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Ingeniera en Sistemas de ProduccinIndustrial
Mejora del proceso de bombeo en minasubterrnea mediante la optimizacin de recursos
con el uso de recipientes de acero.
Proyecto de Estada
Presenta
Jos uadalupe !alamantes onzlez
Fresnillo, Zac. A 29 de agosto de 2015.
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Pgina de aprobacin del proyecto
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"gradecimientos y dedicatoria
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#esumen
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$ndice
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I%!#&'())I*%.
Actualmente uno de los problemas que enfrentan los distintos complejos mineros a
niel mundial, consiste en las inundaciones, las cuales se producen cuando se
e!plota la mina " se profundi#a el niel, descubriendo los mantos fre$ticos del
subsuelo, este problema no es ajeno a la compa%&a '(inera Fresnillo), la cual
debido a la antig*edad " profundidad generada al paso de las d+cadas de
e!plotacin, constantemente se e en la necesidad de bombeo para dar solucin
inmediata a esta problem$tica, por lo cual contrata los sericios de terceros, para
el caso de este pro"ecto, la inestigacin se llea a cabo en el corporatio
'-oncreto lan#ado de Fresnillo), organi#acin que presta sus sericios en cuanto a
bombeo " construccin.
n la tarea diaria de bombeo " rebombeo del agua que se acumula en las rampas
negatias " las rutas de acceso, se utili#an recursos tecnolgicos como bombas
sumergibles centr&fugas que constantemente se da%an por la succin de slidos,
generando gastos econmicos por la compra de pie#as mec$nicas, retrasando el
trabajo por la inundacin de nieles " la asignacin de personal capacitado para
dic/a actiidad, desiando recursos de otras $reas (aquinaria " personal, con el
objetio de solucionar el problema.
e esta manera, es necesario buscar una mejora que permita agili#ar los trabajos
de desensole " genere una ma"or ida 3til de la bomba, lo que en consecuencia
permitir$ a/orro de recursos " agilidad en el trabajo.
Actualmente no se detectan estrategias que se encaminen a este problema, por lo
que esta inestigacin busca innoar en esta $rea, mediante una propuesta
proactia que permita solucionar el problema antes de que suceda. 4a propuesta
se basa en la utili#acin de recipientes de acero, para eitar la r$pida
acumulacin de residuos " slidos que puedan entorpecer las actiidades, lo que
impactar$ en una mejor gestin " a/orro de recursos.
Por lo tanto, el objetio principal de este pro"ecto es dise%ar una propuesta de
solucin iable que permita optimi#ar el tiempo " el n3mero de personal que
participa en el desensole de las bombas de desag*e mediante el uso de
recipientes de tal manera que se genere un impacto tanto en tiempo, personal "
econmico ptimo, que represente una entaja competitia para la organi#acin.
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&bjeti+o general.ptimi#ar el proceso de bombeo en minas subterr$neas mediante la
implementacin de recipientes de acero, para reducir el tiempo de desensole " la
disminucin del recurso /umano " maquinaria requerida.
&bjeti+o espec,ico.6mplementar en algunas obras de la mina subterr$nea un recipiente de acero con
el cual se estar$ bombeando el agua proeniente de las frentes " del rebombeo,
con ese recipiente se reducir$ el tiempo para el desensole lo que permite que la
bomba de un ma"or rendimiento.
Propsitos.7educir el tiempo de desensole utili#ando el recipiente de acero para agili#ar el
desag*e en mina subterr$nea.
btener un ma"or rendimiento por boma sumergible por medio de la disminucin
en la succin de slidos para tener una condicin ptima en las &as de acceso de
personal.
Administrar recurso /umano, en la actiidad de desensole en c$rcamo,
asignando personal " sin la necesidad de utili#ar maquinaria.
isminuir el riesgo por descarga el+ctrica, mediante la disminucin " acumulacin
de agua en &as de acceso para garanti#ar la seguridad del personal.
isminuir los costos generales por da%o en bombas, por atascamiento, mediante
la implementacin de recipientes de acero para agili#ar el proceso de rebombeo.
liminar retrasos causados por da%o en bombas, agili#ando el desensole para
eitar acumulacin de agua.
#ese-a istrica )oncreto /anzado de 0resnillo.
l presente pro"ecto de inestigacin, se reali# en la empresa '-oncreto
4an#ado de Fresnillo). Fundada el 8 de mar#o del a%o 2002 en la -d. e Fresnillo,
Zac., desde su a%o de fundacin trabaja como subsidiar&a de sericios para la
empresa '(inera Fresnillo, .A. de -.:.). n sus inicios cont con una planta de
10 trabajadores, misma que fue eolucionando " a la fec/a, el personal que
labora en esta empresa asciende al n3mero de ;00 empleados.
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Misin
4a misin de la empresa es ofrecer sericios de concreto lan#ado, anclaje "
enmallado para la industria minera " construccin, con el fin de proporcionar
soluciones eficientes a los clientes mediante nuestro sericio, satisfaciendo las
necesidades de seguridad, calidad " oportunidad, siendo a la e# competitia,generando el alor econmico a los accionistas " empleados a"udando al
crecimiento econmico de la regin del pa&s.
1isin
e basa en el concepto de una empresa especiali#ada en concreto lan#ado, obra
minera " estabili#acin de taludes, reconocida a niel nacional por la industria
minera " de la construccin por sus altos nieles de -A46A en sus productos "
sericios, seguridad " precio.
