Desague de minas

Calle Puma #512,
Col. Lomas de Echeveste, León,
Guanajuato. C.p.37208,
Tel. (477) 104-2253
PROYECTOS DE
REINGENIERIA DE
DESAGUES EN
MINAS

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Ciclo del agua en la naturaleza
El agua procedente de las precipitaciones atmosféricas se reparte en tres
porciones: superficial, que discurre sobre la superficie terrestre y forma los
torrentes o ríos; de infiltración, que penetra en el subsuelo y la que se pierde por
evaporación, reintegrándose a la atmósfera.
En este trabajo en mayor medida me voy a referir a:
• Agua de infiltración, la cual procede de las precipitaciones atmosféricas y que
penetra en el terreno por gravedad, favorecida por la existencia de grietas o
fisuras en las rocas, y por la misma porosidad de los materiales que forman el
subsuelo, constituyendo el agua subterránea.
• Agua superficial, que se constituye en lagos, arroyos, torrentes y ríos, y que
según su ubicación nos puede afectar en diferentes medidas a cualquier
explotación minera.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
En el subsuelo, el agua penetra hasta cierta profundidad, en lo que se denomina
zona de aireación, aquí se efectúan desplazamientos verticales, bien sea
descendiendo por la gravedad o ascendiendo por capilaridad, por lo tanto los poros
de las rocas están parcialmente llenos de agua; esta zona queda limitada por el
nivel hidrostático o “freático”, cuya profundidad varía de acuerdo con las
precipitaciones atmosféricas, ascendiendo en épocas lluviosas y descendiendo en
épocas de sequías.
Por debajo del nivel hidrostático las rocas están completamente saturadas de agua,
y no se producen desplazamientos verticales de la misma, existiendo por el
contrario importantes desplazamientos horizontales, originados por el flujo del
agua a los puntos de mínima presión, allí donde el nivel hidrostático aflore en
superficie o donde sea cortado por un pozo; esta es la denominada zona de
saturación.
De todas formas, los desplazamientos horizontales del agua, en la zona de
saturación cesan a cierta profundidad, variable según la naturaleza del terreno,
por debajo de la cual el agua está inmovilizada, empapando las rocas del subsuelo,
en la zona de estancación (Figura 1).

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Figura 1: Vista de las diferentes zonas por donde discurre el agua en el subsuelo.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Las cuencas hidrológicas subterráneas, salvo casos excepcionales, no coinciden
con las cuencas hidrográficas superficiales, porque de una manera general, los
accidentes topográficos no reflejan ni la estructura del subsuelo, ni la disposición
de los estratos impermeables o accidentes tectónicos ocultos.
Independientemente, el nivel freático local se acomoda al relieve topográfico,
situándose a mayor profundidad en las elevaciones del terreno y aflorando en los
valles por donde circula el agua superficial. Experimenta variaciones
estacionales, elevándose en las épocas de lluvias y descendiendo en los periodos
de sequía, aunque de hecho, las alteraciones del nivel freático tienen lugar con un
retraso de un par de meses en relación con las precipitaciones.
Por lo tanto el agua puede llegar a convertirse en un problema importante en el
diseño de una explotación minera, bien sea de interior o a cielo abierto; de igual
forma que se realiza un estudio geológico del yacimiento para calcular y conocer
la disposición de las reservas a explotar, encaminado básicamente para el diseño
del método de explotación mas adecuado para extraer el mineral con los menores
costes posibles;

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
a la vez se realiza un estudio hidrogeológico minucioso de los acuíferos situados
al techo del yacimiento, teniendo en cuenta la pluviométria o régimen de lluvias
de la zona para poder valorar los sistemas de desagüe que sean mas adecuados
para no perjudicar los trabajos normales de explotación.
En cualquier explotación minera el agua va a representar como se ha dicho
anteriormente un factor muy importante a tener en cuenta, y dentro de las dos
porciones que nos van a afectar mas, podemos distinguir que el agua de
infiltración o subterránea, nos puede afectar tanto a la minería a cielo abierto
como a la de interior, con la diferencia que en la minería a cielo abierto siempre
será mas fácil su extracción y el agua superficial siempre nos va a afectar en
mayor medida a la minería a cielo abierto que a la de interior.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Agua en la minería subterránea
Es indudable que cada año se extraen muchos miles de millones de productos
minerales y para ello, tienen que extraerse grandes cantidades de agua para
obtener estos resultados; agua que de no ser extraída haría imposible el trabajo en
la mina.
Cada año se invierten cantidades ingentes de dinero en la realización de nuevos
proyectos mineros, uno de los requisitos más importantes para obtener el máximo
rendimiento de estas inversiones es que se utilicen las técnicas más avanzadas y los
equipos más eficaces, y por supuesto en ello se incluyen la evacuación del agua que
se genera en las explotaciones.
Las fallas naturales o las grietas producidas por las explotaciones rompen la
continuidad de los mantos impermeables y son el camino de entrada de las aguas,
pero el agua más corriente en las minas profundas procede de niveles acuíferos
subterráneos, aunque excepcionalmente pueda una grieta dar entrada a aguas
superficiales directamente.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
La mayoría de las rocas son impermeables y las grietas que en ellas se produzcan
suelen impermeabilizarse pronto. Naturalmente las rocas porosas son un peligro,
y las calizas, al formar cavidades con almacenamiento de aguas, también. En las
minas de sales el peligro del agua es mucho mayor y por ello se dejan fuertes
macizos e incluso se rellenan con relleno hidráulico para cerrar el paso a posibles
entradas de agua.
Las medidas para evitar o disminuir la entrada de aguas en la mina pueden
realizarse dentro de la mina o exteriormente a ella; entre las medidas de exterior
está el estudio detallado de la hidrología superficial y subterránea, con el fin de
regular o impermeabilizar los ríos, arroyos, etc. Desecar zonas pantanosas y
drenarlas, captar mantos acuíferos con pozos y sondeos a menos costo que el
desagüe a gran profundidad.
Las medidas de interior pueden ser: el revestimiento o encubado de pozos, el
relleno, los macizos de protección, la cementación y los cierres y diques para
aislar las aguas; todas ellas entrañan múltiples dificultades y al final siempre hay
una parte importante de agua que hay que bombear al exterior.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Lo verdaderamente peligroso son los rompimientos súbitos de fuertes avenidas o
inundaciones directas, que pueden anegar toda la mina y ponerla en peligro. Las
lluvias solo repercuten en minas de poca profundidad y normalmente con un
retraso de unos meses, se puede considerar que a profundidades mayores de 500
metros no afecta a la curva de desagüe. La circulación del agua en el subsuelo es
lenta, menor de 3 metros por hora.
De aquí la importancia de diseñar una buena red de desagüe, que en definitiva lo
que persigue es la eliminación del agua de las minas por dos procedimientos:
• tomando medidas para que no entre en ella, mediante la creación de canales
perimetrales, impermeabilización e incluso desvíos de cauces. (lo veremos mejor
en la minería a cielo abierto)
• bombeándola fuera de la mina.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Antecedentes de bombeo y desagüe en minas subterráneas
Una tarea fundamental en la explotación de minas lo constituía la extracción de
las aguas que se generaban en el interior, se tiene conocimientos de laboriosos
métodos utilizados para la extracción, en la época romana este problema se
solucionó mediante la construcción de galerías de drenaje (a veces de varios
kilómetros de longitud) que exigían un buen estudio topográfico y maquinaria
como la noria, el tornillo de Arquímedes o la bomba de pistones (Figura 2).
Figura 2: Ejemplo de
Tornillo de Arquímedes.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
En la época medieval se solucionaba el problema mediante la conducción de las
aguas por las galerías mediante cunetas a unos depósitos de recepción en zonas
determinadas, siempre en las zonas mas bajas de la mina; y el desagüe se realizaba
mediante tornos de mano para subir las “zacas”, que eran bolsas de cuero capaces
de transportar entre 100 y 120 Kgrs, se establecía así un sistema que dividía el
recorrido ascendente del agua en tramos, de modo que cada 20 ó 30 metros había
un equipo formado por dos o cuatro tiradores que movían el torno, un “charquero”
que era el que llenaba la zaca en el fondo del pozo, y un “amainador” que la
vaciaba (Figura 3).

