALIZACION
3.1. Localización geográfica ........................................................................................4
3.2 . Condiciones de sitio .............................................................................................4
3.3. Descripción del proyecto ....................................................................................47
3.4. Legislación .........................................................................................................48
3.5. Códigos y normas ..............................................................................................39
3.6. Formato ..............................................................................................................39
3.7. Unidades de medida ..........................................................................................40
CAPITULO IV
INGENIERIA DE PROYECTO
4.0. Criterios de diseño .............................................................................................41
.. 4.·1 ~ ·T.anques. a~mosféricos ........................................................................................41
4.2. Diseño y selección de equipos ....~ ......................................................................42
4.3. Sistemas motrices ...................................·...........................................................45

5. .4.4. Ag_itadores ...................................·
........................................................................48
4.5. Dimencionamiento de lineas ..............................................................................49
4.6. Cargas en los equipos ........................................................................................53
4.7. Disposición de los equipos.....:............................................................................53
4.8. Requerimientos de seguridad ............................................................................54
4.9. Requerimientos ambientales en el diseño .........................................................55
CAPITULO V
DISEÑO DE PLANTA
5.1 Elección del proceso de tratamiento...........................................................52
5.2 Descripción del sistema propuesto..........................................."..................5?
5.3 Dimensionamiento hidráulico...........................................................:..........91
. .
5.4.Descripción general del sistema ...........................................................................92
5.5.Datos de entrada a la simulación hidraúlica ....................................................98
5.6.Condiciones de operación .....................................................................................99
5.7.Dimensionamiento de tuberías ............................................................................100
5.8.Metodología de análisis ......................................................................................102
5.9.Resultados de análisis ........................................................................................102
5.1 O.Dimensionamiento de tuberías .........................................................................107
5.11.Dimensionamiento y selección de bomba .........................................................109
5.12.Balance de masa ..............................................................................................110
5.13 Conclusiones ......................................................................................111
5.15 Recomendaciones.................................................................................112

6. 5.16 Bibliografía......................................................................................... 113
5;17 Anex:os.................................................................................................114

7. ÍNDICE DE TABLAS
Tab~a 2.1.2 Efectos medio ambiental~s de la minería sobre las aguas subterránea...11
Ta9~a 2.1.2.1: Resumen de posibles efectos medioambientales de la minería a cielo
abierto....................................................................................,.................14
Ta~~a 4-1: Temperatura de diseño para equipos y tuberías..................................42
Tabla 4-2: Factores de diseño de equipos........................................................44
Tab~a 4-5.1_: Criterios para dimensionamiento de tubería.....................................49
Tabfa 4-6.3: Criterios para líneas de descarga de bombas..................................52
Tabla 5.2 de característica de tanque regulador TKR-01 ....................................63
Tabla 5.2.3 Tabla de características del tanque regulador TKM-01 .......................68
Tabla 5.2.4 Tabla de características del Cajón de bombas CJN-01 .......................74
Tabla 5.2.4 Características de Cajón de floculación CJN-02...............................75
Tabla 5.2.4 Características de Cajón de pulpa CJN-03.......................................76
Tabla 5.2.5 Características del Cajón de recepción CJN-04.................................82
Tabla 5.2.6 Características de Suministro e Instalación del Horno de Combustión de
GLP. HCB-01 y HCB-02......................·........................................................85
Tabla 5.7-2: Criterios para dimensionamiento de tuberías................. :.................97
Tab~a 5.9-3: Resultados Hidráulicos- Tubería 01 ...........................................100
Tabla 5.9-3: Resultados Hidráulicos - Tubería 03...........................................100
Tabla 5.9-4: Resl!ltados Hidráulicos- Tubería 04...........................................101
Tab~a 5.9-5: Resultados Hidráulicos- Tubería 06...........................................101

8. Tabla 5.9.-6: Resultados Hidráulicos- Tubería 07..........................................101
.T~b~a ~.9-7: Resu~tados Hidrá'-;'licos- Tubería 08...........................................102
.· .. ·. ,"·
Tabla 5.9-8: Resultados Hidráulicos- Tubería 09...........................................102
Tabla 5.9-9: Resultados Hidráulicos- Tubería 1O..........................................103
Tabla 5.9-10: Resultados Hidráulicos- Tubería 12.........................................104
Tabla 5.10.-1: Red de tuberías de Planta PTAM..............................................105
Tabla 5.11-11: Bombas de transferencia........................................................107
Tabla 5.12-12: Balance de Materia de Planta PTAM.........................................11 O

9. .- . .. ·: ..
.ÍNDICE DE FIGURAS
. ~ -.
·Fig. 2. 1.4. 2. 1:Thiobacilli Ferrm~idans. Los ejemplares de la izquierda y el centro
proceden de un generador de bacterias..................................................................19
Fig.2.1.4.2.1:rhiobacilli Ferroxidans. Los ejemplares de la izquierda y el centro
proceden de un generador de bacterias............................................................. 21
Fig. 2.1.4.21.2: Microfoto de la bacteria Thiobacil/us Ferrooxidans.............................23
Fig.2.2.1.2: Escombrera de estériles potencialmente producto~es de acidez con y sin
aislamiento..................................................................................................26
. .
Fig.2.3.2-.1: Diagrama de flujo correspondiente al tratamiento de agua ácida de mina
mediante adición alcalina y oxidación del hierro..................................................30
Fig.2.3.2.2: Diagrama de flujo correspondiente al tratamiento de Neutralización en
serie...........................................................................................................31
Figura 5.2 Entrada de la mina subterránea........................................................57
Fig.5.2 Oiagrama de proceso..........................................................................62
Figura 5.2.1 Sistema de captación de agua.......................................................64
Figura 5.2.3 Tanque neutralizador.....................~ ............................................. 73
Figura· 5. 2.4 Sedimentador............................................................................81
Figura 5. 25 Suministros baranda· metálica.......................................................83
Figura 5. 10 1: Tramos de tuberías principales de Planta PTAM......................... 1·05

10. Figura 5.12 1: Proceso de Tratamiento de Agua Planta PTAM.. ......................... 109
Figura 5J2 2: Corrientes. principales de Planta PTAM....................................110

11. CAPITULO 1
GENERALIDADES
1.1. PROBLEMA DE INVESTIGACION
En el año 201 O salió en vigencia el Decreto Supremo D.S. 010-201 0-MINAM el cual
establecía los Límites Máximos Permisibles de Efluentes Líquidos de Actividades
minero-Metalúrgico , el cual dictaba que el cumplimiento de este es obligatorio para
toda actividad referente al sector Minero - Metalúrgico, por lo tanto las Mineras
ubicadas en el país deben cumplir con dicho Decreto Supremo, por lo que en este
proyecto se diseñará una alternativa tecnológicamente viable, que permita que las
aguas industriales en una Minería en la costa del País se encuentren en los Límites
áximos Permisibles establecidos en el Decreto Supremo.
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. OBJETIVO GENERAL
Diseñar y modelar una Planta de Tratamiento de Aguas Acidas perteneciente a una
Unidad Minera denominada lscaycruz ubicada en la Provincia de Oyón
Departamento de Lima, que permita mantener los parámetros bajo la Normativa
Legal Vigente.
1.2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Ubicar la planta de tratamiento de aguas acidas dentro del área de la Unidad
Minera lscaycruz.
Evaluar y elegir un proceso de tratamiento de aguas ácidas de acuerdo a las
necesidades de la Unidad Minera lscaycruz.
-7-

12. Determinar las condiciones de la fase constructiva para la el tratamiento de
las aguas acidas en la Unidad Minera lscaycruz.
Evaluar y diseñar las tuberías para el tratamiento de aguas acidas mediante el
software AFT Fathom 7.O
1.3. JUSTIFICACION
1.3.1. JUSTIFICACIÓN SOCIAL
• En la actualidad los problemas de las empresas mineras se hace más grande
debido a una falta de conocimiento sobre el impacto ambiental que puede
ocasionar la realización de las actividades mineras.
• Es necesario preocuparnos en estos empresarios y darles información sobre
la importancia del cuidado y preservación del medio ambiente lo cual La
minería y sus actividades asociadas pueden ser la causa de daños
considerables al medio ambiente físico y biótico.
• Al desarrollarse este proyecto, se contribuiría a la generación de empleo
debido al requerimiento de personal para su instalación y operación.
• La instalación de la planta conllevará a un ahorro a la Minera al evitar
sanciones producto de no cumplir con la normativa.
1.3.2. JUSTIFICACIÓN TECNOLÓGICA
• En la actualidad existen nuevos materiales y equipos que sirven de
soporte en las estructuras para el diseño optimo en plantas mineras de
drenaje ácido con un tiempo de vida útil de 20 años, los cuales son
suficientes para lograr un trabajo efectivo hasta el cierre de mina.
Las exigencias internacionales para calidad y medio ambiente como son
las ISOS prevén un cierre de mina sin pasivos ambientales, en el
presente trabajo de investigación consideraremos un diseño y
modelamiento óptimo para la UM lscaycruz-Oyon
1.3.3. JUSTIFICACIÓN AMBIENTAL
-8-

13. • El cuidado del medio ambiente es un tema muy importante, y específicamente
la contaminación del agua, el cual es el mayor receptor de los afluentes
industriales líquidos generados por el hombre, por lo tanto con el desarrollo de
este proyecto se reducirá la carga contaminante de las aguas de una Minería
a los límites máximos permisibles establecidos por la normativa vigente, así
reduciendo el impacto ambiental de estos.
1.4. HIPÓTESIS:
• Establecer por medio de una evaluación tecnológica, económica y ambiental,
que la alternativa seleccionada permitirá cumplir con los límites máximos
permisibles de acuerdo a la normativa vigente.
1.5. ALGORITMO DE LA INVESTIGACIÓN:
Fuente: Elaboración propia
CAPITULO 11
FUNDAMENTO TEÓRICO
-9-

14. 2.1. EL AGUA Y LA MINA
2.1.1 EFECTOS HIDROLÓGICOS DE LAS ACTIVIDADES MINERAS
Las labores mineras pueden incidir de forma diferenciada sobre las aguas
subterráneas y las superficiales. Las minas de gran tamaño y profundidad pueden
interceptar enormes volúmenes de agua de uno y otro tipo. La minería en profundidad
interfiere fundamentalmente con las aguas subterráneas, aunque también está
relacionada con las aguas superficiales a raíz de fenómenos de subsidencia y
descarga. Las escombreras y depósitos de estériles procedentes de minería
subterránea dan lugar a problemas de gestión del agua semejantes a los producidos
en minería superficial. Asimismo, las aguas empleadas en el proceso posterior a la
extracción pueden suponer una fuente de contaminación. Sin embargo, la legislación
actual conduce a la introducción de operaciones en circuito cerrado en tales procesos,
de forma que se eviten los vertidos a cauces. La minería interacciona con muchos de
los aspectos del ciclo hidrológico, tales como infiltración, escorrentía, almacenamiento
y retención del agua en zonas superficiales, saturadas o subterráneas, así como su
curso por los cauces. Las zonas de recarga pueden resultar alteradas al retirar la
cobertera vegetal antes de las explotaciones, e incluso el suelo puede verse afectado.
Los cambios producidos en el flujo de infiltración afectan a los niveles de aguas
subterráneas y los acuíferos superficiales que sean interceptados por las labores
deberán ser drenados como parte de la operación minera, con la consiguiente
afección del nivel piezométrico de la zona circundante, cuyo dominio de extensión
puede llegar a varios kilómetros en ciertos casos.
2.1.2. ALTERACIONES EN AGUAS SUBTERRÁNEAS
Tanto la minería a cielo abierto como la subterránea producen alteraciones de la
hidrología de la zona donde se ubican pudiendo dar lugar a: descensos de los
-10-