4A=ZA de F7=644 .A. de -.:. eclara a tra+s de su
personal el compromiso de Producir, Aplicar " -omerciali#ar -oncreto 4an#ado "
Pre?me#clado, as& como desarrollo en obra minera que satisfaga los requisitos "
necesidades de nuestros clientes, preiniendo la contaminacin ambiental, da%os
" deterioros a la salud de nuestros trabajadores producto de su trabajo, as& comoel cumplimiento de los requisitos legales " otros requisitos aplicables a nuestras
actiidades en materia de medio ambiente, seguridad " salud. e tal manera, que
se mantenga " mejore continuamente nuestro desempe%o mediante la reisin
peridica de los objetios de nuestro sistema de gestin.
entro de su planeacin estrat+gica, defini establecer est$ndares competitios
de calidad a tra+s del istema de @estin de -alidad bajo el modelo 6
9001200B. 4a cual implica uniersalidad, no solo en los sericios que ofrecemos,sino tambi+n en la calidad de lo que se requiere para llearlos a cabo " de las
personas que participan en el proceso. e +sta manera, a partir de (a"o del 2010,
-oncreto 4an#ado de Fresnillo cuenta con la certificacin del @- bajo la =orma
6 9001200B, que tiene como alcance la produccin, comerciali#acin "
aplicacin de concreto lan#ado " pre?me#clado para obra ciil " miner&a.
Actualmente, -oncreto 4an#ado de Fresnillo .A. de -.:. esta certificado en 6
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18001?2008. =uestra disciplina ambiental /a /ec/o que nos /a"an otorgado
autoridades en la materia como P7FPA el certificado de calidad ambiental.
-abe resaltar que contamos con el distintio de empresa familiarmente
responsable.
'Para -oncreto 4an#ado de Fresnillo nuestra ra#n de ser, es nuestra gente).
Marco terico de re,erencia.
Inundaciones en mina.
l agua procedente de las precipitaciones atmosf+ricas se reparte en porciones,
que escurren sobre la superficie terrestre " forma los torrentes o r&osC este tipo deescurrimientos, permite la llamada 'infiltracin), que penetra en el subsuelo " en el
terreno por graedad " se e faorecida por la e!istencia de grietas o fisuras en
las rocas " por la misma porosidad de los materiales que forman el subsuelo. n
consecuencia se forma o constitu"e el agua subterr$nea, este tipo de agua, puede
afectar en diferentes medidas algunas de las actiidades principales en la
e!plotacin minera.
n el subsuelo, el agua penetra /asta cierta profundidad, en lo que se denomina
#ona de erosin, en esta #ona, se efect3an despla#amientos erticales, bien sea
descendiendo por la graedad o ascendiendo por capilaridad, lo que ocasiona quelos poros de las rocas est$n parcialmente llenos de aguaC Por lo tanto, esta #ona
queda limitada por el niel /idrost$tico o 'fre$tico), cu"a profundidad ar&a de
acuerdo con las precipitaciones atmosf+ricas, ascendiendo en +pocas lluiosas "
descendiendo en +pocas de sequ&as.
Por debajo del niel /idrost$tico, las rocas est$n completamente saturadas de
agua, " no se producen despla#amientos erticales de la misma, e!istiendo por el
contrario importantes despla#amientos /ori#ontales, originados por el flujo del
agua a los puntos de m&nima presin, all& donde el niel /idrost$tico aflora en la
superficie o donde sea cortado por un po#o, esta #ona es conocida como #ona desaturacin.
n la #ona de saturacin, los despla#amientos /ori#ontales del agua, cesan a
cierta profundidad ariable, seg3n la naturale#a del terreno, por debajo de la cual
el agua est$ inmoili#ada, empapando las rocas del subsuelo, lo que da paso a la
generacin de la #ona de estancacin. n esta #ona, el agua puede llegar a
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conertirse en un problema importante que afecta de manera directa el dise%o de
una e!plotacin minera.
A3n " cuando se reali#a un estudio geolgico del "acimiento para calcular "
conocer la disposicin de las reseras a e!plotar, encaminado b$sicamente para el
dise%o del m+todo de e!plotacin m$s adecuado para e!traer el mineral con losmenores costes posiblesC este estudio se reali#a a la par de un an$lisis
/idrogeolgico minucioso de los acu&feros situados al tec/o del "acimiento,
teniendo en cuenta la pluiometr&a o r+gimen de lluias de la #ona para poder
alorar los sistemas de desag*e que sean m$s adecuados para no perjudicar los
trabajos normales de e!plotacin. l factor de estancamiento de agua representa
una problema para la e!plotacin minera " es por lo tanto, un factor mu"
importante a tener en cuenta. s indudable que cada a%o se e!traen muc/os miles
de millones de productos minerales " para ello, tienen que e!traerse grandes
cantidades de agua para obtener estos resultadosC agua que de no ser e!tra&da
/ar&a imposible el trabajo en la mina.
2ombeo en minas subterraneas.