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Figura 3: Desagüe
de labores mineras
con tornos de mano
y zacas.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
A continuación se implantó una nueva técnica de origen alemán, que consistía en el
achique de agua mediante el método de bombas aspirantes, que eran accionadas
mediante una palanca o balancín que daba movimiento al émbolo, y su ejecución,
igualmente penosa, estaba encomendada a operarios denominados bomberos. La
mayor eficacia de este sistema se vio en parte menoscabada por su deficiente
construcción en madera de roble, lo que propiciaba frecuentes averías. Las bombas
aspirantes estaban situadas de manera escalonada para formar un cuerpo de bombas
capaz de subir el agua desde lo más hondo de la mina hasta la superficie.
Hubo momentos en que coexistieron los dos métodos, y a la vez se produjeron
numerosos ensayos, pero sin éxito, hasta que a comienzos de 1800 se sustituyó por
completo el sistema de bombeo por bombas de aspiración, por la máquina de vapor
bien llamada bomba de fuego, la cual en superficie generaba una energía potencial
mediante la quema de madera en su caldera, y se establecía una conexión hasta el
depósito mediante la prolongación de tubos, no se ajustaba el método a los esquemas
de bombade simple efecto inventada por Watt, pero servía para extraerle agua desde
el interior, este método funcionó hasta finales del siglo XIX (Figura 4).

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Figura 4: Corte
vertical de una
máquina de
vapor.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
La máquina de vapor, básicamente consistía en una caldera que, mediante un tubo,
comunicaba con un cilindro/pistón unido a uno de los extremos de una gran vía
basculante de madera o balancín, cuyo extremo accionaba una bomba de agua. El
vapor procedente de la caldera empujaba el pistón hacia arriba hasta la posición
superior; en ese momento, se proyectaba dentro del cilindro, un chorro de agua
fría que enfriaba y condensaba el vapor, creando un vacío en su interior. Entonces
el vacío creado, no contrarrestaba la presión atmosférica en la otra parte del
émbolo y por ello empujaba el pistón hacía abajo arrastrando su lado de la viga y
por ende, su otro extremo subía accionando la bomba la cual extraía el agua.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Bombeo y desagüe en minas subterráneas
La capacidad de bombeo requerida en las minas subterráneas varía
considerablemente. En algunas minas, debe depurarse el agua usada y ser
reciclada para atender las necesidades operativas del resto de instalaciones y
reducir los costes. En otras, por el contrario, se han de bombear millones de litros
de agua cada día de cada año, es indudable que el tamaño e infraestructura de
mina va a ser un factor muy a tener en cuenta, y desde luego los grandes avances
que han ido apareciendo para esta actividad.
El agua que tiene que ser extraída de las minas no es H2O pura, contiene tanto:
• Partículas sólidas, entre las que se incluyen finos procedentes de la perforación,
grandes partículas abrasivas y varios tipos de lodos que pueden resultar dañinos
para los equipos que se utilicen para su extracción.
• Productos químicos, que se encuentran disueltos en el agua de mina, estos
productos producen un agua altamente corrosiva que igualmente pueden afectar
gravemente a los equipos de bombeo.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
El diseño de la red de bombeo o desagüe de una mina subterránea, va a ser muy
variable con el transcurso del tiempo, ya que el diseño de una explotación en
origen va ser muy definido, pero con el paso del tiempo y con la ampliación del
campo de explotación, esta red tendrá que variar ya que comenzará a variar tanto
la longitud de las galerías como la profundización, por lo tanto en cada planta
habrá un depósito general, y de este en un momento dado será desde donde se
bombeará al exterior, pero puede ser que con el paso del tiempo pueda dejarse de
bombear al exterior y pueda servir de depósito secundario para bombear a otro
principal y si este se sitúa a una cota inferior solo por una conducción por
gravedad pase el agua del uno al otro.
Podemos en cada caso atender a diferentes tipos de bombeo:

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Desagüe principal
La recogida y extracción de las aguas constituye la instalación de desagüe
propiamente dicha, en términos generales el agua se recoge en las galerías, en
cunetas practicadas a piso en la base de uno de los hastíales que conforman la
galería, lo normal es que vayan hormigonadas y con una pendiente mínima de 1
por 1000, y dirigida esa pendiente hacia unas galerías colectoras que
normalmente están situadas unos 4 metros por debajo del piso de la llamada sala
de bombas, incluso se puede recoger el bombeo de otras zonas de la mina y se
conduce esta agua a este nivel mas bajo de bombeo general.
Para determinar el volumen de estas galerías colectoras hay que conocer el
sistema de funcionamiento del desagüe, y este va a depender del caudal de aporte
y si las bombas van a funcionar con o sin interrupción, en principio seria
conveniente que las bombas trabajasen a un turno donde haya menor consumo de
energía, por lo tanto el volumen de las galerías necesita una capacidad para
recoger el caudal de agua de las restantes horas de desagüe parado.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
En régimen normal debe de haber dos galerías, una en funcionamiento y otra en
limpieza y reserva, sabiendo que una de las funciones que cumplen estas galerías
es la servir de decantación para el agua que llega; estas se disponen simétricas
con relación a la sala de bombas y se comunican con ellas por pocillos verticales
por los que baja la tubería de aspiración, que termina en la alcachofa rodeada de
una envoltura de tela metálica para evitar la entrada de elementos que puedan
fastidiar la bomba.
Las salas de bombas son galerías ensanchadas y revestidas de hormigón, deben
tener un puente grúa para mover las piezas pesadas con la mayor facilidad
posible, y sobre todo deben estar bien ventiladas, ya que los motores que
alimentan dichas bombas desprenden mucho calor; lo normal es que se
construyan en zonas muy cercanas a los pozos o planos de bajada a la mina, para
utilizar la ventilación limpia que entra del exterior y también para la colocación
de la tubería de salida al exterior.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Las bombas principales de desagüe prácticamente todas son centrifugas y
alimentadas con motores eléctricos, son bombas de varios rodetes o pisos de
presión, cada rodete equivale a 70 ó 150 metros de altura de agua, por lo tanto
para el cálculo de la bomba a colocar en el desagüe principal de la mina habrá
que conocer el caudal de aporte, la altura a la que haya que subir el agua al
exterior y las pérdidas de carga (Figura 5).
Figura 5: Vista del
diseño de sala con tres
bombas principales de
bombeo.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Desagüe secundario o auxiliar
Este es que se utiliza para enviar el agua a las galerías colectoras principalmente,
aunque en algunos casos según al nivel que se realiza lo hacen directamente al
exterior, este es muy variable tanto en caudal como la ubicación, por lo tanto las
dimensiones de estos depósitos van a ser muy variables y no con tanto detalle en su
construcción como los anteriormente descritos; e igualmente el tipo de bombas
utilizadas serán muy amplio dentro de las que existen en el mercado dependiendo de
la cantidad de agua a desagüar, su calidad, etc; además si es conveniente que sean
sumergibles, si tienen que estar alimentadas eléctricamente o por aire comprimido.
Estos equipos pueden ser atendidos por alguna persona o incluso se pueden accionar
de forma automática mediante la colocación de un sistema de control de nivel.
A continuación vamos a ver una serie de posibilades y soluciones que se puedan dar,
o casos:

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Bombeo por etapas con bombas pequeñas, que normalmente son sumergibles, y
que se utilizan para mantener el agua fuera de los frentes de trabajo y para el
transporte a estaciones de bombeo secundarias o principales, siempre en el mismo
nivel; estás no requieren mas que un pequeño sumidero para la captación del
agua y pueden ser alimentadas tanto con corriente eléctrica como aire
comprimido.
Bombeo entre niveles, se emplean bombas sumergibles para el bombeo entre uno
a varios niveles, a la estación de bombeo principal mas cercana, puede darse el
caso que según a la profundidad que esté situada se bombee directamente al
exterior.
Drenaje de pozos y lugares de trabajo., por cuestiones de trabajo y
mantenimiento, no se construyen estaciones de bombeo complicadas tanto en los
fondos de pozos y planos, como en otro tipo de labores, se constituyen unas
estaciones de bombeo que pueden funcionar sin recibir atención durante periodos
de tiempos mas largos que en el caso de instalaciones fácilmente accesibles.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
La capacidad de bombeo requerida varía según las circunstancias, debido a que el
lodo se acumula en el fondo sin drenaje natural, es por lo que se utilizan bombas
especialmente construidas para trabajar con este material (Figura 6).
- Es importante también comentar que dentro de la infraestructura de la mina, y
que según vaya evolucionando el campo de explotación, es importante integrar un
depósito de almacenamiento de aguas para uso en las mismas labores de interior,
bien sean para riegos en los frentes o para alimentar máquinas que precisan dicho
elemento para su funcionamiento o refrigeración, este depósito se ubicará en una
zona intermedia a donde se bombeará el agua y luego mediante una conducción
de tuberías bajará por gravedad a las zonas de uso.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Figura 6: Bombas instaladas en una zona de acopio, funcionan
mediante sondas de nivel.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Desagüe y drenaje en minería a cielo abierto
La procedencia del agua que puede encontrarse en una explotación a cielo abierto
puede ser muy variable:
• Aguas de drenaje (subterráneas y pluviales, en función de las características de la
explotación (meteorología, naturaleza de los acuíferos, morfología de la zona de
extracción, etc).
• Captación de agua subterránea mediante perforación.
• Captación de las aguas superficiales (ríos u otros cursos de aguas).
La lucha contra el agua lleva implícito un estudio exhaustivo de la explotación y
evitar de la mejor manera posible que el agua entorpezca la marcha normal de
trabajo e incluso el peligro que conlleva la irrupción incontrolada de la misma en la
mina, a continuación vamos voy a exponer una serie de medidas preventivas.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
El drenaje nos va a variar con la extensión de las corrientes de agua y la topografía
de la superficie; aún en el caso de que el problema del drenaje no sea grave debe
prestársele mucha atención si la estabilidad de los taludes y pistas resultan afectados
por la humedad; en las explotaciones de minerales terrosos y poco consolidados el
problema del agua puede ser particularmente grave.
Los periodos de sequía traen como consecuencia el endurecimiento de la capa
superior del suelo que luego, en caso de fuertes precipitaciones, tiene inicialmente
escasa permeabilidad lo que produce dos efectos negativos: el suelo no se infiltra en
profundidad y el agua, al no quedar retenida, produce importantes efectos erosivos
ya que los torrentes de lluvias siguen las líneas de máxima pendiente provocando
pérdidas de suelo.
También se puede disminuir la pendiente de las regueras construyendo pequeños
diques transversales con materiales existentes in situ, como piedras de escollera de
tamaño reducido que reducen la velocidad del agua.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
El agua de
escorrentías y
filtraciones del
terreno próximo a
la corta se evita con
diques y con
drenajes; los arroyos
hay que desviarlos
con canales
perimetrales
construyendo
represas y
canalizaciones
(Figura 7).
Figura 7: Ejemplo de canal perimetral construido para la
conducción de las aguas de escorrentía y bombeadas.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
El agua puede inducir condiciones de inestabilidad en un talud, cuando aumenta su
contenido, ya que se produce una variación de las fuerzas que se ejercen sobre el
terreno y se debilita la cohesión de los materiales aumentando el esfuerzo cortante.
Para el drenaje superficial deben conocerse la orografía del terreno: en las cunetas la
velocidad de la corriente de agua debe ser bastante rápida para arrastrar los
sedimentos, pero no tanta que produzca erosión (incluso se puede llegar a
hormigonar); las salidas de agua deben proyectarse de modo que no se vean afectadas
por las labores mineras o que no vuelvan a la explotación por otro camino.
Para realizar un drenaje profundo de aguas freáticas, se realiza una red de sondeos
para bombeo, instalando bombas sumergibles en su interior que consiguen bajar el
nivel freático de la zona, o mantenerlo a una profundidad alejada de las zonas a
explotar.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
La estabilidad de los taludes es muy importante y a veces aparecen aguas colgadas
que generan un inestabilidad, esta agua hay que recogerlas si salen a la superficies,
pero a veces están actuando en el interior del talud y la única forma de sacarla al
exterior es realizar pequeños sondeos de drenaje y conducirla donde menos
perjudique.
En definitiva se trata de aislar al máximo posible las zonas de trabajo, pero por uno u
otros motivos es difícil eliminar toda esta agua, es entonces cuando se van
conduciendo hacia el lugar mas bajo de la explotación al llamado fondo de mina y
desde aquí bombear, dependiendo de la profundidad en una o varias etapas, a uno de
los canales perimetrales que alejen el agua de la explotación.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Figura 8: Bomba de achique instalada en una
plataforma construida al efecto.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
En fondo de mina siempre va a existir una zona de acumulación de aguas, y de aquí
se bombeará mediante bombas sumergible, resistentes al desgaste y de una
capacidad adecuada para tratar de simplificar la instalación mediante varias
bombas y a la vez se reduce el número de decantadores, por lo que será una bomba
sumergible y de gran altura de elevación de hasta 180 metros (Figura 8).
Es muy corriente que esta agua vertida sobre un canal o directamente con
mangones se lleve a una balsa o depósito exterior, en el cual se produce una
decantación de los materiales arrastrados, si es un arroyo donde está ubicada al
llegar a un nivel seguirá su curso y si no se quedará como balsa integrada en el
entorno pero que nos pueda servir para utilizarla en las diversas actuaciones
posteriores, tanto para riego de pistas, incluso para alimentar plantas de áridos para
su lavado, según sea la explotación.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Agua en las minas
Dentro de la zona emblemática por el gran número de explotaciones mineras
que han existido a lo largo de los dos últimos siglos, se puede afirmar que ha
sido la minería del carbón la que mas ha abundado y concretamente la minería
de interior, ya que la minería a cielo abierto su aparición es de fecha muy
reciente, hacia mediados de los años 70 del siglo XX, por lo tanto prácticamente
los ejemplos mas relevantes los vamos a encontrar en minas subterráneas.
En la minería subterránea y concretamente la minería energética, además de
problema capital de crear la infraestructura necesaria para llegar al carbón y
explotarlo con las dificultades que conlleva mantener ese hueco abierto,
podemos sumar dos características que van a repercutir directamente en crear
las dificultades para su explotación y son el fuego y el agua.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Si analizamos una zona muy determinada y concreta, podemos apreciar que el
agua ha sido un handicap importante en el desarrollo de estas explotaciones,
aunque no sólo hay casos en esta zona ha habido en mas, algunas explotaciones que
en su diseño y por el número de reservas a explotar se han quedado en proyectos
inacabados, y otras mediante la constante lucha contra este elemento se ha
conseguido explotar pero con muchas dificultades, aplicando muchos de los
procedimientos que se han explicado anteriormente: desvío de cursos fluviales,
sondeos de drenaje desde el exterior, etc, añadiendo exhaustivos estudios y cambios
de planteamientos en los métodos de explotación que se barajaron en un principio.
Es indudable que la base está en la geología de la zona, ya que las capas de carbón
explotadas se encuentran situadas a techo de calizas, tras bancos de potencia
variable de margas y arcillas carbonosas, y por encima, al techo de las capas de
carbón se presentan alternancias de arcillas y arenas blancas con agua, en unas
zonas las arenas entran en contacto directo con la capa de carbón y en otras hay
intercalada un paquete de arcillas, pero el agua que contienen estas arenas está
sometida a bastante presión (Figura 9).