15. niveles piezométricos regionales, incrementos del caudal de los cauce cercanos a
partir de la descarga de aguas bombeadas en el interior de las minas e intrusiones
de aguas salinas y contaminaciones de acuíferos. En la Tabla 2.1.2 se resumen los
posibles efectos medioambientales que las explotaciones pueden ejercer
sobre las aguas subterráneas, sus causas y algunas medidas
correctoras en cada caso.
Tabla 2.1.2 Efectos medio ambientales de la minería sobre las aguas subterráneas .Causas
y corrección de las medidas
Parrf;¡;etro
Impacto medio
ambiental
Catt.ras 110
CotJfro!ables
CatMas
Controlables
Posibles
medidas
atm11adora..r
Ccmtidad
Depresión del nivel de
Altemción de caudales
agua
-nivel piezométrico natural
-caud'll y dirección n:1tuml -caracteristicas geológicas
de flujo del agua subterriÍ.o.ea
-materi.'ll de relleno
-interceptado de agua sub- -diferente ritmo de pe,rcoL'l-
terránea al abril: un pozo ción a través del relleno y el
material encajante
-corta expuesta a oxidación
-cubrición de escombreras
-reducción de la longitud con suelo veget.'ll
del pozo -sellado con Illllteriales in1-
-uso de dren.'ljes o barreras permeables
-relleno del hueco fin.'ll
Fuente: (Sengupta 2002).
- 11-
CalMadQttffllim
Agua superficial ácida o
mineralizada
-precipit'lciones
-características del aculfero
-geoquúnica del entorno
-estériles expuestos a oxida-
ción
-alteración de los regúnenes de
flujo del agu.'l subterriÍ.o.ea
-ubicación selectiva de estériles
-prevención de L'l penetmc.ión
de agua
-medidas de remediación

16. 2.1.2.1 MODIFICACIÓN DEL NIVEL PIEZOMÉTRICO
Si un acuífero es interceptado por las excavaciones mineras, el agua subterránea
puede penetrar al interior de las labores. Esta penetra de forma heterogénea a través
de fallas, planos estratigráficos, etc., siendo muy variable e impredecible el caudal
transmitido. Por esto generalmente la minería subterránea necesita durante su
explotación, un drenaje continuo durante extensos periodos de tiempo. Ello provoca
alteraciones del balance de los acuíferos afectados mediante amplios conos de
presión. Durante la operación se pueden aplicar diferentes sistemas de drenaje para
garantizar la estabilidad de los taludes y permitir la ejecución de las labores
mineras evitándolos problemas sobre materiales y equipos, que se deriven de la
presión del agua subterránea.
Como medida para mantenerlos niveles piezométricos en el entorno de las
explotaciones se emplean barreras o pantallas hidráulicas que impiden la penetración
del agua subterránea en el hueco excavado y permiten reducir el volumen de agua a
bombear. El drenaje se puede realizar a través de diques en la parte inferior de la
explotaciónobienatravésdegaleríasopozosverticales.Laseleccióndeunsistemaadecuado
debombeodependedelahidrogeologíadelazonayeltamañodela mina.
Los efectos del bombeo son más importantes en los acuíferos confinados que en los
libres ,ya que en los primeros debe bombearse un gran volumen de agua para apreciar
un descenso del nivel piezométrico. Como consecuencia, se pueden producir
alteraciones importantes (desecación de manantiales, alteración vegetal, hundimientos,
etc.) que son difíciles de superar posteriormente.
2.1.2.2 CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA
Las actividades mineras pueden provocar la contaminación de acuíferos en función de
cómo sean la evacuación de las aguas de las explotaciones, el tratamiento de los
minerales, el relleno para sostenimiento de los huecos, etc. En general, esta
contaminación es irreversible.
Las labores mineras abandonadas e inundadas pueden convertirse en una enorme e
impredecible fuente de agua. Las capas fracturadas o colapsadas a consecuencia de
las exploraciones, así como las capas explotadas y conectadas entre sí y con pozos
comunicados con la superficie, se convierten en conductos para la libre circulación del
- 12-

17. agua .Todo esto complica mucho la hidrogeología, especialmente en el caso de
labores antiguas, de cuyos detalles no se conserva constancia escrita. El
mantenimiento del bombeo es aconsejable durante y tras la clausura de la explotación,
ya que no solo se evita la contaminación de los acuíferos interceptados.
Cuando se interrumpe el bombeo, el nivel piezométrico asciende, la mina es inundada
por un agua que, en contacto con la que fuera parte activa de la mina, se acidifica y
enriquece en hierro, debido a la oxidación de sulfuros presentes, como la pirita. La
inundación de minas interconectadas que contienen gran cantidad de pirita oxidada
genera rápidamente un importante volumen de agua contaminada. Con el ascenso del
nivel piezométrico , esta agua puede alcanzar la superficie y generar un importante
impacto medio ambiental. El tiempo que tardará dicho nivel piezométrico en
encontrar su equilibrio depende del volumen de agua afecta doy del caudal de
descarga.
A pesar de que la minería se asocia con frecuencia al deterioro de la calidad del agua
,esto no siempre es así. Muchas de las "aguas de mina" poseen buena calidad y
pueden ser vertidas normalmente a cauces y tener uso industrial, agrícola o incluso ser
potables.
2.1.3. ALTERACIONES EN AGUAS SUPERFICIALES
Los problemas derivados de la interacción entre las aguas superficiales y las labores
mineras son generalmente sub estimados. Los volúmenes de aguas superficiales que
penetran en las minas pueden superar a los correspondientes de aguas subterráneas
.A medida que se incrementan los huecos de las explotaciones a cielo abierto, también
es incrementado el almacén artificial de aguas superficiales retenidas en el mismo y
por ende, los riesgos potenciales asociados al mismo.
Los principales efectos que sobre las aguas produce la minería superficial están
relacionados con la interceptación y recirculación de los cursos superficiales (a través
de drenajes artificiales construidos para evitar la natural penetración de las aguas en
las labores), así como la reducción de capacidad de infiltración de los mismos(debido a
la compactación de los suelos, la construcción de escombreras y obras de
infraestructura).La percolación de agua en el interior de las escombreras incrementa
-13-

18. el volumen de las mismas y reduce su consistencia y estabilidad, pudiendo llegar
a colapsar. Todos estos problemas pueden ser disueltos mediante un cuidadoso
diseño de la mina, basado en la predicción y modelización de la hidrología de la zona
donde se desea ubicar aquella.
Desde el momento en que es modificado el drenaje natural para impedirla entrada de
agua a las explotaciones se puede hablar de alteración en aguas superficiales. Los
nuevos cauces generados dejan al descubierto superficies de roca y suelo que el agua
no controlada puede erosionar, movilizando sus partículas más finas. Como
consecuencia, se puede hablar de varias alteraciones fundamentales en las aguas
superficiales: turbidez, que afecta al equilibrio biológico de las aguas; incremento de
temperatura, con riesgos ecológicos importantes y contaminación química (derivada de
la disolución de compuestos solubles que constituyen las rocas y los cambios de pH).
En la Tabla 2.1.3 se muestran los principales efectos medioambientales de la minería a
cielo abierto sobre las aguas superficiales, así como sus posibles causas y medidas de
prevención.
Tabla2.1.2.1: Resumen de posibles efectos medioambientales de la minería a cielo
abierto sobre las aguas superficiales, causas y medidas atenuadoras.
0
arámetro Calidad r-ísíca Calidad Química Drenaje
Impacto
medio Erosión y sedimentación fgua superficial ácida o ~Iteración del
ambiental mineralizada drenaje natural
-precipitaciones -precipitaciones -distribución n
Causas no -topografía original geoquímica, distribución ~ ral del drenaje
Controlables -drenaje natural S-
-vegetación natural ratigrafía del recubrimiento¡g__eo_guímica del
-14-

19. inversión del recubrimiento
Causas topografía de escombreras-materiales de escombrera -método de dis~
Controlables agua retenida en la corta - sición del estéri
-perfil del suelo tras el minaacumulación de aguas -sedimentación
vegetación tras el minado la
Posibles
medidas
-reducción de pendientes y
longitud de escombrera
atenuadoras derivación del agua
superficial para evitar el
área minera activa
corta
cambios de permeabilida
,..identificación y posible
ubica- ción selectiva de
escombreras
-derivación del drenaje
ubicación
selectiva del
recubrimiento
-clasificación
-sedimentación de sólidos de es- tériles
~n sus- pensión antes de la uso de cubierta vegetal -re vegetación
Fuente: (Sengupta, 2002).
No solo la minería a cielo abierto afecta a la hidrología local, si no que las labores
subterráneas, aunque en mucha menor extensión, también pueden hacerlo.
Por ejemplo, la subsidencia y fracturación asociadas a este tipo de minería pueden
dar lugar a la desviación del sentido de las aguas en superficie. Esto puede subsanar
semi permeabilizándolos lechos de los cauces para evitarla percolación de las aguas
en profundidad. Por otro lado, el agua que penetra en el interior de una mina
subterránea es generalmente drenada y bombeada hasta la superficie .Por ello son
necesarias precauciones para evitar en lo posible la contaminación del agua, ya que,
aunque parte de ésta es reutilizada, el resto es descargado en cauces cercanos, por lo
que puede ser necesario un tratamiento anterior a la descarga. Finalmente, la minería
subterránea suele generar importantes volúmenes de estériles que sea pilan en 1la
superficie. Las áreas de escombreras deben ser adecuadamente gestionadas y
restauradas .La mayoría de los problemas de contaminación de aguas asociados a
minería superficial son también aplicables al caso de las escombreras generadas por
minería subterránea
-15-

20. 2.1.3.1 MEDIDAS DE CONTROL DE LAS AGUAS SUPERFICIALES
La gestión de las aguas superficiales supone un tema de gran consideración en las
minas a cielo abierto y las áreas de escombrera, aunque no lo es tanto para la minería
subterránea. En algunos casos es necesario el. control para evitar la inundación d las
labores mediante desviación, drenaje o bombeo de las aguas interceptadas. Las minas
subterráneas suelen bombear sus aguas hacia una balsa de almacenamiento, desde
donde se puede monitorizarla calidad del agua y estimar si es necesarios un
tratamiento o bien , regular el flujo de vertido en función del caudal receptor.
Para controlar el agua superficial de los alrededores de una explotación minera son
necesarias las siguientes medidas:
• Interceptación del agua de escorrentía.
Es frecuente la construcción de trincheras o canales perimetrales alrededor de la mina
en superficie para recogerlas aguas interceptadas. Esta medida funciona bi
direccionalmente, de forma que se evita la salida de posibles aguas contaminadas
desde el interior hacia el exterior de la mina y no se permite la penetración de aguas
superficiales su puestamente no contaminadas en las labores mineras. En la
construcción de estos canales debe evitarse en lo posible los riesgos de erosión por las
aguas y en algunos puntos críticos puede ser necesaria la impermeabilización de sus
fondos.
• Control de las precipitaciones directas sobre las labores
Las lluvias caídas sobre la zona de explotación han de ser recogidas y controladas en
la medida de lo posible. La inundación de dicha zona origina problemas prácticos en la
ejecución de las labores (dificultad de movimiento de la maquinaria, reducción de
estabilidad en pendientes, etc.) y conduce a pérdidas de producción. En este caso el
agua es generalmente derivada a una balsa d~sde la cual es bombeada
posteriormente.
• Prevención de la erosión de escombreras
El flujo superficial de las aguas puede causar severa erosión, especialmente sobre la
superficie de las escombreras y el material erosionado puede ser depositado en los
-16-

