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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

“DISEÑO DEL CIRCUITO DE VENTILACIÓN DE LA ZONA NORTE DE LA MINA CABO DE HORNOS, UBICADA EN EL DISTRITO AURIFERO - POLIMETÁLICO PORTOVELO ZARUMA”

AUTORA: CARABAJO NAULA CARLA SOFÍA

MAYO 2015

QUITO – ECUADOR i

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

“DISEÑO DEL CIRCUITO DE VENTILACIÓN DE LA ZONA NORTE DE LA MINA CABO DE HORNOS, UBICADA EN EL DISTRITO AURIFERO - POLIMETÁLICO PORTOVELO ZARUMA MAYO 2015”

Trabajo técnico presentado como requisito para optar por el Título de Ingeniera de Minas

CARABAJO NAULA CARLA SOFÍA

Tutor: Ing. Gerardo Herrera

Mayo 2015

Quito – Ecuador ii

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

INFORME DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

Por medio de la presente, dejo constancia que el Trabajo de Grado, elaborado por la Señorita Carla Sofía Carabajo Naula, para optar por el Título de Ingeniera de Minas, denominado “Diseño del Circuito de Ventilación de la Zona Norte de la Mina Cabo de Hornos, ubicada en el Distrito Aurífero – Polimetálico Portovelo – Zaruma”, constituye un proyecto de investigación técnico – operativo relacionado con la carrera de Minas, por lo que, acepto asesorarla, en calidad de Tutor, durante su etapa de desarrollo del trabajo de grado hasta su presentación y evaluación. Quito, DM., a los 15 días del mes de Septiembre de 2014

_____________________________________ Ing. Gerardo Herrera Heredia C.C.: 170141167-8 TUTOR

iii

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

INFORME DE APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del Trabajo de Grado, presentado por la señorita Carabajo Naula Carla Sofía, para optar por el Título o Grado de Ingeniera de Minas, sobre el tema: “Diseño del Circuito de Ventilación de la Zona Norte de la Mina Cabo de Hornos, ubicada en el Distrito Aurífero – Polimetálico Portovelo – Zaruma”, doy fe que el mismo ha sido desarrollado de manera tal que reúne los requisitos y contenidos técnicos necesarios y suficientes para ser sometido a presentación pública y evaluación por parte del respectivo jurado examinador. Quito, DM., a los 30 días del mes de Marzo de 2015

_____________________________________ Ing. Gerardo Herrera Heredia C.C.: 170141167-8 TUTOR

iv

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS INFORME DE APROBACIÓN DEL TRIBUNAL El Tribunal de Grado constituido por: Ingeniero Adán Guzmán Ingeniero Carlos Ortiz Ingeniero Fausto Salazar, delegado del Sr. Subdecano de la FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL, afirman que, luego de revisar el trabajo de titulación previo a la obtención del título de Ingeniera de Minas, desarrollado por la Srta. Carla Sofía Carabajo Naula sobre el tema: “DISEÑO DEL CIRCUITO DE VENTILACIÓN DE LA ZONA NORTE DE LA MINA CABO DE HORNOS, UBICADA EN EL DISTRITO AURÍFERO – POLIMETÁLICO PORTOVELO – ZARUMA”, declaran que ha sido revisado, verificado y evaluado detenida y legalmente, por lo que lo califican como original y auténtico de la autora.

En la ciudad de Quito DM., a los 11 días del mes de Mayo de 2015.

____________________________ Ing. Fausto Salazar PRESIDENTE DEL TRIBUNAL

____________________________

____________________________

Ing. Adán Guzmán

Ing. Carlos Ortiz

MIEMBRO DEL TRIBUNAL

MIEMBRO DEL TRIBUNAL

v

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS

AUTORIZACIÓN DE DERECHOS DE AUTOR Yo, CARLA SOFÍA CARABAJO NAULA, en calidad de autora de la Tesis realizada sobre: “DISEÑO DEL CIRCUITO DE VENTILACIÓN DE LA ZONA NORTE DE LA MINA CABO DE HORNOS, UBICADA EN EL DISTRITO AURÍFERO – POLIMETÁLICO PORTOVELO – ZARUMA”, por la presente autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, a hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen o de parte de los que contienen esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación. Los derechos que como autora me corresponden, con excepción de la presente autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los artículos 5, 6, 8, 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su Reglamento. En la ciudad de Quito DM., a los 11 días del mes de Mayo de 2015.