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Figura 9: Corte Geológico

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Esta agua subterránea ha planteado múltiples problemas, y según en cada caso se
han acometido con los medios técnicos que había en ese momento, se puede citar
varios casos, y que eran unos proyectos muy ambicioso, ya que se iba a explotar
una zona con una cantidad importante de reservas, en la profundización del pozo
ya sabemos de los múltiples problemas que hubo en su ejecución hasta que al final
se decidió abandonar, a continuación le siguieron otros proyectos que se
convirtieron en realidades y que llegaron a funcionar, pero que al final por
múltiples problemas y quizás el mas fuerte fuese el agua, se tuvo que cerrar
cuando no eran esas los pensamientos de la empresa que la explotaba. En otras
partes que igualmente tuvo que ser cerrada parece ser por el mismo motivo del
agua, se tomó la decisión de desplazar los planos de entrada a la mina para
explotar estos macizos alejándose de la zona anterior, pero igualmente en la
profundización apareció el rico elemento y se tuvo que abandonar, posiblemente
con el paso del tiempo y la aparición de nuevas técnicas, estos fracaso hubieran
corrido seguramente otra suerte, mas positiva.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Por el lado contrario ha habido explotaciones, que se han estado y se sigue
luchando con el agua con todos los elementos para explotar y arrancar el máximo
de reservas disponibles, actuando con todos los medios mecánicos y humanos al
alcance, y como he comentado anteriormente no sólo es la irrupción del agua en
las explotaciones, sino las presiones que genera sobre los terrenos situados por
encima de las capas de carbón, indudablemente a lo largo de la vida de las
explotaciones ha habido que ir abandonando unos métodos de trabajo por otros
mas adecuados a las características del yacimiento, uno de las actuaciones fue el
realizar varios sondeos piezometricos y a la vez varios pozos instalando bomba en
el interior, todo ello con el objeto de variar el nivel freático de las aguas, aunque
podemos decir que no se consiguió del todo.
Por lo tanto la lucha continua para combatir las avenidas de agua ha sido
constante y en momentos puntuales, de agobio, se ha tenido que desechar métodos
de explotación que asegurarían en mejor grado la explotabilidad del yacimiento,
incluso mejorar los resultados económicos de la empresa, pero se han tenido que
desechar por los problemas que ocasionaban.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
El rol del agua en las operaciones mineras es muy decisivo. Para un proyecto
minero el agua puede resultar ser una alternativa de abastecimiento, pero muchas
veces se vuelve un problema en el proceso de extracción. En este capítulo
trataremos el agua como un impedimento en nuestras operaciones para lo cual
estudiaremos las formas como desaguar de mina, como instrumentos muy
importantes tenemos las bombas, con las cuales extraeremos el agua de interior
mina. Por lo tanto necesitamos tener un mayor conocimiento de los diferentes tipos
de bombas desacuerdo con sus características, ya sea caudal, HPs, eficiencia, etc. Y
de esto forma podremos determinar la maquinaria correcta para este trabajo
En las minas a cielo abierto de la zona la lucha contra el agua ha sido manejada en
mejor medida y aunque en algún momento puntual han originado algún cambio de
estrategia de explotación no hay una constancia de que haya supuesto un gran
problema en la explotación normal, eso si acometiendo en cada caso las medidas
preventivas para mantener el agua alejada de las zonas de trabajo, si puede ser que
en un momento puntual haya habido épocas de mas pluviometría y se ha podido
retrasar la marcha normal de trabajo, por inundarse alguna zona concreta y haya
que haber hecho alguna actuación extraordinaria.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Para satisfacer las demandas de agua, la actividad minera muchas veces acude al
agua subterránea. Contrariamente debido al exceso de agua subterránea en
algunas minas se acude al drenaje para facilitar el minado, comúnmente esto es
extraída por bombeo. Por acción del bombeo y desagüe de minas, se producen
variaciones de los niveles freáticos, lo cual facilita tener más eficiencia en el
proceso de minado, tan así que las bombas en minería se determinan como
factores muy importantes y es por eso que tenemos que hacer un estudio muy
detallado de las mismas. Las bombas son máquinas que crean el flujo en los
medios líquidos (agua, lodos) es decir desplaza y aumenta la energía del líquido.
Durante el funcionamiento de la bomba, la energía mecánica (recibida por un
motor) se transforma en energía potencial y cinética, y en un grado
insignificante, en calorífica, del flujo líquido. Su función es impulsar al agua ya
sea a niveles superiores como hacia superficie, existen diferentes tipos de bombas
como: De émbolo, De diafragma, Rotativas de placas, Rotativas de Engranajes,
Rotativas Helicoidales, Centrífugas, Autocebantes, Axiales, De torbellino o Vortex,
Bombas a Chorro para Líquidos
RESUMEN