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0igura 3. !surumi4Pumpen / 5336476
!abla 3. )aractersticas 2omba !surumi4Pumpen / 5336476
=3m. -aracter&sticas
1. -apacidad de eleacin1G5 m;H/
2. Presin lateralI;. Altura eleacin1GG m
8. -apacidad de absorcin110 JK
5. Peso1200 Lg
in embargo, a la problem$tica descrita se debe a%adir que tambi+n el bombeo "
el desag*e en minas enfrenta problemas particulares, entre estos est$ el
atascamiento por acumulacin de part&culas f&sicas compuestas principalmente
por sedimentos del subsuelo que son arrastrados durante la succin del agua "
que terminan por atascar o ensolar los equipos de bombas sumergibles. ste
problema deriado del atascamiento de los equipos de bombeo genera entre otros
efectos secundarios el retraso de las actiidades en mina por enc/arcamiento "
bloqueo en &as de acceso por falta de bombeo del agua, da%o en rampas por
deslae cuando se encuentran los c$rcamos sobre las rampas " por consecuencia
da%os en la infraestructura f&sica de la mina, generacin de riesgos en la
seguridad de los trabajadores " finalmente impacto econmico deriado de los
anteriores aspectos.
4a accin inmediata a reali#ar para resoler el problema del atascamiento de las
bombas, es el desensole mediante maquinaria pesada o palas mecani#adas
cooptram, sin embargo se /a detectado que esta actiidad requiere de un
tiempo de alrededor de 8 /oras " la interencin de ; personas perador de
bomba, perador de cooptram " personal el+ctrico lo que genera a final de
cuentas costos en tiempo, personal " econmicos para la organi#acin.
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/" I%!E#0E#E%)I" 'E /" E8P/&!")I*% MI%E#" E% /"I'#&S0E#".
l agua que afecta al desarrollo normal de un pro"ecto en mina " que requieren
ser captadas procede de diersas fuentes tales como Aguas pluiales 4luia queprecipitan directamente en la e!caacin, aguas de escorrent&a superficial no
desiadas que entran en el per&metro de la e!caacin, aguas subterr$neas que
se filtran o alumbran en forma de manantial al profundi#ar la e!caacin.
i bien el agua procedente de estos tres tipos de fuentes puede ser simplementee!tra&da de las #onas de trabajo por bombeo desde los puntos de menor cotae!istentes dentro de la e!plotacin, por ra#ones de econom&a " seguridad se debeasegurar la intercepcin preia de la escorrent&a superficial mediante canales deproteccin, guarda o des&o.
l agua de lluia o de infiltracin en contacto con el mineral, con los est+riles, con
los desec/os " con las $reas operatias se contamina de forma mu" r$pida nosolamente con slidos en suspensin, sino tambi+n qu&micamente, de formasolamente puede ser limpiada mediante la aplicacin de procedimientosadecuados.
4a ma"or parte de las eces, las interferencias de la actiidad minera en la/idrosfera tiene efectos locales " en pocos casos llegan a alcances regionales.stas interferencia se dan de arias maneras " se producen tanto la cantidadcomo sobre la calidad de las aguas superficiales " subterr$neas.
!9)%I)"S 'E 'ES"(E E% MI%".
esde la antig*edad son arias las t+cnicas que se /an utili#ado para reali#ar eldesag*e en las minas, una de esas t+cnicas consist&a en la utili#acin demalacates, si bien no siempre se consideraba la mejor opcin. tra t+cnicaconsist&a en el uso de m$quinas destinadas para desaguar, las cuales tambi+nrequer&an una fuerte inersin para la construccin de un po#o perpendicular " lainstalacin de la m$quina moida por traccin animal o /umanaC por lo general, enlas minas americanas se acud&a a darles solucin a tra+s de los socaones,entendiendo por estos los t3neles de acceso a las galer&as, utili#ados
ocasionalmente para el desag*e o entilacin " que adem$s ofrec&an solucin am$s interesados " due%os de diferentes minas.
n la +poca romana este problema se solucion mediante la construccin degaler&as de drenaje a eces de arios Lilmetros de longitud que e!ig&an un buenestudio topogr$fico " maquinaria como la noria, el tornillo de Arqu&medes o labomba de pistones.
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n la +poca medieal se solucionaba el problema mediante la conduccin de lasaguas por las galer&as mediante cunetas a unos depsitos de recepcin en #onasdeterminadas, siempre en las #onas m$s bajas de la minaC " el desag*e sereali#aba mediante tornos de mano para subir las '#acas), que eran bolsas decuero capaces de transportar entre 100 " 120 Jg, se establec&a as& un sistema
que diid&a el recorrido ascendente del agua en tramos, de modo que cada 20 ;0 metros /ab&a un equipo formado por dos o cuatro tiradores que mo&an eltorno, un 'c/arquero) que era el que llenaba la #aca en el fondo del po#o, " un'amainador) que la aciaba.
A continuacin se implant una nuea t+cnica de origen alem$n, que consist&a enel ac/ique de agua mediante el m+todo de bombas aspirantes, que eranaccionadas mediante una palanca o balanc&n que daba moimiento al +mbolo, "su ejecucin, igualmente penosa, estaba encomendada a operarios denominadosbomberos. 4a ma"or eficacia de este sistema se io en parte menoscabada por sudeficiente construccin en madera de roble, lo que propiciaba frecuentes aer&as.
4as bombas aspirantes estaban situadas de manera escalonada para formar uncuerpo de bombas capa# de subir el agua desde lo m$s /ondo de la mina /asta lasuperficie. Dubo momentos en que coe!istieron los dos m+todos, " a la e# seprodujeron numerosos ensa"os, pero sin +!ito, /asta que a comien#os de 1B00 sesustitu" por completo el sistema de bombeo por bombas de aspiracin, por lam$quina de apor bien llamada bomba de fuego, la cual en superficie generabauna energ&a potencial mediante la quema de madera en su caldera, " seestablec&a una cone!in /asta el depsito mediante la prolongacin de tubos, nose ajustaba el m+todo a los esquemas de bomba de simple efecto inentada porKatt, pero ser&a para e!traerle agua desde el interior, este m+todo funcion /astafinales del siglo M6M.