21. canales balsas o en las propias labores mineras. Para reducir la erosión deben
mantenerse pendientes poco pronunciadas y facilitarla infiltración en aquellas áreas
donde sea posible. La erosión en escombreras puede controlarse estabilizando su
superficie, revegetando aquellas que ya no permanezcan activas, utilizando
membranas geo textiles y creando canales y sistemas de drenaje apropiados que
deriven las aguas en otra dirección.
• Tratamiento del drenaje de la mina
Las aguas que son recogidas en los canales, balsas y labores mineras pueden
contener limos, aceites y otros contaminantes. En posterior en capítulos se trataran las
características químicas de las aguas de mina. ·En lo que se refiere a su carga en
sólidos en suspensión, éstos proceden en su mayor parte del material que el agua ha
ido erosionando a su paso , pudiendo ocasionar la contaminación de cauces y lagos
con grandes volúmenes de sedimento. La deposición de estos limos sobre el lecho de
un cauce reduce su capacidad, induciendo a mayores riesgos de inundaciones en
época de crecidas. La más común solución a este problema es aplicar un algún tipo de
tratamiento al agua de mina para sedimentar sus sólidos. Ello se puede conseguir
mediante balsas de sedimentación, que suponen un método eficaz y económico para
deshacerse de los sólidos en suspensión de las aguas tanto durante la vida activa dela
mina como tras su clausura. El dise~o de estas balsas depende de factores como el
tamaño de partícula de los sólidos, la velocidad de sedimentación y el caudal a tratar
(UK DoE, 1988). La eficacia de estos :sistemas se ve muy reducida si los caudal es son
'
muy variables, en cuyo caso sería ne~esaria una modelización del flujo superficial de la
zona para prever sus variaciones y establecer dispositivos específicos (canales by-
pass, dispositivos para aguas de tormenta, etc.).
-17-

22. 2.1.4 AGUAS GENERADAS EN LAS ACTIVIDADES MINERAS
Se pueden dividir en dos grupos fundamentales, independientemente de su
procedencia: aguas alcalinas y aguas ácidas.
2.1.4.1. AGUAS ALCALINAS
Estas aguas de bajo poder de solubilizarían proceden de la circulación de aguas
subterráneas o superficiales a través de materiales calizos o dolomíticos. La
disolución del carbonato cálcico tiene lugar debido a la presencia en el agua del
anhídrido carbónico, que da lugar a la reacción:
CaC03+ C02+ H20 ~ca+ + 2HCQ-3
Puede resultar muy perjudiciales, (a veces tanto como las aguas ácidas), ya que
pueden lixiviar materiales que supongan un importante aporte de
contaminantes. Son más comunes en minería subterránea que de cielo abierto.
2.1.4.2. AGUAS ÁCIDAS
Se generan en la explotación de yacimientos de carbón, sulfuros metálicos o de
uranio, quedando expuestos a meteorización grandes volúmenes de materiales
sulfurosos y representan la principal causa de contaminación de aguas derivada de
la minería. Para su formaciones imprescindible la acción bacteriana en condiciones de
aerobios, e influyen también ciertos factores como pH, cantidad de oxígeno y C02,
temperatura, humedad y características cinéticas, capacidad de neutralización del
entorno, etc.
2.1.4.2.1. REACCIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS DE GENERACIÓN DE
ACIDEZ
La oxidación bacteriana de minerales sulfurosos es la principal causa de generación
de ácido sulfúrico en el entorno de labores mineras .Para cualquier tipo de oxidación
es necesaria la presencia de un sustrato oxidable, un oxidante y un promotor de la
misma;en el caso de la oxidación mineral biológica tales papeles están
desempeñados respectivamente, por el mineral ,el oxígeno y un sistema enzimático
de microorganismos .Con este tipo de oxidación, suelen aparecer asociados
microorganismos autótrofos oxidantes de hierro, tales como Thiobacil/us
ferrooxidans(Foto2.1.3.2.1),Leptos piri/lumferrooxidans, Sulfolobus brierleyii y los
-18-

23. thiobacilos termofílicos. También pueden estar implicados otros autótrofos como
Thiobacil/us thioxidans y ciertas bacterias de tipo heterotrófico (Silver, M., 1987).
Fig.2.1.4.2.1:Thiobacilli Ferroxidans. Los ejemplares de la izquierda y el centro
proceden de un generador de bacterias y carecen de flagelo.EI de la derecha se ha
desarrollado sobre hierro ferroso y posee flagelo.
' •,:
5000x 20.000x 15.000x
Fuente: (Milis, C., 2002).
La oxidación bacteriana de minerales sulfurosos se atribuye a dos tipos de
mecanismos(directos e indirectos)que no son excluyentes entre sí. En los
mecanismos directos, los materiales de S y Fe son oxidados mediante acción
bacteriana, dando lugar a la formación de sulfatos metálicos según la reacción
General:
Además, en este caso el hierro férrico actúa como oxidante, formando sulfatos
metálicos, sulfatos ferrosos y azufre elemental, como se aprecia en la siguiente
ecuación:
Las bacterias pueden entonces re oxidar el hierro ferroso a férrico:
-19-

24. y el azufre elemental a ácido sulfúrico:
Los mecanismos indirectos no están restringidos solamente a los sulfuros metálicos,
sino que pueden afectar también a arseniuros, carbonatos, óxidos y silicatos. Por
tanto, los metales que no se encuentran en forma de sulfuros(AI, Cr, Mn, U y
alcalinotérreos) pueden ser solubilizados mediante el mecanismo indirecto.
2.1.4.2.1.1. OXIDACIÓN DE MINERALES CONSTITUIDOS POR SULFUROS
La pirita, como mineral sulfuroso más común, ha sido el mineral más extensivamente
estudiado en lo que se refiere a oxidación mineral bacteriana. Ésta, junto con la
marcasita (que posee idéntica composición química pero diferente estructura
cristalina), puede ser oxidada mediante mecanismos directos, según las siguientes
series de reacciones:
4FeS2+ 4H20 + 1402--t4FeS04+ 4H2S04
4FeS04+ 02+ 2H2S04--t2Fe2(S04)3+ 2H20
En primer lugar la pirita es oxidada directamente, con la formación de sulfato ferroso,
el cual es entonces oxidado a sulfato férrico. El ión férrico formado entonces puede
oxidar el mineral de acuerdo con la reacción:
El ión ferroso puede ser ahora oxidado biológicamente a hierro férrico y el azufre
-20-

25. elementa la ácido sulfúrico. Por último, el ión férrico se ve afectado por las reacciones
de oxidación-reducción con el sulfuro de hierro pasando a sulfato.
En la oxidación del hierro ferroso a férrico interviene la acción catalizadora de
bacterias que reducen el tiempo de transformación. En la primera etapa del proceso
de formación de las aguas ácidas, el pH está próximo a 7 y la oxidación debida al aire
y la debida a las bacterias, fundamentalmente a la "Thiobacil/us ferrooxidans" (Foto
2.1.3.2.1.1), se producen a un ritmo semejante. El carácter alcalino del agua
subterránea neutraliza parcialmente la acidez que se ha producido lentamente. En
una segunda etapa se acumula el ácido formado, descendiendo el pH y predominan
do la oxidación del sulfuro por la acción bacteriana. Y en una última etapa, el pH
desciende por debajo de 3 en las proximidades de los granos de sulfuro, variando la
generación de ácido al aumentar la solubilidad del hierro y disminuir la precipitación
de hidróxido férrico. El ión Fe2- es oxidado a férrico por la acción de las bacterias
(cuya acción es muy importante para pH inferiores a 3), y a su vez este último oxida al
sulfuro produciendo más ácido.
FeS2+ 14 Fe
3
++ 8H20 ~15 Fe
2
++ 2804
2
-+ 16 H+
Fig. 2.1.4.2.1.1: Microfoto de la bacteriaThiobacillus Ferrooxidans
.Q~S. MICRO
r 1
e,,_'"
__,...,....,.........::>'-_,__~·,_
Fuente: (Milis, C.,2002)
-21-

26. Con frecuencia se asume que cuanto mayor sea el contenido en pirita, mayor es el
potencial para la generación de acidez. Una tonelada de carbón con un contenido
del1% de azufre en la forma de pirita, puede producir hasta 16 kg de hidróxido de
hierro y 30kg de ácido sulfúrico. Sin embargo, la morfología que presenta el mineral
incide directamente en su capacidad generadora de ácido, ya que por ejemplo, la
pirita romboidal, compuesta por finas partículas, presenta mayor superficie de
reacción y resulta ser el tipo de pirita más reactiva.
En el caso de la pirrotina, al ser expuesta al aire, tiene lugar una difusión del hierro
hacia la parte exterior, el cual toma la forma de óxido u oxihidróxido, sin apenas
adoptar la forma de sulfato.
La arsenopirita se oxida rápidamente en condiciones de bajos valores de pH. Cuando
es sometida a oxidación, el As toma forma de óxidos y sólo una pequeña parte del
hierro (11) pasa a hierro (111).
La calcopirita expuesta a la atmósfera se altera dando lugar a la formación de
hidróxido férrico y sulfuros y sulfatos de cobre en su superficie.
La bornita, menos abundante quela calcopirita es mucho más inestable que ésta
cuando se la somete a meteorización. Durante la alteración del mineral, en primer
lugar el hierro migra a su superficie formando una costra de óxido férrico que con el
tiempo se desprende, dejando expuesta la parte enriquecida en sulfuro de cobre.
Los productos de oxidación de la galena son, en una primera fase óxidos y
carbonatos de plomo, dejando atrás un mineral residual deficiente en sulfuro metálico.
Si la exposición continúa, tendrá lugar la formación de sulfatos.
La esfalerita ha demostrado ser uno de los sulfuros más resistentes a la oxidación,
formando directamente sulfato de zinc en superficie.
Los sulfuros que constituyen fuentes primarias degeneración de acidez son pirita y
pirrotina, mientras que los principales productos secundarios son goethita, jarosita y
yeso.
-22-

27. Los minerales constituidos por carbonatos, tales como la siderita, pueden ser
oxidados por bacterias oxidantes de hierro:
y la smithsonita, por bacterias oxidantes de azufre:
Existe relación entre algunos tipos de bacterias y ciertos procesos de erosión en Jos
que es solubilizando el Aluminio. La T.Ferrooxidans (Foto2.1.4.2.1.2)
Ataca a minerales silicatados como glauconita, ilita o microclina, con destrucción y
neoformación de minerales .Algunos compuestos queJados, como los ácidos
orgánicos, producto de excreción de metabolismos microbianos, olosácidos húmicos
y fúlvicos, producto de de gradación vegetal, son capaces de solubilizar el Al de
minerales silicatados y oxidados.
Fig. 2.1.4.2.1.2: Microfoto de la bacteria Thiobacillus Ferrooxidans
-· ..... --.---·-"-·jt*: ....,..' - - .. -- ....- -.----- 1
.Cell . ·. ' ~,;.-~
1
Í tL...--
1~:.....m
_ __,
L.__.._._._._._.__._._..__..
Fuente: (NEDO, 2002)
El Manganeso supone sólo un O,1%de la masa total terrestre, pero sus
concentraciones en las rocas varían entorno a un10%.EIMn se encuentra
comúnmente en los minerales oxidados con dos valencias: la especies di valente
(altamente soluble)y tetravalente(altamente insoluble), las cuales suelen ser muy
estables. La reducción de Mn es estimulada por la acidez y las condiciones
-23-