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
DESAGÜE DE MINAS
TERMINOLOGÍA
Agua Dulce.- Agua continental, por oposición a la del mar, y con más propiedad,
agua potable, sea cual fuere su origen.
Agua Potable.- Agua que por carecer de principios nocivos y no tener mal olor ni
sabor, puede servir para la bebida y utilizarse en la elaboración de alimentos.
Aforar.- Es calcular la capacidad de un recipiente o depósito. Es medir el caudal de
una corriente de agua o la cantidad de líquido o de gas que pasa por una tubería.
Caudal.- Gasto, cantidad de fluido líquido o gaseoso suministrado por un aparato
durante la unidad de tiempo.
Densidad.- Relación entre la masa de un cuerpo sólido o líquido y la masa de agua, a
la temperatura de 4 °C, que ocupa el mismo volumen. Sin Unidad. El agua = 1.
Desaguar, avenar.- Extraer el agua de un sitio. Vaciar el agua acumulada en un sitio.
Freático.- Dícese de las aguas subterráneas cuando ningún estrato impermeable se
interpone entre ellas y la superficie.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Grifo, Llave, Válvula.- Dispositivo que se monta en las tuberías para abrir o
cerrar el paso a un líquido o gas o para regular su gasto.
Permeabilidad.- Propiedad de los terrenos que absorben o dejan pasar los
líquidos y los gases.
Pérdida de Carga.- Disminución de la presión de un fluido a lo largo de la
canalización que lo aleja de su depósito. Las pérdidas de carga se deben al roce de
las moléculas del fluido contra las paredes de las canalizaciones. Son agravadas
por los codos, los empalmes defectuosos, las variaciones bruscas del diámetro de
la tubería, etc.
En una tubería lisa recta y uniforme, la pérdida de carga es proporcional al
cuadrado de la velocidad del fluido e inversamente proporcional al diámetro de
la vena.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
ORIGEN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
Las aguas subterráneas tienen como origen la filtración de aguas superficiales que
penetran a través de estratos porosos y circulan lentamente, tanto en sentido
lateral como descendente, hasta alcanzar la zona de equilibrio o de fuentes
profundas.
Las aguas de origen profundo ascienden hasta fluir en superficie o hasta alcanzar
una superficie de equilibrio que detenga al movimiento ascensional. En las labores
mineras realizadas por encima del nivel freático, las aguas no suelen encontrarse
más que en forma esporádica e incidental, pero cuando las labores penetran por
debajo del nivel freático, es posible contar con un movimiento general del agua
hacia las labores.
PROPIEDADES
El poder corrosivo del agua tiene una gran importancia, puesto que influye en la
selección de los materiales usados para bombas, tuberías, válvulas y accesorios; por
tanto es importante analizar el grado de acidez o alcalinidad del agua.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
TIPOS
Según su origen, podemos tener hasta cuatro tipos de aguas subterráneas:
Aguas de Infiltración.- En este caso las aguas subterráneas tienen como origen la
filtración de las aguas meteóricas, controladas por cantidad de precipitaciones
pluviales, por la existencia de nieves en las partes altas y a la filtración de aguas
contenidas por los r¡os, lagos y lagunas aprovechando la existencia de fisuras en sus
lechos.
Aguas de Condensación.- Son las aguas subterráneas que son evaporadas en la
profundidad debido a las altas temperaturas existentes, introduciéndose en los poros,
diaclasas, fisuras, etc. en forma de vapor.
Aguas Congénitas o Fósiles. -Son aguas que antiguamente eran marinas o lacustres
que han quedado atrapadas dentro de Lacorteza terrestre en forma de bolsonadas, las
cuales no se han evaporado, pasando a formar aguas subterráneas aprisionadas que
no discurren.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Aguas Magmáticas o Juveniles. -Su origen se atribuye a productos gaseosos que
emanaron del magma durante su enfriamiento. Estos vapores al ponerse en contacto
con temperaturas más bajas se condensan pasando al estado líquido para luego
depositarse en las diferentes estructuras, grietas, etc.
Las temperaturas relativamente altas y la presencia de componentes volátiles como el
gas carbónico o compuestos de azufre en algunas zonas, corroboran en parte esta
teoría.
PERMEABILIDAD
Las masas rocosas porosas o fisuradas son consideradas siempre como posibles
depósitos de agua en profundidad.
Las rocas del tipo pizarras arcillosas son prácticamente impermeables y pueden
cerrar el paso a flujos ascendentes de agua; o si el agua está por encima de ellos,
cerrar el paso a zonas más bajas.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
La mayoría de las rocas sedimentarias compactas y las rocas ígneas que contienen
mucha agua son impermeables, salvo que estén fracturadas o fisuradas.
Los materiales aluviales como arenas y gravas son porosas y permiten el movimiento
libre de las aguas al igual que las calizas que son permeables.
En las cadenas montañosas la distribución de las aguas subterráneas es errática y a
veces se encuentran caudales insospechables en las labores mineras.
LABORES DE DESAGÜE
Cunetas de desagüe y diques
Las cunetas deben tener cierta pendiente. Su sección debe ser tanto más grande
cuanto mayor sea el caudal del agua, y el nivel del agua en la cuneta ha de estar por
lo menos 10 centímetros por debajo del piso.
Desvío de las Aguas e Impermeabilización del terreno
Cuando la perforación de túneles tropieza con grandes caudales de aguas
subterráneas, en ocasiones se llega a desviar el túnel para evitar el área peligrosa.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Otro método consiste en cortar el paso a las aguas inyectando una lechada de
cemento a través de sondajes perforados desde la galería, con ángulos variables, para
cortar las vías de agua.
Cuando se conoce la existencia de zonas acuíferas en las inmediaciones de las labores,
el acceso se traza en lo posible de manera que se eviten dichas áreas; cuando se sabe
de antemano que se han de cortar dichas zonas peligrosas, se preparan diques y
compuertas resistentes a la presión, para dominar estos flujos.
Por delante de los frentes se perforan taladros para determinar la posición de los
cursos de agua.
Desagüe con Vasijas
Los pequeños caudales de agua que suelen encontrarse en las labores de prospección
e investigación, se extraen frecuentemente por medio de vasijas. Se dejan acumular
las aguas en las salientes del pozo y se dedica al desagüe una parte del tiempo de
operación.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Desagüe con Bombas
Las aguas que se encuentran a nivel inferior a los drenajes por gravedad, se recoge
en depósitos recolectores para luego ser evacuados por medio de bombas.
Los puntos de drenaje se distribuyen en lugares convenientes y las cámaras de
bombas se sitúan próximas a los pozos. Bombas auxiliares desagüan en canales que
conducen las aguas a los depósitos colectores. Se utilizan canales y tuberías. En
minas profundas las aguas se bombean por etapas que van de 150 a 600 metros y
aún superiores a 900 metros. Grandes alturas de impulsión representan grandes
presiones, que obligan a emplear bombas, as¡ como accesorios especiales. Reducir la
altura de impulsión exige el uso de bombeo en serie.
GOLPES DE AGUA
En términos mineros se puede definir, a la fuerza con que brota un chorro de agua
subterránea acumulada en bolsonadas.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Este tipo de agua ofrece mayor peligro durante las excavaciones mineras, por lo que es
necesario realizar sondeos a fin de tratar de descubrir la existencia de aguas subterráneas
y calcular su caudal, la presión hidrostática que ejerce sobre las rocas encajonantes con la
finalidad de minimizar los peligros de explosiones de agua, entre otros.
PUERTAS ALTA PRESIÓN
Con la finalidad de prevenir las grandes venidas de aguas subterráneas que podrían pasar
los límites de capacidad de bombeo o inundar los niveles de drenaje de las minas, se
diseñan Puertas de Seguridad que soportan altas presiones, las mismas que se instalan en
lugares estratégicos. El objetivo es cerrar el paso a fuertes irrupciones de aguas y regular
la salida.
Estas puertas, se diseñan e instalan de modo que permitan el paso de las locomotoras.
Pueden ser de accionamiento manual o mecánico y generalmente son de acero tanto el
marco como la hoja, con tiras de jebe o material especial para lograr el hermetismo entre
el marco y la hoja. Cuando se prevé fuertes presiones, se emplean puertas de acero
fundido de sección ovalada y con nervaduras de refuerzo.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
La instalación de estas puertas es con concreto, sin descuidar las tuberías para el
transporte de aire, agua, electricidad, etc.
BOMBAS
Son máquinas que crean el flujo en los medios líquidos (agua, lodos) es decir
desplaza y aumenta la energía del líquido.
Durante el funcionamiento de la bomba, la energía mecánica (recibida por un
motor) se transforma en energía potencial y cinética, y en un grado insignificante, en
calorífica, del flujo líquido.
CLASIFICACIÓN
Conceptos actuales y basados en normas técnicas, dividen a las bombas en 2 clases
principales:

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Volumétricas:
Embolo
Simple acción
Doble acción
Diafragma
Rotativas
De placas
Helicoidales
Dinámicas:
Centrífugas
Autocebantes
Axiales
De torbellino o Vortex
Además, se incluyen las bombas a Chorro de Agua y los Elevadores Neumáticos.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
DESCRIPCIÓN
De émbolo
Son aquellas que tienen un pistón dentro de un cilindro que corre a lo largo de su
eje, expulsa el agua por delante y aspira la carga por detrás, al mismo tiempo que la
carrera.
Al efecto de expulsión de agua y al mismo tiempo de aspiración de carga, se llama
Bomba de Doble Acción o Efecto.
Si la bomba tiene dos o tres cilindros en paralelo montados unos al lado de otros, se le
llama DUPLEX, TRIPLEX, etc.
De diafragma
La parte central del diafragma flexible se levanta y se baja por medio de una biela,
que está conectada a una excéntrica.
Esta acción absorbe el agua a la bomba y la expulsa. Debido a que esta bomba puede
manejar agua limpia o agua conteniendo grandes cantidades de lodo, arena y basura,
es popular como bomba de construcción.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Es adecuada para usarse en obras donde la cantidad de agua varía
considerablemente.
El diafragma, que es muy accesible, puede cambiarse rápidamente
Rotativas de placas
El rotor macizo con ranuras longitudinales y placas rectangulares que son
empujadas hacia la periferia por las propias fuerzas centrífugas, son colocados
excéntricamente en el cuerpo. Al girar el rotor, el líquido se aspira a través del tubo
de alimentación a la cavidad interior, siendo expulsado por el tubo de impulsión.
La bomba es reversible. La frecuencia de rotación es considerable. Pueden contar
con mayor número de placas rectangulares.
Rotativas de Engranajes
Las dos RUEDAS DENTADAS que engranan, cuentan con pequeñas holguras en el
CUERPO. Una de las ruedas (la conductora) va dotada de un eje que sale del cuerpo;
la otra rueda (la conducida) es libre.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Al girar las ruedas en la dirección indicada, el líquido de la CAVIDAD DE
ASPIRACION llega a las cavidades entre los dientes y se desplaza a la CAVIDAD DE
IMPULSION.
Rotativas Helicoidales
En el CUERPO CILINDRICO se ha colocado compactamente el TORNILLO, al lado de
la PLACA que separa los canales entre las ESPIRAS del tornillo y los tapan
herméticamente.
Al girar el tornillo, el líquido encerrado en los canales entre espiras, se retiene en los
dientes de la placa y se desplaza en dirección axial. De esta manera se realiza la
ASPIRACION y la ALIMENTACION.
Centrífugas
Son aquellas que aprovechan el movimiento rotacional del eje. Pueden impulsar
líquidos densos tales como relaves.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Están provistos de rodetes ya sea abiertos o cerrados, de acero y recubiertos de jebe
prensado con fines de prevención a la fricción y la abrasión de partículas.
Las PALETAS de trabajo están unidas rígidamente con los DISCOS o al EJE DE
ROTACION, que trasmite la fuerza motriz de rotación .
Bajo la acción de las fuerzas centrífugas, el líquido aumenta su energía, se dirige al
CANAL ESPIRAL y luego a la TUBERIA DE PRESION.
A través del ORIFICIO DE ADMISION (simple o doble) se aspira continuamente el
líquido, perpendicularmente a la tubería de presión.
Autocebantes
Las bombas centrífugas más comunes instaladas en las plantas de bombeo de agua
potable y de aguas negras, se colocan debajo del nivel del agua.
Sin embargo, en las obras de construcción las bombas con frecuencia tienen que
colocarse arriba del nivel del agua que se va a bombear. En consecuencia, las bombas
centrífugas Autocebantes son más adecuadas.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Cuentan con una válvula check en el lado de succión de la bomba que permite que
la cámara se llene de agua antes de iniciar la operación de bombeo. Cuando se pone
a trabajar la bomba, el agua de la cámara produce un sello que le permite a la
bomba absorber aire del tubo de succión.
Cuando se detiene el funcionamiento de la bomba, retiene su carga de agua para el
cebado indefinidamente.
Axiales
Las bombas axiales de gran caudal se fabrican con disposición vertical del árbol.
Pueden ser de una o más etapas.
El CUERPO con el DISPOSITIVO GUIA va adosado sobre el BASTIDOR y la
BANCADA. En el torneado cónico del extremo inferior del árbol se encaja el CUBO
de la rueda de trabajo, que se fija con la ayuda de una chaveta y tuerca y gira a
través de un COJINETE INFERIOR.
Las paletas pueden ser sujetadas rígidamente (fijas) o pueden ser giratorias.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
De torbellino o Vortex
Dentro de la carcasa (cuerpo de la bomba) se dispone concéntricamente la Rueda de
Trabajo (Impulsor de Torbellino); al funcionar la bomba, el líquido es atraído por el
Impulsor para salir por la Tubería de Impulsión. La entrada del líquido se realiza en
la periferia del Impulsor.
Bombas a Chorro para Líquidos
El flujo de líquido operante, que porta energía, pasa por el Tubo de Impulsión (1) que
al estrangularse aumenta la velocidad del flujo y por lo mismo aumenta la energía
cinética. Conforme a la Ley de Conservación de la Energía, el aumento de la energía
cinética condiciona la disminución de la presión a la salida del Tubo de Impulsión y
por consiguiente en la Cámara (2) que se comunica mediante otro tubo inferior al
Depósito de Agua (3) bajo la influencia de la diferencia de presiones, la atmosférica
al nivel del agua del Depósito (3) y el líquido sube a la Cámara (2), donde es
arrastrado por el chorro de trabajo del líquido operante; se mezcla con é, llega al
Tubo Divergente (4) y luego por la Tubería al Tanque superior a la altura h.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
El rendimiento no es muy alto, pero la simpleza de su estructura y la ausencia de
piezas movibles contribuyen a su aplicación en distintas instalaciones industriales.
Elevadores Neumáticos
El medio operante es aire comprimido.
La elevación del líquido al Depósito (1) a la altura del Tanque (2) se efectúa por el
aire comprimido que ingresa a la Botella (3):
Estando cerrada la válvula de aire comprimido del Depósito de Agua (1), se llena de
agua la Botella (3). Se cierra la válvula de agua del Depósito (1) y se abren las
válvulas de aire comprimido y de la Botella (3); el líquido se expulsa al Tanque (2).
El ciclo de alimentación se realiza periódicamente.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
CÁLCULOS DE BOMBAS
Cálculos de Caudal
Se obtiene aplicando La siguiente fórmula:
Q = (N * π * r2 * l * f)/231
Donde:
Q = Caudal; GPM
N = Carreras/ciclo * ciclos/min
Ciclo: Ida y vuelta del pistón (2 carreras/ciclo)
Ciclo/min: Número de carreras/min
Denominado también RPM

