Determinación de caudales de agua [nv 4305 - cx 515]

DETERMINACIÓN DE CAUDALES DE AGUA [NV 4305 - CX 515] Huber Huaman [email protected]

1.

Resumen Intentando medir los caudales de agua, en el nivel 305, nivel que tomará futura importancia en la extracción de mina Santa Rosa, revelará proyecciones en cuanto a cantidades de volumen por lo que calcularlos mediante su caudal, que es elevado, arrojará cantidades que permitirán adecuar condiciones para su posterior manejo ambiental. Se desarrolla el control de caudales mediante puntos de evaluación, a través de mediciones que determinan promedios representativos de volumen por tiempo en cuestión. La velocidad ciertamente, cambiante en diferentes espacios; no solo indicará cantidades mayores de volumen; como lo observaremos en las secciones por las que fluye este líquido elemento con sólidos en suspensión, sólidos que vienen siendo controlados por cámaras de sedimentación en cada tramo designado. 2.

Summary Trying to measure the water volumes, in level 305, level that in the future will be important in the extraction from mine Santa Rosa, it will reveal projections about amounts of volume, that is the reason for to calculate them by its volume, who is elevated, will throw amounts that will allow to adapt conditions for their later environmental management. The control of flows is developed by means of evaluation points, through mensurations that determine representative averages of volume for time in question. The speed certainly, changing in different spaces; it will not indicate quantities bigger than volume only; as we will observe it in the sections for those that this liquid element flows with solids in suspension, solids that are controlled by sedimentation cameras in each designated tract. Introducción El factor agua, en operaciones mina ha sido en la mayoría de operaciones una constante y Sinaycocha no es la excepción, por ello el presente trabajo determina los caudales de agua en el Cx 515 del nivel 305, una labor que reúne condiciones a tomar en cuenta, a lo largo de su tramo recto de

más de 671m; para lo cual se fijan puntos de evaluación estratégicos. 4.

Objetivos Identificar cantidades de agua, medidos en caudales, conforme se realizan avances en labores. Determinar en Nv 305 - Cx 515, caudales de agua, como inicio de estudio piloto sobre la presencia de agua en mina. Identificación de zonas con mayor cantidad de caudal producto de filtraciones. Determinación de volúmenes por guardia, por día. Percibir la existencia del caudal de agua; tan presente en operaciones.

5.

Fundamentos

5.1. Caudal Volumen en una determinada unidad de tiempo.

Q=

volumen tiempo

Eq. 1

Trabajaremos con las siguientes unidades:

Q=

m3 seg

Q=

m3 min

Eq. 3

Q=

m3 hora

Eq. 4

Q=

lt seg

Eq. 5

lt min

Eq. 6

3.

Q=

Eq. 2

Q=

lt hora

Eq. 7

Las cámaras, presentarán una reducida presencia de filtración de agua, mas no es el caso de la Ga 707.

1

5.2. Velocidad Espacio recorrido en una determinada unidad de tiempo. e=v.t

Eq. 8

v=e/t

Eq. 9

Aplicación Los caudales son calculados en base a mediciones de ancho y altura de la cuneta, en cada punto de evaluación; para luego, en repetidas observaciones determinar el avance de cada columna de agua en las secciones anteriormente mencionadas. Estas lecturas permiten un mayor acercamiento a los caudales reales que son esta vez nuestro objetivo. El único dato que determinamos invariable, es la distancia (e) en metros, como una especie de puerta por la que haremos ingresar a todas nuestras lecturas/observaciones en cada punto de evaluación. 6.

6.1. Áreas de evaluados

comparación

en

6.3. Cuadro de cálculos, caudales de agua Nv 2 305 Cx 515 Apéndice 2.

3

6.4. Cuadro, volúmenes de agua (m /min) Nv 305 Cx 515 El siguiente cuadro a interpretar evidencia esta suma de complementos circundantes en las áreas entre punto y punto de los que ya hemos hablado. La mecánica consiste en adicionar el caudal anterior (verde) con el actual (azul) y así obtener el caudal total (verde). Por ejemplo, si partimos desde T3-515, procederemos: 24.3 + 57.174 = 81.474 3 m /min. Por lo que la línea azul determina caudales provenientes de filtraciones entre puntos de evaluación. Sepamos que T2-515 es el chorro de agua, por lo que habría de mantenerse un tanto al margen de este cálculo por no ser el total representativo en ese punto (en realidad para T3515 lo son T1-515 y T2-515 y filtraciones = 90.257 3 + 2.777 + 12.66 = 24.300 m /hora). Q (m3/hora) Nv 305 - Cx 515 - ptos. evaluados vs. pto. entre pto. de evaluación