28. reductoras y tiene lugar en la presencia de metabolismos bacterianos heterotróficos,
exudados de raíces vegetales, azufre autotrófico, tiosulfatos y oxidación de minerales
sulfurosos.
Otro mecanismo anaerobio para la generación de ácido sulfúrico a partir de azufre
elemental tiene lugar cuando el hierro férrico actúa como oxidante en las siguientes
reacciones:
S+ 4FeCI3+ 3H20 ~H2S03+ 4FeCI2+ 4HCI
H2S03+ 2FeC!s+ H20 ~H2S04+ 2FeCI2+ 2HCI
2.1.4.2.2. POTENCIAL DE PRODUCCIÓN DE ACIDEZ
El potencial de producción de acidez (APP)de una muestra determinada es una
estimación de la cantidad de ácido que ésta puede llegar a producir (Ciarke,
LB.,1995).Si se asume que es la pirita el único mineral capaz de generas acidez que
está presente en la muestra, el máximo APP se tendrá cuando toda la pirita de la
muestra reaccione para formar hidróxido férrico y ácido sulfúrico .Se suele expresar la
acidez como la cantidad de carbonato de calcio que sería necesaria para efectuar la
neutralización, de acuerdo con la siguiente reacción:
Según la anterior estequiometria, se requiere un mol de CaC03 por cada mol de
azufre, lo que significa que la acidez producida por 32.08 g de azufre es neutralizada
por1 00.09g de CaC03 y por tanto, el potencial de producción de acidez del azufre
pirítico es de 3.125g de acidez (como CaC03)por cada gramo de azufre.Para calcular
el APP es necesario determinar la cantidad de pirita presente que pueda ser activa, lo
cual no siempre es tarea fácil.
-24-

29. 2.2 PREVENCIÓN DE LA FORMACIÓN DE AGUAS ÁCIDAS
Para que puedan producirse las reacciones de generación de acidez en aguas, es
necesaria también la presencia de Jos componentes: sustrato mineral, oxidante y
catalizador biológico. Eliminar uno de ellos significa interrumpir dicha generación de
acidez. El traslado de la masa mineral a otro emplazamiento no es una solución
efectiva, por lo que se suele utilizarla exclusión del oxígeno o la inhibición de las
bacterias responsables de generación de acidez mediante agentes químicos que
afecten a su metabolismo o condiciones ambientales.
Los métodos preventivos comúnmente usados se basan en el control de la oxidación
de los sulfuros y se dividen en tres clases: métodos de barrera, químicos y de
inhibición bacteriana.
2.2.1. MÉTODOS DE BARRERA
Intentan aislar los sulfuros de Jos elementos meteorizantes o del sistema de transporte
hidrogeológico. Se distinguen tres técnicas:
2.2.1.1. REVEGETACIÓN DE LOS TERRENOS
Ayuda a mejorar la calidad de las aguas, ya que la cubrición de Jos estériles de mina
consuelos y vegetación incrementa la evapotranspiración y restringe la migración de
agua hacia la zona de sulfuros. Además, es evacuado oxígeno de Jos poros del suelo
por las raíces de las plantas y la respiración microbiana.
Esta técnica resulta eficaz pero no puede emplearse de forma exclusiva.
2.2.1.2. AISLAMIENTO DEL AGUA
Se trata de aislarlos sulfuros del agua como medio de reacción y como fluido de
transporte de Jos productos de la misma. Se suele colocar por encima de la cota del
nivel freático previsto tras la restauración, una capa de material permeable y alcalino
sobre los estériles sulfurados para ser cubiertos Juego por otra capa de materiales
impermeables.
Por otro lado, se pueden emplear barreras de. arcilla para proteger los frentes
'
-25-

30. descubiertos de mineral o huecos de labores antiguas y también para impedir que el
agua de los acuíferos interceptados entre en contacto con los estériles que puedan
producir lixiviados ácidos (Fig. 2.2.1.2).
Estos métodos de aislamiento no resultan eficaces porque las bacterias oxidantes de
hierro pueden sobrevivir en el interior de la masa mineral.
Fig.2.2.1.2: Escombrera de estériles potencialmente productores de acidez con y sin
aislamiento
a) Shi ab:lruníento
-26-

31. (Caruccio, F. T., et al., 2002)
2.2.1.3. AISLAMIENTO DEL OXÍGENO
El oxígeno es necesario para la oxidación directa de los sulfuros y la respiración
bacteriana. Mediante la inundación de las labores mineras se puede aislar el aire, evitan
do su contacto con los materiales contaminantes (Ayala, F., 1989). La velocidad de
difusión del oxígeno en agua es muy lenta, por lo que cuando las rocas que contienen
pirita son inundadas completamente, las reacciones por las que se forman aguas ácidas
se hacen considerablemente más lentas (Ciarke, LB., 1995). Estos métodos son
costosos pero constituyen una solución permanente.
2.2.2. MÉTODOS QUÍMICOS
Modifican la composición de las soluciones en los materiales rocosos y limitan las
posibilidades de reacción. Existen varias técnicas:
2.2.2.1. ADICIÓN ALCALINA
Consiste en la adición de ciertos compuestos tales como hidróxido sódico, caliza,
carbonatos sódicos que, además de neutralizarlas aguas ácidas, perjudican la oxidación
de los sulfuros. Se trata a del método más comúnmente utilizado para tratar estériles
piríticos de carbón.
La adición puede realizarse de diversas formas: carga del agua con productos alcalinos
antes de que ésta entre en contacto con los sulfuros; colocación de materiales alcalinos
en los puntos de recarga de los acuíferos, adición por medio de sondeos a las aguas
retenidas en minas abandonadas o en escombreras, neutralización de a guas
de es correntía mediante la intervención en diques o canales en los que ésta se recoge,
etc.
2.2.2.2. ADICIÓN DE FOSFATOS
La adición de fosfatos (apatito)dificulta la oxidación de los sulfuros debido a la
formación de fosfatos de hierro insolubles, disminuyendo la concentración de hierro
férrico disponible para la reacción con los sulfuros.
-27-

32. 2.2.3. MÉTODOS DE INHIBICIÓN BACTERIANA
Rompen el proceso de oxidación cíclico catalizado biológicamente. La presencia de
bacterias oxidantes del hierro (como Thiobacillus ferrooxidans) controla la
generación de aguas ácidas, por lo que es interesante eliminar estos microorganismos
para reducir sensible mente la acidificación dado que la oxidación inorgánica de la pirita
es muy lenta.
Son varios los tipos de bactericidas que han sido utilizados para evitarla formación de
agua ácidas. Básicamente, estas sustancias atacan a ciertos componentes de la
pared celular de la bacteria, lo cual destruye su integridad y permite al ácido penetrar
dentro de la célula. El cambio de pH que se produce en el interior de la bacteria , reduce
la actividad de las enzimas que catalizan la oxidación de la pirita. Mediante el uso de
algún surfactante se consigue la muerte de las bacterias.
La técnica consiste en aplicar una solución bactericida mediante riego de la escombrera
de estériles. Resulta efectiva sólo a corto plazo. Además el uso generalizado de
bactericidas no es recomendable ya que con él se inhibe también la acción de bacterias
beneficiosas (Pulford, I.D., 1991).
Existen algunas técnicas para la predicción de formación de aguas ácidas, como son el
estudio de las minas de la región, la elaboración de modelos geológicos y paleo
ambientales, la realización de ensayos geoquímicos de tipo estático y cinético y el
desarrollo de modelos matemáticos que sirvan para predecir la calidad de los drenajes.
2.3TRATAMIENTO DE EFLUENTES
2.3.1. ELIMINACIÓN DESÓLIDOS EN SUSPENSIÓN
Los sólidos en suspensión se producen por la erosión y arrastre de partículas sólidas por
parte del agua en su circulación superficial. La forma de tratamiento más usual es la
retención del agua enbalsas o reposadores durante un tiempo hasta la decantación de los
sólidos que lleve en suspensión. Tras este proceso, el agua decantada será sometida a
-28-

33. depuración química ,si fuese necesario, antes de ser vertida a un cauce.
2.3.2. TRATAMIENTO QUÍMICO
Consistebásicamenteenlaadicióndesustanciasalcalinasalasaguasácidas. El tratamiento se
suele realizaren tres etapas:
a) Neutralización del ácido con una base:
-cal: H2S04+ Ca(OH)2~Ca S04+ 2H20
-caliza: H2S04+ CaC03~Ca S04+ H20 + C02
b) Oxidación del hierro ferroso o férrico se realiza en tanques de agitación para hacer
insoluble al hierro.
e) Precipitación de los hidróxidos de hierro formados al reaccionar el sulfato férrico con
los agentes alcalinos:
-cal: Fe2(S04)3+ Ca(OH)2~2Fe(OH)3+ 3CaS04
-caliza: Fe2(S04)3+ 3CaC03+ 3H20 ~2Fe(OH)3+ 3CaS04+ 3C02
La separación de los insolubles se realiza en decantadores, con ayuda de floculantes. La
concentración de metales pesados se reduce por precipitación de hidróxidos al
incrementarse el pH.
Existen alternativas variadas respecto a los métodos de tratamiento convencionales,
como son la neutralización con aguas frescas, la ósmosis inversa, el intercambio iónico
con resinas sintéticas y el empleo de tratamientos de tipo pasivo.
2.3.2.1 MÉTODO CONVENCIONAL
Una planta de tratamiento de agua ácida de mina consta de varias fases (Fig.2.3.2.1):
En primer lugar, el agua ácida pasa a las cubas de neutralización donde, mediante una
lechada de cal, se sube el pH hasta vglores en torno a 1O, con lo que se forman
hidróxidos de hierro y manganeso. A continuación, el agua pasa a los tanques de
aireación, donde se consigue la oxidación del hierro ferroso y el manganeso.
Seguidamente se adicionan floculantes que ayudan a la sedimentación de los materiales
-29-

34. en suspensión. El lecho de fangos (lodos de yeso, óxidos de hierro, etc.) formado en el
fondo del decantador ha de ser purgado. El agua clarificada pasa desde el decantador a
unos filtros de arena y posteriormente a un depósito de ajuste de pH en el que se
adicionará ácido sulfúrico si es necesario.
Los fangos producidos se envían a unas balsas de almacenamiento donde una vez
secos se extraen y se vierten en las escombreras. El empleo de caliza en lugar de cales
más cómodo pero se precisa en ese caso de un mayor tiempo de retención para
completar la neutralización. Por otro lado, la principal limitación de este método está en
la lenta oxidación del hierro.
Fig.2.3.2.1: Diagrama de flujo correspondiente al tratamiento de agua ácida de
mina mediante adición alcalina y oxidación del hierro
RECOGIDAY
AI.lV!ACENAMlENTO DEL
AGUAÁCIDADE MINA
SELECCIÓNDE
ADITIVOALCALINO
...
ALMACENAMIENTO Y
ALIMENTACióN DE
ADITIVO ALCALINO
1 ---,
MEZCLADO 1
1
... 1
1
1
OXIDACIÓNDELHIERRO
1
1
1
1
1
1
1
1
1
SEDIMENTACIÓN
·-
-!. ...
1
RETIRADODELODOS
1 1
DESCARGADEEFLUENTE 1
2.3.2.2. NEUTRALIZACIÓN EN SERIE
Se trata de introducir aguas fluviales en las minas abandonadas donde se estén
generando efluentes ácidos, para precipitar los hidróxidos fuera de los cauces naturales.
Este método precisa grandes volúmenes ·de agua y la construcción de balsas de
decantación.
-30-

35. Fig.2.3.2.2: Diagrama de flujo correspondiente al tratamiento de Neutralización en
serie.
RECOGIDAY
ALMACENA.1flEN'IO DEL
AGUAÁCIDADE IviTNA
SELECCIÓNDE
ADITIVOALCALINO
+
ALMACENAMIENTO Y
ALIMENTACIÓN DE
ADITIVO ALCALINO
1 ---1
MEZCLADO 1
1
+ 1
1
1
Flocula
OXIDACIÓNDELHIERRO
1
1
1
¡
...-.....,...._,.,,.,,,,_,.,.,,,..,_..,...~
1
ntes y Coagulantes 1
1
1
1
1
SEDIMENTACIÓN
···-~
~ ~
¡ RETIRADODELODOS
1 ¡ DESCARGADEEFLUENTE
1
2.3.2.3. ÓSMOSIS INVERSA
Consiste en la utilización de una membrana orgánica permeable al agua pero no a los
iones polivalentes que constituyen los contaminantes. La recuperación de la calidad del
agua es casi total, pero este método presenta algunos inconvenientes como son la
pérdida de rendimiento por obstrucción de las membranas, elevado coste y difícil
manipulación de lodos.
2.3.2.4. INTERCAMBIO IÓNICO
Mediante intercambio iónico con resinas sintéticas se consiguen altos grados de
depuración de aguas pudiendo recuperarse incluso los metales pesados. Sin embargo,
se plantean varios problemas como el ensuciamiento de las resinas, la interferencia de
iones, la capacidad de carga limitada, elevados costes, etc.
2.4. BASE DE DISEÑO
El funcionamiento técnico de una planta de tratamiento activo se van a explicar en
-31-