CARLA SOFÍA CARABAJO NAULA C.I.: 1718653262

vi

AGRADECIMIENTO A Dios, por llenarme de bendiciones, por darme fortaleza, paciencia y sabiduría para afrontar momentos difíciles. A mi papá, Carlos, por enseñarme el valor del sacrificio, del trabajo, la perseverancia y el amor a la familia. Porque me enseñaste que tu amor por nosotras no tiene distancia. ¡Tu esfuerzo valió la pena!

A mi mamá, Teresa, por ser mi guía y mi amiga, por enseñarme a ser responsable y por sembrar en mí buenos valores. Por ser esa mujer fuerte e invencible.

A mi hermana, Diana, por ser mi ejemplo y mi modelo de fortaleza, decisión y valentía, porque con su carácter ha formado mi carácter.

A Luis Valentín, por su amor y apoyo incondicional, por aportar ideas a este trabajo, por ser mi compañero y amigo, por siempre alentarme ¡Lo logré!

A ELIPE S.A., en especial al Ing. Edgar Almeida, por darme la oportunidad de iniciar mi carrera profesional, por confiar en mí y por ser un ejemplo a seguir.

A la Universidad Central del Ecuador, a la Escuela de Ingeniería de Minas, a mis profesores, que con paciencia guiaron este trabajo y compartieron sus enseñanzas.

A mis amigos, por hacer de estos años de estudio una experiencia maravillosa y divertida, llena de gratos recuerdos. A todas aquellas personas que han formado parte de este proceso, que de una u otra forma colaboraron en el desarrollo de este trabajo.

Carla Sofía Carabajo Naula

vii

DEDICATORIA

A Dios A mi familia A todas las mujeres luchadoras, perseverantes y soñadoras, que no nos dejamos vencer y demostramos nuestra capacidad para realizar trabajos de campo que antes eran catalogados para “hombres” A todos los hombres que permiten que mujeres como yo nos abramos campo en el difícil mundo de la minería ecuatoriana, a ustedes, por obligarnos a ser mujeres fuertes y decididas

Carla Sofía Carabajo Naula

viii

SIGLAS Y ABREVIATURAS CHM: Mina Cabo de Hornos N: Norte S: Sur E: Este O: Oeste EPP: Equipo de Protección Personal CO: Monóxido de Carbono CO2: Dióxido de Carbono NO: Monóxido de Nitrógeno NO2: Dióxido de Nitrógeno Cfm: Pies cúbicos por minuto Tdp: Toneladas por día m: Metro m2: Metros cuadrados m3: Metros cúbicos m3/s: Metros cúbicos por segundo %: Porcentaje Q1:

Caudal de entrada

QT:

Cantidad de aire necesario en los frentes de explotación

QS:

Cantidad de aire requerido por sustancia explosiva

ix

ÍNDICE GENERAL ÍNDICE GENERAL ....................................................................................................... x LISTA DE ILUSTRACIONES ...................................................................................... xvii LISTA DE TABLAS .................................................................................................... xix LISTA DE MAPAS ..................................................................................................... xx LISTA DE FOTOGRAFÍAS ......................................................................................... xxi RESUMEN DOCUMENTAL ...................................................................................... xxii ABSTRACT ............................................................................................................ xxiv INTRODUCCIÓN .................................................................................................... xxv CAPÍTULO I ............................................................................................................... 1 1.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ..................................................................... 1 1.1.

Enunciado del problema ............................................................................ 1

1.2.

Enunciado del tema ................................................................................... 1

1.3.

Formulación del problema ......................................................................... 1

1.4.

Objetivos ................................................................................................... 3

1.4.1.

Objetivo General ....................................................................................... 3

1.4.2.

Objetivos Específicos ................................................................................. 3

1.5.

Justificación e Importancia ......................................................................... 4

1.6.

Hipótesis ................................................................................................... 5

1.7.

Factibilidad y Accesibilidad ........................................................................ 5

1.7.1.

Factibilidad del proyecto ........................................................................... 5

1.7.2.

Accesibilidad a la información .................................................................. 5

CAPÍTULO II .............................................................................................................. 6 2.

MARCO TEÓRICO............................................................................................... 6 2.1.

Marco Institucional .................................................................................... 6

2.2.

Marco Legal ............................................................................................. 10 x

2.3.

Marco Ético ............................................................................................. 30

2.4.

Marco Referencial .................................................................................... 32

2.4.1.

Antecedentes de la ventilación minera ..................................................32

2.4.2.

Antecedentes .......................................................................................... 36

2.4.3.

Ubicación del proyecto ...........................................................................43

2.4.4.

Vías de acceso y comunicación ............................................................... 45

2.4.5.

Topografía y relieve de la región.............................................................47

2.4.6.

Hidrología ................................................................................................ 47

2.4.7.