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4as bombas permiten el flujo de los medios l&quidos agua, lodos, es decir,despla#a " aumenta la energ&a del l&quido. urante el funcionamiento de labomba, la energ&a mec$nica recibida por un motor se transforma en energ&apotencial " cin+tica, " en un grado insignificante, en calor&fica, del flujo l&quido.
u funcin es impulsar al agua "a sea a nieles superiores como /acia superficie,e!isten diferentes tipos de bombas como e +mbolo, e diafragma, 7otatias deplacas, 7otatias de ngranajes, 7otatias Delicoidales, -entr&fugas,
Autocebantes, A!iales, e torbellino o :orte!, Nombas a -/orro para 4&quidos.
4as aguas que se encuentran a niel inferior a los drenajes por graedad, serecoge en depsitos recolectores para luego ser eacuados por medio de bombas.4os puntos de drenaje se distribu"en en lugares conenientes " las c$maras debombas se sit3an pr!imas a los po#os. Nombas au!iliares desag*an en canalesque conducen las aguas a los depsitos colectores. e utili#an canales " tuber&as.
n minas profundas las aguas se bombean por etapas que an de 150 a 00metros " a3n superiores a 900 metros. @randes alturas de impulsin representangrandes presiones, que obligan a emplear bombas, asO como accesoriosespeciales. 7educir la altura de impulsin e!ige el uso de bombeo en serie.
4as bombas se diiden en los siguientes tipos
mbolo
imple accin
oble accin
iafragma
7otatias e placas
Delicoidales
-entr&fugas
Autocebantes
A!iales
e torbellino o :orte!
Adem$s, se inclu"en las bombas a -/orro de Agua " los leadores
=eum$ticos.
A continuacin se describen las bombas a un niel m$s espec&fico
'e mbolo
on aquellas que tienen un pistn dentro de un cilindro que corre a lo largo de su
eje, e!pulsa el agua por delante " aspira la carga por detr$s, al mismo tiempo que
la carrera.
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Al efecto de e!pulsin de agua " al mismo tiempo de aspiracin de carga, se llama
Nomba de oble Accin o fecto.
i la bomba tiene dos o tres cilindros en paralelo montados unos al lado de otros,
se le llama 76P4M, etc.
'e dia,ragma
4a parte central del diafragma fle!ible se leanta " se baja por medio de una biela,
que est$ conectada a una e!c+ntrica.
sta accin absorbe el agua a la bomba " la e!pulsa. ebido a que esta bomba
puede manejar agua limpia o agua conteniendo grandes cantidades de lodo, arena
" basura, es popular como bomba de construccin. s adecuada para usarse en
obras donde la cantidad de agua ar&a considerablemente.
l diafragma, que es mu" accesible, puede cambiarse r$pidamente
#otati+as de placas
l rotor maci#o con ranuras longitudinales " placas rectangulares que son
empujadas /acia la periferia por las propias fuer#as centr&fugas, son colocados
e!c+ntricamente en el cuerpo. Al girar el rotor, el l&quido se aspira a tra+s del tubo
de alimentacin a la caidad interior, siendo e!pulsado por el tubo de impulsin.
4a bomba es reersible. 4a frecuencia de rotacin es considerable. Pueden contar
con ma"or n3mero de placas rectangulares.
#otati+as de Engranajes
4as dos 7AA que engranan, cuentan con peque%as /olguras en
el -
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Al girar el tornillo, el l&quido encerrado en los canales entre espiras, se retiene en
los dientes de la placa " se despla#a en direccin a!ial. e esta manera se reali#a
la AP67A-6= " la A46(=>A-6=.
)entr,ugas
on aquellas que aproec/an el moimiento rotacional del eje. Pueden impulsar
l&quidos densos tales como relaes.
st$n proistos de rodetes "a sea abiertos o cerrados, de acero " recubiertos de
jebe prensado con fines de preencin a la friccin " la abrasin de part&culas.
4as PA4>A de trabajo est$n unidas r&gidamente con los 6- o al
7>A-6=, que trasmite la fuer#a motri# de rotacin
Najo la accin de las fuer#as centr&fugas, el l&quido aumenta su energ&a, se dirige al
-A=A4 P67A4 " luego a la >
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de la rueda de trabajo, que se fija con la a"uda de una c/aeta " tuerca " gira a
tra+s de un -6=> 6=F767.
4as paletas pueden ser sujetadas r&gidamente fijas o pueden ser giratorias.
'e torbellino o 1orte:
entro de la carcasa cuerpo de la bomba se dispone conc+ntricamente la 7ueda
de >rabajo 6mpulsor de >orbellinoC al funcionar la bomba, el l&quido es atra&do por
el 6mpulsor para salir por la >uber&a de 6mpulsin. 4a entrada del l&quido se reali#a
en la periferia del 6mpulsor.
2ombas a );orro para /ubo de 6mpulsin 1
que al estrangularse aumenta la elocidad del flujo " por lo mismo aumenta la
energ&a cin+tica. -onforme a la 4e" de -onseracin de la nerg&a, el aumento dela energ&a cin+tica condiciona la disminucin de la presin a la salida del >ubo de
6mpulsin " por consiguiente en la -$mara 2 que se comunica mediante otro tubo
inferior al epsito de Agua ; bajo la influencia de la diferencia de presiones, la
atmosf+rica al niel del agua del epsito ; " el l&quido sube a la -$mara 2,
donde es arrastrado por el c/orro de trabajo del l&quido operanteC se me#cla con +,
llega al >ubo iergente 8 " luego por la >uber&a al >anque superior a la altura /.
l rendimiento no es mu" alto, pero la simple#a de su estructura " la ausencia de
pie#as moibles contribu"en a su aplicacin en distintas instalaciones industriales.