36. detalle a continuación:
• Separación de los sólidos suspendidos (tratamiento físico)
• Dosificación y preparación de lechada de cal, a partir de cal viva
• Neutralización de la acidez mediante lechada de cal (tratamiento químico, ajuste
de pH)
• Oxidación de iones ferrosos a férricos, precipitación y sedimentación de metales
pesados (trata-miento físico-químico)
• Descarga, almacenamiento temporal para deshidratación y disposición final de
lodos de compuestos secundarios de metales pesados
• Conducción de las aguas tratadas hasta el sistema de almacenamiento,
distribución y uso por parte de grupos de beneficiarios
Las obras civiles constan fundamentalmente de una planta de cal, un canal de
conducción de agua, dos tanques de precipitación de lodos, una laguna de
clarificación de aguas con sistema de cachimbas para evacuación del agua tratada,
un sistema de tanques de almacenamiento temporal de lodos para deshidratación,
una laguna auxiliar de acumulación de lodos, un tanque de concreto para
almacenamiento de agua tratada, sistema de tuberías y cajones de distribución.
La separación de sólidos suspendidos comprende la retención y almacenamiento de
partículas finas suspendidas y material de arrastre de arenas y limos que llegan a la
planta junto con el agua de mina. En el presente proyecto, la retención de sólidos
sedimentables, que son mínimos, se lleva a cabo en un tanque ubicado al inicio del
proceso, simultáneamente con la alimentación de lechada de cal. De esta manera
los sólidos suspendidos son removidos junto con los residuos de cal.
En seguida, el agua, ensuciada principalmente por minerales suspendidos y metales
pesados solubles por razón de un pH muy bajo, está sometida a la neutralización de su
acidez por el añadimiento de carbonato de calcio (CaC03), en uso del idioma común
denominado también como cal. Una vez dosificada la alimentación de lechada de cal, el
agua es conducida por un canal abierto, hasta los tanques de precipitación y
sedimentación de lodos de metales pesados. En la parte más inclinada de dicho canal
-32-

37. se forman cascadas que facilitan una buena aireación, la que promueve la oxidación del
hierro ferroso (Fe2+) a hierro férrico (Fe(+lll)). Como el hierro férrico en diferencia al
hierro ferroso forma compuestos estables, es decir complejos no solubles sobre todo
con carbonato (C032-), de esta manera se logra iniciar la fase de precipitación.
El agua neutralizada entonces ingresa a dos tanques de sedimentación instalados en
serie, en la parte interior de la laguna, con la finalidad de facilitar la precipitación y el
almacenamiento temporal de los lodos. El rebose de los tanques de precipitación pasa a
una laguna de clarificación de gran volumen, donde se sedimentan los lodos
remanentes, permitiendo la obtención de una calidad de agua de Clase C, apta para
riego.
El agua superficial del cuerpo de agua almacenado en la laguna de clarificación está
evacuada por medio de decantación por un sistema de cachimbas y alcantarilla que
atraviesa toda la laguna en una longitud de 150 metros de largo. Este agua tratada,
antes de ser evacuada al curso, es conducida mediante cañería y canaleta hasta un
tanque de almacenamiento y distribución instalada cerca de tomas de agua para
sistemas de riego existentes.
En los cuerpos de agua de funcionalidad de facilitar la sedimentación de los sólidos
suspendidos y los metales pesados precipitados, el agua se tiene que almacenar
mientras un periodo adecuado respecto al tiempo de sedimentación necesitado en un
cierto cuerpo
de agua. Eso significa que el tiempo de retención del agua en un cierto cuerpo de agua
considerado tiene que ser mayor al tiempo de sedimentación promedio:
t ~t
ret. wl.
-"""""" -.""""""
2.3.1.)
El tiempo de retención de agua en un cierto cuerpo de agua se deduce del volumen de
almacenamiento Vett. de dicho agua y del caudal promedio anual Qprom., por lo cual este
cuerpo de agua está transfluido. Con los valores indicados en la Figura 3 se puede
calcular
-33-

38. V
JL
bY..=-- (2.3.2.)
. s¿
~·
~CtriB
Calculando con un volumen de almacenamiento Vett. de 320m 3 para los tanques de
sedimentación y de 18'000m3 para la laguna de clarificación, se determina un tiempo de
retención tret. promedio del agua en los tanques de sedimentación de 5,2 horas y en la
laguna de clarificación de más de 12 días antes de ser decantado.
El tiempo de sedimentación tsed. por el otro lado se deduce del tamaño de los partículas
suspendidas y de la profundidad del cuerpo de agua recorrido por las partículas como
ya explicado anteriormente en el capítulo 3. Para el rango de partículas de interés
(0,01 mm - 0,001 mm), en consecuencia resulten tiempos de sedimentación de 2.5 horas
a 1O días para los tanques de sedimentación y de 1,4 horas a 6 días en la laguna de
clarificación.
Ya que el valor del tiempo de retención sobre todo en caso de la laguna de clarificación
tret., lag es mucho mayor que el tiempo de sedimentación correspondiente tsed., lag. de las
partículas suspendidas de interés en las desagües crudas, se puede partir de que la
gran mayoría de los metales pesados y minerales contaminantes serán eliminados por
sedimentación por gravedad después de ser precipitado. En el caso de la laguna de
clarificación, donde el agua es evacuada por decantación por un sistema de cachimbas
sólo de la capa superficial de algunos centímetros de ancho, el efecto de purificación
será además mayor.
Los lodos de los tanques de precipitación son descargados periódicamente a otra
laguna natural, para deshidratación y transporte hasta sitios de disposición final.
Paralelamente se dispone de estanques, construidos para alternar las descargas de
lodos. De estos tanques se realiza el carguío y transporte de los lodos semisecos hasta
los lugares de disposición final establecidos, los que pueden ser depósitos de colas del
ingenio, es decir dique de colas o lagunas de sedimentación, fosas naturales o
construidas con capas intermedias de tierra o huecos de interior de la mina, que tengan
las condiciones de aislamiento y un régimen hidráulico controlado. La opción más barata
-34-

39. en el caso de la planta de tratamiento activo es descargar los lodos en un dique de colas
o acumular en fosas naturales, en puntos de la quebrada donde no hay actividades que
pueden afectar su estabilidad física y química.
En respecto del almacenamiento de los lodos acumulados se debe tomar en cuenta que
estos compuestos secundarios en contacto con aguas ácidas vuelven a disolverse y
pueden propagarse con flujos de drenaje ácido. Por lo tanto, el factor más determinante
para su disposición es evitando contacto con aguas de mina o drenajes de roca. Por eso
es vital cubrir los lodos por capas de tierra estéril del lugar, hasta llegar a colmatar la
fosa, para luego impermeabilizar con una cobertura de arcilla y geo membrana.
El control operativo es fundamental para que funcione correctamente el sistema de
tratamiento activo. Asimismo se dotara de los materiales necesarios para realizar
trabajos de muestreo para control operativo y monitoreo ambiental. El control del
proceso se realiza en forma combinada, manual y mecanizada; para regular el pH y la
adición de lechada de cal se dispone de una cuba de dosificación, donde se disuelve
una cantidad de cal viva equivalente a un día de consumo. La fracción de cal que
reacciona pasa en forma de lechada a un tanque agitador, y de este a un alimentador
giratorio de disco que permite una alimentación regular, con una concentración estable y
homogénea. Se dispone de un registrador continuo de pH con un electrodo sumergible,
que coayudará en los trabajos de control operativo y en trabajos de evaluación. El
alimentador electro-mecánico de lechada de cal y el medidor de pH son los instrumentos
más esenciales de la planta, por lo que estarán en un ambiente cerrado y seguro, por
razones. de seguridad contra los cambios climáticos y seguridad física de las
instalaciones. Por otro lado, las descargas de lodos, su almacenamiento y transporte se
realizan en forma manual. Sin embargo, se tiene una capacidad de acopio que puede
durar hasta un mes.
-35-

40. CAPITULO 111
TAMAÑO Y LOCALIZACIÓN
3.1 LOCALIZACION GEOGRAFICA
La Unidad Minera lscaycruz se encuentra ubicada en el distrito de Pachangara, Provincia
de Oyón, Departamento de Lima, a una altura promedio de 4,700 m.s.n.m.
El acceso hacia la Unidad Minera desde la ciudad de Lima, es mediante la carretera
Panamericana Norte hasta Huacho (km. 150) luego parte un desvío (Carretera de
penetración) también asfaltado hasta Sayán (km. 40); se continua por una carretera
afirmada hasta llegar a la localidad de Churin (km. 105) para luego continuar por una
carretera asfaltada hasta la localidad de Oyón (km. 135). Se continua 28 km de carretera
afirmada hasta llegar al campamento minero haciendo un total de 313 Km. desde la
ciudad de Lima.
3.2. CONDICIONES DE SITIO
Los datos meteorológicos y climáticos para la zona del proyecto, son los siguientes:
• Altitud Promedio: 4700 m.s.n.m.
• Temperatura del sitio: Temperatura máxima: 24 oc 1Temperatura mínima: - 4 oc
• Humedad relativa: Máxima mensual: 54.3% 1Mínima mensual: 40.4%
• Precipitaciones pluviales: Máxima anual (promedio): 850.0 mm/año
• Dirección predominante del viento: Se da de Oeste a Este (Velocidad Máxima:
30km/h)
• En el diseño de cargas por viento se deberá considerar lo indicado en el
Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma E.020 Anexo 2
-36-

41. Velocidad máxima del viento adecuada a la zona de las edificaciones:
65Km/h
Velocidad de Diseño del viento mínimo: 75Km/h
• Código de diseño: Código Sísmico Peruano, Norma E030 "Diseño Sismo-
resistente" ASCE7-05 "Cargas de Diseño Mínimas para Edificios y Estructuras"
• Se usará como mínimo un factor de zona sísmica 0.4g debido a que el proyecto
se encuentra ubicado dentro de la Zona 3 según la norma E.030.
3.3 DESCRIPCION DEL PROYECTO
La Planta PTAM operará del siguiente modo, el efluente ácido de mina será almacenado
en la Poza de Almacenamiento PZAM-01, de concreto de 300 m3 de capacidad desde
donde 11O Us serán alimentados por gravedad al circuito de neutralización. En este
circuito el efluente se mezcla primero con lechada de cal en un cajón que entonces
descarga por gravedad a dos líneas paralelas de 02 Tanques de agitación de 1O'x1 O'
cada una, dispuestos en serie; la lechada de cal se alimenta mediante dos bombas
peristálticas reguladas para alcanzar un PH final de 10,5. La descarga de ambas líneas
se recibe en un cajón junto con un flujo de 1,3 Us de pulpa de relave que actuará como
coagulante sólido de los precipitados.
La mezcla de precipitados, relave y solución neutralizada a pH 10,5 se conduce mediante
03 bombas centrífugas que operan en paralelo hasta el canal de floculación del
Sedimentador de 40 pies de diámetro recibiendo una dosis de 2 mg/L del floculante
aniónico Superfloc A-11 Oque se regulan mediante dos bombas peristálticas.
En el Tanque Sedimentador se realiza la separación sólido/líquido y la solución clarificada
(OF) se descarga por gravedad hasta las Pozas de Clarificación ubicadas a aprox. 300 m
de la PTAM, mientras que el sedimento, con una densidad en el orden de 1200 g/L, se
descarga con un par de bombas peristálticas que lo retorna al Cajón CJN-03 de relave de
la Planta Concentradora para integrarlo al flujo principal de relave y conducirlo luego de
una nueva densificación al Depósito de relaves de Geniococha.
-37-