volúmenes

120 100

m 3/hora

80 60 40 20 0 Q pto s. evaluados Q entre ptos. evaluado s

T1-515

T2-515

T3-515

T4-515

T5-515

T6-515

9.257

2.777

24.300

81.474

88.856

109.015

12.266

57.174

7.382

20.159

ptos. evaluados

Gráfico 1

Gráfico 2

6.2. Croquis puntos de evaluación en toma de datos para caudales El siguiente gráfico indica caudales de agua en los puntos evaluados, tratando de ilustrar por el tamaño del símbolo el porcentaje de participación total en el Cx 515. Apéndice 1.

3

6.5. Cuadro, volúmenes de agua (m /min) Nv 305 Cx 515 3 3 Tanto en m /min y m /hora vamos a encontrar el mismo comportamiento; sólo son diferencias en cuestiones de unidades. En el cuadro de cálculos caudales agua (apéndice 2) podemos notarlo también.

Se ha determinado aprovechar la disposición del Cx 515 en el Nv 305, por su linealidad y la reducida interferencia de labores en él (salvo la galería 707), ya que contribuye a un mejor control de los caudales detectados, identificando, de esta forma, fácilmente las procedencias.

Huaman, 2 de 8

A (m 2)

Caudales agua - Q (m3/min) Nv 305 - Cx 515

2.5

A (cm 2)

Q agua - (m2) vs. (cm2) Nv 305 - Cx 515

0.12

800

0.11

700

0.10

2.0

0.09

600 500

0.07

1.5

0.06

400

0.05

3

m /min

0.08

1.0

300

0.04 0.03

0.5

m3/min

100

0.01 0.00

0.0

200

0.02

T1-515

T2-515

T3-515

T4-515

T5-515

T6-515 0.0705

T1-515

T2-515

T3-515

T4-515

T5-515

T6-515

A(m2) test

0.0200

0.0009

0.0135

0.0430

0.0546

0.154

0.046

0.405

1.358

1.481

1.817

A(cm2) test

200

9

135

430

546

705

ptos. evaluados

ptos. evaluados

Gráfico 3

Gráfico 5

6.6. Cuadro, volúmenes de agua (m /hora) Nv 305 Cx 515

6.8. Cuadro, Estándares de caudales m vs. cm Nv 305 Cx 515 Se entiende T1-515 como tope (frente) del Cx 515 y T6-515 como Bocamina. Por lo que notaremos que las secciones se tienen que mejorar (para ajustarse al estándar) y es justamente lo que se viene realizando conjuntamente con la nivelación en el Cx 515 contando con el apoyo del scoop.

3

3

Caudales agua - Q (m /hora) Nv 305 - Cx 515

140 120

3

m /hora

100 80

0

2

2

60

0.16

20 0 m3/ho ra

Área caudales agua - Nv 305 - Cx 515 test vs. estándar

A (m 2)

40

A (cm 2) 1200

0.14 T1-515

T2-515

T3-515

T4-515

T5-515

T6-515

9.257

2.777

24.300

81.474

88.856

109.015

1000

0.12 800

0.10

600

0.08

ptos. evaluados

0.06

Gráfico 4

400

0.04 200

0.02 0.00

2

T1-515

T2-515

T3-515

T4-515

T5-515

T6-515

A(m2) test

0.0200

0.0009

0.0135

0.0430

0.0546

0.0705

A(m2) estándar

0.1400

2

6.7. Cuadro, áreas de caudales m vs. cm Nv 305 Cx 515 Se encuentra esta depresión en T2-515 debido 2 2 a su reducida sección 9 cm (0.0009 m ). Algo por determinar es el área de los caudales en los puntos de evaluación, pues, conforme vamos saliendo hacia Bocamina encontramos un aumento de sus unidades incidiendo en el área. Sin duda esta condición resulta saludable para una mejor y mayor circulación del agua.