Clima, flora y fauna de la región ............................................................. 47

2.4.8.

Aspectos socio – económicos de la población ........................................ 50

CAPÍTULO III ........................................................................................................... 53 3.

DISEÑO METODOLÓGICO ................................................................................ 53 3.1.

Tipo de estudio ........................................................................................ 53

3.2.

Universo .................................................................................................. 53

3.3.

Muestra ................................................................................................... 53

3.4.

Técnicas................................................................................................... 53

3.5.

Recolección de datos ............................................................................... 53

3.6.

Procesamiento de datos........................................................................... 54

CAPÍTULO IV ........................................................................................................... 55 4.

MARCO GEOLÓGICO........................................................................................ 55 4.1.

Geología Regional .................................................................................... 55

4.2.

Geología Local ......................................................................................... 57

4.3.

Geología del yacimiento........................................................................... 61

4.4.

Mineralización ......................................................................................... 61

4.4.1.

Asociaciones Mineralógicas .................................................................... 62

4.4.2.

Asociaciones Hidrotermales .................................................................... 63

4.5.

Estimación de reservas............................................................................. 65 xi

CAPÍTULO V ............................................................................................................ 67 5.

SITUACIÓN ACTUAL DE LA MINA CABO DE HORNOS ........................................ 67 5.1.

Características geológico – mineras del yacimiento .................................. 67

5.2.

Método de Explotación ............................................................................ 72

5.3.

Método de Ventilación ............................................................................ 79

5.3.1.

Método de ventilación de la Mina Cabo de Hornos .............................. 82

5.3.2.

Características relevantes del actual sistema de ventilación .................86

5.4.

Características de la atmósfera minera ..................................................... 88

5.4.1.

Temperatura de la mina.......................................................................... 88

5.4.2.

Acción de las temperaturas elevadas sobre el personal ........................91

5.5.

Composición de la atmósfera minera ....................................................... 95

5.5.1.

El aire....................................................................................................... 95

5.5.1.1. Oxígeno ...............................................................................................95 5.5.1.2. Nitrógeno ............................................................................................ 96 5.5.2.

Material particulado (MP) ....................................................................... 96

5.5.3.

Polvo ........................................................................................................ 96

5.5.4.

Gases ....................................................................................................... 97

5.5.4.1. Origen de los gases .............................................................................98 5.5.4.2. Monóxido de carbono (CO) ................................................................. 99 5.5.4.3. Dióxido de carbono (CO2) .................................................................... 99 5.5.4.4. Óxidos de nitrógeno (NO/NO2) ......................................................... 100 5.5.4.5. Aldehído fórmico............................................................................... 100 5.5.5.

Humedad del aire .................................................................................. 100

5.5.5.1. Humedad Absoluta............................................................................ 101 5.5.5.2. Humedad Específica .......................................................................... 101 5.5.5.3. Humedad Relativa ............................................................................. 101 5.6.

Equipos utilizados .................................................................................. 101

5.6.1.

Clasificación ........................................................................................... 102

5.6.2.

Características de los ventiladores ....................................................... 102

5.6.2.1. Ventiladores centrífugos radiales ..................................................... 102 xii

5.6.2.2. Ventiladores de flujo axial................................................................. 103 5.6.3. 5.7.

Equipos utilizados en Cabo de Hornos .................................................. 103

Inversión en equipos e instalaciones de ventilación ................................ 104

5.7.1.

Inversión en equipos ............................................................................. 104

5.7.2.

Inversión en infraestructura ................................................................. 105

5.8.

Caudal requerido de aire ........................................................................ 107

5.8.1.

Requerimiento de Caudal de aire por EQUIPOS A DIESEL .................... 108

5.8.2.

Requerimiento de Caudal de aire por TRABAJADORES ........................ 110

5.8.3.

Requerimiento de Caudal de aire por CONSUMO DE EXPLOSIVO ........ 111

5.8.4.

Requerimiento de Caudal de aire TOTAL .............................................. 111

5.9.

Costo de Ventilación .............................................................................. 112

5.10. Circuito de ventilación ........................................................................... 115 5.10.1.

Conexión en serie .................................................................................. 115

5.10.2.

Conexión en paralelo ............................................................................115

5.10.3.

Conexión en diagonal ............................................................................ 117

5.10.4.

Circuito de ventilación de la Mina Cabo de Hornos.............................. 118

CAPÍTULO VI ......................................................................................................... 119 6.

PROPUESTA PARA MEJORAR LA VENTILACIÓN ............................................... 119 6.1.

Método de ventilación ........................................................................... 119

6.2.