Ele+adores %eumticos
l medio operante es aire comprimido.
4a eleacin del l&quido al epsito 1 a la altura del >anque 2 se efect3a por el
aire comprimido que ingresa a la Notella ;
stando cerrada la $lula de aire comprimido del epsito de Agua 1, se llena
de agua la Notella ;. e cierra la $lula de agua del epsito 1 " se abren las
$lulas de aire comprimido " de la Notella ;C el l&quido se e!pulsa al >anque 2.
l ciclo de alimentacin se reali#a peridicamente.
i bien es cierto que e!iste un sin3mero de t+cnicas para el desag*e de minas e
igual cantidad de tipos de bombas, no se detecta /asta el momento una estrategia
que utilice los recipientes para facilitar el desensole por lo que se considera
factible la reali#acin del pro"ecto.
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iptesis.
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'(ediante la implementacin de recipientes de acero se mejorar$ el desensole de
bombas de desag*e en mina " se a/orrar$n recursos /umanos, econmicos "
tecnolgicos).
-omo ariable dependiente se tiene el a/orro de recursos /umanos, econmicos "
tecnolgicos. 4as ariables independientes que permiten la recoleccin deindicadores son mejorar el desensole de desag*e en mina, " utili#ar recipientes
de acero.
4os indicadores que permitir$n obtener las ariables independientes, se basan en
la recoleccin del a/orro en recursos que se ir$n captando mediante formularios "
eidencias fotogr$ficas, los aspectos que se ealuar$n son la diferencia de los
tiempos de desag*e mediante el m+todo actual " el m+todo propuesto en esta
inestigacin, el n3mero de personal que participa en las tareas de desag*e "
desensoleC asimismo, se reali#ar$ un desglose del recurso econmico
administrado en los dos casos el m+todo tradicional " la propuesta deinestigacin.
Adicionalmente, mediante la aplicacin del m+todo de obseracin cient&fico se
proeer$ a la empresa una isin del retorno de la inersin que se obtendr$ por
la aplicacin del m+todo de desag*e, para motiar a los directios a apo"ar la
propuesta de esta inestigacin.
Metodologa.
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A continuacin, se detalla la metodolog&a que sigui la inestigacin para obtener
los resultados que permiten anali#ar la iabilidad de la solucin al problema de
inundacin en mina, mediante la aplicacin de desag*e, utili#ando recipientes de
acero para acelerar el proceso de desensole de bomba, si bien en primera
instancia se reali#a una reisin de las distintas metodolog&as de la inestigacin
para establecer sobre un fundamento formal " cient&fico, la decisin de utili#ar una
de estas t+cnicas para la reali#acin del pro"ecto.
l m+todo de inestigacin utili#ado para este pro"ecto es de la obseracin, por
lo tanto se reali#a una bree rese%a del mismo para comprender su importancia
para el pro"ecto.
Mtodo de la obser+acin cient,ica
4a obseracin cient&fica como m+todo consiste en la percepcin directa del objeto
de inestigacin. 4a obseracin inestigatia es el instrumento uniersal del
cient&fico. 4a obseracin permite conocer la realidad mediante la percepcin
directa de los objetos " fenmenos.
!cnicas de la in+estigacin
ebido a la naturale#a del pro"ecto la t+cnica que se utili# fue la de campo
permite la obseracin en contacto directo con el objeto de estudio, " el acopio de
testimonios que permitan confrontar la teor&a con la pr$ctica en la b3squeda de la
erdad objetio, los datos tomados se obseraron en un periodo de tiempo de un
mes, en el cu$l se obseraron las actiidades de desensole, .
Metodologa aplicada al proyecto de in+estigacin
>al " como se /ab&a mencionado el m+todo de inestigacin elegido para este
pro"ecto fue el de la obseracin cient&fica, debido a que se considera como el
m$s indicado por sus caracter&sticas para el tipo de inestigacin que se reali#,
de esta manera el procedimiento que se sigui con base en este m+todo, se
describe a continuacin
n primera instancia se reali# la presentacin de la propuesta al 6ng. :&ctor 4eija
@erente @eneral de la empresa -oncreto 4an#ado de Fresnillo, con el objetio de
conseguir su aprobacin para la reali#acin del pro"ecto en base a la
implementacin de recipientes de acero para optimi#ar el desensole en bombas
en el desag*e en mina. 4a respuesta del @erente fue aprobatoria " se cont con el
apo"o total de la empresa para la reali#acin del pro"ecto.
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n segunda instancia se procedi al desarrollo del pro"ecto, la primera tarea de
esta fase, fue la colocacin de un recipiente de acero fabricado en los talleres de
pailer&a de -oncreto 4an#ado de Fresnillo.