0.1400

0.1400

0.1400

0.1400

0.1400

A(cm2) test

200

9

135

430

546

705

A(cm2) estándar

1120

1120

1120

1120

1120

1120

0

ptos. evaluados

Gráfico 6

6.9. Cuadro, velocidades (m/seg) de caudales de agua En el punto de evaluación T2-515 encontramos la mayor velocidad del caudal de agua, esto por la cercanía a la fuente del chorro de agua, también se observa la decreciente velocidad registrada conforme nos aproximamos a bocamina (T6-515), esto, por los tramos largos en los que sólo surge encauzamiento y una mínima presencia de filtraciones de agua, creando una especie de retardo, sabiendo además que la pendiente (5/1000) en realidad, sólo es el mínimo para poner en movimiento dichas cantidades de agua.

Huaman, 3 de 8

1.5

Velocidades Caudal agua - (m/seg)

Nv 305 - Cx 515

Agradecimiento

Al Ing° Martín Felia Ramírez y Jorge Baldoceda Bustamante, quienes permitieron alcances de importancia en la elaboración del presente trabajo.

1.2

m/seg

7.

0.9 0.6

8.

0.3 0.0 m/seg

T1-515

T2-515

T3-515

T4-515

T5-515

0.1286

0.8571

0.5000

0.5263

0.4521

T6-515

Gráfico 7 6.10.

Cuadro, Determinación de volúmenes 3 de agua (m ) Nv 305 Cx 515 Interpretando este cuadro, asumiendo un 3 caudal uniforme como el hallado de 109 m /hora, en la séptima hora registrará un volumen de 763 3 m , no así en el séptimo día, pues será de 18,314 3 m , por ejemplo: Q Totales m3/seg

m3/min

m3/hora

lt/seg

lt/min

lt/hora

0

2

109

30

1817

109015

volumen/hora m3 109 218 327 436 545 654 763 872 981 1090 1199 1308 1417 1526 1635 1744 1853 1962 2071 2180 2289 2398 2507 2616

- El caudal total (acumulado 100%) en el 3 Cx515 Nv 305 es de 109 m /hora.

0.4295

ptos. evaluados

hora día 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Conclusiones

volumen/día m3 2616 5233 7849 10465 13082 15698 18314 20931 23547 26164 28780 31396 34013 36629 39245 41862 44478 47094 49711 52327 54943 57560 60176 62793

En realidad todo deriva en acumulación, como lo notaremos en el siguiente cuadro (ver 3 apéndice 3) , que esperamos pueda darse mediante el encauzamiento en cuneta y circulación óptimos para el desarrollo de una eficiente operación.

- El caudal a tener en cuenta en operaciones, refiriéndonos al frente Cx 515 – Nv 305 es de 3 9.257 m /hora. - El caudal registrado en el chorro de agua (en 3 el techo) es de 2.777 m /hora. - Conforme vamos saliendo hacia Bocamina encontramos un aumento de sus unidades, refiriéndonos al área. Sin duda esta condición resulta saludable para una mejor y mayor circulación del agua. Justamente es la operación que viene desarrollando el scoop para mejorar esta situación y la del personal asignado. - Observamos que las secciones se tienen que mejorar (para ajustarse al estándar) y es justamente lo que se viene realizando conjuntamente con la nivelación en el Cx 515. - En T5-515 y T6-515, notamos una uniformidad en la circulación de los caudales por estar oscilando cerca a la totalidad (100%), demostrando que en este tramo se da el encauzamiento en gran medida.

- Dichos caudales han experimentado hasta el

momento una temeraria permanencia / constancia en su emisión. Razón por la cual no sería tan descabellado el realizar cálculos día. Realizar en el menor tiempo posible el encauzamiento de los caudales de agua, ya que debilitan labores en operación.

- Las excesivas goteras de agua provenientes

del techo causan condiciones sub. estándar al trabajador refiriéndonos a su salud y acumulación de agua en la labor. Por lo que en zonas que requieran, colocar elementos plásticos para desviar a cuneta estas filtraciones de agua.

- Debemos tomar como una uniforme y creciente proyección de volúmenes (apéndice

Huaman, 4 de 8

3) en Cx 515 pues resulta ya, un indicador de cuidado (caudal) sobre este líquido elemento. 9.