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Carrera/ciclo de trabajo efectivo:
o 1/ciclo, Simple Acción
o 2/ciclo, Doble Acción
o 4/ciclo, Doble Acción Dúplex
o 6/ciclo, Doble Acción Triplex
r = Radio del cilindro; pulg
l = Longitud de carrera del pistón; pulg
f = Reducción por fugas en válvulas o pistones
Generalmente 0.95 a 0.97, salvo datos expresos
231 = Constante para reducir pulg3 a galones

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Cálculos de Potencia Requeridos
Se calcula aplicando las siguientes fórmulas:
E = (w * Q * h)
Dónde:
E = Energía; pie-lb/min
w = Peso del agua; lb/gln
h = Carga total de bombeo desde el espejo de agua hasta la descarga o Pérdida
Total, incluyendo la pérdida por fricción en el tubo; pie.
e = Eficiencia de la bomba, expresada en forma decimal
HP = E/33,000 * e

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Dónde:
HP = Potencia requerida para operar la bomba
33,000 = Constante para transformar pie-lb/min
a HP
Ejercicio 1
Cuál será el caudal de una bomba de pistón de las siguientes características?
Bomba de Doble acción Dúplex
Diámetro del cilindro, 6 pulg
Longitud de carrera, 12 pulg
Reducción por fugas = 0.96
Ciclo/min ó RPM, 90.
Solución
Q = (4 * 90) * ã * 32 * 12 * 0.96 / 231
Q = 508 GPM

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Ejercicio 2
Si la carga total es 160 pies, el caudal es de 508 GPM, la eficiencia de la bomba es
de 60 % y el peso del agua es de 8.34 lb/gln, hallar la Potencia mínima que se
requerirá para operar la bomba.
Solución
E = 8.34 * 508 * 160
E = 677,875 pie-lb/min
HP = 677,875/33,000 * 0.6 = 34.24 HP
Ejercicio 3
Una bomba de desagüe debe llevar 2.2 m3/min de agua de mina, de peso 1,040
kg/m3, a una altura de 65 m. La eficiencia de la bomba es 74 %. Hallar la Potencia.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Solución
Q = 2.2 m3/min * 264.18 gln/m3 = 581 GPM
w = 1,040 kg/m3 * 2.2046 lb/kg/264.18 gln/m3 = 8.68 lb/gl
h = 65 m * 3.28 pie/m = 213 pie
HP = 8.68 * 581 * 213/33,000 * 0.74 = 44 HP
Ejercicio 4
Una bomba Dúplex de doble acción de 5 pulg. De diámetro y 10 pulg. de longitud
del cilindro, está impulsado por un cigüeñal que da 120 RPM ( ciclo/min )
Si las fugas de agua son de 15 %, cuántos galones por minuto puede entregar la
bomba?
Si el peso del agua es de 8.34 lb/gln, la carga total es de 120 pies y la eficiencia de
la bomba es de 60 % ¿Cuál será la potencia mínima requerida?

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Solución
Q = (4 * 120) * ã * (25)2 * 10 * 0.85/231 = 346.8 GPM
HP = w * Q * h/33,000 * e = 8.34 * 346.8 * 120/33, 000 * 0.60 = 17.53 HP.
Cálculos para el diseño de bombas
1.- Alturas de Carga Estática
Carga estática total (cet) Llamado también Presión estática, está dada por la
diferencia de elevación entre el espejo de agua y la descarga.
Carga estática de succión (ces)
Llamada también Carga Estática de Aspiración, es la diferencia de nivel entre el eje
de la bomba y el espejo de agua. Puede ser:
Positiva, cuando el espejo de agua está sobre la bomba.
Negativa, cuando el espejo de agua está debajo de la bomba.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Carga estática de descarga (ced)
Llamada también Carga Estática de Impulsión, es la diferencia de nivel entre el eje
de la bomba y el punto de descarga.
2.- Pérdida por velocidad (Pv)
O presión de Velocidad, o Pérdida de altura por Velocidad, es el equivalente de
presión requerida para acelerar el flujo de agua y está dada por la siguiente
fórmula:
Pv = w * V2/2g; pies
Dónde:
w = Densidad del líquido. En el caso de agua, es 1, sin unidad
V = Velocidad del flujo; pie/seg
g = Gravedad = 32.2 pie/seg*seg
La velocidad debe permanecer entre 4 y 10 pie/seg a fin de evitar pérdidas
demasiadas elevadas.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
3.- Pérdida por fricción (Pf)
Es la presión necesaria para vencer la resistencia de fricción del líquido con la
tubería y accesorios.
Se puede calcular con la fórmula de William HANZENS:
Pf = ((147.85 * Q)/(C * D2.63))1.852 ; pies
Dónde:
Q = Caudal o gasto; Gal/min (GPM)
C = Constante de fricción para tuberías
100 de uso generalizado (15 a más años de uso)
90 para tuberías de 25 a más años de uso
120 para tuberías de 15 a menos años de uso
D = Diámetro interior de las tuberías; pulg

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
4.- Pérdida total (PT)
O Carga Dinámica, constituido por la sumatoria de:
Cet + Pv + Pf; pies
5.- Potencia del motor (HP)
Es el número de HP requeridos para bombear determinado caudal de fluido. Se
usa la fórmula:
HP = PT * Q * W/33,000 * e
Dónde:
PT = Pérdida total; pies
Q = Caudal o gasto del fluido;
GPMW = Peso específico del fluido = 8.33 lb/gln (agua)
33,000 = Constante para transformar a HP (1 HP = 33,000 pie-lb/min)
e = Eficiencia del motor; %