4os recipientes se colocaron en un acceso de una longitud de cinco metros de alto
por cuatro de anc/o, el recipiente tiene una medida de dos metros de alto por tresmetros de largo, otra de las caracter&sticas es espesor de G mm., 1.80 m. de anc/o
por ; m. de largo. -uando el recipiente se instal en el lugar "a mencionado, con
el apo"o de un equipo neum$tico e /idr$ulico conocido t+cnicamente como
>ele/andler de la marca -aterpillar, que funciona como un manipulador mediante
un bra#o /idr$ulico, se lle a cabo la instalacin de la bomba sumergible en el
recipiente, sosteniendo +sta 3ltima mediante garruc/as mec$nicas /asta lograr su
correcta colocacin dentro del recipiente. 4a tarea principal de estos recipientes es
eitar ensole de las bombas mediante la concentracin de agua " slidos que
tienen un impacto en el impulsor de la bomba lo que se intenta con la aplicacin
de estos recipientes es detener el desgaste que representa el efecto de estos
factores, "a que a un pla#o definido las bombas presentan da%os en el impulsor, lo
que ocasiona una baja eficiencia en el rendimiento, lo que genera retrabajos,
retrasos " p+rdidas econmicas.
nseguida despu+s de la colocacin de la bomba en el recipiente, la siguiente
actiidad fue la colocacin de las descargas de agua que proienen de tuber&as de
8 " pulgadas strucLpacL, en total son ; descargas las que se colocan por cada
bomba ubicada en el recipiente, las descargas son alternas " funcionan bajo un
ciclo de 15 a 20 minutos. e esta forma se comien#a con el rebombeo, para esta
actiidad la bomba se alimenta de la energ&a
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l paro " el arranque de la bomba son controlados por medio de un electro?niel,
cu"a funcin es la de detectar cuando el recipiente se llena encender la bomba "
cuando se ac&a totalmente apagar la misma, est$ 3ltima mejora se implement,
debido a que en el proceso anterior, el encargado de bombeo por descuido,dejaba la bomba trabajando al ac&o, lo que a corto pla#o perjudicaba porque la
bomba se da%aba el+ctricamente, por lo que se detect esta $rea de oportunidad
" con el arranque " paro autom$tico se solent la problem$tica descrita
anteriormente.
Figura 3. Recipiente para re-bombeo.
l mantenimiento a la bomba consisti en la limpie#a del recipiente, para retirar los
slidos " lodos " el laado del cuerpo de la bomba -eda#o, la ra#n principal de
este mantenimiento es que el desarrollo de la obra minera inclu"e arios
procesos, entre los cuales se pueden enlistar el #arpeo, el cargado con e!plosio "
barrenacin, los cu$les dejan arios residuos que llegan a la pileta del rebombeo,
obstru"endo el ceda#o, esto impide que succione el agua, proocando que la
bomba disminu"a su eficiencia, que a su e# prooca deslaes en los caminos por
el derramamiento del agua de la pileta, lo que perjudica otros procesos como el
traslado de personal, traslado de equipo, da%os en las rutas " retrasos deriadospor las anteriores causas citadas.
Fue durante esta etapa, se tomaron los datos para reali#ar el an$lisis posterior,
cu"os resultados se especifican en el cap&tulo correspondiente, sobre la
factibilidad de la instalacin de los recipientes.
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4a entaja de esta t+cnica de rebombeo es la reduccin del n3mero de personas
que participan en la limpie#a de los recipientes, utili#$ndose slo dos personas en
la tarea citada.
l procedimiento para el rebombeo se describe a continuacin.
l desensole mediante los recipientes inclu"e en primera instancia, la actiidad
de desenergi#ar la bomba, colocando una tarjeta candado en el arrancador de
dic/a bomba. ste es un procedimiento implementado por minera Fresnillo para
cualquier trabajo con equipo el+ctrico, agua, aire, etc.
-on la tarjeta instalada en el arrancador se procede con el mantenimiento "
desensole del recipiente.
Antes de comen#ar con la e!traccin del lodo, se procede a colocar tarjetas
candado en las distintas bombas que descargan en el recipiente de acero, para
esto, se aisa a cada superisor de las distintas $reas que se reali#ar$ estaactiidad, con el objetio de eitar confusiones al momento de detener la bomba.
e esta forma, el personal puede ingresar al recipiente para comen#ar con la
limpie#a " la e!traccin de slidos.
Figura 4. omba traba!ando en condiciones inapropiadas con e"
m#todo tradiciona".
l desensole consiste en la e!traccin total del lodo, para lo cual se utili#an dos
palas para me#cla de cemento, el lodo se saca por el orificio circular de oc/o
pulgadas que se ubica en la parte inferior del recipiente de acero. l del recipiente
de acero " la limpie#a del ceda#o de la bomba, retirando toda part&cula que impida
la succin del agua.
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Figura 5. $ri%cio para e&traccin de s"idos de" recipiente.
e esta manera, se garanti#a que la bomba trabaje al 100 por ciento de su
capacidad.
Al momento de terminar la limpie#a " desensole, se retiran las tarjetas candados
de las bombas que abastecen el recipiente " se da aiso de la reactiidad a los
superisores para que se den por notificados, por lo tanto se considera que a este
punto todo uele a la normalidad.
4a siguiente actiidad en la fase del desarrollo del pro"ecto fue el monitoreo del
funcionamiento del bombeo, para anali#ar el rendimiento de la bomba, a dic/a
bomba se le aplicaba un mantenimiento cada semana durante meses. Para el
an$lisis del comportamiento del e!perimento, se reali# un estudio de tiempos "
moimientos para comparar el m+todo mediante la aplicacin de un recipiente de
acero " un c$rcamo o pileta tradicional.