Referencias Bibliográficas

1 Leach & Beakley, Macmillan, Elementary problems in ENGINEERING, Bodies in uniform motion, p. 175, (1951). 2 Maynard, H. B. Manual de Ingeniería de la producción industrial. Sección 3: “Medición del trabajo”, p. 3.3-3.44, McGraw Hill Book Co. (1978) y Complementos – “Otras posibilidades de empleo del estudio de tiempos”, p. 11-16; 11-42, Editorial Reverté S.A (1978). 3 Microsoft Excel - Manual del Usuario, Microsoft Corporation, p. 629-645, Cambridge, Massachussets (1994).

Huaman, 5 de 8

10.

Apéndices Apéndice 1

(hasta cámara 705 = 592m)

Apéndice 2 Determinación de caudales Nv 4305 - Cx 515

pto

dimensiones b(m)

h(m)

dist e(m)

tiempo t(seg) t(min)

Evaluaciones A(m2) A(cm2) test test

Caudales " Q " vol(m3)

m3/seg

m3/min

m3/hora

lt/seg

lt/min

lt/hora

m3/hora

Observaciones

Estándar A(m2) A(cm2) % comp. estándar estándar

* T0-515 T1-515 T2-515 T3-515 T4-515 T5-515 T6-515

0.35 0.50 0.03 0.45 0.43 0.42 0.47

0.32 0.04 0.03 0.03 0.10 0.13 0.15

1.80 3.00 2.50 2.00 3.30 3.20

14.00 3.50 5.00 3.80 7.30 7.45

0.233 0.058 0.083 0.063 0.122 0.124

0.1120 0.0200 0.0009 0.0135 0.0430 0.0546 0.0705

1120 200 9 135 430 546 705

0.036 0 0.034 0.086 0.180 0.226

0.003 0.001 0.007 0.023 0.025 0.030

0.154 0.046 0.405 1.358 1.481 1.817

9.257 2.571 2.777 0.771 24.300 6.750 81.474 22.632 88.856 24.682 109.015 30.282 *

154.286 9257.143 46.286 2777.143 405.000 24300.000 1357.895 81473.684 1480.932 88855.890 1816.913 109014.765

12.27 57.17 7.38 20.16 **

Estándar Obs. puntual en frente Obs. puntual a 4m del frente ojo de agua (techo) Obs. en cuneta Cx 515 pto 01 Obs. en cuneta Cx 515 pto 02 Obs. en cuneta Cx 515 pto 03 Obs. en cuneta Cx 515 pto 04

0.1400 0.1400 0.1400 0.1400 0.1400 0.1400 0.1400

1120 1120 1120 1120 1120 1120 1120

8.49% 2.55% 22.29% 74.74% 81.51% 100.00%

* Q en puntos evaluados ** Q entre punto y punto evaluado

En el campo ** los puntos evaluados hacen referencia a sumatorias locales de caudales, así por ejemplo, en el punto de evaluación T3-515 encontramos una presencia de caudales del T1-515 (frente), T2-515 (chorro de agua). Por ejemplo tenemos 9.257 + 2.777 + 12.27 = 24.300 m3/hora, detectando por ello el mayor registro de caudal proveniente de filtraciones en el área entre T3-515 y T4-515, el cual revela 57.17 m3/hora. Ya en T5-515 y T6-515, notamos una uniformidad en la circulación de los caudales por estar oscilando en la totalidad (al 100%), demostrando que en este tramo se da el encauzamiento y una reducida presencia de filtraciones de agua: 18.49% y 6.77%.

Huaman, 7 de 8

Apéndice 3

Determinación de volúmenes de agua: horas vs. días - Nv 305 Cx 515

volumen/horas

volumen/días

3000

60000

2500

50000

2000

40000

1500

30000

1000

20000

500

10000

m3

70000

m3

3500

0 horas

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

0

días

v olumen/hora 109 218 327 436 545 654 763 872 981 1090 1199 1308 1417 1526 1635 1744 1853 1962 2071 2180 2289 2398 2507 2616 v olumen/día

2616 5233 7849 1046 1308 1569 1831 2093 2354 2616 2878 3139 3401 3662 3924 4186 4447 4709 4971 5232 5494 5756 6017 6279

Huaman, 8 de 8