42. Las Pozas de Clarificación son 2 y operan en serie, la Poza PZCL-01 recibe el OF del
Sedimentador y sedimenta la mayor parte de los sólidos en suspensión presentes, su
rebose descarga a la Poza PZCL-02 y la descarga de este se conduce por gravedad
hasta el módulo EC02 ubicado a 320 m al Oeste, en el entorno del Laboratorio Químico.
En el módulo EC02 la solución clarificada, con concentración de metales y aniones
regulados por debajo del LMP y ECA, es impulsada por gravedad mediante 2 tuberías
paralelas que mediante venturis succionan el C02 generado en un Horno de combustión
de GLP de caudal regulable. Este caudal de C02 reacciona con el efluente alcalino en 02
Tanques de 25 m3 de capacidad cada uno neutralizando así el exceso de iones OH-
necesario para reducir el pH de 10,5 a 8,5 y cumplir con el LMP y ECA.
El efluente de este módulo EC02 constituye el efluente de la UM lscaycruz y cumple con
todos los parámetros regulados por el LMP y ECA para la Clase 111 de Aguas.
La PTAM utilizará los mismos insumas, Cal y floculante, que la actual Planta
Concentradora aunque a una menor concentración y granulometría más fina (en el caso
de la Cal) para facilitar su reacción y minimizar el consumo. Por ello aprovechará los
sistemas actuales de almacenamiento y preparación de ambos insumas pero contará con
su propio Tanque de almacenamiento para brindarle suficiente autonomía.
Inicialmente, el GLP será transportado en Balones de 45 Kgs desde la Capital y una vez
que se regularice su consumo se instalará un Tanque estacionario similar al que
abastece el Comedor.
3.4 LEGISLACION
Se tendrán en cuenta las últimas regulaciones aplicables de las siguientes
organizaciones:
• OSHA U.S. (Administración de la Seguridad y Salud Ocupacional)
• MSHA U.S. (Administración de la Seguridad y Salud Minera)
• Ley 273142 "Ley General de Residuos Sólidos".
• D. S. 057-2004-PCM3, "Reglamento de la Ley General de Residuos Sólidos".
-38-

43. • Ley 26620: Ley de Control y Vigilancia de las Actividades Marítimas, Fluviales y
Lacustres.
• Ley N°29338: Ley de Recursos Hídricos.
3.5CODIGOS Y NORMAS
Se utilizará la última edición de los códigos y estándares los cuales están indicados en la
especificación y en la hoja de datos de cada equipo. Los códigos y estándares serán
también indicados en estos criterios de diseño para cada tipo de equipo e infraestructura.
• ANSIIAISC 360: Specification for Structural Steel Buildings
• AISC: American lnstitute of Steel Construction
• ANSI 14.3: Ladders- Fixed
• ASCE/SEI 7: Mínimum Design Loads of Buildings and Other Structures
• ASME Y14.3: Multiview and Sectional View Drawings
• ASME Y14.5: Dimensioning and Tolerancing
• ASME Y14.100: Engineering Drawing Practices
• API 650: Welded Steel Tanks for Oil Storage
• API 620: Design and Construction of large, welded, law pressure storage tank
• API 653: Tank inspection, repairs, alteration and reconstruction
• NFPA: National Fire Protection Association
• OSHA: Occupational Safety and Health Administration.
• RNC: Reglamento Nacional de Construcciones.
3.6 FORMATO
Se utilizarán los formatos establecidos por AQUALOGY para el proyecto.
-39-

44. 3.7 UNIDADES DE MEDIDA
En general, para el proyecto, se empleará el Sistema Legal de Unidades de Medida
en el Perú (Ley N°23560), exceptuando los casos en los que tradicionalmente, por
costumbre de uso en la industria, se emplee otro sistema (p.ej. diámetro de tuberías,
calibre de cable, entre otros.
El Sistema Legal de Unidades de Medida del Perú está constituido por:
• Las Unidades del Sistema Internacional (SI), compuesto por las unidades
básicas, suplementarias y derivadas.
• Los múltiplos y submúltiplos decimales el mencionado Sistema.
• Las unidades fuera del SI que se considera de necesidad y conveniente
utilización en el país, en concordancia con las Resoluciones de la
Conferencia de Pesas y Medidas- C.G.P.M.
-40-

45. CAPITULO IV
INGENIERIA DEL PROYECTO
4.0 CRITERIOS DE DISEÑO
4.1 TANQUES ATMOSFÉRICOS
Los tanques atmosféricos cilíndricos verticales de acero serán diseñados de acuerdo con
el estándar API STO 650. La capacidad útil de los tanques será la indicada en el
diagrama de flujos, y estará basada en los requerimientos de proceso y operacionales. Si
existe peligro de embanque, el volumen del tanque por debajo del impulsor no deberá
incluirse en la capacidad útil.
Se proveerá una revancha o borde libre mínimo de 150 mm para permitir olas. Todos los
tanques incluirán cañerías para rebose y drenaje. En el caso de los tanques cerrados, se
incluirá una cañería de venteo, diseñada para la peor condición, y se incluirá también
entradas de hombre para propósitos de inspección y mantenimiento. Las entradas de
hombre serán de 61 Omm (24") como mínimo.
Presión de Diseño
Los tanques que operan a presión atmosférica deben ser diseñados de acuerdo al
estándar API STO 650, típicamente para 40 mm H20 de presión interna y 15 mm H20 de
presión externa (vacío). Una presión de diseño menor se puede aceptar para tanques
grandes si estos tienen una apertura garantizada a la atmósfera o un sistema de
protección mecánica redundante. Sin embargo,· es importante verificar los valores de
presión de diseño de acuerdo a API STO 650.
Temperatura De Diseño
La temperatura de diseño para cada sistema de tuberías y aquellos equipos que no están
expuestos a calentamiento deberá estar de acuerdo a la Tabla 4-1.
-41-

46. Tabla 4-1: Temperatura de diseño para equipos y tuberías
< 315 < 599 To = To + 30 To=To+54
315- 330 599-626 345 653
> 330 > 626 To=To+15 To = To + 27
Fuente: Bases y Criterios de Diseño AQUALOGY
4.2 DISEÑO Y SELECCION DE EQUIPOS
La selección de cada equipo será realizada sobre la base de los requerimientos de
diseño, teniendo especial cuidado en el cumplimiento de la capacidad máxima y la
frecuencia de operación requeridas por el proceso. Otras consideraciones son las
siguientes:
• Condiciones del sitio, considerando las condiciones de altura sobre el nivel del mar
(4150 m.s.n.m.) y condiciones climáticas, sísmicas, etc. Ver el documento No CG-PY-
10114-05- 001: "Especificación Técnica de Condiciones Generales de Sitio".
• Seguridad.
• Bajo costo de capital y de mantenimiento.
• Bajo costo de operación.
• Alta disponibilidad.
• Disponibilidad de repuestos en el lugar de destino de los equipos.
• Representación local y servicio del Proveedor.
• Estandarización de componentes para minimizar inventario.
• Historial de operación comprobada en aplicaciones.
-42-

47. • Capacidad de sobrecarga.
• Máximo armado en fábrica, siempre que sea factible su transporte.
A menos que se especifique otra cosa, el diseño será responsabilidad del Proveedor.
Todo diseño de equipo deberá cumplir con las Especificaciones, Códigos y Estándares
aplicables. Los siguientes criterios generales de diseño deberán ser incorporados
cuando sea aplicable:
• Los equipos serán diseñados utilizando criterios de capacidad y velocidades de
operación conservadores que aseguren un alto grado de confiabilidad.
• Los equipos de proceso estarán diseñados o seleccionados para operación continua,
24 horas al día, 365 días al año para una vida útil de 20 años, a menos que se
especifique otra cosa.
• A fin de minimizar el tiempo de parada de planta, sólo se considerarán para el proyecto
equipos de reconocida calidad, para servicio pesado y con una trayectoria probada de
servicio confiable en instalaciones similares.
• No se aceptan equipos prototipos.
• Los equipos serán diseñados para facilitar tanto la operación del equipo y la
accesibilidad para el mantenimiento y lubricación.
• Los equipos serán diseñados para funcionar en el entorno del sitio. Se prestará
especial atención a las condiciones del sitio de altitud, en particular para los motores
eléctricos. Si el motor eléctrico está sobredimensionado en su tamaño, los
componentes mecánicos motrices deberán comprobar su capacidad para soportar el
alto torque de partida.
• Los equipos serán testeados para su capacidad de diseño.
• Los equipos deberán ser despachados pre-ensamblados al máximo posible desde la
fábrica.
-43-

48. • Todos los motores suministrados por los Proveedores de equipos se despacharán
completamente montados en los equipos, de acuerdo a las especificaciones, excepto
en aquellos casos en que el
• motor eléctrico no está incluido en la orden de compra o se embarca de un lugar
distinto al resto del equipo. Ante esto, se realizará una coordinación entre
Proveedores, de modo de asegurar el correcto montaje del equipo en el sitio.
• Toda sustitución de materiales o componentes deberá ser aprobada por el Propietario.
• Se incluirán protecciones alrededor de todos los componentes móviles expuestos y los
componentes no aislados que estén a alta temperatura.
• Los instrumentos y sistemas de control asociados estarán de acuerdo al Criterio de
Diseño de Instrumentación.
Caudal nominal para bombas
Las bombas deberán tener la capacidad de operación no mayor al 11 O% de la capacidad
en el punto de máxima eficiencia sobre la curva de altura-caudal para el diámetro del
impulsor propuesto. En casos específicos, algunas bombas pueden ser diseñadas para
un mayor caudal.
Margen de Diseño de Equipos
En la Tabla 4-2 se resumen los factores de diseño usados para el presente proyecto.
Tabla 4-2: Factores de diseño de equipos
. SERVICIO .. FACTOR DE DISEÑO
Bombas + 20% en capacidad de flujo
Tanques + 10% en volumen
Otros equipos + 10% en capacidad de flujo
Líneas de fluido + 10% en capacidad de flujo
Fuente: Bases y Criterios de Diseño AQUALOGY
-44-

49. 4.3 SISTEMAS MOTRICES
El equipo mecánico será diseñado con unidades individuales de potencia. Aunque las
unidades directas son preferibles, se podrá utilizar reductores de velocidad adecuada,
correas en V y poleas cuando sea necesario. Partes intercambiables y componentes
estándar se utilizarán cuando sea posible.
Los accionamientos principales incluirán dispositivos de protección, tales como correas
en V, acoplamientos, llaves de corte y otros.
Todos los equipos principales de proceso serán diseñados para un funcionamiento
continuo. Todos los equipos auxiliares serán diseñados para el servicio requerido.
Todas las unidades reductoras serán de apropiada calificación AGMA, con factor de
servicio no menor a clase 11; la potencia instalada se considerará como la carga base.
Todas las correas, cadenas, y piezas giratorias expuestas serán suministradas con
protecciones adecuadas. Las protecciones permitirán el ajuste de la distancia entre los
centros de eje y las lecturas de tacómetro en cada eje sin necesidad de removerlas.
Siempre que sea posible las unidades de cadena, y engranajes se suministrarán
encapsuladas en cajas diseñadas específicamente para el baño en aceite de lubricación.
Las cajas serán del tipo de partida horizontal (para una fácil extracción), con puertas de
inspección y de drenaje y tapones de llenado, situadas estratégicamente. Todas las
protecciones cumplirán los requisitos de OSHA y MSHA.
4.3.1 MOTORES ELÉCTRICOS
Los motores eléctricos cumplirán con el Criterio de Diseño Eléctrico. Los motores serán
diseñados para entregar la potencia nominal a la altitud de 4150 m.s.n.m.
correspondiente al lugar de instalación.
4.3.2 REDUCTORES DE VELOCIDAD
Como regla general, los reductores de velocidad por engranaje serán de fabricación
normalizada, con engranajes helicoidales de ejes paralelos, diseñados, calculados y
fabricados de acuerdo con el último estándar publicado por American Gear
-45-