Figura '. Arrancador de (50 Amp. suministra energa a "a bomba.
erramienta utilizada
4a /erramienta utili#ada para la maniobra de instalacin de la bomba consisti en
una garruc/a mec$nica con capacidad de una tonelada, >ele/andler o
manipulador " una cadena de Q, dos ratc/es de media " dos dados de 9H1, un
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marro de 8 lbs., tornillos de ;HB por ; R, empaque de neopreno, codo de a
pulgadas " l&quido aflojatodo.
Para la documentacin de la inestigacin se utili# un equipo de cmputo port$til
" un tel+fono celular para tomar fotograf&as.
#esultados.
A continuacin se detallan los resultados de la aplicacin de los recipientes para el
rebombeo en mina como una t+cnica que busca eficientar el proceso de desague,
los resultados obtenidos de la obseracin continua se detallan a continuacin.
n primera instancia se comprueba la disminucin del desgaste de las bombas,espec&ficamente /ablando del impulsor que contienen estas, el cual se da%aba
por la succin de lodos " solidos debido a la falta de desensole o limpie#a en
c$rcamo. 4a implementacin del recipiente de acero optimi# este proceso, debido
a que el mantenimiento continuo que se reali#a esensole, se reali#a en un 100
por ciento.
Figura ). *esgaste de bomba por esposicin a s"idos +*esenso",e
por m#todo tradiciona".
eriado del estudio de tiempos " moimientos se obsera que la entaja de
utili#ar recipientes de acero ante los c$rcamos tradicionales, es en efecto la
disminucin de recurso /umano " la utili#acin de un scoop tram.
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4os registros de tiempos " moimientos demuestran los siguientes aspectos
releantes para la inestigacin
-on el proceso tradicional, el tiempo de desensole de c$rcamo es de alrededor
de cuatro /oras, para el mantenimiento se requieren 8 personas, un superisor, un
oficial de sericios, el a"udante de sericios " un electr&co que desconecta labomba " de la libran#a, la /erramienta utili#ada era un scoop tram para limpie#a
del c$rcamo " un tele/andler para leante o retiro de la bomba.
Figura . *esenso",e por m#todo tradiciona" con scoop tram.
>ambi+n se requiere una camioneta para transporte del personal " casos de
emergencia.
A diferencia del anterior proceso, la propuesta presentada en este pro"ecto tarda
una /ora para reali#ar el mantenimiento a la bomba, este tiempo de acuerdo a la
coordinacin con los superisores de las $reas para detener el bombeo " poder
reali#ar el mantenimiento. 4as personas que participan en el mantenimiento son
tres, un superisor, el oficial de sericio " el a"udante de sericio.
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Figura /. *esenso",e por e" m#todo de recipientes.
4a diferencia del personal se refleja mediante la gr$fica 1 de el 8;S -olor carm&n
representa a las ; personas que se requieren con el m+todo del recipiente, el 5G
por ciento restante, son las 8 personas requeridas con el m+todo por c$rcamos.
4; 57%
3; 43%
ersonas Re1ueridas en ada #todo
1
2
r%co (. ersonas re1ueridas en "a tarea de desenso",e por m#todo.
4as /erramientas que se utili#an para el mantenimiento con el recipiente son
cepillo de alambre para retirar los residuos del ceda#o, l&quido aflojatodo, dos
ratc/es de media pulgada, dos dados 9H1 de media pulgada, tarjetas candado "
bloqueos. Para este caso se utili#a tambi+n una camioneta para el transporte del
personal o en caso de alguna emergencia.
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4os dispositios de seguridad consisten en un barbiquejo que utili#a el personal
para su proteccin.
e obser que entra las principales entajas de utili#ar el recipiente se
encuentran
%=m. erramientas >Mtodo tradicional
erramientas >Mtodo del recipiente
1. >ele/andler
2.
;.
8.
5.
n primera estancia, no se ocupa el scoop tram, lo que reduce la utili#acin de
/erramientas " en lugar de utili#ar la pala para el desensole, +sta se puedeutili#ar en otras actiidades como limpia de topes, re#agado o carga de camiones.
>ampoco se utili#a el tele/andler debido a que no se muee la bomba de su lugar.
>al " como "a se mencion, otra de las principales entaja es que la bomba no se
debe moer de su lugar, lo que faorece que se cuide el equipo, "a que en
ocasiones al moerla con el m+todo tradicional se golpeaba la bomba, se da%aba
el cable, uno de los aspectos a resaltar es la mejora en la seguridad del personal,
pues al moer las bombas se pon&a en riesgo al personal a pesar de las medidas
de seguridad pues se generaba accidentes deriados de esta actiidad.
4a disminucin de tiempos es una entaja que resulta bastante notable, pues de
cuatro /oras que se lleaba con el m+todo tradicional se reduce a una /ora con el
uso del recipiente, de la misma manera en caso de da%o de la bomba, el cambio
disminu"e pues de ; /oras que se llea con el m+todo tradicional, el tiempo de
cambio es de tan solo ;5 minutos.
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180; 84%
35; 16%
Mtodo Tradicional
Mtodo porRecipientes
r%co 2. r%ca de di6erencia en tiempo de desenso",e por "os
distintos m#todos.
l @r$fico 2, muestra la notable diferencia entre los tiempos de desensole
requeridos, mientras que con el m+todo por recipientes de acero toma tan slo ;5
minutos equialente a un 1S del total de tiempo en desensole, el m+todo
tradicional se llea el B8S equialente a 1B0 minutos.
4a disminucin del recurso /umano que participa en la tarea de desensole
tambi+n representa una entaja, pues de cuatro personas que participaban solo se
requieren tres con el uso del recipiente, eliminando la participacin del el+ctrico.