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Ejercicio 5
Calcular la capacidad y la potencia de una bomba para desaguar un pique con
las siguientes características:
100 m de profundidad
12 hora/día de trabajo de la bomba
100 GPM de caudal permanente, trabajando 24 horas/día
60 % eficiencia del motor
371 pies de Carga Estática Total
3 pulg Diámetro de tubería
100 Constante de fricción para tubería
8 pie/seg velocidad del flujo
1 densidad del líquido (sin unidad)
8.33 lb/gln peso específico del fluido

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Solución
Capacidad para 12 horas:
= (100 GPM * 60 min * 24 hora)/(12 hora * 60 min = 200 GPM
Pf = ((147.85 * 200)/(100 * 32.63)) 1.852 = 178.68 pies
Pv = 1 * 82/2 * 32.2 = 0.99 pies
PT = 371 + 178.68 + 0.99 = 550.67 pies
HP = 550.67 * 200 * 8.33/33,000 * 0.6 = 46.33
La Capacidad real de la bomba será de 200 GPM.
La potencia de 46.33 HP
Ejercicio 6
Se desea bombear el agua desde el nivel 650 a superficie. El caudal aforado es
de 350 GPM; la bomba deberá trabajar sólo 10 horas/día, por razones
operacionales. Hallar el caudal de bombeo.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Solución
Q para 24 horas = 350 GPM * 60 min/hora * 24 hora/día = 504,000 gal/día
Q para 10 horas = 504,000 gal/día/ (10 hora/día * 60 min/hora = 840 GPM
Ejercicio 7
El Pique Nueva Esperanza bombeará agua con un caudal de 5 lt/seg y velocidad
de 4 pie/seg; el diámetro de la tubería es de 2 pulg. Hallar la Potencia requerida,
si la eficiencia es de 75 %.
Solución
Carga estática de succión (ces) = 9 pies
Carga estática de descarga (ced) = 230 * sen 54° = 186.10 pies
Carga estática total (cet) = 9 + 186.10 = 195.10 pies
Pv = 1 * 42/2 * 32.2 = 0.25 pies
Q =(5 lt/seg * 60 seg/min)/(3.785 lt/gln) = 79.26 GPM
Pf = ((147.85 * 79.26)/(100 * 22.63))1.852= 231.91 pies

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
PT = 195.10 + 0.25 + 231.91 = 427.26 pies
HP = (427.26 * 79.26 * 8.33)/(33,000 * 0.75) = 11.40 HP
Ejercicio 8
Hallar los caudales de transporte de agua para tubos de 1, 3 y 6 pulgadas de
diámetro si las velocidades son 60, 30 y 15 pie/seg respectivamente.
De igual modo, hallar las potencias requeridas para sus bombas, para un pique
inclinado, de acuerdo al diseño.
Considerar la eficiencia 80 % en los tres casos.
Solución
Q = A * V
Dónde:
Q = Caudal o gasto; pie3/min (CFM)
A = Área de la sección; pie2
V = Velocidad del flujo; pie/min

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Para tuberia de 1" de diâmetro
Q =(π * 0.52 pulg2/143.04 pulg2/pie2) * 60 pie/seg * 60 seg/min
Q = 19.77 pie3/min
Q = 19.77 pie3/min * 7.48 gln/pie3
Q = 147.86 GPM
ces = 9 pies
ced = 300 pie * sen 60° = 260 pies
cet = 9 pies + 260 pies = 269 pies
Pv = w * V2/2g = 1 * 602/2 * 32.2 = 55.90 pies
Pf = ((147.85 * Q)/(C * D2.63))1.852
Pf = ((147.85 * 147.86)/(100 * 12.63))1.852 = 21,531.42 pies
PT = 269 + 55.90 + 21,531.42 = 21,856.32 pies
HP = PT * Q * W/33,000 * e
HP = (21,856.32 * 147.86 * 8.33)/ (33,000 * 0.80) = 1,020 HP

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Para tubería de 3" de diámetro
Q = π * 1.52 * 30 * 60/143.04 = 88.95 pie3/min
Q = 88.95 * 7.48 = 665.35 GPMcet = 269 pies
Pv = 1 * 302/2 * 32.2 = 13.98 pies
Pf = ((147.85 * 665.35)/(100 * 32.63))1.852= 1,655.22 pies
PT = 269 + 13.98 + 1,655.22 = 1,938.20 pies
HP = 1,938.20 * 665.35 * 8.33/33,000 * 0.80 = 407 HP
Para tubería de 6" de diámetro
Q = (π * 32 * 15 * 60 * 7.48)/143.04 = 1,330.70 GPM
CET = 269 pies
PV = 1 * 152/2 * 32.2 = 3.50 pies
Pf = ((147.85 * 1,330.70)/(100 * 62.63))1.852= 204.23 pies
PT = 269 + 3.50 + 204.23 = 476.73 pies
HP = (476.73 * 1,330.70 * 8.33)/(33,000 * 0.80) = 200 HP

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Ejercicio 9
Se desea desaguar un Pique de sección circular de 3 metros de diámetro y de 60
metros de profundidad, totalmente acumulado con agua de filtración cuyo caudal
permanente es de 1.60 metros cúbicos por hora.
La bomba a utilizar es de una capacidad de 3 metros cúbicos por hora y trabajará
las 24 horas y los 7 días de la semana.
Calcular el tiempo de bombeo y el volumen total a desaguar.
Solución
Vol. agua acum. = π * 1.52 * 60 m = 424.12 m3
Como el volumen de la bomba es de 3 m3/hora y el caudal de filtración es de 1.60
m3/hora, quiere decir que teóricamente la bomba desaguará:
1.40 m3/hora del agua acumulada

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
Luego, el TIEMPO que demorará en desaguar el pique será de:
424.12 m3/1.40 m3/hora = 302.94 horas del agua acumulada y de filtración.
302.94 horas/24 hora/día = 12.62 días
El VOLUMEN total a desaguar en ese tiempo será de:
Acumulado 424.12 m3
Filtración 1.60 m3/hora * 302.94 hora = 484.70 m3
TOTAL 908.82 m3

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253
CONCLUSIONES
Por los estudios realizados concluimos que el estudio de bombas es muy amplio
y muy complejo, a la vez es muy interesante pues del estudio de estos podemos
obtener una mayor eficiencia en nuestras operaciones, y a su vez podemos
economizar costos.
SUGERENCIAS
Una solución total para desagüe es importante. Se deben analizar
exhaustivamente los requisitos para el desagüe de minas antes de seleccionar
el diseño del equipo de bombeo, ya sea en la mina o debajo de la superficie.
Se comprende que cumplir con los requisitos de entrada de flujo de agua del
sitio es fundamental, pero también es importante analizar el plano de la mina,
el rango de profundidades de operación y trabajar con los sistemas de tuberías
existentes para garantizar que el equipo se adapte a las necesidades específicas
de la mina en operación.

Calle Puma #512,
Tel. (477) 104-2253

Desague de minas

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Ähnlich wie Desague de minas

Ähnlich wie Desague de minas (20)

Mehr von miguel lopez

Mehr von miguel lopez (15)

Kürzlich hochgeladen

Kürzlich hochgeladen (20)

Desague de minas