50. Manufacturer's Association (AGMA). Si existen restricciones de espacio se podrán utilizar
reductores de ejes perpendiculares, en tanto que para potencias de 50 HP y menores,
son aceptables los reductores montados en el eje con transmisión por correas en V. Es
aceptable el uso de reductores de engranajes cicloidales y reductores planetarios.
El factor de servicio de todos los reductores será 1,5 o clase 11 como mínimo, basado en
la potencia del motor y 24 horas de operación. En general, la capacidad térmica del
reductor no será menor que la potencia de placa del motor, salvo aplicaciones especiales,
tales como tecles y puentes grúa.
Para la lubricación· de todos los engranajes y rodamientos del reductor se preferirá el
sistema por salpicadura. Donde sea posible, los reductores de engranaje tendrán la
capacidad de operar sin sistemas de enfriamiento externo que empleen sistemas de
bombas, ventiladores y enfriadores de aceite exteriores, filtros de aire y sistemas de
filtración. Sin embargo, los reductores con ventiladores impulsados por el eje y montados
en su carcasa, son aceptables.
La separación entre la parte superior e inferior de un reductor de engranaje pasará por la
línea de centro de los ejes y rodamientos. La parte superior será removible para permitir
sacar y reemplazar los engranajes y rodamientos. Se proveerán, cuando sea posible,
puertas de inspección para revisar los engranajes de alta, media y baja velocidad
mientras están en operación.
En áreas polvorientas se proveerá una combinación de sellos de grasa y laberinto tipo
"Taconite" con grasera independiente, que puedan ser lavadas con chorro de agua, para
todos los ejes que sobresalgan de la carcasa.
4.3.3TRANSMISIONES POR FAJAS EN "V"
Las correas de transmisión en V cumplirán con el American National Standards lnstitute
(ANSI) y serán seleccionados entre secciones de 3 V, 5 V u 8 V. Las poleas estarán
estática o dinámicamente balanceadas de acuerdo con las normas MPTA. Cuando sea
posible, las poleas estarán equipadas con casquillos cónicos fácilmente desmontables.
En áreas de alta concentración de polvo se evitará el uso de transmisiones por correas
en V. Donde se les utilice, serán calculadas con un factor de servicio mínimo de 1,5,
-46-

51. basado en la potencia del motor, más una correa adicional. Donde sea posible las poleas
serán fijadas con bujes cónicos de fácil .reemplazo.
La velocidad máxima de las correas será limitada a 25 m/s.
En general, el uso de correas de transmisión en V se limitará a las siguientes
aplicaciones:
• Bombas con motores montados en su parte superior.
• Todos los reductores montados al eje con motor integral.
• Bombas verticales, para la limpieza de suelo y aplicaciones de procesos.
• Pequeños agitadores, de menos de 5 kW.
4.3.4 ACOPLAMIENTOS
Los acoplamientos de ejes de baja y alta velocidad de los reductores de velocidad serán
del tipo de espiral de acero flexible (steelflex). Serán diseñados para absorber
desalineamientos angulares y desplazamientos transversales del extremo de los ejes. El
acoplamiento del motor absorberá el desplazamiento longitudinal del motor dentro de los
límites que impone el fabricante del motor. En aplicaciones de alto torque se podrán
utilizar acoplamientos del tipo con engranajes.
El factor de servicio de los acoplamientos para reductores de velocidad y de otros
elementos de una transmisión será de 1,5 como mínimo, basado en la potencia del motor
y será diseñado para soportar sobrecargas de tres (3) veces la potencia del motor.
4.3.5 RODAMIENTOS Y DESCANSOS
Los rodamientos serán del tipo de bola o de rodillos específicos para servicio pesado, de
acuerdo con el último estándar ASMA Cuando se les instale en áreas polvorientas serán
montados en descansos con doble sello laberinto tipo "Taconite" con los respectivos
accesorios de lubricación.
Se tomarán las provisiones para lubricar los rodamientos con grasa. Cuando el espacio
para hacerlo sea restringido, se instalarán líneas de engrase hasta un lugar accesible en
~ 47-

52. donde las graseras se agruparán para una fácil operación. Donde los ejes terminan con
un rodamiento, la caja del rodamiento será dotada de tapas de sello a prueba de polvo.
Los descansos deben ser del tipo partido horizontalmente y tener perforaciones
alargadas para permitir el adecuado alineamiento del equipo. Cuando se requiera placa
reguladora, ésta tendrá pernos de ajuste para facilitar la ubicación y alineamiento del
descanso.
4.3.6 LUBRICACIÓN
En general, serán seguidos los procedimientos de lubricación recomendados por el
fabricante del equipo.
Todos los puntos de aplicación de lubricantes serán fácilmente accesibles. Accesorios
para la grasa será de tipo cabeza de botón estándar ANSI roscados o equivalente, con
excepción de los instalados en motores eléctricos los cuales serán del tipo"Zerk". Un
fitting individual será suministrado para cada descanso.
4.4 AGITADORES
El motor será seleccionado con un factor de seguridad de al menos 1,5 respecto de la
potencia calculada para el impulsor. Dependiendo de la potencia y del tipo de servicio del
agitador en la línea de proceso, se utilizarán factores mayores a 1,5.
El sistema motriz será seleccionado para calzar con el diámetro del eje del impulsor o
para 24 horas de operación continua con cargas de choque y factor de servicio 1,5, lo
que resulte en el dimensionamiento más conservador del reductor. El reductor será de
diseño especial para el servicio de agitadores, adecuado para resistir los torques y
momentos flectores que impone este servicio.
El eje será dimensionado para soportar el torque de partida del motor.
La velocidad de operación del impulsor será menor o igual al 65% de la primera velocidad
crítica del eje.
El grado de agitación y la condición de servicio del agitador deberán ser indicados en la
especificación técnica del equipo.
-48-

53. 4.5 DIMENSIONAMIENTO DE LÍNEAS
Todos los componentes hidráulicos, su fabricación y soldadura cumplirán las
especificaciones ASME, ANSI, SAE, y ASTM.
El dimensionamiento de tuberías debe realizarse en dos (2) pasos:
• Durante el dimensionamiento preliminar o inicial, se deben emplear criterios de
velocidad y pérdida de presión deben usarse para determinar el diámetro de tuberías
nuevas. Las limitaciones de caída de presión deben usarse para optimizar el costo de
inversión y de operación de todo el sistema de bombeo. Ante cambios de flujo, se debe
redimensionar la línea de acuerdo al requerimiento.
• Una vez que la tubería es considerada "liberada", el criterio de pérdida de presión
dejarán de aplicarse. En caso de cambios en el flujo después de que la tubería haya
sido "liberada", se deberá evaluar si el diámetro de la tubería debe ser cambiado con
base a la pérdida de presión total, el costo de modificar el motor de la bomba, el
impulsor, la válvula de control y sobre el cronograma y presupuesto.
4.5.1 CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO
En primer lugar, una línea debe ser dimensionada de manera que su caída de presión
sea menor que la caída de presión disponible en el balance de masa. En segundo lugar,
el tamaño de la línea debe ser comprobada contra los criterios descritos en la Tabla 4-
5.1.
Tabla 4-5.1: Criterios para dimensionamiento de tubería
- ~e:;;;:]
Líneas de líquido
Succión de bomba
NPS<2 0.9-2.5 0.2-0.5
NPS 3-6 2.0-3.5
NPS 8-10 2.5-5.0
-49-

54. Descarga de bomba
NPS<2
NPS 3-6
NPS 8-10
NPS > 12
Líneas de transferencia
gravedad
NPS <2
NPS 3-10
Líneas de proceso en
servicio continuo
Vacío: < 14.5 psig
s 100 psig
100 - 980 psig
>980 psig
Líneas de válvulas de al
y servicios discontinuos
Líneas de venteo de
tanques y cabezales
2.0-5.0
3.5-8.0
5.0-10.0
8.0-10.0
Máximo 3
Drenajes
Máximo 3
Máximo 5
Líneas de gas
40-60
100- 150
Máximo: 98 para tanq
atmosféricos
-50-
0.8-2.5
Normal: 0.1
Máximo: 0.2
0.05-0.3
0.09-0.5
0.5-2.5
0.7% de la presión de
operación

55. Servicios
Agua
Succión de Bomba
Líneas pequeñas (NPS 2 - 10-20 0.2 - 0.5
Líneas grandes (NPS >12) 16-26 0.2-0.5
Descarga de Bomba NA NA
Líneas pequeñas (NPS 2 - 16-33 0.5-1.0
Líneas grandes (NPS >12) 23-40 0.5-1.0
Fuente: Bases y Criterios de Diseño AQUALOGY
Notas:
• El factor limitante en el dimensionamiento puede ser el límite superior del rango de
pérdidas por fricción o el límite superior del rango de velocidad. Cuando la caída de
presión disponible en el sistema es muy baja, ello obligaría a considerar menores
pérdidas por fricción/velocidad en comparación con los rangos anteriores, entonces se
aplicará esta menor pérdida por fricción/velocidad.
• Las líneas de succión de la bomba de líquido saturado requieren boquillas de succión
más grandes para evitar vórtice, cuando la altura del líquido en el recipiente de succión
no es suficiente, no se permite instalar una reducción en la tubería vertical a una
distancia menor de 6 - 8 veces el diámetro de la boquilla.
• Los rangos de pérdidas por fricción mostradas en la Tabla 6-3 pueden excederse
siempre y cuando sean líneas de ramales cortas y cuando la caída de presión no es
limitante.
• Las líneas de venteo de los tanques y los cabezales son limitados normalmente por la
baja presión de diseño de los tanques y dimensionados por los cálculos de caída de
presión.
-51-

56. 4.5.2 LÍNEAS DE SUCCIÓN DE BOMBAS
Las líneas de succión de las bombas deben ser dimensionadas para tener un NPSHa
razonable en la boquilla de succión de la bomba. En general, todas las bombas pueden
operar a un NPSHa de 1Om (30ft) o más.
En casos en los que la presión de vapor del líquido es baja comparada con la presión del
tanque, o en casos donde la presión estática en el centro de la bomba es significativa, el
criterio de la Tabla 6-3 puede aplicarse.
En casos en los que el criterio de la Tabla 6-3 arroje un NPSHa significativamente menos
a 1Om, se deberá evaluar si es posible elevar el tanque antes de seleccionar un tamaño
mayor de tubería. Si es imposible elevar el tanque, se deberá hacer una evaluación
técnico-económica para ese caso en particular.
4.5.3 Líneas de descarga de bombas
Para líneas de descarga de bombas, se recomiendan seguir los criterios de la tabla 4-6.3
Tabla 4-6.3: Criterios para líneas de descarga de bombas
LONGITUD DE T~BERÍA 1 , CAÍDA DE PRESIÓN, :·:p
. (ft) · · (psi/1OOft) .
<656.2 1.8-3.5
>656.2 0.9-2.2
Fuente: Bases y Criterios de Diseño AQUALOGY
4.6 CARGAS EN LOS EQUIPOS
Todos los equipos serán adecuados para ser instalados en zona sísmica según el Criterio
de Diseño Estructural. Esto incluye el diseño del equipo, sus anclajes y de las estructuras
que lo soportan (en caso de que sean del alcance del Proveedor). Los Proveedores de
equipos incluirán en el suministro la información de cargas en los apoyos, incluyendo al
menos los casos de carga siguientes:
• Peso propio
-52-