Figura (0. ersona" 1ue participa en e" desenso",e por e" m#todo
tradiciona".
isminucin del da%o de las bombas o sus componentes, tales como las
c/umaceras, crucetas. -on el m+todo propuesto se eitan estos problemas " se
aumenta la ida 3til de las bombas debido a que el mantenimiento es m$s cercano
" se puede percibir el estado de los equipos de manera m$s confiable, lo que eita
da%os colaterales.
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Mtodo tradicional Mtodo por recipiente
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4
1
r%co 3. antenimientos a "as bombas por cada m#todo7
registrados durante e" estudio.
l @r$fico ;, representa el mantenimiento que se tuo que dar a las bombas
durante el tiempo del estudio, con los datos que se tomaron se reis " durante los
;0 d&as que se tomaron registros, con el uso del m+todo tradicional se requirieron
8 mantenimientos por falla de componentes en 8 bombas, mientras que al final del
estudio, la bomba que estaba funcionando de acuerdo al m+todo del recipiente de
acero, solo requiri mantenimiento de rutina.
e esta forma se obsera, que la deteccin del grado de ensole de los equipos
es muc/o m$s f$cil de obserar con el m+todo del recipiente " por consecuencia
se toman acciones de manera m$s r$pida lo que faorece el tiempo de respuesta
en esta tarea.
Figura ((. omba da8ada por e&posicin a s"idos en enso",e
tradiciona".
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n consecuencia se mejora la seguridad del personal, "a que con la utili#acin del
recipiente se obser que disminucin del riesgo de accidentabilidad por
e!posicin de golpes por objeto, reduccin de personal atrapado por equipo en
moimiento, baja de posibilidad de a/ogamiento, se eitan lesiones en los tobillos
" ca&das a desniel por e!posicin a suelo no firme " isibilidad deficiente.
isminucin de costos, "a que con el m+todo tradicional se requer&a escaar un
c$rcamo, lo cual generaba el pago de un centinela " un a"udante para instalacin
de un centinela cuadro minitec que sire para suministrar energ&a al jumbo electro
/idr$ulico. l jumbo electro /idr$ulico a su e# debe ser operado por un jumbero u
operador " su respectio a"udante, lo que genera costos tanto de pago de mano
de obra como de tiempo, cuando se barrena el lugar dnde ir$ el c$rcamo se
requiere una cuadrilla de dos cargadores " un operador de retroescabadora " otro
operador de scoop tram, lo cual genera costos por mano de obra. Adem$s se debe
contemplar el gasto por acero de la broca de diamante para barrenar, la barra de
18 pies de acero para colocar el barreno, el costo del aceite /idr$ulico " el
mantenimiento de la perforadora.
urante el tiempo de registro de datos no se obseraron desentajas significatias
en el uso del recipiente.
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)onclusiones
(ediante la obseracin continua durante el desarrollo del pro"ecto, se pudoconstatar la entaja que ofrece la metodolog&a del recipiente como una alternatia
eficiente en el tema del desag*e en mina.
4os datos registrados demuestran que esta metodolog&a disminu"e el uso de
/erramienta, personal, tiempo " recursos en comparacin al m+todo tradicional.
ntre otros beneficios detectados se encuentra la mejora en la seguridad del
personal, al reducir los accidentes por ca&das o e!posicin de los trabajadores a
los desnieles del suelo o golpes por el moimiento de la bomba, mismos a los
que estaban e!puestos cuando se reali#aba la limpie#a de la bomba directamenteen el c$rcamo.
l ma"or beneficio que se obsera es la reduccin en el da%o continuo de las
bombas debido a los ensoles " part&culas slidas, con el m+todo anterior se
registraban da%os constantes tal " como "a se io en el cap&tulo correspondiente a
los resultados.
n consecuencia de todos los beneficios citados, se disminu"en de manera
significatia los costos por da%o " mantenimiento de los equipos de bombeo,
asimismo se reduce el gasto en pago de personal " la p+rdida de tiempo.
>ras la reisin de los resultados de la propuesta los superisores de -oncreto
4an#ado de Fresnillo, en como factible la aplicacin del proceso sugerido en esta
inestigacin debido al retorno de la inersin " a los beneficios "a citados.
e esta manera est$ en estudio, la posibilidad de aplicar de manera masia el uso
de recipientes para rebombeo del agua de la mina, generada en (inera Fresnillo.
ntre las principales dificultades a las que se enfrent la inestigacin se puede
mencionar la toma de datos, "a que la empresa maneja tres turnos " se requer&a
estar pendiente las 28 /oras durante el tiempo que dur la inestigacinC sinembargo, el personal de -oncreto 4an#ado de Fresnillo colabor con el llenado
de los formatos de obseracin de la inestigacin, cuando el autor no se
encontraba en el $rea.
Finalmente se puede considerar en base a los resultados, que se comprueba la
/iptesis planteada al inicio de la inestigacin la cual afirma que '(ediante la
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implementacin de recipientes de acero se mejorar$ el desensole de bombas de
desag*e en mina " se a/orrar$n recursos /umanos, econmicos " tecnolgicos).
Por lo tanto, se deja a consideracin de la empresa -oncreto 4an#ado de
Fresnillo, la metodolog&a, el proceso " este estudio, para su futura implementacin,
con el pleno consentimiento del autor.
-omo trabajo futuro se espera que se implemente la metodolog&a descrita en este
documento " obserar su funcionamiento, buscando en un futuro posibles
oportunidades de mejora del proceso " la optimi#acin del mismo.