57. • Carga normal
• Carga máxima
• Sismo (en tres direcciones)
• Vibraciones
4.7 DISPOSICIÓN DE EQUIPO (LAY OUT)
En general, la disposición de equipos deberá ser dictada primariamente por
consideraciones de flujo de proceso y por la topografía del lugar seleccionado para la
instalación. Es además, de primera importancia, la accesibilidad al equipo y su alrededor
para operación y mantenimiento. Los siguientes criterios específicos deberán ser
incorporados en el diseño de disposición de equipos:
Los equipos de proceso serán diseñados para fácil acceso para su mantenimiento y
limpieza.
Los pasillos y plataformas deberán diseñarse para permitir que el personal de operación y
mantenimiento transite desde un área a otras adyacentes sin rehacer el camino.
Donde sea posible, se deberán utilizar cajas de escaleras para el traslado desde el piso a
los niveles de las plataformas.
4.7.1 DISTANCIA LIBRE
Se considerará una adecuada distancia libre sobre, debajo y alrededor de los equipos
mecánicos, para garantizar que no haya interferencias, y también que hay suficiente
espacio para la instalación, operación, inspección, mantenimiento, lubricación, remoción y
reemplazo de equipos.
4.7.2 CIERRE DE INSTALACIONES
Debido a las condiciones climáticas del sitio, se considerará el cierre completo o parcial
de las instalaciones del proyecto, según el siguiente criterio:
-53-

58. Los motores eléctricos que se encuentren a la intemperie tendrán las protecciones
adecuadas de acuerdo al criterio de diseño de electricidad.
4.8 REQUERIMIENTO DE SEGURIDAD
En todos los aspectos del diseño y de la ingeniería de la planta se tendrán en cuenta los
aspectos de seguridad y protección personal. Se cumplirán cabalmente los
requerimientos de los estándares OSHA y todos los estándares, códigos y reglamentos
de seguridad de Perú. Además se aplicarán los siguientes criterios específicos de
seguridad:
Todos los lugares a los que deba acceder personal de operación y/o de mantenimiento
tendrán medios de acceso y salida seguros. En general, se contemplarán salidas
alternativas para el personal, en extremos opuestos de túneles, plataformas u otras áreas
de acceso limitado.
Los pisos tendrán pendiente y se proveerán drenajes, canalizaciones de evacuación y
pozos contenedores de derrames donde exista la posibilidad de derrames.
Los niveles de ruido producidos por los equipos no deberán exceder 85 dB(A) medidos a
1m desde la fuente. Casos especiales, que sobrepasen este límite, serán analizados en
forma particular.
Aberturas en el piso en plataformas elevadas, pozos y similares tendrán pasamanos en
todo su contorno.
Protecciones de unidades motrices y otras barreras de seguridad tales como pasamanos
y paredes de separación serán requeridos alrededor de las piezas giratorias y en
movimiento de equipos estacionarios.
4.9 REQUERIMIENTOS AMBIENTALES EN EL DISEÑO
Los siguientes criterios específicos se incorporarán a la selección de equipos y al diseño
de la disposición de equipos:
Todos los drenajes del piso y sumideros serán visibles. Las líneas de drenaje o bombeo
que contienen fluidos de proceso no serán enterrados.
-54-

59. Todos los patios de tanques, tanques o recipientes de almacenamiento tendrán
volúmenes de contención capaces de retener al menos el 11Opor ciento del volumen del
mayor tanque en la zona de contención.
Método de eliminación de efluentes y de limpieza debe ser considerada como parte
integrante del diseño.
CAPITULOV ·
DISEÑO DE PLANTA
5.1 ELECCIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO
La amplia variedad de alternativas disponibles, hace posible obtener virtualmente
cualquier calidad de agua tratada a partir de cualquier fuente; por consiguiente, las
consideraciones económicas y operacionales se convierten en los factores restrictivos al
seleccionar las unidades de tratamiento.
Las especificaciones del agua tratada, la calidad del agua cruda y sus variaciones, las
restricciones locales y los costos relativos de los diferentes procesos de tratamiento, son
factores que se consideran en la selección del sistema a emplear.
De los sistemas de tratamiento analizados en el Capítulo 2 podemos hacer el siguiente
razonamiento:
La osmosis inversa continúa siendo una opción cara en inversión inicial (el equipo es caro
) y en operación ( se invierte gran energía ''comprimiendo" el agua ácida a las
elevadísimas presiones necesarias para la separación ). Además, el residuo es una
solución todavía más concentrada a la que los sólidos no se les afecta en lo absoluto.
Las resinas de intercambio son una opción no económica pues además del costo de
adquisición del equipo deben considerarse los costos de consumo de reactivos químicos
para la regeneración de las columnas. Además aquí también los sólidos suspendidos
siguen siendo un problema al igual que los regenerantes para su disposición por su gran
volumen.
-55-

60. En el ablandamiento químico los elevados costos de equipo y de reactivos químicos
hacen de este sistema un proceso demasiado costoso.
Refiriéndonos al proceso de neutralización convencional puede ser una opción viable sin
embargo, el alto volumen de lodos de baja densidad que se producen lo presentan en
desventaja con el proceso de neutralización de lodos de alta densidad.
El proceso de lodos de alta densidad ( HDS) nos ofrece varías ventajas como son, una
producción de lodos de bajo volumen y alta densidad, costos más económicos de
operación, equipo y de materia prima (cal).
5.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO
La ubicación de la PTAM fue establecida en el área adyacente al Espesador de Zinc,
Portal del túnel de acceso de tubería de relave, Pozas (Cachas) de concentrados, para
permitir el abastecimiento de pulpa de relave para la coagulación, lechada de Cal y
solución de floculante además del retorno de los lodos generados a la bomba que
actualmente conduce los relaves hasta el Espesador y Depósito de Geniococha.
En la figura 5.1 se presenta el Diagrama de flujo de la Planta PTAM que funcionará la
mayor parte del tiempo (110 Us), es decir mientras opere la Planta Concentradora y el
Diagrama correspondiente al tratamiento ocasional de 200 Us; el mismo que se describe
a continuación:
• Un promedio de 46 Us de efluente de mina Limpe se conducen impulsados por la
Bomba que actualmente envía este efluente al Depósito Tinyag Inferior; el caudal total,
de 91 Us, llega mediante una tubería TBLP-01 de HDPE de 1O" hasta el Tanque TKR-
01 de PTE de 25m3 el mismo que actúa como regulador; este Tanque cuenta con una
válvula de 12" por la parte superior que regula el flujo de efluente que va al tratamiento
(46 Us) mientras que el excedente se descarga al Depósito Tinyag Inferior mediante
una válvula inferior de 12" ubicado a O,1 m de la base. Esta disposición permite
mantener una presión y altura constante que mantiene un flujo regular hacia la Poza
PZAM-01, mediante 1 tuberías TBLP-01 de HDPE de 12".
• Un promedio de 64 Us de efluente de mina Chupa se conducen por gravedad desde
la Poza de sedimentación existente en la bocamina (cota 4603) hasta la Poza PZAM-
01 (Cota 4486) mediante una tubería TBCH-01 de HDPE de 10".
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61. Figura 5.2 Entrada de la mina subterránea
• La Poza PZAM-01 es de concreto armado, ocupa un área de 60 m2 y tiene una
capacidad de 255m3 de efluente ácido, estará emplazado sobre el nivel4580.2 y con
un nivel de rebose de 4586. Desde esta poza se alimentará 11 O Us de efluente al
Tanque de mezcla TKM-01 en forma permanente mediante una tubería TBAM-01A de
1O"; cuando la PTAM opere con 200 Us se alimentará además por una tubería de 12".
• El Tanque TKM-01 es de 6'x6', de fierro, y recibe también la dosis total de Cal (0,12
g/L) requerida para neutralizar el efluente hasta pH 10,5, es decir 0.66 Us de lechada
de cal fina con 20 g/L, iniciándose la neutralización. Cuando ocasionalmente se
procese 200 Us la misma bomba peristáltica Bredel SPX-40 alimentará 0,80 L/s de
una lechada de Cal al 30 g/L; la concentración de Cal será reajustada para evitar que
la bomba opere con un caudal superior a 1 Us.
• Desde el tanque TKM-01, 02 tuberías HDPE TBAM-02A y TBAM-028, de 12" y 10"
alimentará por gravedad a los Tanques de neutralización TKN-01 y TKN-03 de fierro
de 1O'x1 O' para continuar con la neutralización y precipitación de los metales disueltos;
estos Tanques operan en un arreglo de 2 líneas paralelas y descargan a tanques
similares TKN-02 y TKN-04, respectivamente, donde se completa la neutralización y
alcanza un pH cercano a 10,5. Ambos tanques TKN-02 y TKN-04 descargan entonces
por gravedad, 55 Us de efluente neutralizado a un tanque agitador de 7'x7' donde la
pulpa recibe un flujo de 1,3 L/s de pulpa de relave desde el Cajón de la Bomba de
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62. relaves de la Planta Concentradora. Este caudal es alimentado en forma controlada
mediante 02 bombas peristálticas BLRL-01A y BLRL-01 B, ambas marca Bredel SPX-
40, que se alternan en el uso para evitar desgaste prematuro como también pueden
operar en paralelo. Se ha preferido utilizar este tipo de bombas en lugar de las
centrífugas porque proporcionan un mejor control del caudal.
• En el Tanque de coagulación TKCG-01 las partículas de relave absorben los
precipitados coloidales y forman luego flóculos compactos que permiten alcanzar una
alta densidad en la descarga del Sedimentador. El tanque TKCG-01 descarga a un
Cajón de bomba CJN-01 donde recibe una dosis de 2,0 mg/L de floculante aniónico
Superfloc A-110 o similar mediante una bomba peristáltica BBFL-01A, marca Bredel
SPX-40 que alimenta 0,74 Lis de solución de 0,30 Lis.
• Cuando la Planta procese 200 Lis es necesario alimentar un caudal de 1,4 Lis de
floculante y entonces se opera con otra bomba peristáltica BBFL-01 B similar a la
bomba BBFL-01A.
• El Cajón CJN-01 de fierro, tiene 3 tubos de salida que conectan a otras tantas Bombas
centrífugas BBAM-01, BBAM-02 y BBAM-03, Hidrostal tipo EQ-150-315, de 30 Hp de
potencia. En una operación normal, de 110 L/s, actuarán solo 2 bombas impulsando
cada una 55 Lis de efluente neutralizado y floculado hasta el cajón CJN-02 que
alimenta al canal de alimentación al Sedimentador.
Cuando sea necesario procesar 200 Lis de efluente de Mina la tercera bomba actuará
para completar el envío de 200 Lis al Canal de alimentación al Sedimentador TKSD-01
de 40 pies.
• En el Sedimentador TKSD-01 de 40 pies el lodo coagulado con el relave alcanza una
densidad en el orden de 1280 g/L y es descargado mediante una bomba peristáltica
BBUF-01, marca Bredel SPX-40 que envía 1,O Lis al actual cajón de la bomba de
relaves mediante la tubería TBUF-01 de 1". Esta bomba impulsa entonces estos lodos
junto con el torrente de relaves hasta el Tanque Espesador de Relaves (TKEP-01) y de
allí al Depósito de relaves Geniococha.
• Cuando la Planta procese 200 Lis de efluente de mina, será porque la Planta
Concentradora no opera y ni se cuenta con el suministro de relaves; en tales
circunstancias los lodos descargados en el UF del Sedimentador serán de baja
densidad (1,16 % sólidos) y voluminosos incrementándose el caudal de lodos a 2,4
Lis. En este caso otra bomba peristáltica, BBUF-02, Bredel SPX-40 opera en paralelo
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