2 10 113 https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/ceb9658fc317daa71261f4a29d1f8ad5.pdf 88a85166093b1ddbe6324729cc3acf12 PDF Text Text Tesis doctoral CRITERIOS PARA EL DISEñO DE VOLADURAS EN EL LABOREO DE EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS Gilberto Sargentón Romero �Tesis Doctoral INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALÚRGICO DE MOA “DR. ANTONIO NÚÑEZ JIMÉNEZ” FACULTAD DE GEOLOGÍA - MINERÍA DEPARTAMENTO DE MINERÍA CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE VOLADURAS EN EL LABOREO DE EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Técnicas GILBERTO SARGENTÓN ROMERO MOA, 2008 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 1 �Tesis Doctoral INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALÚRGICO DE MOA “DR. ANTONIO NÚÑEZ JIMÉNEZ” FACULTAD DE GEOLOGÍA - MINERÍA DEPARTAMENTO DE MINERÍA CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE VOLADURAS EN EL LABOREO DE EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Técnicas Autor: MSc. GILBERTO SARGENTÓN ROMERO Tutor: Pof. Tit., Ing. José A. Otaño Noguel, Dr.C. MOA, 2008 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 2 �Tesis Doctoral AGRADECIMIENTOS M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 3 �Tesis Doctoral El trabajo presentado en esta disertación no hubiera sido posible sin el apoyo y la interacción con numerosas personas. Deseo expresar mi agradecimiento al tutor José Otaño Noguel por su paciente guía y sugerencias útiles en estos cinco años, durante ese tiempo supo intercambiar sus vastos conocimientos de la mecánica de fragmentación de las rocas por voladura y participar conjuntamente en las investigaciones lo que constituyó para mí un alto honor. Deseo también agradecer a Israel Sierra Cruz por las recomendaciones y por el apoyo continuo en la aplicación de los resultados de estas investigaciones en el laboreo de los túneles del Trasvase Caney-Gilbert. Se debe resaltar el sostenido apoyo concedido por Emilio Vidal Pérez Hernández y Ricardo Macdonal Bron, los cuales depositaron plena confianza en mi al aceptar la aplicación de los resultados de esta tesis, me dieron la oportunidad de realizar los experimentos en los tramos de túneles de Yagrumal-Guaro y Manacal –Castellanos y me asignaron la tarea de emboquillar los mismos empleando los criterios que se proponen. Mis sinceros reconocimientos a todo el personal del Dpto. de Minas del Instituto Superior Minero-Metalúrgico de Moa “Dr.Antonio Nuñez Jiménez” Ha sido un honor disponer de las oponencias de Juan Rams Veranes y Roberto Watson Quesada por lo que deseo expresar mi gratitud por sus críticas y recomendaciones. Considero imprescindible expresar además que la realización de esta tesis no hubiera sido posible sin el constante apoyo de Arturo Leyva, Ileana Abesada Lobaina, Elsy Pérez M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 4 �Tesis Doctoral Serrano y los técnicos Lisandra Guerrero y Karel Negreira Fuentes, todos ellos trabajadores de la Vice-Rectoria de Investigación y Postgrado, de los profesores Arenas y Alkaid Benitez Pérez del Dpto de Ingeniería Civil y el decano William Paneque de la Universidad de Holguín. Deseo expresar gratitud a mis amigos: Maria Josefa Zamora Quiala, Orlando Belete Fuentes, Ricardo Acosta Betancourt, Gilberto Palacios, Ricardo Ricardo Avila, Eloy Marrero Concepción, por todo el apoyo brindado y por alentarme en todo estos años de arduo y difícil bregar científico. Mis agradecimientos a todos los doctorantes de los gabinetes doctorales de la Universidad de Holguìn y del ISMM de Moa por sus opiniones y debates críticos y por el intercambio de sus experiencias durante la preparación de la tesis doctoral. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 5 �Tesis Doctoral DEDICATORIA M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 6 �Tesis Doctoral En memoria de mis eternos e imprescindibles gigantes: Virgemina Guzmán de Sargentón Pierre Sargenton Despagne Arcadio Romero Prometa. A Nery Romero Legrá y Gilberto Sargentón Guzmán adalides de mis ideas y de mis convicciones A Marlon Sargentón Soffi, Maikel Sargentón Novoa y Mayelín Sargentón Novoa por los cuales tengo fe y creo en la vida A mi tia Edith Sargentón Guzmán A todos mis hermanos y familiares A los mineros y tuneleros del mundo que día a día entregan todo lo de mejor de sí por un mundo mejor y constituyen la savia imprescindible del conocimiento minero. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 7 �Tesis Doctoral SÍNTESIS M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 8 �Tesis Doctoral SÍNTESIS En el presente trabajo de investigación, se proponen nuevos criterios para el diseño y la ejecución de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas de mediana y pequeña sección transversal, los mismos consideran las propiedades de las rocas, las características mecánico-estructurales del macizo, las propiedades de las sustancias explosivas y la acción de la explosión de éstas sobre el medio rocoso. Para validar los criterios que se proponen, se realizó la modelación y la determinación del campo tenso-deformacional utilizando cargas compactas y desacopladas con espacio radial de aire en las litologías por las que se laborean las excavaciones subterráneas en las minas y trasvases en investigación. Debido a que en estas minas y trasvases en investigación no se alcanzaban los indicadores de efectividad de las voladuras previstos en los proyectos, se realizaron investigaciones de las propiedades másicas ,las características de resistencia ,las propiedades acústicas y elásticas de las rocas y del agrietamiento del macizo con el objetivo de proponer nuevos criterios para diseñar los pasaportes de voladuras y así disminuir la sobreexcavación , obtener contornos menos rugosos y más regulares al igual que elevar el coeficiente de aprovechamiento de los barrenos. A partir de estas investigaciones y los resultados de los trabajos experimentales se elaboraron los criterios para el diseño más racional de las voladuras, se calcularon los parámetros principales de las mismas y se diseñaron los pasaportes de perforación y voladura los cuales se comprobaron experimentalmente. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 9 �Tesis Doctoral INDICE M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 10 �Tesis Doctoral INDICE Pág. INTRODUCCIÓN 1 CAPITULO I. ANTECEDENTES Y ACTUALIDAD DEL PROBLEMA 7 I.1 7 Antecedentes y actualidad del problema I.1.1 Desarrollo histórico. 8 I.1.2 Modelos de cálculo de los investigadores franceses (siglos XVII-XVIII) 8 I.1.3 Modelos de los investigadores rusos (siglo XIX) 10 I.1.4 Modelos de los investigadores del siglo XX 10 I.1.5 Modelos de la teoría de la explosión 22 I.1.6 23 Investigaciones relacionadas con la clasificación de las rocas I.1.7 Modelos para la determinación de la onda refractada 25 I.1.8 27 Modelación de la onda de tensiones I.1.9 Resumen del contenido del capítulo I 31 CAPITULO II. CONDICIONES INGENIERO-GEOLÓGICAS Y 33 TECNOLÓGICAS DE LOS MACIZOS OBJETO DE ESTUDIO II.1 Condiciones ingeniero-geológicas de los macizos rocosos objeto de 33 investigación. II.1.1 Mina Mercedita 35 II.1.2 Mina Amores 37 II.1.3 Mina El Cobre 38 II.1.4 Trasvase Caney-Gilbert 39 II. 1.5 Trasvase Este-Oeste. 41 II 1.6 Trasvase Sabanalamar – Pozo Azul. 44 II.2 Condiciones ingeniero-tecnológicas de laboreo de las excavaciones subterráneas 45 II.2.1 Comportamiento de los principales indicadores de efectividad de los trabajos de 46 perforación y voladura. II.3 Resumen del capítulo II. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 47 11 �Tesis Doctoral 48 CAPITULO III. ESTADO TENSO-DEFORMACIONAL DE LAS ROCAS ALREDEDOR DE LA CÁMARA DE CARGA INMEDIATAMENTE DESPUÉS DE LA VOLADURA. III.1 Investigación teórica. 48 III.2 Descripción del modelo matemático 49 III.2.1 Descripción del campo tensional 49 III.2.1.1 .Parámetros de la onda de choque en cargas aisladas compactas 49 III.2.1.2 Parámetro de la onda de tensiones 50 III.2.1.3 Parámetros de la onda de tensiones por la acción de cargas aisladas 51 desacopladas con espacio anular de aire. III.2.1.4 Parámetros de la onda de tensiones con cargas desacopladas 54 III.3 Descripción del campo deformacional 54 III.3.1 Condiciones de fragmentación con cargas aisladas 54 III.3.1.1 Criterio de trituración 55 III.3.1.2 Criterio de agrietamiento para una carga aislada 55 III.3.1.3 Criterio de descostramiento 55 III.4 Criterio de fragmentación para las cargas que se explosionan al unísono 56 III.4.1 Criterio de trituración 56 III.4.2 Criterio de agrietamiento 56 III.4.3 Criterio de descostramiento 56 III.5 Mecanismos de rotura de las rocas en los cueles 58 III.5.1 Cueles rectos cilíndricos 59 III.6 63 Mecanismo de rotura de las rocas por la acción de cargas que actúan al unísono. III.6.1 Mecanismo de rotura de los cueles rectos en ranura 64 III.7 Modelación de las discontinuidades del macizo rocoso 64 III.8 Criterios para el diseño y el cálculo de las voladuras en el laboreo de 67 excavaciones subterráneas. III.8.1 Principios generales 67 III.8.2 Criterios para el diseño y el cálculo de los barrenos de cuele 68 III.8.2.1 Criterios para el cálculo de los principales parámetros de la estructura de los 69 cueles rectos o triturantes M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 12 �Tesis Doctoral III.8.2.2 Cuele recto cilíndrico con dos taladros vacíos de compensación 71 III.8.2.3 Cuele en ranura o de cremallera 72 III.8.2.4 Criterios para el cálculo de los parámetros de la estructura del cuele en cuña 72 vertical. III.8.4 Criterios para el diseño de los barrenos de arranque 74 III.8.5 Criterios para el diseño de los barrenos de contorno 74 III.9 Resumen del capítulo III 76 77 CAPITULO IV. VALIDACIÓN DE LOS CRITERIOS PROPUESTOS DE DISEÑO , CÁLCULO Y EJECUCIÓN DE LAS VOLADURAS. IV.1 Trabajos de laboratorio. 77 IV.2 Trabajos de campo 77 IV.3 Muestreo de rocas 78 IV.4 Trabajos de medición de la sección transversal de las excavaciones 78 IV.5 Voladuras experimentales 81 IV.5.1 Planificación de las voladuras experimentales 82 IV.5.1.1 Diseño de los experimentos. 82 IV.5.2 Metodología para el diseño y planificación de los experimentos 83 IV.5.2.1 Diseño de los experimentos en los barrenos de cuele 83 IV.5.2.2 Diseño de las voladuras experimentales de los barrenos de contorno 85 IV.5.2.3 Diseño de las voladuras experimentales de los barrenos de arranque 86 IV.5.3 87 Análisis estadístico de los resultados de las voladuras experimentales IV.5.3.1 Modelo matemático de la ecuación de enlace 87 IV.5.4 Evaluación de los impactos producidos por la investigación. 89 IV.6 Resumen del capítulo IV. 90 CONCLUSIONES. 91 RECOMENDACIONES. 92 PRODUCCIÓN CIENTÍFICA DEL AUTOR ASOCIADO AL TEMA DE 93 TESIS. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ANEXOS. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 13 �Tesis Doctoral INTRODUCCIÓN M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 14 �Tesis Doctoral Introducción. El Estado cubano ha establecido como su principal estrategia lograr la invulnerabilidad económica en los próximos años, lo que le permitirá al país salir del período especial y alcanzar niveles de desarrollo en lo social, económico, político y cultural, superiores a los obtenidos en períodos precedentes. Para ello se ha previsto un volumen considerable de inversiones en las ramas energética, minera, de construcción industrial, turística, en la vivienda, en el transporte, en obras hidrotécnicas, las que están estrechamente vinculadas al desarrollo de la industria extractiva de recursos minerales. Se prevé también un considerable impulso a la construcción de obras hidráulicas con el propósito de encontrarle solución a corto, mediano y largo plazo a los efectos de las intensas sequías que han afectado y afectan a la economía con mayor intensidad en la región oriental del país. Se reinicia la construcción del Trasvase Este-Oeste , obra de ingeniería iniciada en los años 90 y propuesta en aquel entonces como obra más importante de la ingeniería cubana del siglo XX , que contempla la construcción de gran cantidad de canales y presas , el laboreo de túneles con el objetivo de trasvasar el agua existente en la zona noreste de la región oriental ,donde son mas abundantes las precipitaciones y los ríos presentan un balance hídrico más favorable , hacia el oeste , zona afectada por la sequía más intensa de los últimos 100 años. Con esos mismos propósitos fue construido ya en los años 90 en la zona sureste de la región oriental el Trasvase Caney –Gilbert, de menores dimensiones pero de gran valor económico, pues permitió enfrentar con éxito la sequía que en ese período afectaba a la ciudad de Santiago de Cuba. Fueron laboreadas excavaciones subterráneas en la minería, principalmente en las empresas minero-extractivas de cromo y cobre, aunque ya estas minas no están en explotación. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 15 �Tesis Doctoral La explotación de minerales de cromo se realizó durante un siglo en la región oriental, período en el que se acumuló experiencias y es posible generalizar y consolidar los conocimientos alcanzados. La explotación en la mina El Cobre comenzó en el siglo XVI y se extendió, alternando con períodos de inactividad, hasta hace una década cuando su explotación coincide con la etapa más difícil del período especial, y la escasez de recursos y el precio del cobre en el mercado internacional determinaron el cierre de la mina. Vinculado a la situación de la sequía, en este caso en la provincia Guantánamo fue realizada la investigación elaborado el Proyecto del Trasvase Sabanalamar – Pozo Azul, que permitirá el abastecimiento de agua más efectivo al Valle de Caujerí, zona que reporta elevados rendimientos agrícolas debido a las particularidades del microclima que allí se presenta y a la fertilidad de sus suelos. El proyecto en cuestión incluye el laboreo de dos túneles hidrotécnicos para el abastecimiento de agua y permite una mayor racionalidad energética ya que el agua se suministrará por gravedad al Valle de Caujerí, eliminando los elevados consumos energéticos que actualmente se producen por el rebombeo hacia la presa Pozo Azul desde la presa Sabanalamar. Se prevé pero a más largo plazo la construcción del Trasvase Toa –Yateras para enfrentar las afectaciones de la sequía en el Valle de Guantánamo. La situación existente plantea ante la construcción subterránea, como rama de las ciencias mineras, una de las tareas más importantes que consiste en asegurar tanto la racionalidad del arranque de las rocas como la estabilidad de las excavaciones subterráneas. Determinación del problema, objeto y objetivos. Diversos autores han propuesto metodologías para el diseño y la ejecución de las voladuras en el laboreo de obras subterráneas. Langefors y Kilstrem (1976) y Gustafsson (1977) plantean expresiones obtenidas por vía experimental y a partir de la generalización de la práctica , las cuales son válidas cuando son utilizadas en condiciones análogas a las condiciones en que fueron obtenidas, razón por lo cual no se ajustan a las condiciones ingeniero-geológicas y minero-tecnológicas de los macizos rocosos cubanos. Investigadores rusos como, Pokrovsky (1957,1980 ), Mindely (1974), Kutusov (1967,1972,1973,1980,1981,1983,1994) , Mosiniets (1976), Matveichuk et al (2002) , Paramonov et al (2004a,2004b), también han propuesto metodologías para el diseño de voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas , pero adolecen al igual que la M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 16 �Tesis Doctoral metodología de Langefors de la modelación matemática de la acción de la explosión sobre el medio para la determinación de los parámetros fundamentales de diseño de estos trabajos. Esa misma tendencia se aprecia en la propuesta de López Jimeno et al (1986,1994, 2000,2003), que aunque plantea la existencia de al menos ocho mecanismos de rotura de las rocas en la voladura, sólo realiza una breve descripción cualitativa de cada uno de ellos y las expresiones de cálculo que señala no permiten un diseño científicamente fundamentado y más racional de las voladuras en el laboreo de las excavaciones subterráneas. En Cuba Otaño (1984,1998) inició las investigaciones relacionadas con la temática aplicadas al corte del mármol por voladura y bajo su tutoría se ha extendido a las canteras de la industria de materiales de la construcción (Palacios, 1997; Pedro Alexandre ,2006; Seidu ,2007) y al laboreo de excavaciones subterráneas (Sargentón, 1997). Problema Científico: Necesidad de elaborar criterios que se fundamenten en la modelación de la acción de la explosión sobre el medio rocoso y que permitan el diseño más racional de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas. Objeto de estudio La voladura como fenómeno físico de la acción de la explosión del conjunto de barrenos sobre el macizo de rocas en el frente de laboreo de las excavaciones subterráneas. Campo de acción. La acción física de la explosión de las cargas de sustancia explosiva de cada grupo del conjunto de barrenos sobre el medio rocoso. Hipótesis: Si se conocen las propiedades de las rocas y las características mecánico-estructurales de los macizos por los que se laborean las excavaciones subterráneas, las propiedades de las sustancias explosivas y la acción física de la explosión del conjunto de barrenos sobre el medio rocoso, es posible la elaboración de criterios para el diseño más racional de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 17 �Tesis Doctoral Objetivo general: Elaborar criterios para el diseño y la ejecución de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas que se fundamenten en la modelación de la acción de la explosión sobre el medio rocoso. Objetivos específicos: • Determinar las propiedades másicas y mecánicas y los parámetros minerotecnológicos especiales de las rocas e investigar las características mecánicoestructurales de los macizos rocosos donde se realizan las investigaciones. • Investigar analíticamente el campo tenso-deformacional alrededor de la cámara de carga para cada grupo del conjunto de barrenos. • Diseñar y realizar voladuras experimentales a escala de polígono e industriales para investigar la acción de las cargas en el macizo rocoso de los tres grupos del conjunto de barrenos. • Elaborar criterios para el diseño y la ejecución de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas que se fundamenten en la modelación de la acción de la explosión sobre el medio rocoso. Estructura de la tesis. La tesis presenta la siguiente estructura: introducción, cuatro capítulos, conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos. En la introducción se establece el problema, el objeto de estudio, la hipótesis y los objetivos generales y específicos y se señalan la novedad científica y el flujograma de las investigaciones. En el primer capítulo se realiza el análisis de los antecedentes y la actualidad del problema tanto en Cuba como a nivel internacional. En el segundo capítulo se realiza una evaluación de las condiciones ingeniero-geológicas y minero-tecnológicas de laboreo de las excavaciones subterráneas en las minas y trasvases donde se realizaron las investigaciones y la determinación de las propiedades másicas, las características de resistencia, las propiedades acústicas y elásticas y los parámetros minerotecnológicos de las rocas en los macizos que se investigan. En el tercer capítulo se realiza la modelación teórica de los campos tenso-deformacionales que surgen en el barreno y en el medio rocoso alrededor de la carga explosiva inmediatamente después de la voladura, en sus dos variantes compacta y desacoplada y se argumentan y exponen nuevos criterios para el diseño de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 18 �Tesis Doctoral En el cuarto capítulo se realiza el diseño, la planificación y se exponen los resultados de las voladuras experimentales y su análisis estadístico de varianza, correlación y regresión. Además se realiza una evaluación de los impactos tecnológicos, económicos, sociales y medioambientales de la investigación. Novedad científica. • Se elaboran nuevos criterios para el diseño y la ejecución de voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas que se fundamentan en la acción de la explosión de cada grupo del conjunto de barrenos sobre el medio rocoso. • Se elabora una metodología para el diseño, la planificación y realización de voladuras experimentales y de ajuste de los pasaportes de perforación y voladura. PROCESO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA. Para cumplimentar la investigación se establece el proceso de investigación científica que consta de trabajos analíticos y experimentales, de gabinete, de laboratorio y de campo. Todos estos trabajos se realizan en una determinada secuencia la cual constituye el procedimiento para la realización de la investigación. Este procedimiento se refleja en el flujograma del proceso de investigación que se muestra en la figura 1. El proceso de investigación comprende cinco etapas, que son las siguientes: Primera Etapa: Comprende el diseño de la investigación y la investigación bibliográfica del tema Segunda Etapa: En la misma se realizan trabajos en los laboratorios de Mecánica de Rocas y de Física de las rocas del ISMM “Dr. Antonio Núñez Jiménez” y de la empresa de Investigación y Proyectos de Obras Hidráulicas “Raudales“de Holguín. Estos trabajos incluyen las siguientes tareas: • Determinación de las propiedades másicas de las rocas en los macizos donde se realizaron las investigaciones. • Determinación de las propiedades acústicas de las litologías presentes en los macizos rocosos de las minas y trasvases donde se realizaron las investigaciones. • Determinación de las características de resistencia de las rocas. • Determinación de las propiedades elásticas de las rocas (se determinan en el laboratorio o por cálculo a partir de las propiedades acústicas y másicas). Los trabajos de campo se realizaron en los Trasvases Este-Oeste, Caney –Gilbert, Sabanalamar –Pozo Azul y las minas Mercedita, Amores y El Cobre. Los mismos consistieron en: M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 19 �Tesis Doctoral • La descripción petrográfica de las rocas presentes en los macizos rocosos. • Análisis de la tectónica. • El estudio del agrietamiento. El estudio del agrietamiento comprendió las etapas siguientes: M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 20 �Tesis Doctoral FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA 1ª Etapa 2aEtapa a { 3 Etapa Trabajos de campo Condiciones ingenierogeológicas de los macizos Revisión bibliográfica , recopilación y procesamiento de la información Trabajos de Laboratorio Condiciones minerotecnológicas de las xcavaciones Propiedades de las rocas Estudio del agrietamiento acústica másicas elástic de resistencia Modelación del campo tenso-deformacional { a 4 Etapa 5aEtapa { Diseño de la Investigación { Parámetros de la onda refractada { Criterios para el diseño de las voladuras Parámetros de la onda de tensiones Radios de trituración , agrietamiento y descostramiento Voladuras Experimentales Elaboración del modelo teórico Trabajos experimentales Análisis estadístico de los experimentos Criterios para elevar la efectividad de las voladuras Elaboración de las normas de consumo de la sustancia explosiva y los medios de explosión Elaboración del modelo de cálculo Propuesta de metodología para el ajuste de los pasaportes Figura 1 FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 1 �Tesis Doctoral I. Análisis de la documentación geológica e ingeniero-técnica de la región donde están enclavados los túneles ó del yacimiento mineral por donde se laborean las excavaciones mineras. II. Mediciones de campo de los parámetros de agrietamiento de los macizos de rocas. III. Elaboración en el gabinete de los resultados de las mediciones y su análisis; el procesamiento de esta información se realizó con el software DIPS Versión 5.103 (RockScience,2004), que permite elaborar la rosa de agrietamiento y establecer los sistemas de grietas. Tercera Etapa: En la misma se realizan trabajos de gabinete que incluyen las siguientes tareas: • Cálculo de los parámetros de la onda refractada. • Cálculo de los parámetros de la onda de tensiones. • Determinación del campo de deformación (radios de trituración, agrietamiento y descostramiento). • Elaboración del modelo teórico. • Diseño y planificación de los experimentos. Cuarta Etapa: Es la etapa experimental, y comprende la realización de las voladuras experimentales en los trasvases y minas donde se realizaron las investigaciones. Fueron realizadas voladuras de polígono (semindustriales) e industriales y después de realizadas las voladuras experimentales se procedió al análisis estadístico de los resultados de las mismas. Quinta Etapa: Es una etapa que se realiza en gabinete e incluye las siguientes tareas: • Elaboración de los criterios para el diseño y la ejecución de los trabajos de perforación y voladura en el laboreo de excavaciones subterráneas. • Elaboración de criterios para elevar la efectividad de estas voladuras. • Elaboración del modelo de cálculo. • Elaboración de la propuesta de procedimiento de cálculo. • Elaboración de las normas de consumo de sustancia explosiva y los medios de explosión en las minas y obras donde se realizan las investigaciones. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 1 �Tesis Doctoral CAPÍTULO I M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 2 �Tesis Doctoral CAPÍTULO I ANTECEDENTES Y ACTUALIDAD DEL PROBLEMA I.1Antecedentes y actualidad del problema a nivel mundial Como se señaló en la introducción ante el laboreo de excavaciones subterránea como rama de las ciencias mineras surge una de las tareas más importantes a resolver tanto a nivel nacional como internacional la cual consiste en asegurar la racionalidad del arranque de las rocas y la estabilidad de las excavaciones subterráneas. Esto sólo es posible si se utilizan métodos de diseño y ejecución tanto de las voladuras como de laboreo de excavaciones subterráneas perfeccionados y científicamente fundamentados que permitan un uso más racional de los recursos utilizados. Actualmente, a los proyectistas y constructores, no les satisface la utilización del método de la analogía para realizar el proyecto de excavaciones subterráneas, pues los problemas existentes no se resuelven por la vía de aplicar solamente la experiencia adquirida en excavaciones laboreadas acertadamente con anterioridad. Además las condiciones cada vez más complicadas en las que se laborean las excavaciones subterráneas (efecto sísmico, elevado agrietamiento tectónico y no tectónico, etc.) y el laboreo de excavaciones únicas por su tipo dejan cada vez menos posibilidades al diseño de proyectos por analogía. Al mismo tiempo se elevan sustancialmente las exigencias que se la plantean a los métodos de cálculo de las voladuras subterráneas, respecto al basamento científico y correspondencia de estos con la representación física de los fenómenos. En opinión de autores como: Hamdi (2003); Karpienko et al (2004); Rouabhi (2004);Krising y Novinsky (2006);Semeniak (2006), Vinogradof (2006) y Sargentón (2005 , 2007) es más racional la utilización de los métodos analíticos y numéricos de la mecánica de los medios continuos y del cuerpo sólido deformable y los principios y regularidades de la mecánica de la fragmentación de rocas, en comparación con las expresiones empíricas, al resolver tareas concretas de diseño de voladuras en ingeniería . La amplia difusión de la técnica moderna de computación y de las nuevas técnicas de la información ha traído consigo que la práctica ya no sea impotente ante un aparato matemático complejo. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 3 �Tesis Doctoral I.1.1 Desarrollo histórico. La teoría de la voladura comienza en el siglo XVII como resultado de la generalización de las voladuras experimentales y las observaciones elaboradas por investigadores de la ciencia militar. De esta forma aparecen los primeros modelos matemáticos, expresiones de cálculo sencillas obtenidas netamente por vía experimental. Son los ingenieros investigadores militares franceses, los primeros en establecer las ecuaciones de cálculo de las cargas de pólvora para el minado de los muros de las fortalezas en asedio, pero además la información acumulada permite a estos investigadores formular en su tiempo toda una teoría relacionada con la acción de la explosión sobre el medio. I.1.2 Modelos de cálculo de los ingenieros investigadores militares franceses (siglos XVII-XVIII). En 1628 Deuville, citado por Arsentiev (2004), Ivolguin (1975) y Bobk (1979) , enuncia la hipótesis de que la magnitud de la carga Q debe de ser linealmente proporcional a su profundidad de colocación W por lo que establece para la mina normal la expresión siguiente: Q = mW (1) El modelo de Deuville presenta como limitación principal la dependencia lineal entre el peso de la carga y la fragmentación producida. Posteriormente Vauban, citado por Langefors (1976) y Arcentiev (2004), formula en 1669 la hipótesis, de que el peso de las cargas, es proporcional al volumen, y por consiguiente, también al peso del terreno, expulsado por la voladura del cráter de la explosión y la expresión cúbica: Qm = W 3 ó Q= 1 3 W m (2) El modelo de Vauban supera la dependencia lineal del modelo de Deuville, pero sólo reconocía la carga normal, la formación de un cono geométricamente regular y una única resistencia a vencer: la fuerza de gravedad. Belidor, citado por Ivolguín(1975) y Vobk (1979) plantea un modelo que se deduce en base a la hipótesis principal siguiente : el peso de las cargas es proporcional al cubo de los radios de fragmentación. El modelo de Belidor tiene como limitación su elevado empirismo y no considera las particularidades del terreno a volar, las propiedades de la sustancia explosiva y los valores reales del índice de acción de la explosión. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 4 �Tesis Doctoral Fueron también aportes significativos de este autor el planteamiento y demostración de la existencia de las esferas de acción de la explosión (compresión, fragmentación (o rotura) y vibración) y la deducción de la primera dependencia entre los elementos del cráter de la mina de lanzamiento normal y la introducción de un nuevo concepto: el índice de acción de la explosión (n). Por ello introdujo en su modelo de cálculo este nuevo concepto y estableció los valores de este índice para el lanzamiento reforzado ( n〉1 ), normal ( n = 1 ) y disminuido ( n〈1 ). Así en los siglos XVII y XVIII comenzó la elaboración científica de la teoría de la voladura prácticamente sobre la base de un fuerte componente experimental y de la observación científica, métodos sobre los que se apoya en la actualidad en gran medida el trabajo experimental en la Física de la Explosión y en la Fragmentación de rocas por voladura. Sin embargo en la segunda , que es una dirección mas profunda y que consiste en la creación de los fundamentos físicos de la teoría de la explosión , aún no se habían descubierto ni la química ni la esencia física de la explosión y los investigadores no sobrepasaron el nivel de razonamiento de los alquimistas de la Edad Media. En el siglo XIX con la consolidación e intensificación de la Revolución Industrial, las dos direcciones fundamentales de la Teoría de la Explosión continuaron su desarrollo. El auge de la industria química y de la química como ciencia, posibilitó a su vez el descubrimiento de un gran surtido de sustancias explosivas, con características energéticas superiores a la pólvora, en 1845 el químico ruso Fadiev descubrió la piroxilina, un año más tarde en 1846, el químico italiano Sobrero, la nitroglicerina. Estos nitrocompuestos permitieron la aparición de otras sustancias explosivas con mayor poder rompedor como: el trotil , o TNT, que fue descubierto por Belbrand en 1863, la dinamita patentada por Alfred Nobel en 1867, las amonitas descubiertas por los noruegos Olson y Norvin en 1867 , el TEN (1891) , el nitruro de plomo (1890) y el exógeno (1898). Simultáneamente en el siglo XIX se realizaron numerosos experimentos para la determinación de la función del índice de acción de la explosión. I.1.3 Modelos de los ingenieros investigadores rusos (siglo XIX). El siguiente aporte en el desarrollo de la teoría y la práctica del minado pertenece a los ingenieros investigadores militares rusos Frolov y Borieskov. A partir del ulterior desarrollo del modelo de Belidor se llegó a la expresión de cálculo siguiente: Q = f (n )qW 3 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero (3) 5 �Tesis Doctoral Posteriormente continuaron las investigaciones con el objetivo de determinar la función del índice de acción de la explosión f (n ) . Frolov en 1868 enunció la siguiente hipótesis :“..la resistencia total , que presentan los medios sólidos debe de ser expresada no por el cubo de la línea de la explosión sino por dos miembros , el primero que consiste en el cubo , y el segundo el cuadrado de la línea de la explosión” (citado por Mielnikov , 1962). Frolov plantea determinar la carga de la mina normal por la ecuación: Q = aW 3 + bW 2 (4) En esta expresión los coeficientes a y b para diferentes rocas se determinan por vía experimental. Al explicar el mecanismo de fragmentación de los medios en la voladura Frolov distinguió las siguientes fuerzas de resistencia : el peso de la masa que es expulsada, las fuerzas de inercia, las fuerzas de cohesión de las partículas dentro de esta masa y las fuerzas de cohesión en la superficie del cráter. Aunque el modelo de Frolov valora más integralmente las fuerzas de resistencia en el medio que se oponen a la voladura no tiene en cuenta las propiedades de los explosivos y la del medio que se pretende volar. Borieskov, en 1876 planteó la expresión para el cálculo de una carga de sustancia explosiva de la forma siguiente: Q = qW 3 (0,4 + 0,6n 3 ) La fórmula de Borieskov (5) tiene como limitación que no sobrepasa el principio de semejanza geométrica en el cálculo de la magnitud de las cargas para rocas resistentes y no analiza la naturaleza de las fuerzas que surgen al formarse el cráter (en particular la influencia de la fuerza de gravedad de la roca lanzada). I.1.4 Modelos de los Investigadores del siglo XX. La idea de Frolov fue desarrollada en la URSS en la década 1940-1950 por el profesor Sujanov y en la década de 1960-1970 por el investigador sueco Langefors. Sujanov (1958,1967), plantea en su modelo la hipótesis de que el peso total de la carga de mullido se determina por una expresión, que considera los gastos de energía en superar las fuerzas de gravedad, las fuerzas de cohesión en la superficie lateral y en la fragmentación de la roca. Q = f (d )[q1 S c + q 2V ] M.Sc.Gilberto Sargentón Romero (6) 6 �Tesis Doctoral Donde f (d ) – es un coeficiente que considera el grado de fragmentación de la roca en dependencia del índice de acción de la explosión q1 - gasto de sustancia explosiva por m2 de área de ruptura de la roca del macizo, kg/m2 S c – área de la superficie lateral del cráter de explosión, m2 q 2 – consumo de sustancia explosiva para superar las fuerzas de gravedad (inercia) por m3 de volumen a fragmentar de roca, kg/m3 V - volumen de roca a fragmentar, m3 La limitación de este modelo reside en la dificultad para determinar los factores f (d ), q1 y q 2 . Langefors (1968,1973) propuso ecuación algo diferente Q = aW 2 + bW 3 + cW 4 (7) , donde W – Línea de menor resistencia (LMR), a, b, c – coeficientes obtenidos por vía empírica Los coeficientes a y b dependen de las propiedades elástico-plásticas de las rocas y c del peso de esta. Indica la expresión para las rocas de Suecia: Q = 0,10 W 2 + 0,40 W 3 + 0,004 W 4 (8) Este investigador considera, que esta fórmula “resulta fundamental en la mecánica de fragmentación de las rocas y su aplicabilidad fue verificada en amplias investigaciones con variación de la magnitud W en el rango desde 0,01 hasta 10 m , y además la magnitud de las cargas varió en la relación desde 1 hasta 50 000 000”. Langefors investigó el mecanismo de fragmentación de las rocas en los cueles rectos cilíndricos y a partir del análisis de las voladuras realizadas en el laboreo de excavaciones subterráneas con diversos destinos plantea expresiones para el diseño de las voladuras en estas excavaciones. Expone las siguientes ecuaciones para el cálculo de las cargas (condición de rotura) de los cueles rectos: Con salida a un orificio circular: Con salida a un orificio rectangular: M.Sc.Gilberto Sargentón Romero lc D tal ⎞ ⎛ 0 , 55 ⎜ A − ⎟ 2 ⎠ ⎝ = (sen υ )3 / 2 lr = 0,35V (senυ )3 / 2 (9) (10) 7 �Tesis Doctoral Además la condición de expulsión o limpieza del cuele: Voladura limpia A〈1,5 D tal (11) Rotura 1,5 Dtal ≤ A〈 2,1 Dtal (12) Deformación plástica A〉 2,1 Dtal (13) Donde: A-distancia entre los centros del barreno cargado y el taladro vacío, m Dtal – diámetro del taladro vacío, m V- distancia a la cara libre, m lc - carga por metro para una salida estrecha circular, kg/m lr - carga por metro para una salida rectangular, kg/m υ - mitad del ángulo de salida, grados Este propio autor cita a Steidle (1960) que plantea a su vez una dependencia entre la distancia más adecuada entre los centros A y la clase de rocas. A pesar de sustentar su teoría tanto en trabajos experimentales de campo (voladuras de polígono, semindustriales e industriales) , como en la descripción cualitativa del modelo que explica los mecanismos de fragmentación de las rocas y que se fundamenta en gran medida en la mecánica de los medios sólidos continuos, presenta como principal limitación el mismo empirismo que la sustenta. La expresión para el cálculo de la distancia entre el barreno cargado y el taladro vacío no tiene en cuenta ni las características de las rocas voladas ni del explosivo utilizado y por tanto el campo tenso-deformacional que se crea alrededor de la carga explosiva. Sus aportes en la voladura de rocas en túneles y en particular de la voladura de contorno han sido tomados como soporte teórico en estas investigaciones. De las expresiones de cálculo de Florov, Sujanov y Langefors se deduce que el valor del consumo específico de sustancia explosiva (SE) no se mantiene constante al variar la línea de menor resistencia (LMR), es decir resulta variable. Pokrovsky (1957,1977 ,1980), citado por, Egorov et al (2000) , en su teoría asume a los procesos ondulatorios como agentes determinantes de la fragmentación y señala que el volumen principal de fragmentación está condicionado por la acción de las ondas reflejadas (fenómenos de descostramiento en la superficie libre). En su modelo plantea las expresiones de cálculo del consumo específico de sustancia explosiva ( qSE ) y de la cantidad de barrenos (N) siguientes: q SE = q1 f1v1e (14) q1 = 0,1 f (15) M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 8 �Tesis Doctoral Para una superficie libre : v1 = v1 = 1,2 − 1,5 ; Para dos superficies libres : e1 = N= 380 CTSE (16) 6 ,5 Sp ; 1,27 q SE S p k ll ρ SE d c2 (17) ; (18) Donde: q1- es el coeficiente de volabilidad de las rocas f1- coeficiente de estructura de las rocas; v1-coeficiente de confinamiento que considera la profundidad de los barrenos lb y el área de proyecto de la excavación Sp. e – coeficiente de capacidad de trabajo; q SE - consumo específico de sustancia explosiva (SE), kg/m3 CTSE – capacidad de trabajo de la sustancia explosiva, cm3 Kll- coeficiente de llenado de los barrenos; dc – diámetro de la carga de sustancia explosiva, m. ρ SE – densidad de la sustancia explosiva, kg/m3 f – índice de fortaleza de las rocas Aunque estas expresiones son utilizadas hoy en día, por que representan el mayor acercamiento a los resultados de la práctica , autores como Matbeichuk (2004),Paramonov (2004a,2004b.),Lukianov(1999) ,Egorov et al (2000) y Sargentón (1997,2005,2007a,2007d ) consideran que los resultados que se obtienen con ellas tanto en el laboreo de excavaciones de pequeña como de mediana sección transversal, aún no permiten el diseño más racional de los trabajos de voladura. El autor de esta tesis doctoral considera que no es precisa la determinación de los coeficientes de estructura de las rocas (f1) y de llenado de los barrenos (kll), la misma en el primer caso es muy ambigua y solo limitan su valor a un número reducido de litologías (tres) y en el segundo se determina a partir de valores tabulados en función de la fortaleza de las rocas y del diámetro de las cargas en rangos de valores muy amplios. Las expresiones propuestas para determinar la influencia del confinamiento no dan respuesta a esta problemática. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 9 �Tesis Doctoral Los valores obtenidos al calcular por las fórmulas para determinar el consumo de sustancia explosiva ( q SE ) y la cantidad de barrenos (N), son muy elevados en el primer caso e insuficientes en el segundo. Taranov (1964) plantea correcciones a la expresión propuesta por Pokrovsky (1957) para determinar la influencia del confinamiento e incluye un segundo factor, la profundidad de los barrenos lb : v1 = 3lb Sp (19) Esta expresión supera en parte las limitaciones de la ecuación propuesta por Pokrovsky, pero aún no da respuesta a las interrogantes relacionadas con el confinamiento de las cargas en el laboreo de excavaciones subterráneas. Al valorar el método de determinación de la magnitud del gasto específico de sustancia explosiva, considera que las expresiones existentes no tienen en cuenta toda la diversidad de condiciones naturales y de factores de orden técnico, que influyen sobre su magnitud, por lo que a partir de ella se obtienen valores lo suficientemente precisos en unos casos y en otros valores que se desvían considerablemente de la magnitud necesaria. Es por ello que recomienda asumirlos como valores de orientación que luego deben de ser precisados con voladuras experimentales en los frentes de laboreo de las excavaciones subterráneas. Dolgy y Silantiev (2003) y Lukianov y Gromov (1999) confirman el planteamiento de Pokrovsky (1980) de que el cálculo del consumo específico por fórmulas empíricas da resultados muy poco precisos y recomiendan establecer este importante indicador por vía experimental o asumir su valor a partir de valores tabulados en base a voladuras experimentales realizadas en las condiciones minero-geológicas concretas de laboreo de las excavaciones. Al pronunciarse respecto al coeficiente de utilización de los barrenos señalan que este indicador depende de las propiedades físico-mecánicas de las rocas, del esquema de disposición de los barrenos, del consumo de sustancia explosiva y del coeficiente de llenado de los barrenos, pero destacan que la influencia de estos factores ha sido estudiada aún insuficientemente. Mielnikov (1974) demuestra mediante el tratamiento estadístico de datos obtenidos de más de 200 frentes de excavación (Sp>20 m2) la dependencia entre el consumo específico de sustancia explosiva y el área de la sección transversal. La dependencia q SE = f ( S p ) es no lineal y fue obtenida de la práctica de los trabajos de voladura en Rusia, EEUU y Suecia. Además introduce en la fórmula de Pokrovsky, la M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 10 �Tesis Doctoral densidad de carga promedio en el frente, a partir de considerar que la densidad de carga de los barrenos de contorno sea inferior a la densidad de carga de los barrenos de cuele y de arranque. Basándose en la relación de la cantidad de barrenos de contorno Ncont respecto a la cantidad total de barrenos obtenida en el laboreo de excavaciones subterráneas en la central hidroeléctrica de Chirskeisk N cont = 0,34 N (20) Obtuvo la expresión para el cálculo de la densidad media de carga: γ = 0,34γ 1 + 0,66γ 2 (21) Donde: γ 1 - es la densidad de carga de los barrenos de contorno γ 2 - densidad de carga de los barrenos de cuele y de arranque. Según este investigador el coeficiente de carga influye sobre el coeficiente de aprovechamiento de los barrenos (CAB) solamente hasta la magnitud 0,75 y añade que un aumento posterior de la longitud de carga solo mejora la fragmentación de las rocas, es por ello que introduce k=0,7 en la fórmula de Pokrovsky que quedaría en la siguiente forma: N = 1,75 qS p d (0,34γ 1 + 0,66γ 2 ) 2 (22) Los resultados obtenidos con esta fórmula, a pesar de las correcciones introducidas, den con la práctica y no ha tenido amplia utilización. Mostkov (1963,1974) propone determinar la línea de menor resistencia (LMR), W de la ecuación cúbica siguiente: W 3 + a1W 2 + a 2W = a3 (23) donde: a1 , a 2 , a3 - son coeficientes, que consideran el gasto específico de SE, la profundidad de los barrenos, el tipo de sustancia explosiva, el diámetro de los barrenos: a1 = 0,07 + 0,835 l m qo (24) ho ; qo (25) a 2 = b ´ `+0,583 a3 = l m b´ eo Δ ⎛ d ⎞ b = ⎜ ⎟ 0,6q o m ⎝ 32 ⎠ ´ M.Sc.Gilberto Sargentón Romero (26) 2 (27) 11 �Tesis Doctoral donde: q o - índice de volabilidad , kg/m3 eo - coeficiente que considera el tipo de sustancia explosiva (SE); m - distancia relativa entre barrenos; l m - profundidad promedio de los barrenos en el conjunto, m; d - diámetro del cartucho de Sustancia explosiva, mm Plantea además una dependencia no lineal entre N y la sección transversal de la excavación Sp y una ecuación para el cálculo preliminar (con una exactitud de hasta el 10%) de la cantidad de barrenos: N= Sp (kWc ) 2 + Pe 0,8 Wc (28) donde : Pe - perímetro de la excavación ,m; Wc - línea de menor resistencia (LMR) de cálculo, m k - coeficiente de corrección, determinado por datos del tratamiento estadístico de los parámetros de los trabajos de perforación y voladura en la práctica. Ziber, citado por Mostkov (1974) plantea una ecuación que considera la volabilidad de las rocas para determinar la cantidad de barrenos (N) N = α1 + α 2 S p (29) donde: α1,α 2 - son coeficientes , determinados en dependencia de la volabilidad de las rocas. Mindely (1960,1966, 1974) considera que el consumo específico de sustancia explosiva (qSE) es función de los siguientes parámetros: qSE = ϕ ( S p , f , lb , d , Δ, H ,η ) (30) En sus investigaciones obtuvo las siguientes ecuaciones de correlación de algunos de estos factores: q SE = 0,48 l b + 0,096 l b2 (31) q SE = 0,00008H + 0,0000003H 2 (32) Y la ecuación final de correlación múltiple 5,4 ⎛ ⎞ − 0,004d − 2,22η − 0,48lb + 0,096lb2 + 0,00008H + 0,0000003H 2 ⎟ qSE = e⎜ 2,92 + 0,135f + S ⎝ ⎠ (33) Noskov et al (1982) recomienda un criterio para el cálculo del espesor del tabique entre el barreno cargado y el taladro vacío: A ≈ 1,8Dtal M.Sc.Gilberto Sargentón Romero (34) 12 �Tesis Doctoral Y la concentración lineal de carga de sustancia explosiva por metro de barreno por la expresión: q o = 130 Dtal * d b , kg/m (35) En el caso de rocas blandas recomienda aumentar el espesor del tabique a 2-3 veces el diámetro del taladro vacío. Bubok (1981) recomienda que la distancia entre los centros del taladro vacío y el barreno cargado A sea igual a: A = (2 ÷ 3) Dtal (36) Doronin (1983) recomienda seleccionar la cantidad de barrenos (mediante valores tabulados) y la distancia entre los centros del taladro vacío y el barreno cargado (A) en función del coeficiente de fortaleza (f) por las expresiones: Para f ≥ 10 ; A = 2 Dtal (37) Para f 〈 10 ; (38) La expresión A = 3Dtal A ≤ 1,5 Dtal propuesta por Langefors es explicada por Gredeniuk et al (1983) a partir del criterio de que el volumen de la cavidad de cuele formada después de la voladura sobrepase el volumen volado en 1,25 veces y más, es decir: kcomp = Vvolado + Vcavcomp Vvolado ≥ 1,25 (39) donde: kcomp – es el coeficiente de compensación ; Vvolado - volumen volado, m 3 Vcavidad comp. - volumen de la cavidad de compensación, m3 Y la expresión para determinar la distancia A entre los centros del barreno cargado y el taladro vacío de la forma siguiente: A= (k comp + 1) D 2 + (k comp − 1) d 2 0,758 (k comp − 1)(D + d ) (40) Este autor parte desde la misma óptica que Langefors para plantear su criterio, es decir, permitir el desplazamiento de las rocas trituradas en el cuele, pero no contempla la acción de la explosión sobre las rocas a partir de las propiedades de estas últimas y las características del explosivo. Boev y Shapiro (1980) establecen los siguientes criterios para el diseño de los cueles cilíndricos: M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 13 �Tesis Doctoral ⎛ η lb ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ A ⎠ No = V0 3 (41) N o - cantidad de barrenos de compensación donde : A- coeficiente de escala que se obtiene por vía experimental , A=9,35 Vo – volumen del barreno vacío, cm3 Y conociendo No se asume la estructura correspondiente del cuele (cantidad de barrenos cargados y total) Shejurdin (1985) recomienda las siguientes expresiones para calcular los parámetros principales de las voladuras en el laboreo de excavaciones: W= donde : p q SE m , a = mW ; p= π d 2 ρ SE 4 (42) p- es la cantidad de carga de sustancia explosiva por metro de barreno, kg/m. d- diámetro del cartucho de sustancia explosiva ó diámetro del barreno para sustancias explosivas no encartuchadas, m. Xanukaev (1963,1974) estudió la influencia de las condiciones del medio sobre el mecanismo de rotura de las rocas y formuló la hipótesis, de que este mecanismo ocurre bajo la acción de ondas elásticas y depende de la rigidez acústica (resistencia acústica) de las rocas. La clasificación de las rocas según la rigidez acústica en tres grandes grupos, propuesta por Xanukaev, tiene valor en el orden metodológico, pero limitaciones en su aplicación práctica ya que señala ese solo factor como determinante en la formación del campo tenso-deformacional producido por una carga en el macizo rocoso alrededor del barreno. Mielnikov y Marchenko (1963,1964) presentaron la hipótesis de la posibilidad de aumentar la zona de fragmentación y mejorar su calidad mediante la redistribución de la energía de la explosión de forma tal, que cerca de la carga no ocurriera la fuerte sobretrituración y recalentamiento de la roca, a cambio de que a lugares más alejados llegará mayor energía de la onda de choque para lo cual proponen la utilización de cargas desacopladas con espacios de aire axiales y radiales. Este método de regulación de los parámetros de las ondas de choque, que surgen por la acción de la explosión, da la posibilidad de resolver una serie de problemas tecnológicos entre los que se destacan las voladuras de contorno de precorte y recorte. Ivanov y Miloradov (1980) plantean las siguientes expresiones de cálculo para la proyección de las voladuras en las excavaciones subterráneas: M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 14 �Tesis Doctoral N = N int + N cont (43) La cantidad de barrenos interiores N int = n S int (44) donde : n - es la cantidad de barrenos interiores , que corresponden a 1 m2 de área del frente de avance, unid/m2 n= qint γ SE ; (45) S int - área del frente de avance, fragmentada por los barrenos interiores, m2. qint − consumo de sustancia explosiva en los barrenos interiores( cantidad en peso de sustancia explosiva ,necesaria para el mullido y el lanzamiento de 1 m3 de roca en las condiciones planteadas). qint = qo K ag vconf eSE K c , kg/m3 (46) qo − consumo específico de una sustancia explosiva con una capacidad de trabajo de 420 cm3 ,cuyo valor numérico se determina por la expresión: 3 q o = 0,1 f ,kg/m (47) Kag – coeficiente que considera el agrietamiento y el carácter de la estratificación de las rocas (valor tabulado). vconf - coeficiente de confinamiento , que considera el área del frente de avance (S), la longitud del barreno (lb) , la cantidad de superficies denudadas y el lugar de ubicación del cuele. e SE − coeficiente de capacidad de trabajo de la sustancia explosiva, eSE = 420 ; CTSE (48) K c - coeficiente que considera la influencia del diámetro del cartucho de la sustancia explosiva utilizada (valor tabulado) Y para determinar la masa de sustancia explosiva, que se coloca en 1m lineal de barreno la expresión: γ SE = 0,08 d c2 ρ SE K comp K ll donde: (49) dc – diámetro del cartucho de la sustancia explosiva, cm; ρ SE − densidad de la sustancia explosiva, g/cm3 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 15 �Tesis Doctoral Kcomp – coeficiente de compactación de la sustancia explosiva en el proceso de carga, se toma igual a 1,1 para las encartuchadas y 1,0 para las no encartuchadas. Kll – coeficiente de llenado del barreno, valor tabulado que se toma en función de índice de fortaleza ( f ) y del diámetro del cartucho (dc). Estos autores consideran para calcular el consumo específico de explosivo otros factores (agrietamiento y diámetro de los cartuchos) además de los propuestos por Pokrovsky. Y el área del frente de excavación ( S int ), fragmentado por los barrenos interiores 2 S int = S − S K , m Donde: (50) S - área total del frente de avance de la excavación, m2 Sk – área del frente, fragmentada por los barrenos de contorno, m2 S cont = Pexc (Wcont + C ) , m 2 Donde: (51) Pexc - perímetro del contorno de la excavación, m Wcont - longitud de la línea de menor resistencia (LMR) de los barrenos de contorno, m. Kutusov (1973,1974, 2000) realiza un análisis de los principios de cálculo de los parámetros de la voladura para el laboreo de excavaciones subterráneas y señala que el consumo específico de cálculo de la sustancia explosiva es la información inicial fundamental. En opinión de este autor este indicador depende de muchos factores (las propiedades físico-mecánicas de las rocas, la sección transversal, la profundidad y el diámetro de los barrenos, el tipo de explosivo, etc.) lo que hace compleja su determinación, por el hecho de que los factores señalados influyen de forma conjunta y diferente sobre la magnitud de la carga, por lo que concluye que no es posible su determinación por vía teórica. Recomienda su determinación a partir de tablas especiales, confeccionadas sobre la base del procesamiento de una gran cantidad de voladuras de producción. Cuando se utilizan otras sustancias explosivas propone introducir coeficientes de corrección que son inversamente proporcionales a las características energéticas de las mismas. Los restantes parámetros de los trabajos de voladura recomienda calcularlos por las siguientes expresiones: Q = q SE lb S p Qc = 2 π d2 ρ SE lb 3 4 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero (52) (53) 16 �Tesis Doctoral N= Q Qc (54) q c = 1,2 Qc ; q a = (0,8 − 0,9) Qc (55) Mielnikov (1988) considera que tanto el consumo total como el específico varían en amplios rangos y que ambos dependen de muchos factores (propiedades de la sustancia explosiva, propiedades físico-mecánicas de las rocas , sección transversal , calidad de la carga y el atraque de los barrenos , existencia de superficies libres complementarias en el frente de avance, profundidad de la pega ,entre otros),estima también que no es posible determinar el valor de la magnitud de la carga hasta ese momento por la vía teórica. Por ello recomienda que el valor del consumo específico de cálculo de la sustancia explosiva sea asumido en base al análisis y la generalización de una gran cantidad de datos de la práctica y de observaciones y experimentos para diferentes sustancias explosivas y fortaleza de las rocas. Al valorar la ecuación de Pokrovsky, le da gran significado a la selección correcta del coeficiente de llenado en la determinación de la cantidad de barrenos. Los criterios de Langefors y Kihlström (1976),Bubok (1981),Noskov et al (1982),Doronin (1983) y Gredeniuk et al (1983) para el diseño de los cueles rectos son reanalizados , perfeccionados y relanzados por Lukianov y Gromov (1999) ,Egorov et al (2000),Dolgy y Silantiev (2003),López Jimeno (1994,2000,2003) bajo el mismo principio geométrico y sin considerar la acción de la explosión sobre el medio. I.1.5 Modelos de la Teoría de la Explosión. El siglo XIX no solo implicó un avance tecnológico y científico en relación a las sustancias explosivas, los medios de explosión y los modelos de cálculo. Se produjeron significativos avances también en la creación de los fundamentos físicos de la explosión como consecuencia del impetuoso desarrollo promovido por la primera y luego por la segunda Revolución Industrial, se desarrolló también la teoría de las ondas de choque, en una primera aproximación, en la segunda mitad de este siglo. El desarrollo de la teoría de la explosión comienza con la introducción del concepto de ondas de choques planas por Riman en 1860. Más tarde Rankan en 1870 y Hugoniot en 1887 deducen la ecuación de las ondas de choque (adiabática de Hugoniot). Estos adelantos conjuntamente con los aportes de Berto en 1883 sobre el poder de las sustancias explosivas y el concepto de la onda de detonación sentaron las bases para que Mijelson en 1883 elaborara los principales aspectos de la teoría matemática de la M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 17 �Tesis Doctoral detonación. Este a su vez de conjunto con D.L.Chapman en 1899 y E Jouguet en 1904 es considerado también el fundador de la teoría termodinámica de la detonación. Sobre la base de esta teoría se han desarrollado las teorías modernas de la fragmentación de rocas a partir de las cuales es posible modelar el campo tenso-deformacional que se forma en el macizo rocoso alrededor de la cámara de carga después de la voladura de la misma. I.1.6 Investigaciones relacionadas con la clasificación de las rocas Otro aspecto medular en este marco teórico, se relaciona con la evolución de la clasificación de las rocas vinculado al método de arranque por voladura. Izatis en 1843, citado por Arsentiev (2004), plantea una de las primeras clasificaciones de las rocas, (a su vez antecedido por Agrícola en 1550) según el grado de extracción, para ello dividió a las rocas en 5 grupos: Sueltas o mullidas, blandas ,quebradizas(o frágiles),cohesivas (o resistentes) y muy cohesivas. A partir de esta clasificación dividió a los trabajos mineros (aplicable a cada grupo) en los siguientes tipos: a pala, a pico, a cincel, a cuña, mediante fuego y por voladura. Esta clasificación es el primer intento de agrupar los métodos de arranque de las rocas tanto para la explotación minera como para la excavación de obras subterráneas y en ella ya aparece el método de voladura como tecnología, todo ello a consecuencia de la introducción de los explosivos en la minería y la aplicación de los conocimientos de la fragmentación de rocas por voladura existentes hasta ese momento. Por las razones expuestas en este siglo se produce una intensificación inusitada de las investigaciones en las tres direcciones expuestas en este trabajo: los métodos de cálculo de las voladuras, las teorías de acción de la explosión sobre el medio, la tecnología de los explosivos y los medios de explosión y en general el desarrollo de la minería como ciencia. A comienzos del siglo XX se produce un aporte importante, relacionado con la clasificación de las rocas, principalmente por su relevancia práctica en la ejecución de los trabajos mineros desde el punto de vista de la selección del equipamiento de perforación, los métodos de los trabajos de voladura , en la determinación de las normas de laboreo y el gasto de instrumentos y materiales. M.M.Protodiaconov en 1911, propone una nueva clasificación de las rocas, basado en la hipótesis de que cualquier resistencia a la voladura de la roca es proporcional a su resistencia a la compresión. Este criterio simplificó los cálculos y redujo en cierta medida la cantidad de voladuras de prueba. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 18 �Tesis Doctoral Es importante significar, que hasta ese momento se utilizaba el método de voladuras de prueba para determinar el aumento necesario de la carga al pasar a otros terrenos o rocas, pero con el tiempo esta metodología resultaba ser cada vez más engorrosa, pesada, abrumadora. Protodiaconov, además en 1908 introdujo el concepto de fortaleza de las rocas en las ciencias mineras, y define este concepto “como su resistencia a los esfuerzos externos, que depende en cada caso concreto de las combinaciones de las resistencias elementales de las rocas a la tracción, compresión, al cizallamiento”. Su principal aporte se centra en el coeficiente de fortaleza, que propone como la centésima parte de la resistencia de un testigo de roca a la compresión axial expresado en kg/cm2: f = donde: σc (56) 100 σ c - es la resistencia del testigo a la compresión axial, kg/cm2 Protodiaconov consideraba que el valor del coeficiente de fortaleza caracterizaba a la roca en todos los procesos productivos, a partir de la hipótesis señalada anteriormente. La clasificación de las rocas de Protodiaconov presenta como ventajas su basamento científico, carácter lógico, sencillez en su utilización práctica y amplio alcance (contempla una gran gama de litologías); pero su principal limitación radica en que la hipótesis fundamental asumida por el autor, no siempre se cumple. Debido a ello su utilización en el diseño de las voladuras ya no es lo suficientemente racional en la etapa actual de desarrollo de la teoría de la fragmentación de rocas. Además de los aportes señalados y a partir de trabajos experimentales y la generalización de la práctica Protodiaconov plantea para el cálculo del consumo específico de sustancia explosiva ( qSE ) y la cantidad de barrenos (N) en las voladuras de rocas en excavaciones subterráneas las expresiones siguientes: ⎛ q = 0,4 * ⎜ ⎝ n = 2 ,7 donde: 1 ⎞ 0,2 f + ⎟ S ⎠ 2 f ; N = nS S (57) (58) q – es el consumo específico de sustancia explosiva (SE),kg/m3; f – coeficiente de fortaleza de las rocas según M.M.Protodiaconov S – sección trasversal de proyecto de la excavación, m2 n – cantidad de barrenos por m2 de área del frente de laboreo; M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 19 �Tesis Doctoral N – cantidad total de los barrenos en el frente de laboreo. La utilización práctica de estas expresiones , realizadas tanto por el autor de esta tesis en Cuba (Sargentón,1993, 1994,1997,2005), así como las referencias que hacen autores rusos (Matveichuk y Chursalov,2002 y Paramonov et al , 2004) , sólo ha permitido un cálculo muy aproximado de estos dos parámetros , pues en el caso del indicador consumo específico de sustancia explosiva (q) , se obtienen valores muy elevados y los valores del parámetro cantidad de barrenos (N) no son los suficientes para lograr los objetivos de la voladura. Como recomiendan los autores a los que se hace referencia, los valores que se obtienen solo sirven como orientación y deben ser precisados con voladuras experimentales. I.1.6 Modelos para la determinación de la onda refractada. Pero si importante fue la modelación de la onda de detonación y su aplicación con fines pacíficos, en particular en la minería para el arranque (separación y fragmentación) de las rocas, se necesitaba modelar la presión que se refractaba a la roca desde una cámara de carga (barreno, taladro). S.V.Ismailov (1965) dio solución a este problema de reflexión –refracción de una onda de choque con frente plano desde un obstáculo plano. Los parámetros de la onda de choque en el limite carga –roca se determinan de la condición de refracción de las ondas de detonación a la roca a través de la pared de la cámara de carga, considerando la adiabática de las rocas propuesta por Gogoliev (1965). Pr ρ o (V po )2 1 ⎡⎛ ρ = ⎢⎜⎜ r A ⎢⎝ ρ o ⎣ m ⎤ ⎞ ⎟⎟ − 1⎥ ⎥⎦ ⎠ (59) A y m – son constantes. Y son necesarias las inecuaciones de enlace siguientes: Si Pr ρ o (VLO )2 Si 0,1 ≤ 〈 0,1 entonces A=3 y m= 3 Pr ≤ 35 entonces A= 5,5 y m = 5 ρ o (VLD ) (60) (61) En el caso de cargas compactas, la máxima presión en la onda refractada Pr se calcula en dependencia de la relación entre la impedancia de la sustancia explosiva, y la resistencia de onda de la roca (acople de impedancias) a partir de dos condiciones cuando ρ oVLD ≥ ρ SEVd y cuando ρ oVLD 〈 ρ SEVd . De las ecuaciones (67) y (68) se obtiene M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 20 �Tesis Doctoral Si ρ oVLD ≥ ρ SEVd ⎧ ⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ 1 2k (Pr − P1 ) Pr ⎪ = V1 − ⎨1 − 1 1 ⎬ ρo ⎪ ⎛ {[ρ SE (k + 1)] [Pr (k + 1) − P1 (k − 1)]}2 ⎜ APr ⎞m ⎪ ⎪ ⎜ + 1⎟⎟ ⎪ 2 ⎪ ⎜ ρ oVLD ⎠ ⎪ ⎭ ⎩ ⎝ ( ) (62) Si ρ oVLD 〈 ρ SEVd . ⎧ ⎫ ⎪ ⎪ k −1 ⎡ ⎤ ⎪ ⎪ Pr ⎪ 1 2kVd ⎢ ⎛ Pr ⎞ k ⎥ ⎪ ⎜ ⎟ = V1 + 2 1− ⎨1 − 1 ⎬ k − 1 ⎢ ⎜⎝ P1 ⎟⎠ ⎥ ρo ⎪ ⎪ ⎢⎣ ⎥⎦ ⎞m ⎛ APr ⎟ ⎪ ⎜ ⎪ 1 + 2 ⎟ ⎪ ⎪⎩ ⎜⎝ ρ oVLD ⎠ ⎭ (63) donde: k –es el índice de la adiabática de los productos de la explosión Vd – velocidad de detonación de la sustancia explosiva (SE). m/s VLD – velocidad de propagación de las ondas longitudinales en las rocas, m/s ρo – densidad de las rocas, kg/m3 P1- presión en el frente de la onda de detonación de la sustancia explosiva, Pa La solución de estas ecuaciones se puede obtener por alguno de los métodos matemáticos de aproximación o gráficamente. De esta forma se obtiene Pr, la presión refractada a la roca. Al refractarse la onda de presión surge la onda de choque en las rocas, que se manifiesta en una zona de pequeñas dimensiones, en la que se disipa gran cantidad de energía y se transforma en una onda de tensión. La disipación de la energía en esta onda no solo está determinada por la magnitud de la rigidez del medio sino además por las características de resistencia de la roca que generalmente son tres ordenes menores que dicha magnitud. I.1.8 Modelación de la onda de tensiones Para analizar el estado tenso-deformacional de las rocas alrededor de la cámara de carga se precisa también la modelación matemática de las tensiones y las deformaciones que se producen en las tres zonas: la cercana, la media y la lejana. Para la modelación de la onda de tensiones era necesario el descubrimiento, en la teoría de la física del campo ondulatorio, de una de las principales leyes para la modelación de estas M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 21 �Tesis Doctoral ondas, realizado por los científicos soviéticos Sadovsky (1945, 1952,1974) ,Sedov(1976), Staniukovich (1975) y el inglés J.Taylor . Estos investigadores lograron establecer que la sobrepresión en el frente de las ondas de choque obedece a la ley de semejanza, y señalaron que su magnitud depende solamente de la relación de la distancia desde el frente hasta el centro de la carga respecto al radio de esta (la distancia relativa) , la energía específica de la explosión y la presión del aire. Sadovsky (1945,1952) plantea la hipótesis de que cualquier volumen del medio bajo la acción de una carga explosiva experimenta deformaciones que dependen de la distancia a la fuente de la explosión y su energía., y a partir de ella la relación de dependencia entre la magnitud de las tensiones que surgen a una distancia R de una carga de sustancia explosiva con un radio ro a la que denominó ley de semejanza geométrica: ⎛ ro ⎞ ⎟ ⎝R⎠ σR = f ⎜ (64) donde f - es una función que se determina experimentalmente. Esta ley de semejanza geométrica presenta como limitación que solo se cumple para cargas de sustancias explosivas de igual densidad. En el caso general de una carga de forma esférica ro = 3 Q al sustituir en la expresión anterior, se obtiene la ley generalizada de semejanza. R1 3 Q1 = R2 3 Q2 Esta ley no contempla la dependencia entre el trabajo mecánico (65) y la energía en la transformación explosiva. Para superar esta limitación los académicos Sedov (1976) y Sadovsky (1974) elaboraron la variante más general de la ley de semejanza, la ley de la semejanza energética de la explosión, en la cual la masa de la carga Q es reemplazada por la energía total: ⎛3 E ⎞ ⎟ σ R = f ⎜⎜ ⎟ R ⎝ ⎠ (66) Con posterioridad a la formulación y generalización de la ley de semejanza se han publicado una gran cantidad de dependencias empíricas que se refieren a la zona elástica. Las dependencias existentes en la actualidad se fundamentan en el principio de la semejanza o en las leyes de la dispersión de la energía y su absorción a cuenta de los procesos inelásticos. Debido a la complejidad y a la configuración no simétrica de las cargas o del sistema de cargas y también a la complejidad de las superficies libres en el M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 22 �Tesis Doctoral macizo la función de dispersión geométrica de la energía se selecciona con bastante aproximación. A pesar de esto la función de extinción seleccionada de esta forma a cuenta de la dispersión geométrica satisface completamente las exigencias de la práctica. La mayor dificultad se presenta en la búsqueda de los índices de extinción a cuenta de la absorción de la energía. La ecuación de cálculo de las tensiones plantea una proporcionalidad entre éstas y las distancias relativas lo que se expresa de forma general por la expresión: n ⎛r⎞ σ V = K σ ,v ⎜ ⎟ , ⎝ x⎠ (67) Donde : K σ ,v - coeficiente de proporcionalidad ; r - radio de carga; x - distancia; σ - tensión; n - índice. Sadovsky (1974) plantea para distancia cercanas n =2, para lejanas n =1,5. Shemiakin (1963,2006) plantea un modelo para la rotura de las rocas con fricción interna que permite el cálculo de las componentes radiales y tangenciales del tensor de tensiones: σr = σo r n1 , σ θ = ασ r , α= μ (1 − μ ) (68) Donde σ r , σ θ - son las componentes radiales y tangenciales del tensor de tensiones. σ o - presión inicial en la cámara de carga. n1 - coeficiente de extinción r - distancia relativa. μ − coeficiente de Poisson. Y le asigna un valor a n1 de 1,5 en la zona de trituración y de 1 − α 2 en la zona de agrietamiento. El modelo de Shemiakin tiene como limitación que el cálculo de las componentes tangenciales se realiza en función sólo del coeficiente de Poisson, es decir que depende solo de esta propiedad elástica de las rocas. Borovikov y Vaniagin (1970,1974,1975,1985,1995) plantean expresiones diferentes para cada una de las tres zonas: Para la zona cercana r ≤ 12 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero σ r max = Pr r 1, 4 (69) 23 �Tesis Doctoral σ r max = Para la zona mediana 12 ≤ r ≤ 100 σ r max = Para la zona lejana 100〈r ≤ 200 Pr r 1,1 (70) Pr r 1,5 (71) Donde r es la distancia relativa desde el eje de la carga, y es igual a la relación entre la distancia absoluta r y el radio de carga Rce , equivalente por su energía a la explosión a una carga de pentrita con densidad 1500 kg/m3 y calor de la explosión 5950 kj/kg, es decir: r Rce r= (72) El radio de carga equivalente es: ⎛ρ Q R = Rc ⎜⎜ se se ⎝ ρ pQp e c Donde: λ= ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ λ (73) 1 - para cargas cilíndricas, y λ = 1 para cargas 2 3 esféricas. QSE - es el calor de la explosión de la sustancia explosiva utilizada ρ pentrita , Q pentrita - es la densidad y el calor de la explosión de la pentrita. La onda de compresión que se forma en la roca como resultado de la refracción de la onda de detonación y la acción de los productos de la explosión en su difusión posterior desde el eje (centro de la carga) por la roca, se extingue fuertemente debido a las pérdidas intensas por disipación en las zonas cercanas a la carga. En dichas zonas la amplitud máxima de la onda, en su inicio cae aproximadamente según una ley exponencial , y tiende asintóticamente a un valor a distancias aproximadamente iguales a 12 Rc (radio de carga). Otros autores,(citado por Otaño,1998) consideran que en el caso de las cargas compactas la diferencia en la difusión de las ondas de tensión entre cargas esféricas y cilíndricas se da solo en la zona cercana a la carga y que en lo adelante la máxima amplitud de las tensiones decrece según la dependencia: σ r max = Pr (74) (r ) 1, 08 Ahora bien, la máxima amplitud de la componente tangencial de las ondas de tensión será: Para cargas esféricas (concentradas): σ t max ⎡ ⎛v ⎢ ⎜ = ⎢1− 2⎜ t ⎢ ⎜v ⎝ L ⎢⎣ ⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ 2⎤ ⎥ ⎥σ ⎥ r max ⎥⎦ M.Sc.Gilberto Sargentón Romero = μ σ 1− μ r max (75) 24 �Tesis Doctoral Para cargas cilíndricas: σ t max = ⎛⎜ C1 + C2 r ⎞⎟σ r max ⎝ 2 (76) ⎠ C1 ,C 2 - son magnitudes adimensionales que dependen de la resistencia acústica de las rocas C 1 = 0 ,09 + 0 , 228 * 10 − 7 ρ o v L ( ) C 2 = 0 ,07 − 0 , 224 * 10 − 7 ρ o v L * 10 − 2 (77) El modelo de Borovikov se ajusta con suficiente exactitud a los macizos rocosos investigados en esta tesis y constituye uno de sus soportes teóricos. I.1.9 Resumen del contenido del capítulo I. ¾ Los modelos y las metodologías analizadas propuestas por los diferentes autores se fundamentan en los siguientes principios: • La proporcionalidad entre la energía de la explosión y el volumen de roca a fragmentar; • La consideración de diferentes tipos de resistencia del medio (rocas) a la acción de la explosión (al aplastamiento, a la tracción, al cortante, al descostramiento). • La proporcionalidad entre las dimensiones de la zona de fragmentación y las dimensiones de la carga; • La consideración de los parámetros de las ondas de tensiones como principal factor de fragmentación en la voladura de rocas que poseen considerable rigidez acústica ; • La proporcionalidad entre el trabajo específico de rotura (considerando el grado de fragmentación) y la energía de las sustancias explosivas (SE). ¾ Según autores como Mielnikov (1988) y Matveichuk (2002), no es posible el cálculo analítico del consumo especifico de sustancia explosiva, ya que es extremadamente compleja la descripción matemática de las características anisótropas y físico-técnicas de las rocas, que influyen sobre la resistencia de éstas a la voladura. ¾ Conjuntamente con esto, numerosas observaciones y la experiencia productiva señalan la posibilidad de la valoración relativa de la resistencia de las rocas a la voladura. ¾ Por lo general los modelos del mecanismo de fragmentación de las rocas son cualitativos. ¾ El cálculo, el diseño y la proyección de las voladuras se realiza sobre la base de la generalización de datos prácticos obtenidos en la ejecución de voladuras en condiciones M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 25 �Tesis Doctoral de producción, que luego son tabulados y por analogía se extienden a las condiciones en que se proyecta. ¾ Los datos prácticos obtenidos en voladuras experimentales y de producción en países como Suecia se refieren a macizos monolíticos, relativamente homogéneos y mucho más antiguos que los cubanos. ¾ Las características de las litologías presentes en el archipiélago cubano, mucho más jóvenes y con tectónica y agrietamiento más complicados obligan a considerar estos factores en la proyección de estas voladuras. ¾ Los principales parámetros de las voladuras para el laboreo de excavaciones subterráneas se seleccionan fundamentalmente en función del índice o coeficiente de fortaleza de las rocas (f) que a su vez sólo depende de la resistencia a compresión. ¾ Por lo general se hace limitada referencia a las demás características de resistencia y a las propiedades elásticas y acústicas de las rocas. ¾ Un indicador clave como el coeficiente de llenado de los barrenos se selecciona en función del índice de fortaleza de las rocas y el diámetro de los barrenos, pero sin un adecuado basamento científico. ¾ No existen modelos cuantitativos de representación del mecanismo de rotura de las rocas del conjunto de barrenos a partir de la valoración de la acción de la explosión sobre el medio. ¾ Existen contradicciones entre los resultados que se obtienen por vía experimental y los teóricos. ¾ Es necesaria la elaboración de nuevos criterios de diseño y ejecución de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas que consideren tanto las características mecánico-estructurales de los macizos rocosos, sus propiedades másicas, las características de resistencia, sus propiedades acústicas y elásticas, así como las características de los explosivos y la acción de la explosión sobre el medio. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 26 �Tesis Doctoral CAPITULO II M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 27 �Tesis Doctoral CAPÍTULO II CONDICIONES INGENIERO – GEOLÓGICAS Y TECNOLÓGICAS DE LOS MACIZOS OBJETO DE ESTUDIO Introducción. Debido a que la efectividad del arranque de las rocas y de su fragmentación depende de las condiciones ingeniero-geológicas e ingeniero- tecnológicas de los macizos rocosos dónde se laborean las excavaciones subterráneas es preciso como primera etapa de las investigaciones el estudio de dichas condiciones. Las investigaciones para el estudio del mecanismo de fragmentación de las rocas fueron realizadas en las excavaciones subterráneas de los macizos rocosos de los yacimientos mineros Mercedita, Amores y El Cobre y de los macizos rocosos de los Trasvases EsteOeste, Caney –Gilbert y Sabanalamar – Pozo Azul. La distribución geográfica de estos macizos se aprecia en el mapa de la figura 2. En este capitulo se realiza una valoración de dichas condiciones teniendo en cuenta su diversidad con el propósito de comprobar la aplicabilidad de los diferentes criterios para el diseño de las voladuras que se proponen como novedad en esta tesis. II.1 Condiciones ingeniero-geológicas de los macizos rocosos donde se realizaron las investigaciones La evaluación de las condiciones ingeniero-geológicas comprende el estudio de los siguientes aspectos: -Características petrográficas, tectónica y agrietamiento -Propiedades de las rocas : ƒ Másicas : densidad , masa volumétrica y porosidad ƒ Características de resistencia : resistencia a compresión , tracción y al cizallamiento • Elásticas: módulo de Young, coeficiente de Poisoon y módulo de • Acústicas : velocidad de las ondas longitudinales y transversales ƒ Parámetros tecnológicos especiales de las rocas: fragilidad, triturabilidad, fortaleza, cizallamiento. volabilidad. En el Laboratorio de Física de las Rocas del ISMMM “Dr. Antonio Núñez Jiménez” se determinó por el método de ultrasonido la velocidad de propagación de las ondas M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 28 �Tesis Doctoral Este -Oeste Mercedita Amores Caney-Gilbert El Cobre Sabanalamar –Pozo Azul Figura 2 Mapa con la distribución geográfica de los macizos rocosos en investigación M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 1 �Tesis Doctoral longitudinales tanto en testigos regulares cilíndricos (diámetro:32 y 55 mm, altura: 90 y 165mm ) como en varillas finas de rocas. Se determinó también por el método directo la masa volumétrica de las rocas. Los resultados del estudio de las propiedades y de los parámetros tecnológicos especiales de las litologías donde se realizaron las investigaciones en los tramos de túneles del Trasvase Este – Oste se muestran en las tablas 1,2, 3 y 4. y en el ANEXO 1 ( tablas 1,2,3 y 4), se muestran los valores de estas propiedades en las otras litologías principales de las minas y trasvases en investigación. Para que la descripción de las litologías que se investigan sea lógica, precisa y acorde con el objetivo que se necesita alcanzar se describen al menos las características siguientes: color, composición mineralógica, estructura, textura.(Dolibo-Dobrovolsky,2003) El estudio del agrietamiento se realizó a partir de las etapas propuestas por (Kazikaev,1981 y Hoek,2007a,2007b,2007c;2008). La elaboración de las mediciones y su análisis, que incluye su tratamiento y representación se realizó mediante el programa informático profesional DIP versión V.103 ( Rockscience , 2004). Como resultado del estudio de agrietamiento se establecen las características de la fractura estructural de las rocas, que son necesarias posteriormente en la investigación del mecanismo de fragmentación de las rocas por voladura, siguientes: orientación de las grietas en el espacio (ángulo de buzamiento y azimut del buzamiento);intensidad del agrietamiento: incluye abertura y distancia entre las grietas en los sistemas (fractura del macizo) y extensión de las grietas (su persistencia);indicadores de calidad del agrietamiento: material de relleno, carácter de la superficie de las grietas (ondulada o recta, rugosa o lisa), presencia de agua (seca, húmeda, inundada en forma de goteo o en chorro) , etc.);tipo de red de grietas (sistémica, continua o discontinua , caótica , poligonal) y volumen total de la cavidad de las grietas.(Bukrinsky,1985 y Kalinchenko et al, 2000). En el anexo 2 se muestran los diagramas con los principales planos de agrietamiento, la rosa de agrietamiento y los histogramas del comportamiento de los principales parámetros de las grietas en los macizos rocosos de las minas Mercedita, Amores y El Cobre y del Trasvase Caney –Gilbert.. Yacimientos cromíferos de la región Moa – Baracoa. En esta región se realizaron trabajos investigativos de campo, experimentales y de gabinete en las minas de cromo Mercedita y Amores. II.1.1Mina Mercedita. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 1 �Tesis Doctoral Valores de las propiedades de las litologías objeto de estudio en el Trasvase Este-Oeste. Tabla 1 Propiedades másicas Nº Litología 1 Gabro (Ojo de Agua) 2 Basalto (Manacal) 3 Caliza Masiva 4 Caliza , blanco crema masiva 5 Serpentinita pardo –verdosa 6 Aleurolitas Densidad,kg/m³ Masa volumétrica,kg/m³ Valor A.% Valor A,% 2830 2830 2710 2700 2860 1950 10,70 3,89 7,93 12,30 4,24 5,98 4,95 2720 2710 2590 5,41 4,43 6,53 6,02 2460 6,33 8,89 8,90 13,16 2815 10,70 1,57 5,98 4,73 1900 6,93 2,56 9,50 11,04 13,16 Tabla 2 Características de resistencia Características de resistencia estática σ ec ,MPa σ et ,MPa σ ecor ,MPa Nº Litología 1 Gabro (Ojo de Agua) 2 Basalto (Manacal) 3 Caliza Masiva 4 Caliza , blanco crema masiva 5 Serpentinita pardo –verdosa 6 Aleurolitas M.Sc.Gilberto Sargentón Romero Porosidad Total,% Valor A,% [ ] [ ] [ ] Características de resistencia dinámica σ dc ,MPa σ dt ,MPa σ dcor ,MPa Valor A.% Valor A,% Valor A,% Valor 97,40 81,94 60,92 50,14 23,40 23,30 [ ] A.% [ ] [ ] Valor A,% Valor 3,84 24,50 11,17 23,90 1543,22 23,30 12,75 24,50 A,% Dinamicidad Comp Tracción k dc k dt 78,16 23,90 15,84 3,32 21,50 10,04 22,32 16,56 21,91 1298,54 21,50 22,67 22,32 115,92 21,91 15,85 2,26 17,95 3,94 23,03 8,95 20,49 944,68 17,95 5,91 23,03 62,63 20,49 15,51 1,50 21,30 4,77 23,96 8,93 22,63 784,37 21,30 8,62 23,96 62,50 22,63 15,64 1,81 21,50 18,18 14,71 2,85 24,50 1,80 19,51 4,71 23,00 3,30 17,11 374,91 21,50 292,34 14,71 7,54 24,50 4,99 19,51 33,00 23,00 16,02 23,12 17,11 16,08 2,64 2,77 1 �Tesis Doctoral Tabla 3 Propiedades acústicas Litología Nº 1 Gabro 2 Basalto 3 Caliza Masiva 4 Caliza , blanco crema masiva 5 Serpentinita pardo –verdosa 6 Aleurolitas Velocidad de las ondas,m/s Rigidez Acústica Vl A.% Vt A,% J, m/s kg/m3 A,% 4587 15,6 3700 15,6 1,298.107 15,6 4570 14,8 3560 14,8 1,293.107 14,8 5983 15,0 3700 15,0 1,621.107 15,0 5500 12,0 3940 12,0 1,485.107 12,0 7 3730 12,6 2190 12,6 1,067.10 12,6 4134 12,3 2100 12,3 8,060.106 12,3 Tabla 4 Parámetros minero-tecnológicos Fortaleza, f Nº Litología fB** fP* 1 Gabro (Ojo de Agua) 2 Basalto (Manacal) 3 Caliza Masiva 4 Caliza , blanco crema masiva 5 Serpentinita pardo –verdosa 10 8 6 5 2 2 6 Aleurolitas Nota: fP*- índice de fortaleza según Protodiaconov fB**-índice de fortaleza según Barón qP***-volabilidad según Pokrovsky Datos de Triturabilidad :Fuente Noa (2003) M.Sc.Gilberto Sargentón Romero E,MPa μ Valor A,% Valor A,% 92600 15,6 0,25 15,6 70000 14,8 0,27 14,8 73100 15,0 0,30 15,0 70000 12,0 0,33 12,0 10800 12,6 0,29 12,6 33319 12,3 0,25 12,3 G,MPa Valor A,% 38743 15,6 35866 14,8 37100 15,0 41914 12,0 13717 12,6 8600 12,3 Triturabilidad,Vmax Volabilidad,qP***,kg/m³ Fragilidad Valor A,% Valor A,% Valor A.% 9 1,70 21,07 0,97 23,30 25,36 23,90 8 0,90 20,20 0,82 21,50 7 4,00 18,54 0,61 17,95 15,45 20,49 6 3,20 21,32 0,50 21,30 10,51 22,63 4 2,00 19,18 0,23 21,50 3 3,10 21,32 0,18 14,71 10,10 17,11 8,16 21,91 8,21 23,00 2 �Tesis Doctoral -Localización del macizo rocoso El macizo rocoso del yacimiento cromífero Mecedita se encuentra ubicado dentro de lo límites del gran macizo de ultrabasitas de Cuba Oriental, el cual está formado por rocas del complejo ofiolítico, fundamentalmente. Los macizos rocosos de ofiolitas presentan una gran variabilidad de sus propiedades ingeniero-geológicas y minero- técnicas (Marinos et al,2006). -Composición petrográfica El estudio de la columna litológica (Iturralde-Vinent ,1990; Colectivo, 1996;Colectivo,2006a) permite señalar de forma general los tipos de rocas de la asociación estudiada , particularmente , en la zona de estudio donde se presentan : dunitas , peridotitas (harzburgitas) , peridotitas serpentinizadas , gabros y cromitas , como rocas más importantes ; por las que se han excavado las diferentes obras mineras subterráneas. Dunitas: son las que, por lo general le sirven de envoltura a los cuerpos minerales además aparecen de forma aislada en forma de vetas que cruzan los cuerpos minerales o en forma de nidos, su color varia desde verde hasta pardo rojizo, microscópicamente los granos son compactos y finos uniformes, la textura es masiva, con grietas rellenas de kerolita y/o serpofita o carbonatos y por lo general con alto grado de serpentinización (Cartaya,2000). Serpentinitas: se observan a lo largo del contacto de las rocas ultrabásicas y los gabros , tienen color verde oscuro y raras veces gris, el brillo es resinoso mate , graso o céreo. Estructura concoide, compacta, masiva. Peridotitas: en el macizo en su mayoría del grupo de las harzburgitas .Microscópicamente de color oscuro, a veces con matiz verdoso, generalmente su estructura es de grano medio, textura masiva. Su estructura más típica es la paquiolítica, condicionada por la inclusión de granos de olivino en los cristales de piroxeno. Gabros: en estado fresco de color gris oscuro o casi negro, como resultado de alteraciones secundarias adquieren un color gris claro y gris verdoso. Su estructura característica es la granular uniforme, de grano medio y de grano grande. La textura es masiva Cromitas: de color negro oscuro, fractura concoidea y textura compacta. -Tectónica. Las dislocaciones , que presenta la región son muy complejas y en las secuencias más antiguas se hace imposible el desciframiento de las mesoestructuras plegadas, dada la monotonía litológica que presenta ; no obstante los estudios realizados permiten afirmar que en las secuencias antiguas (rocas metamórficas y volcánicas) existen tres direcciones principales de plegamiento: noroeste –sureste, noroeste-sureste, sureste-noreste. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 1 �Tesis Doctoral El yacimiento Mercedita se encuentra en una zona de gran actividad tectónica postmineral y las dislocaciones están representadas por zonas de fragmentación y agrietamiento abierto, tanto en las rocas de caja , como en el cuerpo mineral. -Agrietamiento. La valoración del agrietamiento se realizó mediante datos obtenidos por mediciones de grietas realizadas por diferentes autores Noa (2003), Cartaya (2001) ,Modejar (2001) ; Ugalde (2000) ; González (1995). De esta valoración se puede concluir que existe un alto grado de afectación del macizo por este factor, y la existencia de grietas en todas las direcciones, predominando las direcciones : ángulo de buzamiento/dirección del buzamiento: 26º/315-320º y 40º/40-45º. La caracterización general del agrietamiento se puede resumir de la forma siguiente: El espaciamiento mínimo entre grietas y sistemas de grietas oscila entre 0,20-0,25m. y el máximo desde 0,4-0,5m, con predominio porcentual del espaciamiento en los rangos 0,250,30 y 0,35-0,40m.Además son más frecuentes las grietas onduladas rugosas y planas lisas, con una abertura que oscila en el rango 1-10 mm , con predominio del intervalo 3,54,5mm y prevalecen las grietas con paredes sanas y alteradas. En las grietas es más abundante el relleno de gabro y gabropegmatita. La presencia de agua en las grietas, por lo general es poca , logrando solo humedecer las paredes de estas , y aumenta en época de lluvia , en la que se puede producir un goteo constante. -Propiedades de las rocas. Para el estudio de las propiedades además de las determinaciones realizadas por el autor se utilizó información de investigaciones realizadas por los autores Noa (2003) y Cartaya (2001). II.1.2 Mina Amores. -Localización del macizo rocoso El área de estudio de la mina de cromo Amores, se encuentra en el municipio Baracoa a seis kilómetros del litoral del Océano Atlántico en el curso superior del río Báez y a 50 km del poblado de Punta Gorda, municipio Moa. -Composición petrográfica del macizo. Particularmente, en la zona de estudio se encuentran: harzburgitas, dunitas, peridotitas y cromitas , como rocas más importantes ; por las que se han excavado las diferentes obras mineras subterráneas. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 2 �Tesis Doctoral En el yacimiento predominan fundamentalmente tres tipos de rocas:, harzburgitas, dunitas y peridotitas , clasificadas éstas como rocas resistentes y semiresistentes, agrietadas y suficientemente estables. Las cromitas se presentan en forma masiva pero con bajo contenido de Cr2 O 3 Dunitas: presentan de color verde oscuro, casi negro, su estructura es de grano fino uniforme y la textura es masiva. Peridotitas: presentan color negro, a veces con matiz verdoso con estructura de grano medio su textura al igual que las dunitas es masiva, se distinguen claramente los cristales de piroxeno. -Tectónica. La zona donde se realizan los trabajos mineros, presenta poco grado de actividad tectónica , el cual se manifiesta en las características del agrietamiento y el grado de fragmentación de las rocas y de los cuerpos minerales. Dentro de los límites del yacimiento se observan dislocaciones tectónicas que provocan desplazamiento de las menas y rocas de caja y la división del yacimiento en bloques. -Agrietamiento. Para el estudio del agrietamiento fueron utilizados informes de mediciones de otros investigadores: Noa (2003). Mondejar (2001),Cartaya (2001) y Falero (1996). Además de estas mediciones en esta investigación se realizaron mediciones en la boca del Socavón A-2 situado a nivel del río Báez y en el Socavón A– 1, que confirmaron y ampliaron las conclusiones de los investigadores precedentes. En Amores predominan tres sistemas de grietas con direcciones N 15 E, N 50 E y N 50 W y respectivamente ángulos de buzamiento de 18º,48º y 18º. El espaciamiento oscila en el rango 0,1-0,35m con predominio del intervalo 0,22-0,25.m La abertura de las grietas fluctúa entre 1 y 10mm, con mayor frecuencia del intervalo 46mm.Son más frecuentes las grietas planas lisas y onduladas lisas y paredes sanas y algunos casos alteradas. Es más abundante el relleno de las grietas con gabro y gabropegmatitas. II.1.3 Mina El Cobre. -Ubicación del macizo rocoso. La Mina El Cobre se encuentra ubicada al oeste del municipio de Santiago de Cuba a una distancia de 23 km de la Ciudad de Santiago de Cuba, a 0,5 km del poblado de ese mismo nombre. En esta mina la explotación se realizó en por tres sectores diferentes: Mina M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 3 �Tesis Doctoral Grande, Gitanilla y Mina Blanca. Las investigaciones relacionadas con esta tesis se realizaron en el sector Mina Grande. -Composición petrográfica del macizo.(Colectivo de autores,2006a). Las litologías más comunes son: tobas de composición andesíticas y andesíto - dacíticas, porfiritas andesíticas y areniscas tobáceas. Tobas: presentan granulometrías diversas predominando las gruesas y medias y composición andesíticas y andesíto – dacíticas y aglomerática ( Barrabí, 1994.).Las tobas andesíticas presentan color gris verdoso y tienen granos medios. Porfiritas andesíticas: presentan un color gris , gris oscuro o gris amarillento. Su estructura es porfirítica y la textura es masiva. Areniscas tobáceas: se presentan de color gris o gris oscuro, con granos de granulometría media y textura estratificada. -Tectónica (Barrabí,1994;Colectivo de autores,2006a). Geográficamente el campo metalífero El Cobre, está situado en la Sierra Maestra y pertenece a una zona de tensiones tectónicas, que se encuentra entre la plataforma de las Bahamas al Norte y las grandes fosas del mar Caribe al Sur. El yacimiento está relacionado con la falla regional El Cobre, la cual se extiende en dirección latitudinal y se limita al sur y norte por dos fajas de fractura de rocas. El yacimiento también está atravesado por fallas de segundo orden y dirección submeridional, que desarrollan complementariamente la estructura de una serie de bloques. El propio macizo de rocas de caja tiene una serie de fallas pequeñas, producto de las cuales, en él se forma una red de grietas y pliegues con direcciones caóticas. Otro sistema importante, son las fallas secundarias que se pueden identificar como fallas preminerales, con direcciones bien definidas (de 55 - 65 grados) al norte del yacimiento. El tercer sistema, son las fallas transversales al nordeste que presenta buzamiento abrupto de 60 a 70 grados, que afectan y deforman las estructuras minerales. Estos sistemas están muy desarrollados en todo el yacimiento, lo mismo en Gitanilla que hacia la zona de la cantera. -Agrietamiento Para el análisis de este macizo rocoso fue estudiado todo el sector de la mina El Cobre, a partir de las mediciones realizadas por otros autores Mondejar (2001); Cartaya (2001) y Joao (1998) y mediciones realizadas por el autor de esta tesis en la galería principal y en galerías de subnivel y de ventilación del nivel +30. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 4 �Tesis Doctoral En estas excavaciones predominan tres sistemas de grietas con las direcciones: N 25 E; N 75º E y N 80º W y ángulos de buzamientos respectivos de 59º,24º y 53º. El espaciamiento entre grietas oscila entre 0,1 y 0,35m con predomino del intervalo 0,200,25 m, las grietas con más frecuencia son continuas, planas y rugosas y sus paredes en la mayoría de los casos son sanas o alteradas, la abertura de las grietas está en el rango de 2 a 5 mm y las mismas están rellenas con material arcilloso poco consolidado, la humedad es baja y sólo logra humedecer las paredes, aunque en algunos tramos aislados se manifiesta en forma de goteo constante. II.1.4 Trasvase Caney –Gilbert. -Ubicación del macizo rocoso. El Trasvase Caney –Gilbert incluye diferentes obras hidrotécnicas , conductoras , canales y túneles que se construyeron con el objetivo de trasvasar agua desde la presa Carlos Manuel de Céspedes hacia la presa Gilbert y está situado aproximadamente a 3 km al norte del poblado de Ramón de Guaninao, en Palma Soriano. Las obras hidrotécnicas subterráneas del Trasvase Caney –Gilbert la conforman tres túneles: el túnel principal y dos túneles inclinados (rampas). -Litología. En el perfil geológico se presentan las siguientes cuatro capas: material aluvial, areniscas, tobas y aglomerados Capa 1. Corteza de intemperismo a partir de la alteración de las areniscas, tobas y aglomerados incluido en esta el material aluvial, con una coloración generalmente pardo crema, deleznable y una potencia que oscila entre 1 y 15 metros predominando espesores de 8-10 metros, sin textura definida. Capa 2. Se corresponde con las intercalaciones de areniscas, tobas y aglomerados con diferentes grado de alteración que subyace a la corteza de intemperismo con una coloración desde pardo crema hasta gris oscuro, su yacencia es suave dispuesta en forma de estratos monoclinales presentando generalmente una textura estratificada, su granulometría es de fina a media, la potencia oscila desde 3-40 m, predominan los espesores desde 0 – 20m en la capa más agrietada. La Capa 3. Se corresponde con los aglomerados con mayor o menor grado de conservación -Composición petrográfica del macizo. Tobas: se presentan en una amplia gama de colores que varían desde el gris, gris verdoso, gris azul, pardo, pardo grisáceo hasta el gris amarillento. Se encuentran estratificadas en capas de 5-10 m, en ocasiones se presentan masivas, los ángulos de buzamiento son suaves M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 5 �Tesis Doctoral hasta 150 pudiendo llegar a 300, la granulometría es de fina a media, por lo general están muy tectonizadas e intemperizadas, con diferentes grados de meteorización y agrietamiento, aunque se mantienen generalmente compactas cuando no han sido meteorizadas o afectadas por el agua. Areniscas tobáceas: son de color gris carmelita - parduzco, estratificadas en capas de 2-6 cm. La granulometría es de media a fina. Por lo general se presentan formando interestratificación con las tobas y más bien pudieran hasta considerarse como un producto de la meteorización de éstas. Aglomerados: en los mismos predominan los colores gris parduzco - carmelita a gris verdoso, los clástos tienen diámetros de 3-12 cm. y más, lo constituyen rocas andesíticas, andesito - basálticas, riolíticas, dioríticas y hasta tobas, aparecen dos tipos fundamentales, los aglomerados de granos finos, con tamaño de 2 – 5 cm. que se encuentran generalmente en capas gruesas de hasta 1,5 m y los aglomerados de grano grueso con fragmentos mayores de 5cm.En ellos se destaca claramente un agrietamiento casi perpendicular en dos direcciones. -Agrietamiento.(Cartaya,2003) El intenso agrietamiento de las rocas en la zona, fundamentalmente en la secuencia de las tobas, está asociado a las fallas presentes en la zona. Tanto en los aglomerados como en las tobas, juega un papel importante la fractura que coincide con la estratificación. Al analizar los histogramas de distribución porcentual de las características de grietas se aprecia que en los aglomerados predominan las grietas onduladas – rugosas, con ligera alteración, con un espaciamiento promedio entre grietas de 0,2 a 0,6 m, generalmente abiertas, mientras que en las tobas predominan las grietas onduladas – lisas, con ligera alteración y en ocasiones con alteración arcillosa. La afluencia de agua varía de media con lavado de algunas grietas a afluencia importante por grietas limpias. II.1.5 Trasvase Este-Oeste. Primera etapa: Melones –Sabanilla. -Ubicación del macizo rocoso. El Trasvase Melones – Sabanilla se encuentra ubicado en la Sierra de Nipe – Cristal, desde el río Mayarí hasta la Presa Sabanilla y constituye la primera etapa del Trasvase EsteOeste. -Litología. El macizo esta constituido por dos grandes complejos bien diferenciados: el complejo clástico – carbonatado y el ultramáfico - serpentinizado. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 6 �Tesis Doctoral El primero constituido por calizas, margas , conglomerados , brecha basal , etc. ; se extiende hacia el norte y oeste del macizo. En las partes más elevadas y en contacto con el complejo ultramáfico , ocupa la parte superior. La base esta constituida por conglomerado y brecha, compuesto por clástos de rocas ígneas y sedimentarias con cemento calcáreo. El complejo de rocas ultramáfico - serpentinizado esta representado por las serpentinitas brechosas y los gabroides. Estas rocas debido a los grandes esfuerzos a que se han visto sometidas están muy alteradas y meteorizadas. Estos continuos eventos tectónicos han provocado un agrietamiento muy intenso en todas direcciones, reconociéndose hasta cinco sistemas e incluso con grietas acompañantes, estas generalmente se encuentran rellenas con carbonatos y serpofitas. Los trabajos experimentales a escala productiva y de polígono fueron realizados en los tramos: Esperanza-Enmedio, túnel de Toma y Yagrumal –Guaro donde las rocas presentan las siguientes características petrográficas, litológicas y de agrietamiento. Túnel Yagrumal –Guaro. Constituye el quinto tramo de túnel a partir de la presa Seboruquito de los siete que existen hasta la presa Sabanilla, debido al relieve topográfico existente en su trazado se hace necesario subdividir al mismo en la intersección con la cañada de Serones y en Ojo de Agua , quedando dividido en tres tramos : tramo “Yagrumal – Ojo de Agua” , tramo “Ojo de Agua – Serones” y tramo “Serones –Guaro”. Mediante las calicatas intermedias se realizó la ejecución del túnel por seis frentes de trabajo. -Litología. En la zona de estudio, desde el punto de vista geológico-estratigráfico , se definieron dos complejos de rocas bien diferenciados: el complejo carbonatado y el complejo de gabros y basaltos. El complejo carbonatado esta compuesto por las formaciones Charco –Redondo, Sagua de Tánamo , Bitirí y Camazán. En todos predominan las rocas carbonatadas. El complejo de gabro-basaltos se compone de rocas de granos gruesos (gabros) y de granos finos (basaltos), así como las brechas con clástos de ambos tipos y cemento carbonatado. El macizo de rocas carbonatadas tiene forma tabular en su primera parte (formación Bitirí) y masiva en la segunda (formación Camazán).Los gabros se presentan en forma maciza , y forman un conjunto de diques paralelos. En general todas las rocas clasifican como agrietadas. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 7 �Tesis Doctoral Desde el punto de vista ingeniero-geológico, el macizo se dividió en dos complejos que coinciden con los litológicos. A su vez estos complejos se subdividieron en los cinco tipos siguientes: arcillas , arenas y gravas, calizas, aleurolitas calcáreas, brechas y gabros. La excavación del túnel se realizó por los dos complejos, casi en su totalidad en condiciones desfavorables, incluso en las rocas clasificadas como buenas. Los gabros se caracterizaron por una elevada abrasividad y un alto grado de fractura. En las calizas masivas se presentó el carso desarrollado, y las calizas y aleurolitas presentaron una estratificación poco inclinada de los estratos. El tramo se encuentra altamente tectonizado y esta cruzado por 32 fallas de las cuales 29 inciden directamente sobre el trazado del túnel. (Trincado et al, 2005). Los ensayos de las propiedades másicas y las de resistencias a la compresión y tracción de las de las rocas fueron realizadas en el laboratorio de la Empresa de Investigación y Proyectos Hidráulicos de Holguín (Trincado et al ,2005). -Tectónica. El macizo ha sido afectado por grandes movimientos tectónicos. Para su estudio se dividió en los siguientes megabloques: Bloque I .Compuesto por serpentinitas, brechas serpentiníticas con tabloides de gabros de contenido variable. En el se incluyen el túnel de Toma y parte del de Seboruquito Esperanza. Bloque II. Compuesto por serpentinitas con tabloides de gabro encajados, con dirección SE – SO. En el se incluyen el túnel de Desvío y Levisa - Melones. Bloque III. Lo conforman gabros con casquetes de calizas, discordantemente emplazadas sobre éstos. En el se incluyen parte del tramo Yagrumal - Guaro y Guaro - Manacal. Bloque IV. Secuencia de carbonatado - terrígeno terminando en el conglomerado basal y en ocasiones en la brecha serpentinítica. En el se incluyen el mayor volumen de túneles, son ellos: parte del túnel Seboruquito - Esperanza, Esperanza - Enmedio, Enmedio Guayabo y Guayabo - Pontezuelo. (Colectivo, 1991 y Colectivo, 1992). -Agrietamiento. Para el estudio del agrietamiento se utilizó la información recopilada por otros autores Noa (2003) ,Cartaya (2001) , y además de las mediciones complementarias realizadas por el autor de esta tesis en los frentes de excavación Ojo de Agua –Serones, Serones-Ojo de Agua, Ojo de Agua –Yagrumal y Serones –Guaro que precisaron y ampliaron dicha información. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 8 �Tesis Doctoral En los frentes Ojo de Agua –Serones y Serones-Ojo de Agua se realizaron 42 mediciones de los elementos de yacencia de las grietas, con ellos se construyeron los diagramas de los planos principales, las rosas de agrietamiento y los histogramas de las parámetros principales de las grietas. (Figuras 3, 4, 5,6, 7 y 8). La representación gráfica de los resultados de las investigaciones del agrietamiento en las minas y trasvases restantes aparece en los ANEXOS 2.1-2.4... En el tramo se presentan 4 sistemas de grietas con las orientaciones siguientes: ( ángulo de buzamiento/azimut del buzamiento): 69/221;58/240;63/076 y 59/163. -Características de las grietas. Mayormente son grietas onduladas rugosas y planas lisas con paredes sanas y con relleno carbonatado y serpentinítico que presentan una abertura de 5mm y espaciamiento de 0,25m. Túnel Esperanza-En medio. La excavación del túnel se realiza por el complejo de ultramafitas serpentinizadas, cuyas rocas fundamentales son: serpentinitas, brechas de serpentinitas y gabro – basalto, estas ultimas en forma de diques y de bloques. El tramo se encuentra altamente tectonizado y esta cruzado por once fallas, nueve de ellas inciden de forma directa sobre el trazado del túnel. Asociados a estas fallas aparecen los diques de gabro. Mayormente son grietas planas lisas y onduladas lisas con una abertura entre 0-6 mm y predominio del espaciamiento en el rango 0,22-0,25 m con relleno predominantemente carbonatado aunque aparece pero con menos frecuencia también el arcilloso y paredes sanas o ligeramente alteradas. II.1.6 Trasvase Sabanalamar-Pozo Azul -Ubicación del macizo rocoso La zona objeto de estudio se encuentra situada a unos 15.5 km, al Norte de San Antonio del Sur y a 3 km. aproximadamente, al Sur del poblado de Puriales de Caujerí. -Litología. (Leyva ,2005). En el trazado de los túneles se presentan las seis capas ingeniero- geológicas siguientes: eluvio-deluvio de esquisto, esquisto meteorizado, brecha de esquisto, esquisto fresco poco meteorizado, caliza arcillosa y argilita carbonatada. -Descripción de las capas. Capa 1. Compuesta por eluvio de esquisto clorítico, de color pardo amarillento. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 9 �Tesis Doctoral Figura 3 Principales planos de agrietamiento en el tramo Serones-Ojo de Agua. Figura 4 Rosa de agrietamiento de las rocas en el tramo Ojo de Agua-Serones. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 10 �Tesis Doctoral Figura 5 Distribución porcentual de las grietas según su abertura en el tramo Agua de Agua-Serones. Figura 6 Comportamiento del espaciamiento entre grietas Tramo Ojo de Agua- Serones. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero . 11 �Tesis Doctoral Figura 7 .Distribución estadística del tipo de relleno de las grietas en el tramo Ojo de Agua-Serones. Figura 8 Distribución estadística del tipo de grietas en el tramo Ojo de AguaSerones. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 12 �Tesis Doctoral Figura 9 Comportamiento estadístico de la alteración de las paredes de las grietas en el tramo Ojo de Agua- Serones. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 13 �Tesis Doctoral Capa 2. Representada por esquisto clorítico algo meteorizado y agrietado, de color pardoamarillento, con tonalidades grisáceas y verdosas. Capa 3.- Constituida por la variedad fresca del esquisto clorítico, de color verde a verde grisáceo, posee planos de esquistosidad o exfoliación muy visibles. Capa 4.- Esta capa está constituida por brechas de esquisto. Capa 5 Esta está compuesta por caliza arcillosa estratificada compacta, de colores blanco a blanco grisáceo. Capa 6 Está representada por argilita carbonatada estratificada, de color gris oscuro. -Agrietamiento. (Sargentón ,2005). El agrietamiento afecta moderadamente a toda la litología presente en el tramo investigado, siendo más intenso en las capas 3, 4 y 8. La capa 4 de esquisto fresco presenta tres planos de agrietamiento con los siguientes elementos de yacencia: 9º/113º; 79º/103º y 9º/ 196º. Son mayoritariamente grietas planas lisas y onduladas lisas con paredes sanas y a veces alteradas con relleno cuarcífero o cerradas, con rango predominante de abertura 3-5mm y de espaciamiento 0,25-0,35m y 0,15-0,25m. Las calizas de la capa 8 presentan grietas abiertas y selladas, generalmente abruptas. El sello de las mismas es de composición carbonatado-terrígeno (argilítico).Los sistemas de grietas presentes en esta litología tienen los siguientes elementos de yacencia: 90º/130145º; 90º/90-110º y 90º/70-75º. II.2 .Condiciones ingeniero-tecnológicas de laboreo de las excavaciones subterráneas. Además de las condiciones ingeniero-geológicas fueron valorados los factores tecnológico siguientes : el destino o utilización de las excavaciones , sus características técnicas (dimensiones , área de la sección transversal : útil , de proyecto y de excavación, longitud (extensión) , formas de la sección transversal , profundidad de ubicación , carácter del frente (homogéneo, heterogéneo, por estéril , por mineral (por la mena) , velocidad de excavación , orientación de los ejes longitudinales respecto a las fallas y sistemas de grietas , plazo de servicio. -Características de las excavaciones investigadas. Los tipos de excavaciones, su denominación así como las dimensiones principales de proyecto, útiles y de laboreo, sus formas y parámetros geométricos así como sus principales parámetros minero-tecnológicos se resumen en las tablas 1, 2,3 y 4 del ANEXO 3. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 14 �Tesis Doctoral II.2.1 Comportamiento de los principales indicadores de efectividad de los trabajos de perforación y voladura. El objetivo de este acápite de la tesis es realizar una valoración de los indicadores principales de los trabajos de perforación y voladura de las voladuras base (de producción) para comparar los mismos con los resultados de las voladuras experimentales. En estas investigaciones, se tomaron como indicadores fundamentales para valorar la tecnología de arranque por voladura los siguientes: avance del frente en un ciclo de excavación, aprovechamiento de los barrenos, sub o sobre excavación, rugosidad del contorneado, velocidad mensual de avance, productividad del trabajo, consumo de sustancia explosiva y de medios de explosión y el metraje de perforación. Se comparó el comportamiento de los indicadores de efectividad de los trabajos de perforación y voladura tanto en las voladuras de producción (base) en cada una de las minas y trasvases como los de las voladuras experimentales con el objetivo de validar los criterios que se defienden. En las minas y trasvases se valoró el comportamiento de estos indicadores en las investigaciones siguientes: Sargentón, Martínez y Soffí (1985); Sargentón y Batista (1988); Sargentón y López (1988); Sargentón y Jiménez (1989); Sargentón, Tesfaye y Alemahu (1990); Cruz (1990) y Hernández (1990); Sargentón y Cabrera (1991); Sargentón et al (1987,1994); Sargentón (1994); Sargentón y Quiroga (1994). El comportamiento de los indicadores de las voladuras de producción en el tramo Ojo de Agua-Serones se aprecia en la tablas 5 ,en ese propio anexo se muestra también el comportamiento de estos mismos indicadores en las restantes minas y trasvases (tablas 1,2,3y 4).A partir de los datos contenidos en dichas tablas se elaboraron los diagramas de distribución estadística que se muestran en las figuras 1,2,3,4,5,6 y 7 del anexo 6.3. Además en la tabla 6 del anexo 5 se resume el comportamiento los principales indicadores técnico-económicos del laboreo de las excavaciones en las que se realizaron las investigaciones... El comportamiento de las velocidades mensuales de avance se muestra en las figuras 1, 2, 3, 4,5 y 6 del ANEXO 7. II.3 Resumen del contenido del Capítulo II. • El análisis de las condiciones ingeniero-geológicas y minero-tecnológicas de laboreo de las excavaciones comprende dos regiones mineras: la región cromífera M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 15 �Tesis Doctoral Moa-Baracoa situada al noreste de la región oriental en rocas del complejo ofiolítico y la región cuprífera El Cobre donde prevalecen rocas vulcanógenosedimentarias, ello significa cierta diversidad litológica y de las propiedades físicomecánicas de las rocas. • En ambas regiones las condiciones minero-tecnológicas de laboreo presentan similitud. De igual modo ocurre en el caso de los Trasvases. Los túneles del trasvase Caney –Gilbert se laborearon por rocas vulcanógeno-sedimentarias de la formación El Cobre al suroeste de la provincia y el trasvase Este-Oeste por rocas del complejo ofiolítico y rocas sedimentarias con un gran contraste de propiedades. Sin embargo los túneles del trasvase Sabanalamar –Pozo Azul se laborean por rocas sedimentarias y metamórficas, con la particularidad que presentan los esquistos cloríticos respecto a la tecnología de fragmentación y voladura, al mismo tiempo se aprecia similitud en las condiciones minerotecnológicas de laboreo de estos túneles. Es obligado el análisis de la influencia del agrietamiento sobre la tecnología de laboreo de las excavaciones y en particular sobre la de fragmentación de las rocas, factor que debe de considerarse en la modelación del campo tenso- deformacional. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero 16 �Tesis Doctoral CAPÍTULO III M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral CAPÍTULO III ESTADO TENSO-DEFORMACIONAL DE LAS ROCAS ALREDEDOR DE LA CÁMARA DE CARGA INMEDIATAMENTE DESPUÉS DE LA EXPLOSIÓN Introducción. El análisis del campo tenso – deformacional de las rocas alrededor de la cámara de carga inmediatamente después de la voladura considera tanto la valoración en estrecha interrelación de los campos tensional y deformacional como el análisis de los mecanismos de rotura por voladura de las rocas de los diferentes grupos que integran el conjunto de barrenos para el laboreo de excavaciones subterráneas. El objetivo de este capitulo es la modelación teórica del proceso de fragmentación de las rocas por voladura en la excavación de obras subterráneas y mediante voladuras experimentales realizar las correcciones pertinentes, descubrir las regularidades que rigen el mecanismo de rotura de las rocas en los diferentes grupos que integran el conjunto de barrenos y establecer las ecuaciones teóricas, empíricas o semiempíricas para el diseño y la ejecución de las mismas. Para la investigación del campo tenso-deformacional se utilizaron métodos teóricos y experimentales. III.1 Investigación teórica. El primer paso en la investigación teórica de los campos tensional y deformacional es la elección del modelo de comportamiento del macizo rocoso. En la investigación se estudian macizos de rocas resistentes y semiresistentes con modelos de comportamiento frágil o seudo-frágil. Los macizos con comportamiento plástico no son objeto de estudio en estas investigaciones. El estudio del mecanismo de rotura de las rocas no es posible sin la modelación de este campo tenso – deformacional, con comportamiento ondulatorio que tiene un carácter dinámico principalmente en la cercanía a la cámara de carga. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Este campo que no es uniforme, ni espacialmente, ni en el tiempo, cerca de la cámara de carga es una onda de choque, que se transforma en una onda elástico-plástica con un frente relativamente más suave que la primera y luego pasa a una onda elástica. De todo lo antes expuesto se desprende la necesidad de determinar la presión dentro de la cámara de carga y la presión refractada a la roca. La determinación de la onda refractada se realiza a partir del principio de refracción de ondas y depende del acople de la impedancia de la sustancia explosiva con la rigidez acústica de la roca. En la investigación realizada se efectúa la valoración del estado tenso-deformacional alrededor de la cámara de carga de los diferentes tipos de barrenos presentes en el frente de avance de las excavaciones subterráneas, es decir los barrenos de cuele o corte en los que se utilizan cargas compactas al igual que en los barrenos ayudantes de cuele, de arranque y de piso. En los barrenos de contorno se realiza la determinación del estado tensodeformacional considerando la utilización de cargas desacopladas con espacio radial de aire. En los barrenos de cuele en cuña para el análisis del estado tenso –deformacional se parte de la condición de que se explosionan al unísono, lo que presupone la cooperación de las cargas de los barrenos de cuele situados en una misma fila, esta misma condición se establece en los barrenos de contorno, que se explosionan al mismo tiempo. III.2 Descripción del modelo matemático. La descripción cualitativo- cuantitativa del modelo matemático se ha realizado a partir de la descripción de los campos tensional y deformacional III.2.1 Descripción del campo tensional. III.2.1.1Parámetros de la onda de choque en cargas aisladas compactas. El análisis del campo tensional a partir de los modelos de comportamiento de los macizos señalados comprende inicialmente la determinación de los parámetros de la onda de choque en el limite carga – roca que se determinan de la condición de refracción de las ondas de detonación a la roca a través de una pared plana, es decir de la condición de correspondencia dinámica en los frentes de las ondas reflejadas y refractadas y considerando la adiabática de las rocas propuesta por Gogoliev (1965) M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 46 �Tesis Doctoral mediante las expresiones (59),(60),(61),(62) y (63) ya analizadas y valoradas en el capítulo I. Los restantes parámetros de la onda refractada densidad, velocidad de las partículas y velocidad del frente se calculan por las expresiones: ⎡ APr ⎤ ρ f = ρ o ⎢1 + 2 ⎥ ⎣ ρ 0VLD ⎦ ⎛ 1 1/ m , (78) 1 ⎞ υ 2f = Pr ⎜⎜ − ⎟⎟ ⎝ ρo ρ f ⎠ (79) ⎛ ⎜ Pf Pr ⎜ 1 = Nf = ρ oυ f ρ o ⎜ 1 − ρ o ⎜ ⎝ ρf ⎞ ⎟ ⎟, ⎟ ⎟ ⎠ (80) III.2.1.2 Parámetros de la onda de tensiones Para la modelación físico – matemática de los campos de tensión y de deformación se valoró el modelo de Shemiakin (1963,2006) propuesto para la rotura de rocas con fricción interna y que permite el cálculo de las componentes radiales y tangenciales del tensor de tensiones: σr = σo r n1 , σ θ = ασ r , α = μ (1 − μ ) (81) Donde σ r , σ θ - son las componentes radiales y tangenciales del tensor de tensiones. σ o - presión inicial en la cámara de carga. n1 - coeficiente de extinción r - distancia relativa. r= r Rce ⎛ ρ Q Rce = Rc ⎜⎜ SE SE ⎝ ρ TEN QTEN (82) ⎞ ⎟⎟ ⎠ 1/ 2 (83) donde : QSE - Calor de explosión del explosivo utilizado; KJ/kg QTEN - Calor de explosión del TEN, KJ/kg ρTEN - densidad del TEN, kg/m3 Rc - radio de carga utilizado, m M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 47 �Tesis Doctoral r - distancia desde el punto analizado al centro de la carga, m Shemiakin asigna los siguientes valores a n1 : n 1 = 1,5 para la zona de trituración n1 = 1 − α para la zona de agrietamiento. 2 Este modelo tiene como limitación que solo considera el coeficiente de Poisson como factor determinante en el cálculo de la componente tangencial del tensor de tensiones y del índice de extinción de las tensiones, Borovikov y Vaniagin (1970,1976, 1995) plantean una propuesta que excluye esta limitación. En su modelo perfeccionado plantea tres expresiones diferentes para el cálculo de la componente radial del tensor de tensiones (69), (70) y (71). Las componentes tangenciales de la onda de tensiones fueron determinadas por la expresión (76) y las constantes C1 y C2 por la expresión (77). Los esfuerzos al cortante se determinan por la expresión σ cort max = σ r max − σ y max 2 (84) La determinación de cada uno de los componentes del tensor de tensiones, es decir σ r max , σ τ max y σ cort max permite el análisis y la evaluación del campo tensional y a su vez condiciona conjuntamente con la acción de burbuja de los gases de la explosión el campo deformacional de las rocas alrededor de la cámara de carga. El modelo de Borovikov se adecua más a las condiciones de los macizos rocosos de la región donde se realizaron las investigaciones. III.2.1.3 Parámetros de la onda de choque por la acción de cargas aisladas desacopladas con espacio radial de aire. La presión en el frente de la onda aérea de una carga desacoplada alargada se determina por la dependencia experimental (Borovikov y Vaniaguin,1974, 1975) ⎛ 0,812 ⎞⎛ 6588 326 ⎞ ΔPmax = ⎜1 − + 3/ 4 ⎟ ⎟⎜ R ⎠⎝ R 2 R ⎠ ⎝ (85) La cual se cumple para R ≥ 1,8 Donde: R - es la distancia relativa del centro de la carga a la pared del barreno R= Rb Rc ; M.Sc. Gilberto Sargentón Romero (86) 48 �Tesis Doctoral Expresando la distancia en número de radios de carga Rb - radio del barreno Rc - radio de la carga La expresión empírica (85) se obtiene por la vía experimental con carga de trotil .Por ello cuando se utilizan otros explosivos hay que afectar la expresión por un coeficiente de recálculo: ⎛ 0 , 812 Δ Pmax = k recal ⎜⎜ 1 − Re ⎝ ⎞ ⎛ 6588 326 ⎟⎟ ⎜ ⎜ R 2 + R 3/4 ⎠⎝ e e ⎞ ⎟ . 1, 01 . 10 ⎟ ⎠ ρ eVd2 = ; ρ T VdT2 k recal 5 ; (87) (88) Donde : ρ e - densidad del explosivo utilizado , kg/m3 Vd - Velocidad de detonación del explosivo utilizado, m/s ρ T - densidad del trotil fundido, kg/m3 VdT - Velocidad de detonación del trotil fundido, m/s Re = Rb ; Rce ⎛ρ Q Rce = Rc ⎜⎜ e e ⎝ ρ T QT (89) ⎞ ⎟⎟ ⎠ 1/ 2 ; (90) donde : Qe - Calor de explosión del explosivo utilizado; KJ/kg QT - Calor de explosión del trotil, KJ/kg Rc - radio de carga utilizado, m La presión máxima en la onda reflejada se determina de la condición de reflexión de la onda aérea sobre un obstáculo rígido, es decir por la conocida ecuación de Ismailov (Gurin et al,1983): χ +1 2 ΔP χ − 1 max ; Pf = ΔPref = 2Δ + 2χ ΔPmax + P χ −1 o (91) Donde : χ = 1,41 – es el índice de la adiabática del aire , en el gas diatómico más representativo; Po - es la presión atmosférica (1,01.105 Pa.) M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 49 �Tesis Doctoral La expresión anterior fue obtenida al investigar la presión que ejerce la onda área cuando se desplaza por excavaciones mineras subterráneas e impacta obstáculos planos. Las expresiones planteadas por Ismailov para la onda refractada se fundamentan en la suposición de que la pared del barreno (cámara de carga) es rígida, es decir no se deforma, cuestión que no concuerda con la experiencia práctica. Además no considera las características del medio rocoso en la refracción de la onda y los valores que se obtienen de la presión refractada al modelar distintas litologías difieren muy poco unos de otros. Por ello se modeló utilizando las expresiones de cálculo propuestas inicialmente por Azarcovich et al (1984) y Azarkovich (1996,1997) y perfeccionadas posteriormente por Matveichuk y Chursalov (2002). La presión en el frente de la onda de detonación según la teoría hidrodinámica: Ponda det ⎛ Vd2 ρ SE = ⎜⎜ ⎝ n +1 ⎞ ⎟⎟ , Pa ⎠ (92) La presión promedio de los productos de la detonación: Pprod det = Ponda det , Pa 2 (93) Conocidas las magnitudes de estas presiones, la presión en la cámara de carga: γ Pcamarac arg a ⎛ d2 ⎞ = ⎜⎜ c2 ⎟⎟ Pprod det , Pa ⎝ db ⎠ (94) donde: γ − es el índice de la adiabática (isentrópica) de los gases de la explosión. Shuifer y Azarcovich (1982,1997) asignan valores al índice de la isentrópica en función de la presión de los productos de la explosión, cuando dicha presión es mayor de 200 MPa recomiendan un valor de este índice igual a 3, cuando es menor entonces el valor de dicho índice será igual a 1,25.Estos autores utilizan en su investigación de la voladura de contorno con taladros un valor del índice de la isentrópica igual a 1,5. Y la presión refractada a la roca a partir de la presión en la cámara de carga: Prefract = Pcamac arg a k ref , Pa M.Sc. Gilberto Sargentón Romero (95) 50 �Tesis Doctoral donde : k ref - coeficiente de refracción de la onda de presión de los productos de la explosión desde la cámara de carga a la roca. k ref = 2 C LD ρ roca (C LD ρ roca + V pd ρ pd ) (96) Los restantes parámetros de la onda refractada, se determinan por las expresiones (78),(79) y (80) anteriormente señaladas, a partir de las cuales se obtienen los valores de las magnitudes Pf , Vr y ρ r . III.2.1.4 Parámetros de la onda de tensiones con cargas desacopladas. Para el cálculo de la onda de tensiones con cargas con espacio anular de aire se utilizan las siguientes expresiones: Las componentes radiales de la onda de tensiones se determinan por la expresión: σ r max R⋅ = ⎛ R ⋅⎞ = Pf ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ r ⎠ (97) Rb Rce ⎛ρQ Rce = Rc ⎜⎜ e e ⎝ ρT QT r= 1,1 (98) 1/ 2 ⎞ ⎟⎟ ⎠ r Rce (99) (100) Las componentes tangenciales se calculan por las expresiones (76) y (77). Los esfuerzos al cortante de determinan por la expresión (84). III.3 Descripción del campo deformacional. A consecuencia de la acción del campo tensional y del efecto de burbuja de los gases se producen deformaciones en el macizo de rocas que rodea a la carga tanto en la zona cercana, como en la media y la lejana. En esta investigación solo son objeto de estudio las deformaciones destructivas, es decir aquellas que están relacionadas directamente con la fragmentación de las rocas, las deformaciones que solo producen deformaciones elásticas o plásticas no destructivas no se analizan en esta investigación. La modelación de las deformaciones destructivas se realiza a partir de los valores obtenidos del campo tensional. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 51 �Tesis Doctoral II.3.1 Condiciones de fragmentación para cargas aisladas. En la zona cercana a la cámara de carga, en el caso de cargas compactas aisladas, debido a las elevadas presiones refractadas a la roca se produce la trituración o el aplastamiento y la trituración en dependencia del modelo de comportamiento del macizo rocoso. En macizos con modelos de comportamiento elástico-rígido o frágil prevalece la trituración de las rocas, en modelos elástico-plásticos tanto la trituración como el aplastamiento. Esta zona surge a consecuencia de los esfuerzos al cortante (figura 10) Y se determina a partir del siguiente criterio: III.3.1.1 Criterio de trituración: σ cirt max = σ r max − σ τ max 2 [ ] d ≥ σ cort (101) donde : [σ dcort ]- es el límite de resistencia dinámico al cortante ,MPa El [σ ]se d cort obtiene de forma indirecta por cálculo o a partir de ensayos en laboratorios especializados, además existen diferentes fórmulas de correlación a partir de los límites de resistencia a la compresión y tracción estáticos, como las siguientes (Nurmujamedov, 1973): e ⎡⎣σ cort ⎤⎦ = ⎡σ e ⎤ ⎡σ e ⎤ ⎣⎢ comp ⎦⎥ ⎣ trac ⎦ 3 [σ ] ≈ 7σ d cort (102) (103) e cort En la zona media se extiende la zona de agrietamiento cuyo límite se puede determinar a partir del criterio o condición de resistencia siguiente: III.3.1.2 Criterio Agrietamiento para una carga aislada. d ] σ τ max ≥ [σ tracción (104) A partir de esta condición se determina el radio de agrietamiento. El campo deformacional destructivo para la onda directa se extiende hasta el límite de esta zona pero cuando la onda directa encuentra una superficie libre tiene lugar la refracción – reflexión de la misma, la onda directa de compresión se transforma en onda reflejada de tracción y se pueden producir fenómenos de descostramiento. Este criterio es posible enunciarlo de la forma siguiente: III.3.1.3 Criterio de descostramiento. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero σ r max ≥ [σ dtracción ] (105) 52 �Tesis Doctoral º Figura 10.Esfuerzos al cortante en la zona cercana a la cámara de carga que determinan la zona de trituración. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral En la investigación realizada se efectúa la valoración del estado tenso-deformacional en los diferentes grupos del conjunto de barrenos presentes en el frente de avance de las excavaciones subterráneas, es decir los barrenos de cuele o corte en los que se utilizan cargas compactas al igual que en los barrenos ayudantes de cuele , de arranque y de piso. En los barrenos de contorno se realiza la determinación del estado tensodeformacional considerando la utilización de cargas con espacio radial de aire. En los barrenos de cuele en cuña para el análisis del estado tenso –deformacional se parte de la condición de que se explosionan al unísono, lo que presupone la cooperación de las cargas de los barrenos de cuele situados en una misma fila , esta misma condición se establece en los barrenos de contorno , que se explosionan al mismo tiempo. El estado deformacional se calcula a partir de los siguientes criterios de fragmentación. III.4 Criterios de fragmentación para las cargas que se explosionan al unísono De los barrenos de cuele con barrenos de compensación III.4.1. Criterio de trituración: σ r max − σ τ max [ ] d ≥ σ cort 2 (106) Este criterio permite determinar el radio de trituración Rtrit de la carga compacta en el barreno de cuele cargado y con él la distancia entre el centro de este propio barreno y el centro del taladro de compensación , como se explica más adelante en este propio capítulo. III.4.2 Criterio Agrietamiento σ τ max ≥ [σ d tracción ] 2 (107) A partir de este criterio se determina el radio de agrietamiento para el diseño de los cueles en cuña y la distancia entre los barrenos de contorno. Se considera la acción cooperadas de las cargas que se explosionan al unísono, razón por la cual la tensión tangencial en la distancia media entre las cargas es igual a la suma de las magnitudes de estas tensiones. III.4.3 Criterio de Descostramiento. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral σ r max ≥ [σ dtracción ] (108) Este criterio se plantea a partir de la acción de la onda reflejada en la superficie libre , en la que la onda directa de compresión se transforma en onda reflejada de tracción. En este caso el radio de descostramiento representa el radio de la carga virtual (figura 11). El cual sería igual a : Rdes cos t + Ragrietam = 2W W = Por lo que Rdes cos t + Ragriet (110) 2 Ragrietam + b = W Además: (111) b = W − Ragrietam Por lo que: (109) (112) A partir de estos criterios de resistencia se elaboran los criterios para la proyección de los trabajos de perforación y voladura en la excavación de obras subterráneas. En los cálculos se emplean las características de resistencia dinámica de las rocas , es decir, [σ dtracción ] y [σ dcort ] . Estas características pueden ser determinadas mediante ensayos de laboratorio o determinadas por cálculo a partir de las de las ecuaciones propuestas por Ionov (1975) , citado por (Vorobikov y Vaniaguin,1985,1995): [σ d tracción ]= K d tracción [σ e tracción ] d 2 K tracción = 4,81 − 0,97.10 −11 ρ oV LD (113) (114) Fueron modeladas las litologías presentes en los tramos investigados de los Trasvases: Este-Oeste , Caney –Gilbert y en el Proyecto del Trasvase Sabanalamar – Pozo Azul y en las minas Mercedita y Amores y El Cobre. Para la determinación de la presión de las ondas de choque tanto con cargas compactas como desacopladas con espacio anular de aire , así como de los restantes parámetro de esta onda en las litologías señaladas , fueron elaborados los programas informáticos OnchoCompacta y OnchoDesacoplada en Excel sobre Windows XP Professional (Sargentón ,2007b). Los parámetros principales de la onda de choque refractada en las litologías presentes en los macizos rocosos de las minas y trasvases en investigación utilizando cargas compactas se muestran en la tabla 5. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Figura 11. Representación de la acción de la onda reflejada en la superficie libre. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Tabla 5 Parámetros de la onda de choque ,en una carga compacta ,refractada en las diferentes litologías en investigación. Parámetros de la onda refractada a la roca Litologías Obra,Mina Tramo,excavación Pb, MPa. Pr, MPa. Kref ρr,kg/m3 Vroca,m/s Vfrente,m/s Cromita Mercedita Galeria de corte 5577 8819 1,58 4084 1523 5781 Serpentinita. Mercedita Socavón M-1 6491 8819 1,58 2984 1806 1815 Peridotita. Mercedita Socavón M-1 6101 8176 1,34 2871 1801 5149 Dunita Mercedita Galería nivel principal 6101 8226 1,39 2966 1762 5395 Gabro Mercedita Galería nivel principal 5757 8306 1,44 3178 1701 5468 Dunitas Amores Socavón A-1 6757 8328 1,23 2900 1853 4581 Harzburgita Amores Socavón A-1 6596 8357 1,27 3161 1773 4451 Serpentinita Amores Socavón A-1 5945 8292 1,39 3224 1703 5063 Cromita Amores Socavón A-1 5558 8916 1,60 4222 1502 5918 Porfirita andesiticas El Cobre Galería principal nivel +30 5840 8206 1,41 4337 1790 2797 Tobas andesíticas El Cobre Galería principal nivel +30 5826 8225 1,41 4381 1779 2790 Areniscas tobaceas El Cobre Galería principal nivel +30 5754 8464 1,44 4362 1755 2834 Tobas Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 3852 5820 1,51 3177 1414 4874 Aglomerados Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 4080 5635 1,38 3284 1409 3830 Gabro Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 5903 8274 1,40 3129 1722 5229 Basalto Trasvase Este-Oeste Manacal-Castellanos 5894 8288 1,41 3173 1711 5206 Caliza masiva Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 5636 8432 1,50 2928 1764 6470 Caliza blanco crema masiva Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 5695 8327 1,46 2951 1756 6020 Serpentinita pardo-verdosa Trasvase Este-Oeste Guaro-Manacal 6300 8334 1,32 3334 1707 4528 Aleurolitas Trasvase Este-Oeste Castellanos –Monacal 6613 7883 1,19 2332 2011 4970 Aleurolitas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Tunel 2 6606 8188 1,24 3363 1729 3181 Esquistos verdes Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 5649 8366 1,48 2944 1757 4017 Calizas arcillosas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 6166 8254 1,34 3115 1745 4838 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral De manera análoga se muestran en la tabla 6 los principales parámetros de la onda de presión refractada en las litologías en investigación utilizando cargas desacopladas con espacio radial de aire. Obtenidos los parámetros principales de la onda refractada a la roca se realizó la modelación del campo tenso-deformacional producido por la voladura de la carga (compacta y desacoplada) en el macizo rocoso alrededor del barreno para todas las litologías en estudio. Para ello también se elaboraron los programas informáticos CamTensCompacta y CamTensDesacoplada en Excel sobre Windows XP (Sargentón , 2007c). En las tabla 7 se presentan los valores de los esfuerzos de comprensión ,tracción y al cortante obtenidos mediante la modelación del campo tenso-deformacional en gabro con cargas compactas de tectron 100 de 42 mm de diámetro a partir de las características de esta sustancia explosiva (ULAEX S.A.,1999 y ULAEX S.A.,2003) y en el ANEXO 9A, tablas 1,2,3 y 4, se exponen los resultados de los cálculos de la modelación de dicho campo con cargas compactas en las otras litologías que se investigan. En las figuras 12 y 13 se muestran los gráficos de las curvas de extinción de las tensiones radiales, al cortante y tangenciales para el caso de cargas compactas en los gabros y las calizas masivas del tramo de túnel Ojo de Agua- Serones . En la tabla 1 del ANEXO 10 aparecen los parámetros del campo tenso- deformacional (radio de trituración Rt , radio de agrietamiento R g y radio de descostramiento Rd , línea de menor resistencia W ) generado por cargas compactas en barrenos de 42 mm de diámetro en todas las litologías en estudio. Además se modeló el campo tenso-deformacional producido por cargas desacopladas de tectron 100 de 32 mm en gabro, los valores de los esfuerzos a compresión, tracción y al cortante se muestran en la tabla 8 , y en el ANEXO 9B, tablas 1,2,3,4 y 5 los resultados de los cálculos de la modelación de dicho campo con cargas desacopladas en las otras litologías que se investigan, la representación de las curvas de extinción de las tensiones radiales, al cortante y tangenciales con cargas desacopladas en los gabros y las calizas masivas se muestran en las figuras 14 y15. En las figuras 1 y 2 del ANEXO 9 se muestran los gráficos de las curvas de extinción de las tensiones radiales, al cortante y tangenciales para el caso de cargas M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral bla 6 Parámetros de la onda de presión, producida por una carga desacoplada en las diferentes litologías presentes en las minas y trasvases en investigación Parámetros de la onda refractada a la roca Tramo,excavación Mina, Trasvase Litologías Nº 3 Pb, MPa. Pr, MPa. Kref ρr,kg/m Vroca,m/s Vfrente,m/s I.1 Cromita Mercedita Galeria de corte 415 672 1,62 3832 44 5242 I.2 Serpentinita. Mercedita Socavón M-1 415 543 1,31 2583 76 3721 I.3 Peridotito Mercedita Socavón M-1 415 592 1,43 2903 63 4293 I.4 Dunita Mercedita Galería nivel principal 415 672 1,62 2687 63 4622 I.5 Gabro Mercedita Galería nivel principal 415 611 1,47 2905 58 4788 II.1 Dunitas Amores Socavón A-1 415 588 1,45 2827 61 4619 II.2 Harzburgita Amores Socavón A-1 415 553 1,33 2848 73 3559 II.3 Serpentinita Amores Socavón A-1 415 592 1,43 2903 63 4293 II.4 Cromita Amores Socavón A-1 415 675 1,63 3981 42 5406 III.1 Porfirita andesiticas El Cobre Galería principal nivel +30 415 809 1,50 2779 56 5346 III.2 Tobas andesíticas El Cobre Galería principal nivel +30 415 598 1,46 2723 60 4896 III.3 Areniscas tobaceas El Cobre Galería principal nivel +30 415 622 1,47 2722 59 5065 IV.1 Tobas Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 415 614 1,48 2947 59 4665 IV.2 Aglomerados Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 415 639 1,30 2908 76 3261 V.1 Gabro Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 415 830 2,00 2870 62 4467 V.2 Basalto Trasvase Este-Oeste Manacal-Castellanos 415 596 1,44 2870 62 4451 V.3 Caliza masiva Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 415 830 2,00 2735 53 5784 V.4 Caliza blanco crema masiva Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 415 619 1,49 2726 54 5612 V.5 Serpentinita pardo-verdosa Trasvase Este-Oeste Guaro-Manacal 415 830 2,00 2916 71 3662 V.6 Aleurolitas Trasvase Este-Oeste Castellanos -Manacal 415 510 1,23 1991 84 4068 VI.1 Aleurolitas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Tunel 2 415 530 1,28 2819 79 3217 VI.2 Esquistos cloríticos Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 415 626 1,51 2737 55 5564 VI.3 Calizas arcillosas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 415 569 1,37 2758 69 3992 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Tabla 7 Modelación de los campos tenso-deformacional Cargas compactas de tectron 100.Compactada a un diámetro de 42 mm Trasvase Este –Oeste. Primera Etapa :Melones-Sabanilla Túnel :Yagrumal _Guaro Frente: Ojo de Agua –Serones Datos iniciales Litologia Gabro 3 ρo 2830 Kg/m Kdt 3,32 VLD [σ ] [σ ] e comp e trac 4587 m/s 97,4 MPa [σ ] [σ ] [σ ] d tracc 12,75 MPa e cort 11,17 MPa d cort 3,84 MPa 78,16 1150 Kg/m3 Campo deformacional 4400 m/s Rtrit 0,1603 740 Kcal/kg 0,8270 Rg Rdesc 0,042 m. 2,0133 0,042 m. W 1,4202 1650 Kg/m3 1360 Kcal/kg 8270,03 MPa RCE 0,01293 C1 0,38597 C2 -0,00221 Cálculo del campo-tenso deformacional σcmax,MPa σtmax,MPa σcortmax,MPa r,m r 0,1035 8,00 450 166 142 0,1164 9,00 382 140 121 0,1244 9,62 348 127 110 0,1293 10,00 329 120 105 0,1603 12,40 244 87 78,16 0,2586 20,00 125 43 41 0,3880 30,00 71 23 24 0,5173 40,00 47 14 17 0,5481 42,38 44 12,75 15 0,8270 63,95 40 10 15 0,9053 70,00 37 8 14 1,0346 80,00 32 7 13 1,1639 90,00 28 5 11 1,2932 100,00 25 4 10 1,5519 120,00 19 2 8 1,8105 140,00 15 1 7 2,0133 155,68 12,75 1 6 ρSE Vd QSE dc db ρTEN QTEN Pr M.Sc. Gilberto Sargentón Romero MPa m. m. m. m. 44 �Tesis Doctoral Curvas de extinción de las componentes radiales,tangenciales y al cortante del campo tensional 240 1- Tensión radial 2- Tensión tangencial 3- Tensión al cortante 4- Límite de resistencia dinámica al cortante 5- Límite de resistencia dinámica a la tracción 220 200 Tensión,MPa 180 160 140 1 2 4 120 100 80 3 60 40 5 20 0 0 15 30 45 60 75 90 Distancia relativa,r Curvas de extinción de las componentes radiales y tangenciales del campo de tensiones 150 1 Tensión radial 2 Tensión tangencial 3 Límite de resistencia dinámica a la tracción 135 Tensión,MPa 120 105 90 1 75 60 2 45 30 3 15 0 0 20 40 60 80 100 Distancia relativa,r Curvas de extinción de las componentes radiales y al cortante del campo de tensiones 1 Tensión radial 2 Tensión al cortante 3 Límite de resistencia dinámica al cortante 160 140 Tensión,MPa 120 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Distancia relativa,r Figura 12 Curvas de extinción del campo tensional producido por una carga compacta de tectrón 100.Litología: Gabro. Frente: Ojo de Agua-Serones. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Curvas de extinción de las componentes radiales y al cortante. 300 270 240 1- Tensión radial 2- Tensión al cortante 3- Límite de resistencia dinámica al cortante Tensión,MPa 210 180 150 120 90 1 60 30 0 3 2 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 Distancia relativ a Curv as de extinción de las componentes radial y tangencial del campo de tensiones 195 180 165 1- Tensión radial 2- Tensión tangencial 3- Límite de resistencia dinámica a la tracción Tensión,MPa 150 135 120 105 90 75 60 45 3 15 0 1 2 30 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Distancia relativa Curv as de extinción de las componentes del campo tensional 250 1 2 3 4 5 225 200 175 150 Tensión radial Tensión tangencial Tensión al cortante Límite de resistencia dinámica al cortante Límite de resistencia dinámica a la tracción 125 100 3 1 2 75 4 50 25 0 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Distancia relativ a Figura 13 Curvas de extinción del campo tensional producido por una carga compacta de tectrón 100. Litología: caliza masiva. Frente: Ojo de Agua-Yagrumal. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Tabla 8 Modelación del campo tenso-deformacional Trasvase Este –Oeste Sustancia explosiva :Tectron 100 Ǿ 32 mm Tramo : Yagrumal – Guaro Datos Cargas desacopladas con espacio radial de aire Litologia Gabro ρo 2830 Kg/m3 Kdt 3,32 VLD 4587 m/s [σ ] [σ ] e comp 97,40 MPa e trac 3,84 1150 4400 740 0,032 0,042 1500 1010 6700 0,149 3 2,00 0,386 -0,0022 0,016 0,012 0,021 1,75 5566 2783 415 830 ρSE Vd QSE dc db ρTrotil QTrotil VTrotil (Vc/Vb)γ N Kref C1 C2 Rc Rce Rb R⋅ Pfrente onda Pprod explos Pcamcarg Pr r, m r 0,024 0,043 0,048 0,063 0,072 0,084 0,096 0,108 0,120 0,180 0,240 0,336 0,388 0,480 0,558 0,600 0,935 2,0 3,6 4,0 5,2 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 15,0 20,0 28,0 32,3 40,0 46,5 50,0 78,0 MPa Kg/m3 m/s Kcal/kg m. m. Kg/m3 Kcal/kg m/s [σ ] [σ ] [σ ] d trac 12,75 MPa e cort 11,17 MPa d cort 78,16 MPa Rtrit Rgu Rga Rd Wcalc Γ 0,063 0,558 0,336 0,935 0,746 m. m. m. m. m. 3,5 m. m. MPa MPa MPa MPa Ρr Vr Vf 2872 Kg/m3 66 m/s 4472 m/s σrmax,MPa σtmax,MPa σcortmax,MPa 717 273 222 377 143 117 334 126 104 250 94 78,16 214 80 67 181 67 57 156 57 49 137 50 43 122 44 39 78 28 25 57 19 19 39 13 13 34 10,57 12 27 6 8 23 6,38 8 21 5,73 8 12,75 3 5 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 46 �Tesis Doctoral Curvas de extinción de las componentes radiales, al cortante y tangenciales del campo de tensiones 200 1 2 3 4 5 180 160 140 120 100 Tensión radial,MPa Tensión tangencial,MPa Tensión al cortante,MPa Límite de resistencia dinámica al cortante,MPa Límite de resistencia dinámica a la tracción,MPa 1 80 4 60 2 40 3 20 0 5 0 10 20 30 40 50 60 Distancia relativ a, r Curvas de extinción de las componentes radiales y tangenciales del campo de tensiones 120 1 Tensión radial,MPa 2 Tensión tangencial,MPa 3 Límite de resistencia dinámica a la tracción,MPa 100 80 1 60 2 40 20 3 0 0 10 20 30 40 50 60 Distancia relativ a, r Curvas de extinción de las componentes radiales y al cortante del campo de tensiones 200 1 Tensión radial,MPa 3 Tensión al cortante,MPa 4 Límite de resistencia dinámica al cortante,MPa 180 160 140 120 100 1 3 80 60 2 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 Distancia relativ a, r Figura 14 Curvas de extinción del campo tensional producido por una carga desacoplada de tectrón 100. Litología: gabro. Frente: Ojo de Agua-Serones. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 47 �Tesis Doctoral Curvas de extinciaón de las componentes radiales ,tangenciales y al cortante del campo de tensiones 150 135 Tensión , MPa 120 2 105 1 90 1 2 3 4 5 Tensión radial,MPa Tensión tangencial,MPa Tensión al cortante,MPa Límite de resistencia dinámica al cortante ,MPa Límite de resistencia dinámica a la tracción,MPa 75 4 60 45 3 30 15 0 5 0 10 20 30 40 50 60 70 Distancia relativa,r Curvas de extinciaón de las componentes radiales ,tangenciales y al cortante del campo de tensiones 150 135 1 Tensión radial,MPa 2 Tensión al cortante,MPa 120 3 Límite de resistencia dinámica al cortante ,MPa Tensión , MPa 105 1 90 75 3 60 45 2 30 15 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Distancia relativa,r Curvas de extinciaón de las componentes radiales ,tangenciales y al cortante del campo de tensiones 1 Tensión radial 2 Tensión tangencial 3 Límite de resistencia dinámica a la tracción 90 Tensión , MPa 75 2 1 60 45 30 3 15 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Distancia relativa,r Figura 15 Curvas de extinción del campo tensional producido por una carga desacoplada de tectron 100. Litología: Caliza masiva. Frente: Ojo de Agua-Yagrumal. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 48 �Tesis Doctoral compactas en basaltos , serpentinitas pardo-verdosa y calizas masivas del tramo de túnel Manacal-Castellanos. En la tabla 2 del ANEXO 10 se presentan los parámetros del campo tensodeformacional al modelar este tipo de cargas en las litologías en estudio. III.5 Mecanismo de rotura de las rocas en los cueles. Análisis teórico. Los criterios utilizados para el diseño y la ejecución de estos cueles se han basado fundamentalmente en la generalización de la experiencia práctica, en los métodos de analogía y en diferentes clasificaciones, entre las que cabe destacar la clasificación del profesor M.M.Protodiaconov. Sin embargo, dada la complejidad de las excavaciones subterráneas y las condiciones ingeniero-geológicas en que se laborean las mismas en la actualidad no es posible la elaboración de proyectos utilizando solamente los métodos y criterios señalados. La efectividad alcanzada actualmente en el diseño y ejecución de los trabajos de perforación y voladura puede ser mejorada por la vía de la aplicación de otros métodos que se fundamenten más en la teoría de la física de la fragmentación de rocas por voladura y en la modelación de los fenómenos y procesos que en la misma se producen. A partir de estas premisas en este acápite se exponen criterios más avanzados para el diseño, el cálculo y la ejecución de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas de sección transversal pequeña y mediana. La investigación realizada parte de la concepción de modelar teóricamente el proceso de arranque de las rocas para el laboreo de excavaciones subterráneas con las secciones señaladas y mediante voladuras experimentales realizar las correcciones pertinentes, descubrir las regularidades que rigen el mecanismos de rotura de las rocas en los cueles rectos triturantes con barrenos de compensación y establecer las ecuaciones teóricas , empíricas o semiempíricas para el diseño y la ejecución de estas voladuras. III.5.1 Cueles rectos cilíndricos. Diferentes autores han investigado el proceso de rotura de las rocas mediante voladura en los cueles rectos o triturantes (Janukaev,1962; Shemiakin, 1963,2006;Drukovany et al,1964; Lijin et al, 1973; Mindely, 1974; Langefors et M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 49 �Tesis Doctoral al ,1976; Shapiro ,1985,1987,1988,1989; Lukianov y Gromov 1999; Egorov et al, 2000 ;Hoek y Brown, 1980;Hoek, 2007a entre otros). Sin embargo aun no existe una metodología que describa este proceso, lo cual se confirma con el hecho de que no se considera posible la modelación de los macizos agrietados por el incipiente desarrollo de la teoría de la física de los medios discontinuos o discretos y por ello se estima que ninguna de las teorías existentes es capaz de dar el tratamiento adecuado a la rotura de las rocas en el cuele recto o triturante con barreno de compensación. Es evidente que el incremento de la efectividad de los trabajos de voladura se relaciona en gran medida con el fundamento teórico - experimental del mecanismo de rotura de las rocas en este tipo de cuele. Sin embargo, las expresiones de cálculo existentes son empíricas o semiempíricas por lo que dependen mucho de las condiciones en que fueron deducidas. Los criterios existentes elaborados en base a la generalización de los resultados de la práctica productiva y de experimentos de polígono y a escala productiva se sintetizan a continuación. Lijin et al (1973) señala que la distancia entre los centros de los ejes del barreno y el taladro no debe ser mayor de a = (0,7 ÷ 0,8)Dtaladro (115) Pero nunca debe de ser mayor que el diámetro del taladro Dtaladro Langefors et al (1973) al explicar el mecanismo de rotura de las rocas en los cueles paralelos (rectos o triturantes) expone las condiciones generales de ejecución de estos cueles, pero además señala que la apertura del cuele es realizada de tal forma, que cuando las cargas del primero, segundo y siguientes barrenos detonan, la roca arrancada sea lanzada fuera del cuele. Como se aprecia este investigador plantea al menos dos condiciones necesarias y suficientes: la rotura de los tabiques que separan a los barrenos cargados del taladro vacío de forma progresiva y la limpieza de la cavidad de cuele y como condición fundamental la expresión (11) señalada en el capítulo I. Cuando se cumple esta condición se produce una voladura limpia, cuando no se cumple la misma o se produce sólo rotura o deformación plástica. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 50 �Tesis Doctoral La otra condición que establece es la magnitud de la carga para una rotura completa expresión (9). Noskov et al (1982) al explicar el papel que cumple el espacio de compensación para el desplazamiento de la roca triturada por la voladura de la carga de sustancia explosiva en el barreno contiguo señala que el espesor del tabique de roca depende de la fortaleza de esta y su magnitud debe ser igual al diámetro del taladro o barreno vacío, si este es un taladro la distancia entre los ejes se determina por la expresión (34) Y la concentración de sustancia explosiva por metro de barreno se determina por la expresión (35). En rocas blandas recomienda además aumentar el espesor del tabique hasta 2-3 diámetros de la perforación vacía. Kutuzov et al (1988,2000) considera que la principal desventaja del cuele recto cilíndrico es que se alcanza una expulsión de la roca de la cavidad de cuele en el rango del (40-60)% y recomienda una distancia entre los barrenos de cuele igual a 10-20 cm. Bubok et al (1981) distingue como una de las desventajas del cuele recto cilíndrico la limpieza incompleta de la cavidad de cuele recomienda asumir la distancia entre los barrenos igual a dos o tres diámetros de los mismos. Además plantea como criterio para determinar la cantidad de barrenos el coeficiente de fortaleza de Protodiáconov . Doronin (1983) realiza las siguientes recomendaciones: seleccionar la cantidad de barrenos de cuele en función de la fortaleza de las rocas y a partir de este coeficiente plantea asumir la distancia entre el barreno cargado y el taladro vacío en dependencia las condiciones (37) y (38). Gredeniuk et al (1983) al explicar la voladura de taladros en el laboreo de contrapozos señala que el trabajo de la primera carga ocurre en condiciones muy difíciles, y que la distancia entre los centros del barreno de cuele y el taladro vacío depende de sus diámetros respectivos. Considera que con la voladura del primer barreno de cuele una gran parte de la roca fragmentada de la cavidad de cuele se desplaza en dirección al taladro de compensación y es recomprimida y que después de la voladura de la carga del segundo barreno de cuele el aplastamiento (recompresión) no es eliminado, e incluso aumenta algo, llenando toda la cavidad que se formó con la voladura del primer M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 51 �Tesis Doctoral barreno de cuele. La cavidad de cuele creada después de la voladura del segundo barreno adquiere la forma claramente definida de un triángulo. La voladura del tercer barreno de cuele, aumenta el área y el volumen de rocas fragmentada pero tampoco elimina el aplastamiento. En opinión de este autor la redescompresión de la masa rocosa comienza con la voladura de la carga del cuarto barreno de cuele. El paso del arranque con aplastamiento a la voladura limpia con un aumento de la distancia entre los barrenos ocurre en forma de salto. Los recortes ocurren solamente cuando el volumen de la cavidad que se forma después de la voladura sobrepasa el volumen volado en 1,25 y más veces y se determinan a partir de la condición (39). Señala que la distancias entre los primeros barrenos de cuele sea determinada por la expresión (40). El análisis de las consideraciones de los diferentes autores permite plantear que no se efectúa hasta el nivel de ingeniería la determinación de los parámetros de las voladuras en los frentes de avance, a partir de la valoración físico-matemática del estado tenso-deformacional de las rocas alrededor de la cámara de la carga. Las investigaciones realizadas por el autor de esta tesis (Sargentón, 1994,1997,2004) , permitieron la determinación, a partir de la esencia física de la acción de la explosión sobre el medio y la modelación físico – matemática de los parámetros de la onda de choque y de los campos de tensiones y de deformaciones que ella genera en el macizo rocoso y utilizando diferentes explosivos , de los parámetros principales para el diseño del cuele en cuña: distancia entre los pares de barrenos de cuele ac , la línea de menor resistencia (LMR) W y la distancia mínima entre los extremos de los barrenos por el fondo bc . Las mismas sirvieron de premisas para las investigaciones relacionadas con los cueles paralelos o rectos, a los que se denomina en este trabajo cueles triturantes, en virtud de que se toma como criterio fundamental de diseño, la acción de trituración que realizan sobre el tabique de rocas situado entre los barrenos cargados y el taladro vacío, que prácticamente coincide con la zona o cilindro de trituración. Lo señalado se relaciona estrechamente con las principales peculiaridades de la voladura de estos cueles al laborear excavaciones subterráneas: la perpendicularidad de los barrenos respecto al frente de excavación, el M.Sc. Gilberto Sargentón Romero paralelismo tanto de los 52 �Tesis Doctoral barrenos cargados del cuele entre sí como respecto al taladro de compensación vacío y la proximidad entre ellos. El mecanismo de rotura de este tipo de cuele se explica al menos a partir de los principios de utilizar el taladro vacío cercano como cara o cavidad libre y triturar el tabique de separación entre este y el barreno cargado. Pero los principios señalados en el párrafo anterior representan la condición necesaria pero no suficiente, se precisa de una segunda condición, que la roca triturada sea expulsada, es decir los gases de la explosión limpien el cuele. Por lo tanto son necesarios los dos agentes fundamentales: la onda de tensiones de compresión –tracción y al cortante y la acción de burbuja de los gases. Las dimensiones geométricas del área de trituración de los cueles rectos cilíndricos con un taladro de compensación se muestran en la figura 16. y el tabique de rocas a triturar se representa en la figura 17. Para el caso del cuele cilíndrico con dos taladros de compensación la representación geométrica del mecanismo de rotura se muestra en la figura 18. La descripción de su mecanismo se asemeja al del cuele cilíndrico con un taladro de compensación, pero también presenta sus particularidades. En este caso no solo se precisa de la rotura del tabique de rocas que se encuentra entre el barreno cargado y los taladros vacíos, si no también de la rotura del tabique entre los taladros vacíos. Y se dispone de mayor área para el desplazamiento de la roca triturada hacia la cavidad de compensación. III.6 Mecanismo de rotura de las rocas por la acción de cargas que actúan al unísono. El valor optimo de la distancia entre los ejes de las cargas contiguas en una fila de cargas a op se determina de la condición de obtención de un corte continuo entre las cargas vecinas en las filas como resultado de la superposición de las componentes tangenciales de las ondas de tensión , provocadas por la explosión de estas cargas. Aquí el límite de resistencia dinámica a la tracción debe ser superado por el valor suma de las amplitudes de las componentes tangenciales de las ondas en toda la longitud entre los ejes de las cargas vecinas: 2 ∑σ ti [ ] = σ t 1 (r , t ) + σ t 2 (a − r , t ) ≥ σ td (116) i =1 Donde t – tiempo transcurrido desde el momento de la explosión. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 53 �Tesis Doctoral Figura 16 Representación geométrica del área de trituración de las rocas en el cuele recto o de trituración. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Figura17. Tabique de rocas a triturar entre el barreno cargado y el taladro de compensación. Caso : Litología – gabro. Sustancia explosiva Tectron 100.Túnel Ojo de Agua –Serones M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Figura 18 Representación del mecanismo de fragmentación de las rocas en el cuele cilíndrico con dos taladros de compensación. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral El máximo valor de la distancia entre los ejes de las cargas vecinas se obtiene de la [ ] condición de igualdad entre el límite de resistencia dinámica a tracción σ td y la magnitud suma de la máxima amplitud de las componentes tangenciales de las ondas de tensión que se encuentran en el centro entre las cargas vecinas 2 ∑σ i =1 t max [ ] ⎛a ⎞ = 2σ t max ⎜ max ⎟ = σ td ⎝ 2 ⎠ (117) Con ello se supone que la explosión de las cargas en la fila ocurre al unísono y no se tiene en cuenta la influencia de otras ondas que puedan actuar. El cálculo de la distancia racional ap se realiza por uno de los métodos de aproximaciones sucesivas o grafoanalíticamente tomando como primera [1] = amax , por la fórmula (120). Para este valor a [ap1] = a max se aproximación aap comprueba la condición de corte entre las cargas vecinas (121) para una distancia a r* ( ≤ r* < a) por la línea de cargas, a la cual el valor suma 2 2 ∑σ t es mínimo, pero i =1 sobrepasa el límite de resistencia a tracción dinámica (Otaño,1983) (figuras 19 y 20), es decir: [ ] ⎞ ⎛ 2 ⎜ ∑ σ t ⎟ ≥ σ td ⎝ i =1 ⎠ min (118) Con esta condición se logra el corte por la línea de unión de las cargas de tal forma que el contorno obtenido sea lo más cercano posible al proyectado y se obtenga un mínimo de sobre excavación. III.6.1 Mecanismo de rotura de los cueles rectos en ranura (cremallera) Un caso particular de mecanismo de rotura de cargas que actúan simultáneamente son los cueles rectos en ranura, los cuales pueden presentarse en dos variantes: con taladros vacíos de compensación y con barrenos vacíos de compensación. En la primera variante la ranura se forma mediante la rotura (trituración) del tabique entre el barreno cargado y los taladros vacíos contiguos, el desplazamiento de las rocas hacia las cavidades de compensación (taladros vacíos) y su expulsión de la cavidad de cuele por el empuje de los gases de la explosión.(figura 21). En el segundo caso , es decir con barrenos de compensación , la cavidad de compensación de estos es muy limitada y por lo tanto la roca triturada en su totalidad no se puede desplazar hacia la cavidad de compensación ,es por ello que el criterio M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Figura 19. Determinación de la distancia racional entre cargas en la voladura de contorno M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Figura 20a Gráfico esquemático para determinar la distancia r* Campo tensional generado por dos cargas aisladas y la accióon conjunta de ellas.trasv ase esteOeste.Túnel Ojo de Agua-Serones.Litología:Gabro. 160 1- Tensión generada por la carga 1 2- Tensión generada por la carga 2 140 3- Campo tensional generado por ambas cargas,MPa 4- Límite de resistencia dinámica a la tracción,MPa 120 100 80 60 40 20 3 2 0 0,0 d 4 st 1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Distancia al centro de la carga,m Figura 20b Gráfico para determinar la distancia r* en el caso de la litología gabro M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 95 �Tesis Doctoral que considera el desplazamiento de las rocas hacia esta cavidad no se cumple , es por ello que los barrenos de compensación solo cumplen la función de barrenos guías en la formación de la ranura de corte que se crea por la línea de unión de los centros de los mismos. La distancia entre los centros de los barrenos cargados y vacíos está determinada por el radio de trituración.(figura 22). III.7 Modelación de las discontinuidades del macizo rocoso (agrietamiento) Las expresiones para modelar el campo tensional alrededor de la carga explosiva se conciben a partir de considerar al medio rocoso como homogéneo, isótropo y continuo. Sin embargo hay que tener en cuenta las características geo-estructurales del macizo rocoso, en particular el agrietamiento. Las investigaciones realizadas al respecto por Seinov (1964,1974) establecen la influencia de la dimensión de las gritas y las propiedades de su relleno sobre el grado de fragmentación del medio rocoso detrás del plano de grietas. En el caso de grietas abiertas cuya abertura sobrepase el valor de la amplitud de desplazamiento del medio la onda prácticamente se refleja en su totalidad desde la superficie libre , en este caso desde la grieta. En aquellos casos en que la abertura de las grietas es menor que la amplitud de desplazamiento del medio ocurre una caída de la energía de la onda a consecuencia de la perdida en la reflexión y la dispersión, la que está determinada por los parámetros de las grietas, y la orientación de éstas respecto a la dirección de la explosión. Seinov establece un modelo lineal de dependencia entre la abertura de las grietas y la perdida de energía. Turuta et al (1974) investigó las particularidades de la transmisión de la energía de la explosión en rocas agrietadas y estableció que al pasar a través de una grieta la velocidad de desplazamiento en la onda de tensiones pasante varía según la dependencia: r i V pasante = V2 K l Donde: (119) V2- velocidad de desplazamiento en un medio monolítico; r- distancia recorrida por la onda; M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 96 �Tesis Doctoral Figura 21. Mecanismo de rotura del cuele de ranura con taladros de compensación. Figura 22. Mecanismo de rotura del cuele de ranura con barrenos de compensación. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 97 �Tesis Doctoral l- tamaño del bloque (disyunción); K- coeficiente, que considera la caída de tensión a consecuencia de la diferencia de rigidez acústica del material del bloque y del relleno de la grieta, se determina por la fórmula: Vrelleno ρ relleno VLD ρ o K= ⎛V ⎞ ρ 1 + ⎜⎜ relleno relleno ⎟⎟ ⎝ VLD ρ o ⎠ 4 donde : Vrelleno , ρ relleno y VLD , ρ o - (120) representan la rigidez acústica respectivamente del relleno de las grietas y del material del bloque Por otro lado, Azarkovich et al (1984), plantean ciertas insuficiencias de las clasificaciones de los macizos rocosos según su agrietamiento, la principal de ellas es que no considera la abertura de las grietas, de cuyo parámetro depende la extensión de los esfuerzos generados por la voladura y la resistencia del macizo a los esfuerzos externos, además de que no considera la orientación del sistema de grietas predominante respecto a la orientación de los esfuerzos generados por la voladura. Respecto a esta problemática Riats y Chernishev (1970) proponen una clasificación de los macizos por el grado de agrietamiento, que considera simultáneamente la densidad de la red de grietas (blocosidad) y la oquedad de las grietas en el macizo, que evidentemente da un enfoque equivalente a considerar simultáneamente la distancia entre grietas y su abertura. Shuifer y Azarkovich (1982) proponen una dependencia entre la velocidad de propagación de las ondas elásticas en el macizo (Cm) y en testigos (CLt) y la oquedad de las grietas en el macizo Cm = C Lt 1 (1 − nl ) ; (121) n 1 + 400 l 1 − nl donde : nl – oquedad lineal de grietas en el macizo La magnitud del coeficiente nl puede ser determinada por la expresión nl = Δe (122) de donde : Δe – abertura de la grieta de – distancia media entre grietas M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Baron y Kliuchnikov (1967) para modelar el agrietamiento proponen el coeficiente monolítico relativo Kmon , que para las rocas monolíticas toma el valor de 1 , para las fuertemente agrietadas el valor de 0 y para el valor intermedio 0,5, a partir de este coeficiente y el espaciamiento entre grietas clasifican a las rocas en tres grupos. Esta clasificación establece rangos de variación del espaciamiento muy amplios por lo que también el valor del coeficiente está restringido a estos valores. Además proponen tres casos de disposición relativa de la superficie libre, la superficie de las grietas y la dirección de la onda de tensiones , es decir cuando γ = 020º; γ = 20º-70º y cuando γ = 70º-90º.Las mejores condiciones para el contorneado se producen en el último caso y las peores en el segundo. Esta clasificación también es muy restringida. En ambos casos y a partir de los estudios de agrietamiento y de la valoración de las características mecánico-estructurales de los macizos rocosos cubanos más jóvenes que los europeos, con tectónica más compleja y agrietamiento más intenso, se propone ampliar la cantidad de rangos y establecer coeficientes que tengan en cuenta tanto el espaciamiento de las grietas como la dirección de la onda de choque respecto a la superficie libre. Ambas clasificaciones de establecen en las tablas 15 y 16 del subacápite III.8.5 y se representan en la figura 23. III.8 Criterios para el diseño, el cálculo y la ejecución de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas. Introducción. En este acápite se exponen los criterios para el diseño, el cálculo y la ejecución de los trabajos de perforación y voladura en el laboreo de excavaciones subterráneas mineras e hidrotécnicas de pequeña y mediana sección transversal. Los mismos fueron elaborados a partir de los resultados alcanzados tanto por la modelación matemática del proceso físico de la fragmentación de las rocas por voladura y de su validación mediante trabajos experimentales en diferentes excavaciones subterráneas, y también mediante la generalización de la experiencia acumulada en el laboreo de este tipo de excavaciones. Los criterios se establecen para el conjunto de barrenos en el frente, que incluye los tipos de barrenos por sus funciones: de cuele, ayudantes de cuele, de arranque, ayudantes de contorno y contorno. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Tabla 9 Coeficiente de agrietamiento relativo del macizo Kg Nº Clasificación Espaciamiento,m Kg 1 Muy poco agrietado 1-1,5 1,0 2 Poco agrietado 0,8 -1,0 0,95 3 Agrietamiento medio 0,6-0,8 0,90 4 Muy agrietado 0,4-0,6 0,85 5 Fuertemente agrietado 0,2-0,4 0,80 6 Extraordinariamente agrietado 0,1-0,2 0,70 Tabla 10 Coeficiente de influencia de la orientación del sistema de agrietamiento principal respecto a la superficie libre y a la dirección de la onda de choque.(Koch). Nº Ángulo γ Koch 1 0-10 0,45 2 10-25 0,55 3 25-50 0,70 4 50-75 0,85 5 75-90 1,00 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Figura 23 Casos de disposición relativa de la superficie libre (S.L.) , la superficie de las grietas (S.G.)y la dirección de la onda de presión (D.O.P.) a) 0 ≤ γ 〈10 b) 10 ≤ γ 〈 25 c) 25 ≤ γ 〈50 d) 50 ≤ γ 〈75 y e) 75 ≤ γ ≤ 90 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Debido a la amplia utilización de los cueles rectos cilíndricos con barrenos de compensación se plantean los principios de cálculo de este cuele en sus dos variantes: con uno y dos taladros de compensación, además se describe el mecanismo de rotura de las rocas en ese tipo de cuele tomando como base teórica la acción de la explosión sobre el medio rocoso. III.8.1 Principios generales. El primer principio es concebir el diseño de cada grupo del conjunto de barrenos en dependencia de su función y de las condiciones en la que se producirá la acción de la explosión sobre el medio rocoso. En base a ello se puede señalar que la función de cada grupo de barrenos es decisiva. Si con la voladura de los barrenos de cuele se alcanzan las dimensiones adecuadas de la cavidad de cuele se crearán las condiciones suficientes y necesarias para lograr el máximo avance dada la incidencia directa de este grupo de barrenos sobre este indicador. Por sus particularidades la caracterización del mecanismo de fragmentación de las rocas en el cuele tiene connotación fundamental. A diferencia de los criterios existentes para el diseño de los trabajos de perforación y voladura en el laboreo de excavaciones subterráneas de sección transversal pequeña y media, que se han fundamentado en la generalización de los resultados obtenidos de la práctica y de voladuras experimentales, la nueva concepción que se expone en esta tesis consiste en el diseño de los parámetros de los grupos del conjunto de barrenos sobre la base de la acción de la explosión sobre el medio rocoso. III.8.2 Criterios para el diseño y el cálculo de los parámetros de los barrenos de cuele. Debido a la particularidad de este grupo de barrenos, como se señaló anteriormente, es necesario antes de presentar los criterios para el diseño de los mismos precisar los aspectos fundamentales de su mecanismo de rotura. A partir de la clasificación general principal de los cueles reconocida por los diferentes investigadores de la temática: cueles inclinados, cueles rectos y cueles combinados, el autor de esta tesis doctoral plantea una nueva clasificación de los cueles en base a la acción de la explosión sobre el medio rocoso. Es por ello que se plantea que los cueles inclinados, en el que se toma como caso clásico el cuele en cuña vertical, se diseña a partir de considerarlo como un cuele M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 101 �Tesis Doctoral separante o fragmentante, por lo que su mecanismo de rotura se fundamenta principalmente en la fragmentación de las rocas que se encuentran en la cavidad de cuele. En los cueles rectos, en los cuales se presentan como casos clásicos los cueles cilíndricos, el mecanismo de rotura tiene como fundamento la trituración del tabique que está situado entre el barreno cargado y el taladro vacío o de compensación, por lo que se consideran cueles triturantes. En los cueles combinados, como su nombre lo indica se combina tanto la acción fragmentante como triturante, por lo que se puede señalar que son cueles triturantefragmentantes. Para el cálculo de la estructura de los cueles se utilizó un enfoque metodológico único, en correspondencia con el cual el cuele es un esquema tecnológico tal de disposición de los barrenos y taladros, que con un desarrollo sucesivo de la voladura se garantiza la formación de una segunda superficie libre con una dimensión no menor de 1m, necesaria y suficiente para el posterior trabajo de los barrenos de arranque con línea de menor resistencia (LMR) constante (Wo). El esquema de desarrollo de la cavidad de cuele al aumentar el denudamiento desde una dimensión inicial H1 hasta la dimensión final Hk ≥1m, se ofrece en la figura 24a. Se observa que el coeficiente de proporcionalidad n entre la superficie libre Hi y el valor de la línea de menor resistencia (LMR) Wi caracteriza la volabilidad de las rocas, debido a que para la condición Hk = 1m es igual numéricamente a la línea de menor resistencia de los barrenos de arranque, por cuya magnitud, respecto al diámetro del barreno d, se valora la resistencia real del macizo a la acción de fragmentación de la explosión. En las figuras 24 b y 24c se muestran respectivamente el desarrollo del cuele recto triturante (cilíndrico) y el desarrollo del cuele en cuña, los cuales fueron diseñados y experimentados en gabros y tobas. III.8.2.1 Criterios para el cálculo de los principales parámetros de la estructura de los cueles rectos o triturantes. Los resultados de las investigaciones plantean al menos tres principios para el diseño de estos cueles, los cuales son los siguientes: • La trituración del tabique rocoso entre el barreno cargado y el taladro vacío o de compensación; M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 102 �Tesis Doctoral 24a- Desarrollo teórico 24b- Desarrollo del cuele cilíndrico 24 c.-Desarrollo del cuele en cuña Litología :gabro Litología :tobas Sustancia explosiva tectron 100 . Sustancia explosiva amonal. Figura 24 Desarrollo de la cavidad de cuele. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 103 �Tesis Doctoral • El desplazamiento de la roca triturada hacía el taladro de compensación; • La limpieza o expulsión de las rocas trituradas fuera de la cavidad de cuele. En la primera fase juega un papel fundamental la onda de tensiones, que es la encargada de la trituración del tabique rocoso. En las fases restantes el rol fundamental lo realiza el efecto de burbuja de la explosión, es decir la presión de los gases que permiten la evacuación de la roca triturada. Esta descripción cualitativa del mecanismo de rotura, permite establecer el primer criterio de proyección de las dimensiones de estos cueles que es el siguiente: Primer Criterio. B = Rtriturac + Dtaladro 2 (123) Esta expresión se expresa geométricamente en las figuras 16 y 17. Segundo Criterio. El volumen de la cavidad de cuele a formar debe de ser tal, que quepa en ella la roca triturada mullida. Es decir, la relación entre el volumen de la cavidad de cuele y el volumen de roca triturado sea igual al coeficiente de compensación, que a su vez puede ser considerado al coeficiente de esponjamiento de las rocas pero con cierto nivel de compactación, la mayoría de los investigadores sitúa el valor de este coeficiente en 1,25 a partir de la condición (39). En el caso del cuele recto con un barreno de compensación el volumen de trituración se determina según la figura 25. A partir de los parámetros: d b , Dtaladro y B por las expresiones siguientes Cos β = Rtaladro − Rb B h = B senβ ; α = 180 − β ⎡⎛ R + Rb ⎞ πR 2 β πR 2α ⎤ Atrituración = 2 ⎢⎜ taladro ⎟h − taladro − b ⎥ 2 360 360 ⎦ ⎠ ⎣⎝ Vtrituracion = Atrituraciónlbη 2 Vtaladro = πRtaladro l taladro (124) (125) (126) (127) (128) Entonces el volumen necesario de la cavidad de compensación será: M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Figura 25 Determinación del volumen del área de trituración M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Vcavcomp = (K mullido − 1)Vtrituración (129) Con este principio se garantiza el desplazamiento de las rocas trituradas hacia la cavidad de cuele formada por la voladura de este primer barreno cargado. Tercer Criterio. Consiste en garantizar la expulsión de la roca triturada y aplastada dentro de la cavidad de cuele. En este tipo de cuele la cavidad de cuele final se alcanza con el ensanchamiento paulatino de esta cavidad mediante la voladura consecutiva de los restantes barrenos de cuele con el retardo adecuado. Los parámetros principales que caracterizan el cuele recto con un taladro de compensación vacío son: la dimensión necesaria de la cavidad de cuele H, la cantidad de barrenos cargados N c arg ados , la cantidad de barrenos de compensación N comp y el volumen de la cavidad de cuele Vcuele. La cantidad de taladros de compensación en el cuele recto se determina por la expresión: ⎛ Vcavcomp ⎞ recto Ncomp = ENT ⎜ ⎟ +1 2 ⎝ 0,785Dtaladrol ⎠ (130) (Donde ENT- es la parte entera de la relación calculada La relación de iteración para los cueles rectos y las dependencias para la determinación de sus parámetros son las siguientes: H i +1 = 2 N recto c arg (N recto comp −1 )/ 2 B(1 + 2n ) i recto ⎧⎪4(k + 1), N comp = 1 ,2 ⎫⎪ =⎨ ⎬ recto ⎪⎩2(2k + 3), N comp = 3 ⎪⎭ recto Vcavcuele = H k2 .l.η (131) (132) (133) donde: i = 1,2,......, k k − es el paso final de la iteración n - es el índice de acción de la explosión El ciclo se repite hasta que H i +1 ≥1m M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral III.8.2.2 Cuele recto cilíndrico con dos taladros vacíos de compensación Se mantienen los mismos principios que se enunciaron para el cuele cilíndrico con un taladro vacío de compensación, pero la existencia de dos taladros vacíos de compensación facilita el desplazamiento de las rocas trituradas hacia la cavidad de compensación. La distancia desde el centro del barreno cargado hasta el centro de uno de los taladros vacíos se determina por la expresión (123). Sin embargo es necesario determinar también el otro parámetro decisivo que es la distancia entre los centros de los taladros vacíos htal , lo que significa el reconocimiento de la necesidad de triturar el segundo tabique de rocas el cual se encuentra entre los taladros vacíos. Es por ello que aquí además del criterio enunciado para el cuele cilíndrico con un taladro de compensación son necesarios otros criterios adicionales. Es decir la distancia entre el eje del barreno cargado y el eje de unión de los centros de los taladros vacíos será: Rtrit = ht (134) Y la distancia entre los centros de los taladros vacíos: htal = 2 2 Dtal − 4 Rtrit Dtal 2 = Dtal − 4 Rtrit Dtal 4 (135) Con ello se garantiza la trituración del tabique existente entre los taladros vacíos (figura 18), además se debe de cumplir el principio del desplazamiento de la roca triturada hacia las cavidades de compensación es decir según la expresión (39) y la expulsión por los gases de la roca triturada y comprimida dentro de la cavidad de cuele formada. III.8.2.3 Cueles en ranura o de cremallera Se puede presentar en dos variantes con taladros o barrenos de compensación En la primera variante la distancia entre los centros del barreno cargado y el taladro vacío se determinará por la expresión (123) (figura 21).Expresión similar a la que se propone para proyectar distancia entre el centro del barreno cargado y el taladro vacío en el cuele cilíndrico. En la segunda variante la cavidad de compensación no es suficiente para permitir el desplazamiento de la roca triturada hacia ella y se requiere de un esfuerzo adicional para lograr el desplazamiento de las paredes de la ranura creada con el cuele, cavidad adicional que favorece este desplazamiento (figura 22). M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Hi = 2 Rtrit + 4B 2 (136) III.8.3 Criterios para el cálculo de los principales parámetros de la estructura del cuele en cuña vertical. A partir de la generalización de investigaciones experimentales sobre el mecanismo de rotura de las rocas en los cueles en cuña (figura 26) en diferentes condiciones ingeniero-geológicas y de investigaciones realizadas por el autor (Sargentón,1997, 2005) se pueden plantear los principios de diseño de este cuele siguientes : • Se debe lograr la rotura de las rocas por el fondo de los barrenos (del cuele) • Debe lograrse el corte por la línea de unión de los pares de barrenos , de forma tal que se conformen las superficies laterales del cuele • Se debe fragmentar la masa rocosa dentro del cuele , con la granulometría adecuada que permita su expulsión de la cavidad del mismo • La limpieza de la cavidad de cuele, es decir que quede la cavidad de cuele lo más limpia posible, con lo cual quedaría formada la segunda superficie libre. Las dimensiones de este cuele son las siguientes: • Distancia entre fila de los pares de barrenos, a cuña • Distancia por el fondo entre los barrenos en la fila , bcuña • Distancia entre las bocas de los barrenos en la fila, Wcuña Las mismas se representan en la figura 27 Y se determinan por las expresiones: bcuña = 2rtrituración KagrietKsolape (137) a cuña = 2ragrietamiento K agriet K solape (138) Wcuña = 2(acuña − bcuña ) + bcuña kll α cuña = arccos (Wcuña − bcuña ) 2l b (139) (140) Donde: K agriet − Coeficiente que tiene en cuenta el agrietamiento del macizo rocoso K solape − el mismo tiene en cuenta el solape de las zonas de trituración y de agrietamiento del par de barrenos en el primer caso y de los barrenos situados en dos filas contiguas en el segundo caso ( ver M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 46 �Tesis Doctoral Figura 26 Mecanismo de rotura del cuele en cuña por la acción de la explosión. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Figura27 Esquema de disposición de los barrenos en el cuele en cuña. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral figura 26). Se asume para la zona de trituración igual a 0,9 y para la zona de agrietamiento igual a 0,5 k ll - coeficiente de llenado del barreno de cuele lbarreno - longitud del barreno de cuele, m Los parámetros principales que caracterizan la estructura del cuele son: • La dimensión necesaria de la cavidad de cuele según el principio del desarrollo de la cavidad de cuele y la figura anteriormente planteada se determina mediante la relación de iteración: H i = acuña .i (141) Donde : i – es el paso de iteración. El paso final de iteración se determina de la condición i = k ; H k = a cuña .k ≥ 1 (142) Y el sistema de ecuaciones para la determinación de los restantes parámetros de la estructura del cuele en cuña sería: N c arg ados = 2k N comp. = 0 (143) ⎛W + b ⎞ Vcuele = ⎜ cuña cuña ⎟acuña (k − 1).lηsenα cuña 2 ⎝ ⎠ En la tabla 1 del ANEXO 13 aparecen los parámetros teóricos y prácticos del cuele en cuña vertical para todas las litologías en estudio. III.8.4 Criterios para el diseño de los parámetros de los barrenos de arranque. Como se señaló en los epígrafes anteriores, a consecuencia de la voladura de los barrenos de cuele, se debe crear una cavidad suficiente y necesaria, que permita la formación de la segunda superficie libre, además una dimensión lineal de esta cavidad no menor de 1m, creadas estas condiciones, el diseño y el cálculo de los parámetros de los barrenos de arranque se realiza considerando la existencia de esa superficie libre y a semejanza con la voladura en un banco. En el caso de las excavaciones de sección transversal media y pequeña la voladura de los barrenos de arranque puede producirse con fondo libre y con fondo cerrado. La experiencia acumulada en la excavación de excavaciones subterráneas con frente adelantado confirma la obtención de ángulos de rotura del cráter de voladura de 90 grados y de 135 grados en la parte inferior (ver figura 28). M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Figura28 Mecanismo de rotura de los barrenos de arranque con fondo libre. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 46 �Tesis Doctoral Diversos autores señalan la necesidad de que los barrenos de arranque sean al menos un 10% menor que los de cuele, pero no argumentan el fundamento teórico de este criterio. En este trabajo se fundamenta teóricamente el principio, en virtud del cual se logra aumentar la efectividad del arranque de estos barrenos si se explosionan con fondo libre y consecuentemente se alcanza un mayor aprovechamiento de los mismos. La línea de menor resistencia se determina a partir de la expresión (110) mediante el término: Warr = Wmax K g K oc (144) III.8.5 Criterios para el diseño de los parámetros de los barrenos de contorno. El desarrollo alcanzado por la tecnología de los trabajos de perforación y voladura en la actualidad obliga a la utilización de la voladura de contorno o lisa. Por ello el diseño de los parámetros de este grupo del conjunto de barrenos se debe realizar sobre la base de utilizar cargas desacopladas con espacios radiales de aire , esta tecnología es imprescindible para lograr contornos rocosos más lisos y menos agrietados , con los cuales es mayor la estabilidad de las excavaciones , disminuyen los riesgos de accidentes y las superficies denudadas de las excavaciones ofrecen menos resistencia aerodinámica al paso del aire y del agua por la excavación. En este caso los parámetros principales son : la distancia entre los barrenos de contorno a , la línea de menor resistencia (LMR), la distancia del eje del barreno de contorno al contorno proyectado de la excavación y el coeficiente de aproximación de las cargas m. La determinación de la distancia entre los barrenos de contorno se realiza bajo el principio de que los esfuerzos de tracción producidos por el campo tensional favorezcan el corte por la línea de unión de los barrenos, por lo que el parámetro a se calcula por la expresión: acontorno = 2 rg k g k och (145) Donde: rg - radio de agrietamiento que se produce entre dos cargas que explosionan al unísono. k g − coeficiente de agrietamiento que tiene en cuenta el grado de agrietamiento de las rocas; M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral k och - coeficiente que tiene en cuenta la orientación de las grietas respecto a la dirección de la onda de tensiones. El coeficiente de agrietamiento se establece como se explicó en el acápite III.7 a partir del perfeccionamiento de la clasificación de las rocas propuesta por Barón et al (1967), los valores del mismo se muestran en la tabla 9 .De igual forma el coeficiente que tiene en cuenta la dirección de la onda de choque respecto a la superficie libre se pueden apreciar en la tabla 10. La línea de menor resistencia (LMR) W, se determina para la voladura de recorte a partir del coeficiente de aproximación de las cargas ( m ) mediante la relación m = a = (0,8 ÷ 1,2) (Baron y W Kliuchnikov, 1967).Aunque Wolf (1999) y Walter (2001) proponen un rango de variación de este coeficiente algo más estrecho m = 1 ÷ 1,5 pero cercano al valor anterior, en las condiciones de la investigación el valor más adecuado es: W= a a = m (0,8 ÷ 1,2) (146) La distancia del eje del barreno de contorno al contorno proyectado de la excavación (figura 29 ) se determina por la expresión: c ≥ Rtrit (147) Con los criterios que se señalan se logra alcanzar un contorno lo más cercano posible al contorno proyectado con una sobre excavación mínima , pero además de este objetivo la voladura de contorno permite la obtención de superficies estables en los lados y el techo de la excavación. La estabilidad del contorno obtenido después de la voladura se alcanza con la condición (Shuifer et al ,1982 y Azarcovich et al,1984,1996,1997 ): ⎛d ⎞ h=⎜ b ⎟ ⎝ 6 ⎠ (148) Donde : h – dimensión promedio (altura) de la irregularidad del contorno. db- tamaño del bloque natural de rocas en el macizo. Esta condición se fundamenta en considerar la existencia de bloques de diferentes tamaños en dependencia del agrietamiento en los macizos rocosos y en que la estabilidad de los contornos obtenidos, extiéndase lados y techos, está relacionada con el grado de confinamiento de los bloques en los mismos – cuanto menos sobresalgan los bloques del contorno de la pared esta será más estable. Por ello para M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Figura 29.Representación de la distancia del centro del barreno de contorno al contorno de proyecto de la excavación 1.Línea de ubicación de los barrenos de contorno. 2.Barreno de contorno. 3 Contorno de proyecto. H p - altura de proyecto de la excavación Ap -Ancho de proyecto de la excavación. l p - profundidad de los barrenos Rc -Radio de curvatura de la bóveda. Rtrit radio de trituración producido por la carga desacoplada de SE. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral prevenir la caída de los bloques de la pared, estos no deben sobresalir más de la mitad o con cierta reserva un tercio de su tamaño. III.9 Resumen del capítulo. Se realiza la modelación de la onda de detonación, de la onda de choque y de la onda de presión a partir del modelo matemático propuesto por Ismailov (Gogoliev,1965 y Staniukovich ,1971) y del campo tenso-deformacional mediante el modelo de Borovikov y Vaniagin (1995) para cargas compactas sobre la base de la acción de la explosión sobre el medio rocoso. De igual forma se modeló la onda de presión mediante el modelo de Azarcovich et al (1997) y Matveichuk y Chursalov (2002) y el campo tenso deformacional por el modelo de Bovovikov y Vaniagin (1995). Después de esta modelación y a partir de los criterios de fragmentación se explican los mecanismos de rotura de las rocas en los diferentes grupos del conjunto de barrenos y se presentan los criterios para el diseño y la ejecución de las voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas. Además se analizan los principios para la modelación matemática del agrietamiento y se adecuan los valores del coeficiente monolítico relativo propuesto por Barón et al (1987) para modelar el agrietamiento a los macizos rocosos cubanos. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral CAPÍTULO IV M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral CAPÍTULO IV VALIDACIÓN DE LOS CRITERIOS PROPUESTOS DE DISEÑO Y EJECUCIÓN DE LAS VOLADURAS Introducción. La validación de los criterios que se proponen se realizó mediante trabajos experimentales orientados en tres vertientes: • Trabajos de laboratorio. • Trabajos de campo • Voladuras experimentales IV.1Trabajos de laboratorio. Estos trabajos fueron realizados en los laboratorios de Mecánica de rocas y de Física de las rocas del ISMM “Dr. Antonio Núñez Jiménez” y de las empresas de Investigación y Proyectos de Recursos Hidráulicos de Holguín. Los tipos de ensayos y de determinaciones ya fueron explicados en el capítulo II. IV.2 Trabajos de campo. Los trabajos de campo fueron realizados en los trasvases y las minas donde se realizaron las investigaciones: • Los Trasvases: Este-Oeste, Caney –Gilbert y Sabanalamar –Pozo Azul • Las minas Mercedita, Amores y El Cobre. Los trabajos de campo consistieron en: a. El estudio de las características estructurales y tectónicas de los macizos investigados e incluye la descripción petrográfica (tratadas en el capítulo II). b. El estudio del agrietamiento. (desarrollado en el Capítulo II). c. La toma de muestras para la determinación de las propiedades másicas, de resistencia y acústica fundamentalmente. d. La medición de las dimensiones de la excavación, su sección trasversal y la calidad del contorneado de las excavaciones. e. La medición y determinación de los indicadores de efectividad de las voladuras en la excavación de las obras subterráneas siguientes: avance del M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 46 �Tesis Doctoral frente de excavación en la voladura, coeficiente de aprovechamiento de los barrenos, dimensiones de la excavación, determinación de la sobre o subexcavación, consumo de sustancia explosivas y de medios de explosión, metraje de barrenación y calidad del contorneado. f. Observación científica de los resultados de las voladuras. a. Influencia del agrietamiento en el mecanismo de rotura de las rocas en el cuele. b. Influencia del agrietamiento en la calidad del contorneado y en la sobre excavación. c. Granulometría de la roca volada. IV.3 Muestreo de rocas. La toma de muestra comprendió tanto muestras regulares (cilíndricas con 42 y 56 mm de diámetro) como irregulares (monolitos) de rocas en las obras y minas investigadas para la determinación de las propiedades anteriormente señaladas. IV.4 Trabajos de medición de la sección transversal. Se realizó la medición de las dimensiones de las excavaciones subterráneas (ancho, alto, perímetro activo y área de la sección transversal) y el cálculo de las características del contorneado (rugosidad y sobreexcavación) tanto en las voladuras experimentales como de producción. Fueron medidos los principales parámetros de los trabajos de perforación y voladura: distancia entre los barrenos de cuele, contorno y arranque, profundidad de los barrenos; línea de menor resistencia y avance del frente de excavación. Para el levantamiento de la sección transversal se utilizó el método topográfico, mediante coordenadas polares, es decir, la medición del ángulo ϕ i y los radios vectores ρ i . A partir de los mismos se determinó el área de la sección transversal como la sumatoria de los triángulos que se forman por la expresión: [( )( )( )( )( )( )] 1 S = x −x y + y + x −x y +y + x −x y + y i 2 i i +1 i i +1 i +1 i +2 i +1 i +2 i +2 i −1 i +2 i −1 n −1 S p = ∑ Si (149) (150) i donde: M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 47 �Tesis Doctoral xi = ρ i cos ϕ i (151) y i = ρ i senϕ i (152) El perímetro activo como la sumatoria de los segmentos de recta que se obtienen al trazar el contorno n −1 Pa = ∑ Pai 1 (153) ( ) ( ) 2 2 Pai = ⎛⎜ xi +1 − xi + yi +1 − yi ⎝ a= Pa 2(n − 1) (154) (155) Las coordenadas de los puntos de la línea media serían: x mi = y mi = ( xi + xi +1 ) 2 ( yi + yi +1 ) 2 (156) (157) La longitud de la línea media n−2 Lmedia = ∑ l mi 1 l mi = l= (x i m − x mi +1 ) 2 + ( y mi − y mi +1 ) 2 Lmedia n−2 (158) (159) (160) Estos elementos se pueden apreciar en la figura 30. A partir de la medición de la sección de laboreo de la excavación en coordenadas polares, se determinó también el perímetro activo específico p ′ (Barón y Kliuchnikov, 1967) mediante la relación: p′ = Pa ,ml/m3 Sp (161) Para valorar la calidad del contorneado se realizó un estudio de la rugosidad del contorno de la excavación, por lo cual se determinó también la longitud total de la línea media Pm. La medición de las irregularidades a partir de la línea media del perfil rugoso es posible ya que un aumento de la longitud de la línea media trae consigo un aumento de la rugosidad. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 48 �Tesis Doctoral Figura 30. Elementos de la rugosidad h-altura ; l – base; a-lado; α-ángulo de inclinación; H-amplitud de la rugosidad; λ- paso de la rugosidad; L.M. -línea media; C.R.-contorno Real. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral Para todas las superficies rugosas se cumple la desigualdad: Pr 〉 Pm (162) Cuando Pr = Pm la superficie es lisa La diferencia Pr − Pm = ΔP , muestra el aumento de la longitud de la línea del contorno real en comparación con la longitud de la línea media. El índice de rugosidad se determina mediante la expresión: ρ= ΔP Pr = −1 Pm Pm (163) Los demás parámetros de la rugosidad se determinan por las expresiones siguientes. La altura de la rugosidad: ⎛l⎞ h = a−⎜ ⎟ ⎝2⎠ 2 (164) El paso de la rugosidad (165) λ = 2l La amplitud de la rugosidad (166) H = 2h Bondarenko (1981), propone otra expresión para determinar la sobreexcavación lineal promedio h= (S l − S p ) (167) Pl Expresión que es válida en caso de que no haya subexcavación. En la tesis se propone una expresión que perfecciona la propuesta de Bondarenko h= (S l − S p ) 2(S l − S p ) (Pl + Pp ) = (Pl + Pp ) (168) 2 La que puede ser aplicada en los casos de sobre y sub excavación. Para el cálculo de las dimensiones de la sección transversal de las excavaciones y las características de su contorneado se utilizó el programa informático en Excel sobre Windows XT CalSecTranv (Sargentón,2007c) . Los resultados de las mediciones del área de las secciones transversales alcanzadas con las voladuras de producción en el frente Ojo de Agua –Serones y Ojo de Agua- Yagrumal se muestran respectivamente en las tablas 11 y 13 y los de las voladuras experimentales en los M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 44 �Tesis Doctoral tramos Ojo de Agua-Yagrumal y Ojo de Agua-Serones se muestran en las tablas 12 y 14. respectivamente. Registro fotográfico de los experimentos. Se tomaron fotografías de los experimentos realizados las mismas tenían los objetivos de: • Registrar la cavidad de cuele obtenida por la voladura del cuele cilíndrico con un taladro de compensación. • Registrar el contorneado de las paredes y el techo obtenido con la voladura de contorno a partir de la proyección mediante los criterios de cálculo propuestos. • Registrar las grietas inducidas por la voladura de una carga compacta en las litologías objeto de estudio. IV.5 Voladuras experimentales. Las voladuras experimentales se realizaron en tres modalidades: voladuras de polígono, voladuras semindustriales y voladuras industriales. Las voladuras de polígono fueron realizadas en monolitos de rocas, en paramentos o en las paredes y los frentes de avances para estudiar los campos deformacionales destructivos (formación de grietas en barrenos aislados, entre dos o más barrenos, formación de la zona de trituración, la rotura del tabique en los cueles rectos cilíndricos con uno o dos taladros vacíos, conformación de la superficie entre dos barrenos con carga con espacio anular de aire entre otros). Las voladuras semindustriales comprendieron principalmente la voladura de forma independiente de los cueles rectos cilíndricos y de cuña tanto en los frentes de excavación como en los paramentos de los taludes. Las voladuras industriales se realizaron directamente en los frentes en condiciones de producción y en dos variantes explosionando todas las cargas con el retardo establecido y explosionando las cargas de forma secuencial para poder estudiar el efecto de los diferentes grupos de barrenos. Se realizaron voladuras experimentales en las minas: Mercedita, Amores, El Cobre y en los Trasvases: Caney-Gilbert y EsteOeste. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 45 �Tesis Doctoral Tabla 11 Levantamiento de la Sección transversal de la Excavación. Voladuras de Producción. Trasvase Este-Oeste. Tramo:Yagrumal –Guaro. Ojo de Agua-Serones Seccion Ancho,m Altura,m Sl ,m2 Sp,m2 Kse Pexc Proy. Llmedia a L λ h H ρ tang Grados I 7,40 6,45 36,21 30,89 1,17 16,27 14,91 15,14 0,45 0,89 1,78 0,08 0,15 0,0745 0,3932 21 II 7,10 6,50 35,68 30,89 1,15 16,28 14,91 15,13 0,45 0,89 1,78 0,08 0,16 0,0766 0,3987 22 III 7,70 6,55 36,71 30,89 1,19 16,35 14,91 15,22 0,45 0,90 1,79 0,08 0,15 0,0741 0,3921 21 IV 7,85 6,65 37,31 30,89 1,21 17,20 14,91 15,94 0,48 0,94 1,87 0,09 0,19 0,0794 0,4063 22 V 7,20 6,50 35,42 30,89 1,15 16,52 14,91 15,14 0,46 0,89 1,78 0,11 0,22 0,0906 0,4352 24 VI 7,70 6,50 36,41 30,89 1,18 16,36 14,91 15,19 0,45 0,89 1,79 0,08 0,17 0,0769 0,3997 22 VII 7,50 6,64 35,42 30,89 1,15 17,10 14,91 15,61 0,48 0,92 1,84 0,12 0,24 0,0952 0,4466 24 VIII 7,50 6,50 36,49 30,89 1,18 16,38 14,91 15,22 0,45 0,90 1,79 0,08 0,16 0,0763 0,3979 22 IX 7,66 6,61 37,01 30,89 1,20 16,82 14,91 15,34 0,47 0,90 1,80 0,12 0,24 0,0963 0,4492 24 X 7,60 6,60 36,33 30,89 1,18 17,09 14,91 15,73 0,47 0,93 1,85 0,11 0,21 0,0864 0,4246 23 XI 6,95 6,54 37,24 30,89 1,21 18,74 14,91 16,19 0,52 0,95 1,90 0,21 0,42 0,1575 0,5830 30 XII 7,70 6,15 35,71 30,89 1,16 16,07 14,91 14,92 0,45 0,88 1,76 0,08 0,16 0,0770 0,3999 22 Promedio 7,49 6,52 36,33 30,89 1,18 16,77 14,91 15,40 0,47 0,91 1,81 0,10 0,21 0,09 0,43 23,09 Tabla 12 Levantamiento de la sección transversal. Voladuras Experimentales. Tramo Yagrumal –GuaroFrenteOjo de Agua-Serones Sección Ancho ,m Altura,m Sl ,m2 Sp,m2 Kse Pexc,m Proy.,m Llmedia,m a, m L, m λ,m H ,m H , m ρ I 6,75 6,00 32,34 30,89 1,05 15,18 14,91 14,28 0,42 0,84 1,68 0,04 0,08 0,0634 II 7,20 6,05 33,21 30,89 1,08 15,55 14,91 14,46 0,43 0,85 1,70 0,82 1,65 0,0756 III 6,94 6,10 33,00 30,89 1,07 15,41 14,91 14,47 0,43 0,85 1,70 0,82 1,65 0,0650 IV 6,75 6,15 33,36 30,89 1,08 15,90 14,91 14,57 0,44 0,86 1,71 0,83 1,66 0,0911 V 6,94 6,00 33,41 30,89 1,08 15,56 14,91 14,50 0,43 0,85 1,71 0,83 1,65 0,0730 VI 7,30 6,05 33,23 30,89 1,08 15,46 14,91 14,50 0,43 0,85 1,71 0,83 1,65 0,0662 VII 7,18 6,08 33,21 30,89 1,08 15,87 14,91 14,67 0,44 0,86 1,73 0,83 1,67 0,0817 VIII 6,91 5,99 32,08 30,89 1,04 15,19 14,91 14,27 0,42 0,84 1,68 0,81 1,62 0,0648 IX 7,24 6,14 32,51 30,89 1,05 15,50 14,91 14,45 0,43 0,85 1,70 0,82 1,64 0,0728 X 7,19 5,97 31,96 30,89 1,03 15,31 14,91 14,31 0,43 0,84 1,68 0,81 1,63 0,0696 XI 7,26 6,03 33,19 30,89 1,07 15,34 14,91 14,53 0,43 0,85 1,71 0,83 1,65 0,0559 XII 6,04 33,48 30,89 1,08 15,53 14,91 14,53 0,43 0,85 1,71 0,83 1,65 0,0683 Prom 7,09 6,05 32,92 30,89 1,07 15,48 14,91 14,46 0,43 0,85 1,70 0,76 1,52 0,0706 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero Tang Grados hcalc,m 0,3618 20 0,10 0,3961 22 0,15 0,3663 20 0,14 0,4365 24 0,16 0,3889 21 0,16 0,3699 20 0,15 0,4124 22 0,15 0,3657 20 0,08 0,3883 21 0,10 0,3794 21 0,07 0,3392 19 0,15 0,3760 21 0,17 0,3817 21 0,13 46 �Tesis Doctoral Tabla 13 Levantamiento de la sección transversal. Voladuras de producción .Tramo: Yagrumal-Guaro. Frente: Ojo de Agua-Yagrumal. Sección Ancho ,m Altura,m Sl ,m2 Sp,m2 Kse Pécs,m Pproy.,m Llmedia,m a, m l, m λ,m H ,m H , m ρ tang Grados Hcalc,m I 6,85 6,35 36,05 30,89 1,17 16,60 14,91 15,31 0,46 0,90 1,80 0,10 0,20 0,084 0,419 23 0,31 II 7,45 6,30 35,96 30,89 1,16 23,54 14,91 18,12 0,65 1,07 2,13 0,38 0,76 0,299 0,830 40 0,22 III 7,05 6,20 36,08 30,89 1,17 16,95 14,91 15,29 0,47 0,90 1,80 0,14 0,28 0,109 0,479 26 0,31 IV 7,00 6,28 36,34 30,89 1,18 16,68 14,91 15,26 0,46 0,90 1,80 0,12 0,23 0,093 0,441 24 0,33 V 7,52 6,28 37,16 30,89 1,20 17,62 14,91 15,49 0,49 0,91 1,82 0,18 0,36 0,137 0,541 28 0,36 VI 6,85 6,20 35,45 30,89 1,15 17,92 14,91 15,65 0,50 0,92 1,84 0,19 0,38 0,145 0,558 29 0,25 VII 7,40 6,25 36,71 30,89 1,19 17,55 14,91 15,42 0,49 0,91 1,81 0,18 0,36 0,138 0,543 28 0,33 VIII 7,47 6,25 36,90 30,89 1,19 17,52 14,91 15,44 0,49 0,91 1,82 0,17 0,35 0,134 0,536 28 0,34 IX 7,37 6,25 36,91 30,89 1,19 17,62 14,91 15,49 0,49 0,91 1,82 0,18 0,36 0,138 0,543 29 0,34 X 7,41 6,25 36,79 30,89 1,19 17,51 14,91 15,42 0,49 0,91 1,81 0,18 0,35 0,135 0,537 28 0,34 XI 7,37 6,25 36,93 30,89 1,20 17,67 14,91 15,48 0,49 0,91 1,82 0,18 0,37 0,141 0,550 29 0,34 XII 7,40 6,25 36,71 30,89 1,19 17,55 14,91 15,42 0,49 0,91 1,81 0,18 0,36 0,138 0,543 28 0,33 Promedio 7,26 6,26 36,50 30,89 1,18 17,89 14,91 15,65 0,50 0,92 1,84 0,18 0,36 0,141 0,54 28 0,32 Tabla 14 Levantamiento de la sección transversal. Voladuras Experimentales. Tramo Yagrumal –GuaroFrenteOjo de Agua-Yagrumal Sección Ancho ,m Altura,m Sl ,m2 Sp,m2 Kse Pexc,m Proy.,m Llmedia,m a, m L, m λ,m H ,m H , m ρ I 6,80 6,10 32,57 30,89 1,05 15,37 14,91 14,37 0,43 0,85 1,69 0,06 0,12 0,069 II 5,05 6,10 31,56 30,89 1,02 17,58 14,91 15,83 0,88 1,76 3,52 1,70 3,41 0,111 III 4,80 6,00 31,74 30,89 1,03 17,76 14,91 15,71 0,89 1,75 3,49 1,69 3,38 0,131 IV 4,75 6,30 32,00 30,89 1,04 17,92 14,91 15,75 0,90 1,75 3,50 1,69 3,38 0,138 V 5,20 6,00 31,84 30,89 1,03 17,63 14,91 15,90 0,88 1,77 3,53 1,71 3,42 0,109 VI 5,35 6,05 32,27 30,89 1,04 17,74 14,91 15,82 0,89 1,76 3,51 1,70 3,40 0,122 VII 5,10 6,25 33,29 30,89 1,08 18,17 14,91 16,07 0,91 1,79 3,57 1,73 3,45 0,131 VIII 5,05 6,25 31,93 30,89 1,03 18,11 14,91 15,98 0,91 1,78 3,55 1,72 3,43 0,133 IX 5,35 6,20 32,36 30,89 1,05 17,93 14,91 15,94 0,90 1,77 3,54 1,71 3,43 0,125 X 4,85 6,10 31,72 30,89 1,03 17,87 14,91 15,82 0,89 1,76 3,54 1,70 3,40 0,130 XI 4,95 6,35 32,05 30,89 1,04 17,90 14,91 15,93 0,89 1,77 3,54 1,71 3,43 0,123 XII 4,90 6,15 32,46 30,89 1,05 18,01 14,91 15,87 0,90 1,76 3,53 1,70 3,41 0,135 Prom 5,18 6,15 32,15 30,89 1,04 17,67 14,91 15,75 0,85 1,69 3,38 1,57 3,14 0,121 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero Tang Grados hcalc,m 0,378 21 0,11 0,483 26 0,04 0,527 28 0,05 0,544 29 0,06 0,478 26 0,05 0,508 27 0,08 0,528 28 0,13 0,533 28 0,06 0,515 27 0,08 0,526 28 0,05 0,512 27 0,06 0,537 28 0,09 0,506 27 0,07 47 �Tesis Doctoral IV.5.1 Planificación de las voladuras experimentales. Introducción. En el marco teórico de esta tesis se ha expuesto el basamento experimental que ha caracterizado a la ciencia de la fragmentación de rocas, su desarrollo actual se orienta a sostener esta tendencia, por lo cual fue preciso emprender acciones en esta dirección no solo con el objetivo único de validar el modelo teórico que se expone, sino como una herramienta fundamental para enriquecer el propio modelo teórico. El fundamento científico del diseño y de la planificación experimental es la teoría matemática del experimento tratada por diversos autores de las ciencias mineras Mindely (1974), Mitrofanov et al (1982),Gusiev y Sheremiet (2005), Porotov (2006) y de las ciencias matemáticas, Blaisdell,(1993); Guerra Bustillo et al (2003) y Skobelina ,Liubek y Katisheva (2005). El diseño y la planificación experimental que se exponen en la tesis se fundamentan en los principios que exponen estos autores y los principios surgidos en el proceso mismo de los experimentos realizados que se adecuan a las particularidades de las voladuras experimentales en el laboreo de excavaciones subterráneas. Los experimentos se realizaron con los objetivos siguientes: • Confirmar la validez de los cálculos de las cargas con espacio anular de aire en la voladura de contorno y conjuntamente con ello establecer la relación adecuada del índice de aproximación de las cargas como parámetro fundamental de este método de voladura en las condiciones de investigación. • Corroborar el modelo teórico de calculo de los parámetros de los cueles de cuña y recto, este último en sus dos versiones con uno o dos taladros de compensación. • Precisar el cálculo de la línea de menor resistencia como parámetro clave de los barrenos de arranque. IV.5.1.1 Diseño de los experimentos. Para el cumplimiento de los tres principios fundamentales del diseño de la experimentación (repetición, aleatoriedad y control local) (Guerra Bustillo et al ,2003) M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 48 �Tesis Doctoral se replicó al menos una vez los experimentos con el objetivo de realizar una correcta evaluación de la varianza. Para lograr voladuras aleatorias las mismas se realizaron en los siguientes frentes: Ojo de Agua – Yagrumal, Ojo de Agua – Serones, Serones – Ojo de Agua y Guaro-Serones. La valoración de la información planteada por los autores más arriba señalados permitió seleccionar el método más adecuado de diseño, dentro del propio método estadístico que consistió en la experimentación factorial. Se planificaron, diseñaron y realizaron voladuras experimentales para el conjunto de barrenos (cuele y ayudantes de cuele, arranque y contorno), y especialmente los cueles en cuña y cueles rectos cilíndricos con uno y dos taladros de compensación. IV.5.2 Metodología para el diseño y planificación de los experimentos. La metodología para el diseño y la planificación de las voladuras experimentales de cada grupo del conjunto de barrenos es la siguiente: IV.5.2.1 Diseño de los experimentos en los barrenos de cuele. Cuele cilíndrico con un taladro de compensación. El experimento se planifica para validar la distancia racional entre los centros del barreno cargado y el taladro vacío B con un coeficiente de llenado del mismo kll que permita el máximo aprovechamiento del barreno. Es por ello que la función de respuesta es el aprovechamiento de los barrenos η y reformula una tarea de optimización. Los dos factores de los que depende la función de respuesta son: X1- distancia entre el barreno y el taladro de compensación, B en m X2 – coeficiente de llenado del barreno, kll. La zona de definición de los factores El factor X1 tiene dos niveles de variación: , X 1i , X 1s Nivel principal: se establece a partir del valor teórico de este parámetro que se determina según el modelo matemático de cálculo en este caso se determina por la expresión (127). Para el gabro presente en el tramo Yagrumal –Guaro: Rtrit = 124 mm Por lo que B=175 mm. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 49 �Tesis Doctoral El intervalo de variación de este factor es ΔX 1 = d barreno = 21 mm 2 Nivel Superior: X 1s = X 10 + ΔX 1 = 175 + 21 ≈ 195 mm Nivel Inferior : X 1i = X 10 − ΔX 1 = 175 − 21 ≈ 155 mm. El factor X2 tiene también dos niveles de variación: X 2s , X 2i Por la particularidad de este factor fue establecido a partir del criterio del resultado de una voladura normal con los siguientes valores: Nivel principal: X 20 = 0,85 ; Nivel superior: X 2s = 0,90 ;Nivel inferior: X 2i = 0,80 La cantidad de ensayos o pruebas se determinó por la expresión (Mitrofanov et al,1974; Mindely,1974; Blaisdell (1993); Gusiev y Sheremiet (2005) y Porotov (2006): N = nP k (169) Donde: N- es la cantidad de ensayos o pruebas n – es la cantidad de réplicas P – es la cantidad de niveles de variación K – es la cantidad de factores Para esta planificación se obtiene: N=8 En las tablas 15 y 16 se muestra la matriz de planificación y codificación de los experimentos del cuele cilíndrico con un taladro de compensación. Cuele cilíndrico con dos taladros de compensación. El experimento se planifica para validar la distancia racional entre los centros del barreno cargado y el taladro vacío B y la distancia entre los centros de los taladros de compensación htaladro a partir de un coeficiente de llenado del barreno kll que permita el máximo aprovechamiento del mismo. Es por ello que la función de respuesta es el aprovechamiento de los barrenos η y plantea la tarea de optimización de maximizar este indicador. Los tres factores de los que depende la función de respuesta son: X1- distancia entre el barreno y el taladro de compensación, B en mm X2 – coeficiente de llenado del barreno, kll. X3 - distancia entre los centros de los taladros de compensación, htaladro, mm M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 50 �Tesis Doctoral Matriz de planificación y codificación de los experimentos Diseño de la experimentación del cuele recto con un taladro de compensación Tabla 15 Descripción de los factores y sus intervalos de variación. Factor Denominación Unidad de Nivel medida principal Intervalo Nivel de Superior variación (+1) Distancia entre X1 mm 175 21 el barrenos y el taladro , B Coeficiente de X2 _ 0,90 0,05 carga del barreno, kll Tabla 16 Niveles de los factores e intervalos de variación. Niveles de factores y número de ensayos X1 X2 Nivel principal Xi = 0 Intervalo de variación ΔX Nivel superior (Xi =+1) Nivel inferior (Xi =-1) Nº del ensayo 1 2 3 4 5 6 7 8 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 175 21 195 155 0,85 0,05 0,90 0,80 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 Nivel Inferior (-1) 195 154 0,95 0,85 51 �Tesis Doctoral La zona de definición de los factores El factor X1 tiene dos niveles de variación: , X 1i , X 1s Nivel principal: se establece a partir del valor teórico de este parámetro que se determina según el modelo matemático de cálculo en este caso se determina por la expresión (127). Para las calizas masivas del tramo Yagrumal –Guaro, frente Ojo de Agua-Yagrumal: Rtrit = 177 mm y entonces B=228 mm El intervalo de variación de este factor es ΔX 1 = d barreno = 21 mm 2 Nivel Superior: X 1s = X 10 + ΔX 1 = 228 + 21 ≈ 250 mm Nivel Inferior: X 1i = X 10 − ΔX 1 = 228 − 21 ≈ 205 mm. El factor X2 tiene también dos niveles de variación: X 2s , X 2i Por la particularidad de este factor fue establecido a partir del criterio del resultado de una voladura normal con los siguientes valores: Nivel principal: X 20 = 0,85 ;Nivel superior: X 2s = 0,90 ;Nivel inferior: X 2i = 0,80 El factor X3 tiene también dos niveles de variación: X 3s , X 3i Por la particularidad de este factor fue establecido a partir del criterio la rotura del tabique central entre los taladros de compensación con los siguientes valores: Nivel principal: X 30 = 145 ;Nivel superior: X 3s = 165 ;Nivel inferior: X 3i = 125 La cantidad de ensayos o pruebas será: N = 2.3 2 = 16 En la tablas 17 y 18 se muestra la matriz de planificación del experimento del cuele recto con dos taladro de compensación. IV.5.2.2 Diseño de las voladuras experimentales de los barrenos de contorno. El experimento se planifica para validar la distancia racional entre los centros de los barrenos de contorno acontorno, para lo cual se concibe la carga de los barrenos de contorno como una carga con espacio anular de aire, con un coeficiente de llenado del mismo kll que permita obtener la sobreexcavación y rugosidad permisibles y alcanzar la condición de estabilidad del contorno por desprendimiento de pedazos. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 52 �Tesis Doctoral Diseño de los experimentos del cuele recto con dos taladros de compensación. Tabla 17 Descripción de los factores y sus intervalos de variación. Factor Denominación Unidad Nivel de principal medida Distancia entre el X1 mm. 175 barreno y el taladro de compensación , B Coeficiente de llenado X2 0,85 del barreno ,kll Distancia entre los X3 mm. 145 taladros de compensación , htaladro Tabla 18 Niveles de los factores e intervalos de variación. X1 X2 Nivel principal Xi = 0 Intervalo de variación ΔX Nivel superior (Xi =+1) Nivel inferior (Xi =-1) Nº del ensayo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 175 20 195 155 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 0,85 0,05 0,90 0,80 + + + + + + + Intervalo de variación 20 Nivel superior (+) 195 Nivel Inferior (-) 155 0,05 0,90 0,80 20 165 125 X3 145 20 165 125 + + + + + + + + + + + + + + + + - 53 �Tesis Doctoral Es por ello que la función de respuesta es la sobreexcavación μ Los dos factores de los que depende la función son: X1- distancia entre barrenos, acontorno. X2 – coeficiente de aproximación de las cargas La zona de definición de los factores El factor X1 tiene dos niveles de variación: X 1s , X 1i Diseño de los experimentos del cuele recto con dos taladros de compensación. Nivel principal: se establece a partir del valor teórico de este parámetro que se determina según el modelo matemático de cálculo en este caso se determina por la expresión (145). Para los gabros del tramo Yagrumal –Guaro, frente Ojo de Agua –Serones este valor es X 10 = 620 mm El intervalo de variación de este factor es ΔX 1 = d c arg a = 32 mm Nivel Superior: X 1s = X 10 + ΔX 1 = 620 + 32 ≈ 650 mm Nivel superior: X 1i = X 10 − ΔX 1 = 620 − 32 ≈ 590 mm. El factor X2 tiene también dos niveles de variación: X 21 , X 2−1 Por la particularidad de este factor fue establecido a partir de valores de la práctica de las voladuras de contorno con los siguientes valores: Nivel principal: X 20 = 1,0 ;Nivel superior: X 2s = 1,2 ;Nivel inferior: X 2i = 0,80 Y la cantidad de ensayos o pruebas es N = 2.2 2 = 8 . En las tablas 19 y 20 se ofrece la matriz de planificación y codificación de los experimentos en los barrenos de contorno. IV.5.2.3 Diseño de las voladuras experimentales de los barrenos de arranque El experimento se planifica para validar la distancia racional entre el centro del barreno de arranque y la superficie libre creada por los barrenos de cuele W0 , se utiliza carga compacta en estos barrenos, con un coeficiente de llenado del mismo kll que permita obtener el cráter de lanzamiento normal (n = 1) . Es por ello que la función de respuesta es el coeficiente de aprovechamiento de los barrenos. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 54 �Tesis Doctoral Diseño de los experimentos de los barrenos de contorno. Tabla 19 Descripción de los factores y sus intervalos de variación. Factor Código Unidad de medida mm. Nivel principal Intervalo de variación 32 Distancia entre los X1 620 centros de los barrenos de contorno , a contorno Coeficiente de X2 --1 0,2 aproximación de las cargas mcontorno Tabla 20 Matriz de planificación y codificación de los ensayos. X1 X2 Nivel principal Xi = 0 Intervalo de variación ΔX Nivel superior (Xi =+1) Nivel inferior (Xi =-1) Nº del ensayo 1 2 3 4 5 6 7 8 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 620 32 650 590 Nivel superior (+) 650 Nivel inferior (-) 590 1,2 0,8 1 0,2 0,80 1,20 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 55 �Tesis Doctoral Los dos factores de los que depende la función son: El factor X1 tiene dos niveles de variación: X 1s , X 1i Nivel principal: se establece a partir del valor teórico de este parámetro que se determina según el modelo matemático de cálculo en este caso se determina por las expresiones (116) y (147). X1- línea de menor resistencia de los barrenos de arranque, Wo X2 – coeficiente de llenado del barreno, k llenado La zona de definición de los factores: Para los gabros este valor es X 10 = 950 mm El intervalo de variación de este factor es ΔX 1 = 2d barreno = 80 mm Nivel Superior: X 1s = X 10 + ΔX 1 = 950 + 80 = 1030 mm Nivel superior: X 1i = X 10 − ΔX 1 = 950 − 80 = 870 mm. El factor X2 tiene también dos niveles de variación: X 2s , X 2i Por la particularidad de este factor fue establecido a priori con los siguientes valores: Nivel principal: X 20 = 0,85 ;Nivel superior: X 2s = 0,90 ;Nivel inferior: X 2i = 0,80 . Para lo que la cantidad de ensayos o pruebas es: N = 2.2 2 = 8 En las tablas 21 y 22 se muestra la matriz de planificación de las voladuras experimentales realizadas en los barrenos de arranque. Las matrices de planificación y codificación de los restantes experimentos aparecen en el anexo IV.5.3 Análisis estadístico de los resultados de las voladuras experimentales. Los resultados de los principales indicadores de las voladuras experimentales realizadas en los tramos de túneles Ojo de Agua-Serones y Ojo de Agua –Yagrumal del trasvase Este-Oeste fueron tabulados y se presentan en las tablas 23 y 24. Los resultados de estos cálculos para todas las voladuras experimentales realizadas en las restantes excavaciones en investigación en las minas y trasvases restantes se muestran en las tablas 1, 2, 3,4 y 5 del ANEXO 11. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 56 �Tesis Doctoral Tabla 21 Matriz de planificación y codificación de los experimentos de los barrenos de arranque con cargas compactas. Factor Código Unidad Nivel de principal medida mm 950 Intervalo Nivel de superior variación (+) 80 1030 Línea de menor X1 resistencia de los barrenos de arranque, Warr Coeficiente de llenado X2 --0,85 0,05 del barreno k ll Tabla 22 Matriz de planificación y codificación de los ensayos. X1 X2 Nivel principal Xi = 0 Intervalo de variación ΔX Nivel superior (Xi =+1) Nivel inferior (Xi =-1) Nº del ensayo 1 2 3 4 5 6 7 8 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 950 80 1030 870 0,90 Nivel inferior (-) 870 0.80 0,85 0,05 0,90 0,80 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 57 �Tesis Doctoral Tabla 23 Principales indicadores de las voladuras experimentales Trasvase Este-Oeste. Nº Parámetros Principales 1 Avance del frente Longitud de los barrenos Cantidad Total de Barrenos De cuele Ayudantes de cuele De cuele vacío (taladro de 102mm de Ø) De arranque De contorno De piso Carga barrenos de cuele Carga barrenos ayudantes de cuele Carga barrenos de arranque Carga barrenos de contorno Carga barrenos de piso 2 Extensión del montón de rocas 3 Gasto de SE Gasto específco volumétrico de SE 4 Volumen de roca arrancada in situ 5 Coefic. Aprovechamiento de los barrenos 6 Area de laboreo de la excavación Area de proyecto de la excavación 7 Coeficiente de sobreexcavación 8 Metraje de barrenación Metraje específico de barrenación 9 Gasto de detonadores Gasto específco de detonadores Símbolo UM La m Lb m Nb Unid Nc Unid Nac Unid Ncv Unid Na Unid Ncont Unid Np Unid Qbc Kg Qbac Kg Qba Kg Qbco Kg Qbp Kg Lm m Qse Kg Qvse Kg/m3 Vr m3 CAB % Sl m2 Sp m2 Ks Mba m Mbev m/m3 Qdet Unid Qdetl Unid/m M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 1 2,80 3,35 67 6 9 2 20 21 9 3 3 2,5 1,5 3 9 153,5 1,68 54,82 91,20 0,84 32,57 30,89 1,05 224,5 80,16 2,46 Tramo :Yagrumal –Guaro Voladuras Experimentales 2 3 4 5 2,70 2,75 2,85 2,84 3,35 3,35 3,35 3,35 67 67 68 68 6 6 6 6 9 9 9 9 2 2 2 2 20 20 20 20 21 21 22 22 9 9 9 9 3 3 3 3 3 3 3 3 2,5 2,5 3 3 1,5 1,5 2 2 3 3 3 3 6,4 7,5 10 8,2 153,5 153,5 176 176 1,80 1,76 1,93 1,95 56,85 55,82 61,75 61,97 85,21 87,29 91,21 90,42 0,81 0,82 0,85 0,85 31,56 31,74 32,00 31,84 30,89 30,89 30,89 30,89 1,02 1,03 1,04 1,03 224,5 224,5 228 227,8 83,13 81,62 79,93 80,21 2,63 2,57 2,50 2,52 Frente:Ojo de Agua -Yagrumal 6 2,73 3,35 68 6 9 2 20 22 9 3 3 3 2 3 9 176 2,00 64,47 88,10 0,81 32,27 30,89 1,04 227,8 83,44 2,59 7 2,83 3,35 66 6 9 2 20 20 9 4 3 3 2 3 8,4 178 1,89 62,90 94,20 0,84 33,29 30,89 1,08 221 78,13 2,35 8 2,87 3,35 66 6 9 2 20 20 9 4 3 3 2 3 9,2 178 1,94 62,02 91,63 0,86 31,93 30,89 1,03 221,1 77,04 2,41 9 10 11 2,90 2,89 2,91 3,35 3,35 3,35 66 68 68 6 6 6 9 9 9 2 2 2 20 20 20 20 22 22 9 9 9 4 4 4 3 3 3 3 3 3 2 2 2 3 3,5 3,5 9,4 9,7 9,5 178 186,0 186,5 1,90 2,03 2,00 61,38 64,5 64,09 93,85 91,6 93,26 0,87 0,86 0,87 32,36 31,7 32,05 30,89 30,8 30,89 1,05 1,03 1,04 221,1 227,8 227,8 76,24 78,82 78,28 2,36 2,49 2,44 12 2,9 3,35 68 6 9 2 20 22 9 4 3 3 2 3,5 10 186,5 2,01 64,31 92,94 0,87 32,05 30,89 1,04 227,8 78,55 2,45 58 �Tesis Doctoral Tabla 24 Principales indicadores de las voladuras experimentales Trasvase Este-Oeste. Nº 1 2 4 5 6 7 8 9 Tramo :Yagrumal –Guaro Frente:Ojo de Agua –Serones Voladuras Experimentales Parámetros Principales Símbolo UM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Avance del frente la m 2,85 2,75 2,87 2,89 2,90 2,91 2,94 2,89 2,95 Longitud de los barrenos lb m 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 Cantidad Total de Barrenos Nb Unid 71 71 71 71 71 71 71 71 71 De cuele Nc Unid 6 6 6 6 6 6 6 6 6 Ayudantes de cuele Nac Unid 9 9 9 9 9 9 9 9 9 De cuele vacío (taladro de 102mm de Ø) Ncv Unid 2 2 2 2 2 2 2 2 2 De arranque Na Unid 24 24 24 24 24 24 24 24 24 De contorno Ncont Unid 23 23 23 23 23 23 23 23 23 De piso Np Unid 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Carga barrenos de cuele Qbc Kg 3 3 3 3 3 3 4 4 4 Carga barrenos ayudantes de cuele Qbac Kg 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Carga barrenos de arranque Qba Kg 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Carga barrenos de contorno Qbco Kg 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Carga barrenos de piso Qbp Kg 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Gasto de Sustancia Explosiva Qse Kg 9,0 6,4 7,5 10,0 8,2 9,0 8,4 9,2 9,4 Gasto específco de sustancia explosiva Qvse Kg/m3 160,5 160,5 160,5 161 161 160,5 166,5 166,5 166,5 Volumen de roca arrancada in situ Vr m3 1,74 1,76 1,69 1,66 1,66 1,66 1,71 1,80 1,74 Coefic. Aprovechamiento de los barrenos CAB % 56,32 58,36 55,92 55,54 55,34 55,15 56,63 57,61 56,44 Area de laboreo de la excavación Sl m2 92,17 91,33 94,71 96,41 96,89 96,70 97,64 92,71 95,90 Area de proyecto de la excavación Sp m2 0,85 0,82 0,86 0,86 0,87 0,87 0,88 0,86 0,88 Coeficiente de sobreexcavación Ks 32,34 33,21 33,00 33,36 33,41 33,23 33,21 32,08 32,51 Metraje de barrenación Mb m 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 Metraje específico de barrenación Mbe m/m3 1,05 1,08 1,07 1,08 1,08 1,08 1,08 1,04 1,05 Gasto de detonadores Qdet Unid 237,9 237,9 237,9 238 238 237,85 237,85 237,85 237,85 Gasto específco de detonadores Qdete Unid/m 83,46 86,49 82,87 82,30 82,02 81,74 80,90 82,30 80,63 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 10 2,96 3,35 71 6 9 2 24 23 7 4 3 2,5 1,5 3 9,7 166,5 1,76 56,25 94,60 0,88 31,96 30,89 1,03 237,9 80,35 11 12 2,94 2,95 3,35 3,35 71 71 6 6 9 9 2 2 24 24 23 23 7 7 4 4 3 3 2,5 2,5 1,5 1,5 3 3 9,5 10,0 166,5 166,5 1,71 1,69 56,63 56,44 97,58 98,77 0,88 0,88 33,19 33,48 30,89 30,89 1,07 1,08 237,9 237,85 80,90 80,63 59 �Tesis Doctoral La representación gráfica de los histogramas que muestran el comportamiento de los principales indicadores de las voladuras experimentales se muestra en las figuras 1, 2, 3, 4,5 y 6 del ANEXO 12. En las figuras 31 y 32 se muestran los registros fotográficos del contorneado obtenido con voladuras experimentales en brechas de calizas y brechas de gabro respectivamente en los frentes Ojo de Agua-Yagrumal y Ojo de Agua –Serones. Y en las figuras 1,2 y 3 del ANEXO 13 el registro del contorneado obtenido en las voladuras experimentales en los emboquilles de los frentes Serones-Ojo de Agua y Serones-Guaro en brechas de gabro y Manacal-Castellanos en serpentinitas pardo verdosas. En la figura 33 se expone el plano del pasaporte de las voladuras experimentales realizadas en el frente Ojo de Agua-Serones y en el ANEXO 14 en las figuras 1,2,3 y 4 los demás planos de los pasaportes de las voladuras experimentales en las minas y trasvases en investigación. IV.5.3.1 Modelo matemático de la ecuación de enlace Se plantea la condición de obtener un modelo lineal de la ecuación de enlace multidimensional o función de respuesta. . (Porotov, 2006). La función desconocida de respuesta se representa como un polinomio de primer grado de la forma: y = bo + b1 x1 + b2 x 2 + .......... + b j x j (170) Esta ecuación para los problemas que se resuelven en cada conjunto de barrenos adquiere la forma específica siguiente: En el cuele recto con un barreno de compensación: η = bo + b1 B + b2 k ll (171) En el cuele recto con dos taladros de compensación: η = bo + b1 htaladro + b2 k ll (172) En los barrenos de contorno: μ = b0 + b1 a cont + b2 mcont (173) En los barrenos de arranque: n = bo + b1Warr + b2 k ll (174) La determinación de los coeficientes se realiza por las ecuaciones: N bi = ∑y a i =1 N ∑a i =1 donde: N- i ij (175) 2 ij es la M.Sc. Gilberto Sargentón Romero cantidad de experimentos 60 �Tesis Doctoral Figura 31 Registro fotográfico del contorneado obtenido con voladuras experimentales en brechas de calizas. Frente:Ojo de Agua-Yagrumal.Túnel Yagrumal-Guaro. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 61 �Tesis Doctoral Figura 32 Registro fotográfico del contorneado obtenido con voladuras experimentales en brechas de gabro. Frente:Ojo de Agua-Serones.Túnel Yagrumal-Guaro. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 62 �Tesis Doctoral yi – valor de la función objetivo aji – valor del nivel del factor j en el experimento i; j = 0, 1,2,….., k. Para el término libre boj = 0 y entonces: N bo = ∑y i i =0 (176) N En las tablas 25, 26,27 y 28 aparecen los resultados de los experimentos para cada grupo del conjunto de barrenos, el tratamiento estadístico para obtener la ecuación de regresión y la propia ecuación de regresión. En las figuras 30a, 30b, 30c y 30d se muestran respectivamente los campos y las curvas de correlación entre la variable objetivo y cada uno de los factores del cuele recto con dos taladros de compensación, el cuele recto con un taladro de compensación, los barrenos de arranque y de contorno. Para verificar la adecuación del modelo asumido se utiliza el criterio de Fisher (F) (Mindely, 1975 y Gusiev y Sheremiet, 2005)) que se determina por la expresión: F= Sad2 S(2y ) (177) donde: Sad2 - es la dispersión de la adecuación N S ad2 = N ∑ Δq i =1 (178) f ∑ Δq 2 i i =1 2 i (179) = Δq12 + Δq22 + .......... + ΔqN2 ; donde: N ∑ Δq - es la suma residual de cuadrados i =1 2 i (180) Δqi2 = (qi − qˆï ); donde: qi - son los valores experimentales de la función de respuesta; qˆï - son los valores de cálculo de la función de respuesta según las ecuaciones (171-174). f S(2y ) - es el número de grados de libertad para Sad2 - es la M.Sc. Gilberto Sargentón Romero dispersión de la reproducibilidad; 63 �Tesis Doctoral Tabla 25 Resultados del experimento y correlación Diseño de la experimentación del cuele recto con dos taladros de compensación Matriz de planificación y resultados de los experimentos Factor Parámetro de optimización X1 Nivel principal Xi=0 Intervalo de variación ,ΔX Nivel superior Xi = +1 Nivel inferior Xi = - 1 Nº del ensayo 1 2 3 4 5 6 7 8 X2 X3 0,175 0,02 0,195 0,155 0,85 0,05 0,90 0,80 0,145 0,02 0,165 0,125 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 Denominación Y111 Y121 Y211 Y222 Y111 Y122 Y211 Y222 Valor 0,84 0,81 0,82 0,85 0,85 0,81 0,84 0,86 Ecuación de respuesta y = 0,8350 + 0,0075B − 0,0025K ll − 0,0025htal Litología :Caliza masivaFrente:Ojo de Agua-Yagrumal Tabla 26 Resultados de los experimentos y correlación. Diseño de la experimentación del cuele recto con un taladro de compensación Matriz de planificación y resultados de los experimentos Factor Parámetro de optimización X1 X2 Denominación Valor Nivel principal Xi=0 0,175 0,85 Intervalo de variación ,ΔX 0,02 0,05 Nivel superior Xi = +1 0,195 0,90 Nivel inferior Xi = - 1 0,155 0,80 Nº del ensayo 1 -1 -1 Y11 0,85 2 -1 1 Y12 0,82 3 1 -1 Y21 0,86 4 1 1 Y22 0,86 5 -1 -1 Y11 0,87 6 -1 1 Y12 0,87 7 1 -1 Y21 0,88 8 1 1 Y22 0,86 Ecuación de respuesta y = 0,8588 + 0,00635B − 0,00125K ll Litología :Gabro Frente:Ojo de Agua –Serones. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 64 �Tesis Doctoral Tabla 27.Resultados de los experimentos y correlación en la experimentación de los barrenos de arranque. Diseño de la experimentación de los barrenos de arranque Matriz de planificación y resultados de los experimentos Factor X1 X2 Nivel principal Xi=0 0,950 Intervalo de variación ,ΔX 0,08 Nivel superior Xi = +1 1,030 Nivel inferior Xi = - 1 0,870 Nº del ensayo 1 -1 2 -1 3 1 4 1 5 -1 6 -1 7 1 8 1 1,00 0,2 1,20 0,80 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 Parámetro de optimización Denominación Valor Y11 Y12 Y21 Y22 Y11 Y12 Y21 Y22 0,85 0,82 0,86 0,86 0,87 0,87 0,88 0,86 Ecuación de respuesta y = 0,8588 + 0,00625Warr − 0,00625marr Litología :Gabro Frente:Ojo de Agua –Serones. Tabla 28 Resultados de los experimentos y correlación de los barrenos de contorno. Diseño de la experimentación de los barrenos de contorno Matriz de planificación y resultados de los experimentos Factor X1 X2 Nivel principal Xi=0 0,620 Intervalo de variación ,ΔX 0,030 Nivel superior Xi = +1 0,650 Nivel inferior Xi = - 1 0,590 Nº del ensayo 1 -1 2 -1 3 1 4 1 5 -1 6 -1 7 1 8 1 1,00 0,20 1,20 0,80 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 Parámetro de optimización Denominación Valor Y11 Y12 Y21 Y22 Y11 Y12 Y21 Y22 1,05 1,02 1,03 1,04 1,03 1,04 1,08 1,03 Ecuación de respuesta y = 1,04 + 0,0050a cont − 0,0075marr Litología :Gabro. Frente:Ojo de Agua –Yagrumal. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 65 �Tesis Doctoral Experimentos cuele recto con dos taladros de compensación Correlación entre el aprovechamiento y el coeficiente de llenado del barreno Aprovechamiento de los barrenos = -0,1882+2,4513*x-1,4583*x^2 Experimentos en cuele recto con dos taladros de compensación Correlación entre aprovechamiento de los barrenos y distancia entre el barreno y el taladro de compensación 0,845 Aprovechamiento de los barrenos = 0,5666+3,2023*x-9,2938*x^2 0,845 0,844 Aprovechamiento de los barrenos 0,844 Aprovechamiento de los barrenos 0,843 0,842 0,841 0,840 0,839 0,838 0,843 0,842 0,841 0,840 0,839 0,838 0,837 0,837 0,836 0,836 0,835 0,150 0,835 0,78 0,155 0,160 0,165 0,170 0,175 0,180 0,185 0,190 0,195 0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 Coeficiente de llenado del barreno,Kll 0,200 Distancia entre el barreno y el taladro de compensación B,m Gráfico 1 Gráfico 2 Experimentos en cuele con dos taladros de compensación. Correlación entre el aprovechamiento de los barrenos y la distancia entre los taladros de compensación Aprov echamiento de los barrenos = 0,65+2,7248*x-9,6445*x^2 Aprovechamiento de los barrenos 0,845 0,844 0,843 0,842 0,841 0,840 0,839 0,838 0,837 0,836 0,835 0,120 0,125 0,130 0,135 0,140 0,145 0,150 0,155 0,160 0,165 0,170 Distancia entre los taladros de compensación htaladro,m Gráfico 3 Figura 34a. Campos y curvas de correlación de los experimentos en el cuele recto con dos taladros de compçensación. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 66 �Tesis Doctoral 0,861 0,860 Experimentos en cuele con un taladro de compensación. Correlación entre el aprov echamiento del barreno y el coef iciente de llenado.Túnel :Ojo de Agua-Serones. Aprov echamiento de los barrenos = 1,1358-0,6321*x+0,3546*x^2 0,862 Aprovechamiento de los barrenos Aprovechamiento de los barrenos Experimentos en cuele recto con un taladro de compensación Correlación entre el aprov echamiento del barreno y la distancia entre barreno y el taladro de compensación Túnel Ojo de Agua-Serones 0,862 0,859 0,858 0,857 0,856 0,855 0,854 0,853 0,150 0,160 0,155 0,170 0,165 0,180 0,175 0,190 0,185 0,200 0,195 Distancia entre el barreno y el taladro de compensación B,m Gráfico 4 0,861 0,860 0,859 0,858 0,857 0,856 0,855 0,854 0,853 0,78 0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 1 Coef iciente de llenado de los barrenos Kll Gráfico 5 Figura 34.b. Campo y curvas de correlación de los experimentos en el cuele recto con un taladro de compensación. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 67 �Tesis Doctoral Experimentos en barrenos de arranque con carga compacta.Correlación: Aprov echamiento de los barrenos v s Coef iciente de aproximación de las cargas.Túnel Ojo de Agua-Serones 0,8598 0,8596 0,8596 0,8594 0,8594 Aprovechamiento de los barrenos Aprovechamiento de los barrenos Experimentos en barrenos de arranque con carga compacta .Correlación aprov echamiento de los barrrenos v ersus Linea de menor resistencia.Túnel Ojo de Agua-Serones 0,8598 0,8592 0,8590 0,8588 0,8586 0,8584 0,8582 0,8580 0,8578 0,8576 0,84 C AB v s W a: 0,86 0,88 y = 0,86268261 - 0,00421760391*x 0,90 0,92 0,94 0,96 0,8590 0,8588 0,8586 0,8584 0,8582 0,8580 0,8578 0,98 1,00 1,02 Linea de menor resistencia de los barrenos de arranque,W a Gráfico 1 Correlación linea de menor resistencia versus aprovechamiento del barreno 0,8592 1,04 0,8576 0,75 Correlación C AB v s m arr y = 0,862730913 - 0,0041991018*x 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 Coef iciente de aproximación de las cargas,m arr Gráfico 2 Correlación aprovechamiento de los barrenos versus coeficiente de aproximación de las cargas. Figura 34.c. Campo y curvas de correlación de los experimentos en los barrenos de arranque. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 68 �Tesis Doctoral Experimentos en barrrenos de contorno con cargas desacopladas. Correlación entre el coef iciente de sobreexcav ación y el coef iciente de aproximación de las cargas de los barrenos de contorno m cont 1,044 Correlación: μ v s m arr : r = -0,4120; y = 1,04506353 - 0,00859022556*x 1,042 Coeficiente de Sobreexcavación Coeficiente de Sobreexcavación 1,042 1,040 1,038 1,036 1,034 1,032 0,75 Experimentos en barrrenos de contorno con cargas desacopladas. Correlación entre el coef iciente de sobreexcav ación y el coef iciente de aproximación de las cargas de los barrenos de contorno m cont 1,044 Correlación: μ v s m arr : r = -0,4120; y = 1,04506353 - 0,00859022556*x 1,040 1,038 1,036 1,034 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 Coef iciente de aproximación de las cargas Gráfico 1 Correlación coeficiente de sobreexcavación versus distancia entre barrenos de contorno 1,25 1,032 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 Coef iciente de aproximación de las cargas Gráfico 2.Correlación coeficiente de sobreexcavación versus coeficiente de aproximación de las cargas. Figura 34 d. Campo y curvas de correlación del experimento de los barrenos de contorno. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 69 �Tesis Doctoral N S 2 ( y) = ∑S i =1 N 2 i ∑f i =1 (181) i Si2 - es la dispersión del valor de la función de respuesta en el experimento i Si2 = (qi − qm ) 2 (182) fi - es el número de grados de libertad en la voladura experimental i f i = ni − 1 (183) ni - cantidad de ensayos paralelos en la voladura experimental i Al aplicar el criterio de Fisher se comprobó la adecuación del modelo con probabilidad de confianza correspondiente por lo que no se rechaza la hipótesis estadística. IV.5.4 Evaluación de los impactos producidos por la investigación Tecnológicos: el diseño más racional de la voladura de contorno a partir de los criterios que se proponen permite alcanzar contornos más estables debido a la reducción de las deformaciones producidas por la voladura, además de reducir la sobreexcavación y los consumos de hormigón lanzado y lograr una mejor aplicación de esta tecnología. Se reduce la operación de saneo o perfilado del contorno al obtener contornos más regulares (con menos entrantes y salientes) y techos y lados menos fisurados y fracturados. Económicos: la evaluación del impacto económico producido por la aplicación de los nuevos criterios de diseño de las voladuras que se proponen, se realizó considerando los criterios de Lijin et al (1973),Utkina (2003),Fedchenko et al (2004),Iseeva(2003) y de Mossakovsky (2004a,2004b), los cuales permitieron elaborar el procedimiento para evaluar el impacto económico (ver anexo) que se adecua más a las condiciones de Cuba. Los cálculos se realizaron con el programa informático EvalImpacEco en Excel sobre Windows XP (Sargentón ,2007d) y se muestran en el procedimiento de cálculo (tablas 1, 2, 3,4 y 5 del ANEXO 14), en total el impacto significa un ahorro económico anual de $2 189 885 pesos, la distribución del mismo por las minas y trasvases se muestra en las tablas 29,30 y 31 y se representa gráficamente en las figuras 31 y 32. Sociales: mayor seguridad de los trabajadores al disminuir la probabilidad de accidentes por desprendimientos de pedazos de rocas del techo y los lados de las excavaciones y mayores niveles de higiene y seguridad en los frentes de avance de las excavaciones. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 70 �Tesis Doctoral Tabla 29 Ahorros por reducción de la sobreexcavación y de los costos de sostenimiento con hormigón lanzado y con bulones Ahorros por reducción de: Costo en el sostenimiento Nº Mina,Trasvase sobreexcavación sobregasto en el Total por obras Avance anual Efecto anual con hormigón bulonado % Pesos/m % Pesos/m % Pesos/m % Pesos/m m Pesos 1 Mercedita 3,84 6,46 0,00 0,00 0,00 0,00 3,84 6,46 1368 8834 2 Amores 0,24 0,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,24 0,50 228 113 3 El Cobre 3,89 9,34 0,00 0,00 0,00 0,00 3,89 9,34 576 5379 4 Caney- Gilbert 4,54 31,32 4,61 31,79 2,86 19,71 12,00 82,82 1656 137149 5 Ojo de Agua-Yagrumal 4,45 41,18 4,31 39,91 2,56 23,70 11,32 104,79 540 56589 6 Ojo de Agua-Serones 3,97 36,75 3,69 34,14 1,94 17,93 9,59 88,82 720 63948 7 Esperanza-En medio 4,19 38,79 4,33 40,11 2,58 23,91 11,10 102,81 468 48116 8 Túnel de Toma 10,45 71,76 8,71 59,81 6,96 47,79 26,11 179,36 708 126984 Total 35,57 236,09 25,64 205,76 16,89 133,04 78,10 574,89 6264 447112 Tabla 30 Ahorros por incremento de avance. Nº Mina,Trasvase 1 2 3 4 5 6 7 8 Mercedita Amores El Cobre Caney- Gilbert Ojo de Agua-Yagrumal Ojo de Agua-Serones Esperanza-En medio Túnel de Toma Total Ahorro por Incremento de avance,m Efecto anual por ciclo Anual Pesos 0,27 154 25951 0,20 113 29286 0,18 101 24294 1,05 603 416409 0,50 286 264466 0,54 309 286245 0,91 524 359768 0,85 490 336355 4,48 2580 1742773 M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 71 �Tesis Doctoral Tabla 31. Ahorros por reducción de la sobreexcavación , de los costos de sostenimiento y por el incremento del avance. Nº Mina,Trasvase 1 2 3 4 5 6 7 8 Mercedita Amores El Cobre Caney- Gilbert Ojo de Agua-Yagrumal Ojo de Agua-Serones Esperanza-En medio Túnel de Toma Total M.Sc. Gilberto Sargentón Romero Ahorro que se produce por la aplicación de los resultados de la investigación, pesos Por reducción de Sobregasto en Sobreexcavación Por incremento de avance Hormigón lanzado Bulonado 8834 0,00 0,00 25951 113 0,00 0,00 29286 5379 0,00 0,00 24294 51860 52643 32647 416409 22239 21550 12800 264466 26457 24579 12912 286245 18154 18773 11189 359768 50805 42345 33833 336355 183 841 159 890 103 380 1 742 773 Total 34785 29400 29672 553558 321054 350193 407884 463339 2 189 885 72 �Tesis Doctoral Efecto económico por reducción de la sobreexcavación y de costos en el sostenimiento 160000 140000 Efecto económico,Pesos 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Mercedita Amores El Cobre Caney- Gilbert Ojo de AguaYagrumal Ojo de AguaSerones Esperanza-En medio Túnel de Toma Minas y trasvases Figura 35 Ahorro anual por reducción de la sobre excavación y de los costos de sostenimiento. M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 73 �Tesis Doctoral Ahorro económico anual por incremento del avance Ahorro económico,pesos 450000 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 Mercedita Amores El Cobre Caney- Gilbert Ojo de AguaYagrumal Ojo de AguaSerones Esperanza-En medio Túnel de Toma Minas y Trasvases Figura 36 Ahorro anual por incremento del avance en los frentes de excavación M.Sc. Gilberto Sargentón Romero 74 �Anexos Tesis Doctoral Medioambientales: La introducción de los nuevos criterios de diseño de las voladuras implica: la reducción de las fisuras en el macizo rocoso que rodea a la excavación y la dism instalaciones, viviendas y en general sobre la superficie terrestre y niveles más bajosinución de los efectos sísmicos de las voladuras sobre edificaciones contaminación de la atmósfera subterránea por gases tóxicos debido a menores gastos de sustancias explosivas y de medios de explosión. [Sargentón y Terrero,2003; Sargentón , Hinojosa y Rigñack ,2004); Sargentón y Salazar (2005),Colectivo de autores ,2006a ; Colectivo de autores ,2006 b , Rodríguez Córdoba , 2002). IV.6 Conclusiones del capítulo. Se realizaron trabajos de laboratorio para la determinación de las propiedades másicas y mecánicas de las rocas, trabajos de campo que permitieron el estudio del agrietamiento de estos macizos y su caracterización petrográfica y la medición de las dimensiones principales de las excavaciones subterráneas en las minas y trasvases donde se realizaron las investigaciones. El levantamiento de la sección transversal de las excavaciones subterráneas permitió también la evaluación de la sobreexcavación y la rugosidad del contorno. Se diseñaron voladuras experimentales tomando como basamento la teoría matemática del experimento, estas voladuras se realizaron para cada grupo del conjunto de barrenos que integran la voladura en el frente de avance de las excavaciones subterráneas. Los resultados de las voladuras experimentales fueron sometidos a análisis estadístico y verificadas las hipótesis estadísticas de Fisher, Kolmogorov y producidos por la investigación. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Pearson. Por último, se explican los impactos �Anexos Tesis Doctoral CONCLUSIONES M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral CONCLUSIONES. 1. A partir del estudio de las propiedades másicas y mecánicas de las rocas, las características mecánico-estructurales de los macizos rocosos, la modelación del campo tenso-deformacional y el diseño y la ejecución de voladuras experimentales a escala de polígono e industriales se elaboran los criterios para el diseño de voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas que se fundamentan en la modelación de la acción de la explosión sobre el medio rocoso. 2. Tomando como base el diseño y la realización de las voladuras experimentales para investigar la acción de las cargas de sustancia explosiva de los tres grupos del conjunto de barrenos sobre el medio rocoso, se realizó la propuesta de una metodología para el ajuste de los pasaportes de perforación y voladura en el laboreo de excavaciones subterráneas de sección transversal media y pequeña. 3. Los resultados alcanzados con las voladuras experimentales, diseñadas y ejecutadas según los criterios propuestos, permitieron comprobar que se ahorra un total de 2 189 885 pesos por reducción de la sobreexcavación, por reducción de los costos de sostenimiento y por el incremento del avance. 4. La introducción de los nuevos criterios para el diseño de voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas implica la reducción de las fisuras en el macizo rocoso que rodea a la excavación y la disminución de los efectos sísmicos de las voladuras sobre edificaciones ,instalaciones , viviendas y en general sobre la superficie terrestre y niveles más bajos de la contaminación de la atmósfera subterránea por gases tóxicos debido a menores gastos de sustancias explosivas y de medios de explosión. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral RECOMENDACIONES M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral RECOMENDACIONES. 1. Generalizar el empleo de los nuevos criterios para el diseño y la ejecución de voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas con área de la sección transversal pequeña y mediana y las metodologías que se proponen para el ajuste de los pasaportes de perforación y voladura y la realización de las voladuras experimentales. 2. Es preciso continuar las investigaciones para determinar los consumos específicos racionales de sustancia explosiva en la construcción de obras subterráneas y la influencia de las características del agrietamiento en la efectividad de las voladuras. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral PRODUCCIÓN CIENTÍFICA DEL AUTOR ASOCIADO AL TEMA DE TESIS. Publicaciones sobre la temática: 1. Algunas cuestiones sobre la construcción de depósitos de combustibles bajo tierra. Coautor. Revista Minería y Geología. 1-86. 2. Valoración de las características de resistencia de las rocas con el tiempo y bajo la acción de diferentes líquidos. Coautor. Revista Minería y Geología 3-86. 2. Manual de Proyecto de Excavaciones Subterráneas Horizontales. MES. Ciudad Habana.1990.Coautor. 3. Manual de Proyecto de Excavaciones Subterráneas Verticales. MES. Ciudad Habana.1991.Coautor. 4. Sargentón,R.G. y López ,P.O.: Sistema computadorizado para el cálculo de las fortificaciones de las excavaciones mineras subterráneas.Revista Minería y Geología.392. 5. Sargentón, R.G. ,Martinez,G.F., Soffí,M.P.: Perfeccionamiento de la tecnología de los trabajos de perforación y voladura en la Mina Mercedita. Revista Minería y Geología .2- 1993. 6. Sargentón, R.G. , Quiroga S. V. Selección efectiva de cueles al excavar túneles. Memorias II Congreso Cubano de Geología y Minería .1994. 7. Sargentón ,R.G., López P.O.: Producción de explosivos granulados a pie de obra. Memorias X Forum de Ciencia y Técnica.1995. 8. Sargentón, RG., Batista,L.J.:Mecanismo de rotura de las rocas en el cuele en cuña. Revista Minería y Geología ,V.21 n.4, 2005.ISNN 0258 5979. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos 9. Tesis Doctoral Sargentón,R.G.:Proyecto de Construcción de los túneles del Trasvase SabanalamarPozo Azul. Empresa de Investigación y Proyectos Hidráulicos de Holguín “Raudales”.Holguín.2005. 10. Sargentón,R.G.:Criterios para la proyección de voladuras en la excavación de obras subterráneas.CD-ROOM. ISBN:978 959 1605436. III Conferencia Científica Internacional de la Universidad de Holguín.2007. 11. Sargentón,R.G. y Otaño,N.J.:Criterios para la proyección , el cálculo y la ejecución de los cueles rectos o triturantes con taladros de compensación. Minería y Geología V.23 n.4., 2007.ISSN 1993 8012. Presentación de los principales resultados de las investigaciones en eventos y ponencias presentadas en los mismos: Eventos Internacionales. • Primera Conferencia Internacional de Ingeniería Geológica y Minería. Moa.1990. Ponencia: Perfeccionamiento de la tecnología de construcción de excavaciones horizontales en las minas de cromo del nordeste de Holguín. • XIII Congreso Mundial de Minería..Pekin.República Popular China.1990. Ponencia; Study for the use of Exhausted Mines for Other Economic Objectives. • II Simposio Internacional de Minería y Metalurgia. Ciudad Habana.1991. Ponencia: Perfeccionamiento de la tecnología de construcción de las excavaciones subterráneas en la mina “Mercedita” • Segundo Congreso Cubano de Geología y Minería. Santiago de Cuba.1994. Ponencia: Utilización de cueles combinados en la excavación de túneles de sección media. Ponencia: Perfeccionamiento de la tecnología de construcción de las excavaciones de las minas y obras subterráneas de Cuba. • Conferencia Internacional de Ingeniería. CIIMEC-97.Universidad de Holguín.1997. Ponencia : Sistema automatizado para la proyección de obras subterráneas.(SAPOS) • VI Conferencia Internacional de Software para Ingeniería. Universidad de Holguín.1997. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Ponencia: Sistema automatizado para el cálculo de los procesos tecnológicos de construcción de obras subterráneas. • Tercera Conferencia Internacional de Aprovechamiento de Recursos Minerales. CINAREM. Moa.2002. Ponencia : Fundamentación teórico-experimental del mecanismo de rotura de las rocas en el cuele en cuña. • III Conferencia Científica Internacional de la Universidad de Holguín “Oscar Lucero Moya” Holguín.2007. Ponencia: Criterios para la proyección de voladuras en la excavación de obras subterráneas. Eventos Nacionales: Primer Encuentro de técnicos mineros y salineros. Nuevitas, Camagüey.1974. Ponencia : Optimización de los pasaportes de perforación y voladura en las minas Cromita y Cayoguan. Primer Forum Científico-Técnico del Níquel. ISMM. Moa.1981. Ponencia: Perfeccionamiento de los pasaportes de perforación y voladura de las minas Cromita y Cayoguan. Segundo Fórum Científico-Técnico del Níquel.ISMM.Moa.1985. III Conferencia Científico-Metodológica del ISMM.Moa.1983. V Conferencia Científico-Metodológica del ISMM.Moa.1984. Ponencia: Enfoque filosófico de la enseñanza de la construcción subterránea. Primer Evento Provincial Científico-Técnico de la UNAICC.Holguín.1985. • I Conferencia Científico-Técnica del CIPIMM. Ciudad Habana.1986. Ponencia: Utilización de las minas abandonadas de región oriental en otros fines de la economía nacional. • VII Conferencia Científico-Metodológica del ISMM. Moa.1986. Ponencia: Proyecto de ubicación de un frigorífico en la mina Cromita. • VIII Conferencia Científico-Metodológica del ISMM. Moa.1987. Ponencia: Proyecto de ubicación de un socavón docente en el ISMM como vía para desarrollar la base material de estudio. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Primer Tesis Doctoral Encuentro Científico-Técnico “ La Geología y la Minería en la Construcción”.Moa.1987. Ponencia : Estudio de las minas abandonadas del nordeste de la provincia de Holguín para su utilización en otros fines de la Economía Nacional. Forum Nacional Estudiantil de Ciencias Técnicas. Cienfuegos.1989. Ponencia: Sistema computadorizado para el cálculo de las fortificaciones de las excavaciones mineras subterráneas. IX Conferencia Científico-Metodológica del ISMM. Moa.1990. Ponencia: Caracterización de la irregularidad de las excavaciones subterráneas en las microcomputadoras. II Conferencia Científico-Metodológica de Computación del ISMM. Moa.1990. Ponencia: Software para la caracterización de la irregularidad de las excavaciones subterráneas en las microcomputadoras. Activo de Calidad de las Construcciones en la Región Oriental. UCM.1992. Ponencia: Calidad de los trabajos de voladura en la excavación de túneles. IX Forum de Ciencia y Técnica .ECM Nº2. Holguín.1994. Ponencia : Selección efectiva de cueles en la excavación de túneles IX Forum de Ciencia y Técnica. UCM. Ciudad Habana.1994. Ponencia : Selección efectiva de cueles en la excavación de túneles X Forum de Ciencia y Técnica .Estado Mayor Provincial. Holguín.1995. Ponencia: Producción de explosivos granulados a pie de obra. X Forum de Ciencia y Técnica. Ejército Oriental.1995. Ponencia: Producción de explosivos granulados a pie de obra. III Taller de Túneles y Construcción Subterránea. ISMM. Moa.1996. Ponencia : Utilización del atraque en la excavación de túneles. Jornada Científico-Técnica de la Región Oriental.UCM. Mayarí.2007. Ponencia: Criterios para la proyección de voladuras en la excavación de obras subterráneas. XVI Forum de Ciencia y Técnica. Universidad de Holguín. Abril 2008. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Ponencia: Nuevos criterios para la proyección de voladuras en la excavación de túneles hidrotécnicos. Tesis de Maestría en Voladura Para la culminación de la Maestría en Voladura realizada en el Instituto Superior MineroMetalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” el autor presentó y defendió la siguiente tesis: Perfeccionamiento de los trabajos de perforación y voladura en la excavación de túneles en Cuba Oriental. Moa. 1997. Trabajos premiados: 1. Investigación de la Explotación Subterránea de yacimientos minerales pequeños cubanos. Premio al Mérito Científico –Técnico que otorga el ministro del MES.1985. 2. Sistema computadorizado para el cálculo de las fortificaciones de las excavaciones mineras subterráneas. Premio especial del MINBAS.1989. 3. Selección efectiva de cueles al excavar túneles. XIV Forum de Ciencia y Técnica 1994.Unión de Construcciones Militares. Premio Destacado. 4. Propuesta de Tecnología de producción de explosivos granulados a pie de obra. Empresa de Construcciones Militares Nº2. 1995.Premio Relevante. 5. Aplicación de una tecnología para la producción de explosivos granulados a pie de obra. Unión de Construcciones Militares.1995.Premio Destacado. 6. Producción de explosivos granulados a pie de obra. XV Forum de Ciencia y Técnica.1995. Premio Relevante. Ejercito Oriental. 7. Criterios para la proyección de voladuras en la excavación de túneles hidortécnicos. Premio Relevante Jornada Científico-Técnica de la Región Oriental. UCM. Mayarí.2007. 8. Nuevos criterios para la proyección de voladuras en la excavación de obras subterráneas. XVI Forum de Ciencia y Técnica. Universidad de Holguín 2008.Premio Relevante. Trabajos realizados a la producción y los servicios 1. Diseño, proyección y ejecución de voladuras especiales en los tanques de derretido de la Planta de Azufre y Secadero. Fábrica de Níquel Pedro Sotto Alba. Moa. 1992. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral 2. Perforación por voladura de las losas de hormigón de la sección T -26.Empresa de Construcciones Militares.1993. 3. Propuesta de tecnología de excavación de túneles populares mediante voladura en el municipio Moa.1992. 4. Consultoría sobre ejecución de voladura en roca caliza para la toma de muestra tecnológica a la Empresa Cubana de Minería del Este.1997. Tutor de Tesis de Maestría Tema de tesis: Perfeccionamiento de la tecnología de perforación y voladura en la excavación de túneles de sección media.2002. Cursos de Postgrados impartidos. Problemas actuales de la Mecánica de rocas y la Construcción Subterránea.1987. Modelación con materiales equivalentes.1988. Trabajos de laboratorio para la investigación de las propiedades físico-mecánicas de las rocas.1989. Tecnología de Construcción de Empresas Mineras.1989. Fragmentación de rocas por voladura.2006. Elaboración de Programas Informáticos. Sistema Computadorizado para el cálculo de las fortificaciones de las obras subterráneas. Moa.1987. Programa informático para el cálculo de la rugosidad del contorno de las excavaciones subterráneas laboreadas por voladura. ISMM.1988 Sistema Automatizado para la Proyección de Obras Subterráneas (SAPOS).Holguín.1998. Paquete de programas informáticos para el cálculo de voladuras en obras subterráneas. (PPIVOS).Universidad de Holguín.2007 Tutoría de Trabajos de Diplomas. 1. Experimentación de la voladura de contorno en le laboreo de excavaciones en la mina Mercedita.ISMM. Moa.1986. 2. Estudio de la organización del trabajo del laboreo de excavaciones subterráneas horizontales en las minas de cromo refractario del nordeste de la provincia de Holguín. . ISMMM. Moa.1987. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral 3. Estudio de la acción de diferentes líquidos y el tiempo sobre las características de resistencia de las rocas en las minas de cromo de la región Moa-Baracoa.ISMM. Moa.1988. 4. Elección del esquema tecnológico más racional para el laboreo de excavaciones horizontales de las minas de cromo refractario del norte de la provincia de Holguín. ISMMM. Moa.1988. 5. Vías para aumentar la efectividad de la tecnología de laboreo de las excavaciones en la mina Mercedita. ISMMM. Moa.1988. 6. Elaboración de los esquemas tecnológicos racionales de laboreo de las excavaciones mineras horizontales de la mina El Cobre.ISMMM. Moa.1989. 7. Sistema computadorizado para el cálculo de las fortificaciones de las excavaciones subterráneas horizontales. ISMM. Moa.1989. 8. Estudio de la tecnología de laboreo de contrapozos en la mina Mercedita. ISMM. Moa.1991. 9. Perfeccionamiento de los trabajos de perforación y voladura en la construcción de excavaciones horizontales en la mina “El Cobre”.ISMM. Moa.1990. 10. Propuesta de los esquemas tecnológicos de construcción de excavaciones horizontales en la mina Mercedita. ISMMM. Moa.1991 11. Aplicación de la explosión lisa en los túneles del Trasvase Este - Oeste. ISMM. Moa.1992. 12. Perfeccionamiento de los trabajos de perforación y voladura en los túneles del Trasvase Melones - Sabanilla. ISMMM. Moa.1992. 13. Aplicación del hormigón lanzado mediante voladura en túneles de sección media. ISPJAM. Santiago de Cuba.1994. 14. Perfeccionamiento de la tecnología de perforación y voladura en el emboquille de túneles. ISMM. Moa.1998. 15. Repercusión de los impactos en el medio socioeconómico en la mina Mercedita. Universidad de Holguín.2003. 16. Repercusión e impactos ambientales en mina Amores. Universidad de Holguín.2004. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Proyectos de Investigación. Estudio de la estabilidad de las excavaciones subterráneas de las minas en Explotación del nordeste de la provincia de Holguín.1986. Perfeccionamiento de la Tecnología de Laboreo de excavaciones subterráneas de la mina Mercedita.1990. Evaluación de la efectividad del arranque de las rocas y del sostenimiento de los túneles en el Trasvase este-Oeste. Empresa de Construcción de Obras Hidráulicas. UCM.2005. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 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Tesis Doctoral �Anexos Tesis Doctoral ANEXOS M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla de Anexos Anexo 1 Valores de las características de resistencia y de las propiedades másicas, acústicas y elásticas y de los parámetros minero-tecnológicos de las litologías objeto de estudio en los macizos rocosos de las minas y trasvases objeto de investigación. Anexo 2 Características del agrietamiento en los macizos objeto de estudio en las minas y trasvases objeto de investigación. Anexo 3 Características de las excavaciones objeto de estudio. Anexo 4 Levantamiento de la sección transversal de las excavaciones subterráneas objeto de estudio Anexo 5 Comportamiento de los indicadores de las voladuras de producción (base) en las minas y trasvases objeto de investigación. Anexo 6 Gráficos del comportamiento de los indicadores de las voladuras de producción (base) en las minas y trasvases objeto de investigación. Anexo 7 Gráfico del comportamiento de la velocidad mensual de avance. Anexo 8 Parámetros principales de las ondas de choque y de presión en las litologías objeto de estudio en los macizos en investigación. Anexo 9. Gráficos de los campos tensionales producidos por una carga compacta de tectrón en las litologías donde están enclavadas las obras en investigación. Anexo 9A Determinación del campo tenso-deformacional con cargas compactas de sustancia explosiva en las litologías objeto de estudio en las minas y trasvases. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Anexo 9B Determinación del campo tenso-deformacional con cargas desacopladas de sustancia explosiva en las litologías objeto de estudio en las minas y trasvases. Anexo 10 Parámetros del campo tenso-deformacional con cargas de sustancias explosivas compactas y desacopladas en las litologías objeto de estudio y los macizos objeto de investigación Anexo 11 Comportamiento de los principales indicadores de las voladuras experimentales Anexo 12 Distribución estadística de los indicadores de las voladuras experimentales. Anexo 13 Registro fotográfico de los contorneados de las excavaciones en los emboquilles. Anexo 14 Pasaportes de las voladuras experimentales. Anexo 15 Parámetros de los cueles Anexo 16 Procedimiento de cálculo de los impactos económicos de la investigación M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 1 Valores de las características de resistencia y de las propiedades másicas, acústicas y elásticas y de los parámetros minero-tecnológicos de las litologías presentes en los macizos rocosos de las minas y trasvases en investigación. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Valores de las propiedades másicas. Nº Litología Densidad ,kg/m³ Masa volumétrica,kg/m³ Porosidad Total,% Valor A.% Valor A,% Valor A,% Mina:Mercedita 1 Dunitas 2770 10,39 2660 4,70 3,97 2 Cromitas 3980 11,83 3920 4,02 1,51 3 Serpentinita. 2530 9,90 2460 1,98 2,77 4 Peridotita 2860 10,71 2830 10,95 1,05 5 Gabro 2870 9,65 2540 8,51 11,50 Mina :Amores 1 Dunitas 2790 11,45 2700 11,11 3,23 2 Harzburgitas 2790 10,71 2700 11,50 3,23 3 Serpentinitas 2860 10,82 2830 10,70 1,05 4 Cromitas 3950 10,57 3850 10,62 2,53 Mina:El Cobre 1 Porfirita andesiticas 2750 10,72 2560 10,87 6,91 2 Tobas andesíticas 2690 5,54 2570 10,54 4,46 3 Areniscas tobaceas 2910 9,68 2490 8,80 14,43 Trasvase :Caney-Gilbert 2910 10,8 2300 4,20 20,96 1 Tobas 2840 9,6 2210 3,90 22,18 2 Aglomerados Trasvase:Sabanalamar-Pozo Azul 1 Aleurolitas 2750 11,8 2080 4,05 24,36 2 Esquistos verdes 2710 10,4 2600 3,90 4,06 3 Calizas arcillosas 2710 9,9 2330 4,20 14,02 Fuente: Noa (2003) M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 6,50 7,90 6,90 10,50 9,30 4,17 8,03 4,50 4,17 7,50 7,20 9,50 8,60 7,80 8,3 7,8 8,5 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 2 Valores de las características de resistencia de las litologías presentes en las minas y trasvases en investigación. Características de resistencia estática Nº Litología Características de resistencia dinámica [σ ], MPa [σ ],MPa [σ ] ,MPa [σ ] ,MPa [σ ],MPa Valor Valor. A,% Valor A,% Valor . A,% e c A.% e t e cor d c Valor d t A.% [σ ] ,MPa d cor Valor. A,% Dinamicidad Comp Tracción k dc k dt Mina:Cromita 1 2 3 4 5 Dunitas Cromitas Serpentinita. Peridotita Gabro 43,34 67,70 29,43 31,25 43,22 27,25 23,63 23,96 26,76 29,73 4,65 7,00 4,14 4,51 4,57 24,20 8,20 25,50 687,26 27,25 26,82 12,57 24,52 1037,45 23,63 21,58 6,37 22,23 472,48 23,96 23,41 6,85 25,43 496,28 26,76 25,58 8,11 27,31 680,81 29,73 15,46 22,44 13,94 15,01 15,08 24,20 26,82 21,58 23,41 25,58 57,37 87,98 44,61 47,98 56,80 25,50 24,52 22,23 25,43 27,31 15,86 15,32 16,05 15,88 15,75 3,32 3,21 3,37 3,33 3,30 72,9 73,9 31,25 67,7 23,90 21,61 20,45 19,60 4,86 4,14 4,51 6,87 22,58 10,87 23,24 1156,29 25,20 10,10 23,41 1172,76 21,18 6,85 20,82 496,28 20,41 12,45 20,01 1066,43 16,19 13,94 15,01 21,93 22,58 25,20 21,18 20,41 76,07 70,69 47,98 87,16 23,24 23,41 20,82 20,01 15,86 15,87 15,88 15,75 3,33 3,37 3,33 3,19 18,30 19,29 46,98 17,265 15,63 62,43 21,43 146,36 22,98 15,77 12,76 14,52 71,77 15,19 15,67 3,44 3,44 3,44 20,98 19,65 10,94 18,93 Mina:Amores 1 2 3 4 Dunitas Harzburgitas Serpentinitas Cromitas 23,90 21,61 20,45 19,60 Mina:El Cobre 1 Porfirita andesiticas 2 Tobas andesíticas 3 Areniscas tobaceas 25,40 15,24 5,32 19,29 6,71 17,27 396,90 15,24 72,26 24,53 18,15 21,43 20,91 22,98 1139,18 24,53 85,00 15,86 3,71 14,52 10,25 15,19 1331,64 15,86 Trasvase:Caney-Gilbert 1 Tobas 2 Aglomerados 25,60 24,45 40,00 20,05 6,10 19,65 3,18 18,93 7,21 22,05 6,51 19,49 419,33 24,45 655,20 20,05 50,50 45,58 24,45 16,38 20,05 16,38 3,44 3,44 25,5 22,39 24,3 107,23 22,6 34,20 24,05 16,12 23,1 15,57 21,6 15,97 2,86 1,65 2,54 Trasvase: Sabanalamar-Pozo Azul 1 Aleurolitas 2 Esquistos verdes 3 Calizas arcillosas 11,80 176,00 21,70 22,6 21,9 20,6 2,60 4,00 3,30 25,5 3,20 24,05 190,20 24,3 15,32 23,1 2740,95 22,6 4,89 21,6 346,64 22,6 21,9 20,6 7,43 6,59 8,38 Observación: Datos de las Características de resistencia estática de las rocas. Fuente: Noa (2003) M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 3 Valores de las propiedades acústicas de las rocas Nº Litología Velocidad de las ondas,m/s Rigidez Acústica E,MPa 3 Vl A.% Vt A,% J, m/s kg/m A,% Valor A,% Mina:Mercedita 1 Dunitas 4578 9,8 2616 9,7 1,27.107 9,8 23841 9,7 7 2 Cromitas 5429 10,1 3016 9,9 2,16.10 10,1 46228 9,9 3 Serpentinita. 3783 12,3 2225 11,9 9,57.106 12,3 15475 11,9 4 Peridotita 4403 9,6 2380 9,4 1,26.107 9,6 20954 9,4 7 5 Gabro 4930 9,8 2595 9,2 1,41.10 9,8 25281 9,2 Mina:Amores 1 Dunitas 4411 12 2595 11,8 1,23.107 12 23206 12,0 7 2 Harzburgitas 3618 11,9 2067 11 1,01.10 11,9 14995 11,9 3 Serpentinitas 4403 10,6 2446 10,6 1,26.107 10,6 21847 10,6 4 Cromitas 5604 9,9 3029 9,5 2,21.107 9,9 46881 9,9 Mina:El Cobre 1 Porfirita andesititas 5520 15,5 2950 16,1 1,52.107 15,5 33600 12 2 Tobas andesíticas 5040 14,7 2800 15,9 1,36.107 14,7 68330 12,5 3 Areniscas tobaceas 5220 13,9 2900 14,7 1,52.107 13,9 32700 12,3 Trasvase:Caney-Gilbert 1 Tobas 4954 9,9 2477 12,5 1,44.107 9,9 23806 9,9 2 Aglomerados 3300 10,1 1810 13,1 9,37.106 10,1 11955 10,1 Trasvase:Sabanalamar-Pozo Azul 1 Aleurolitas 3250 12,3 1083 13,2 8,94.106 12,3 60000 15,3 2 Esquistos verdes 5750 11,8 3194 12,6 1,56.107 11,8 76000 12,8 7 3 Calizas arcillosas 4078 10,8 1359 13,2 1,11.10 10,8 73000 11,9 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. μ Valor A,% G,MPa Valor A,% 0,258 0,277 0,235 0,294 0,308 9,7 9,9 11,9 9,4 9,2 18958 36207 12526 16199 19322 9,7 9,9 11,9 9,4 9,2 0,24 0,26 0,28 0,29 11,9 11,5 10,6 9,7 18784 11923 17111 36240 23,90 21,61 20,45 19,60 0,30 0,28 0,28 11 11,9 12 23932 21090 24473 16,1 15,9 14,7 0,33 0,28 9,9 10,1 13103 21,61 8840 20,45 0,24 0,28 0,30 12,1 3,23.103 11,0 2,77.104 10,6 5,0.103 12,3 11,8 10,8 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 4 Valores de los parámetros minero-tecnológicos de las rocas Nº Índice de Fortaleza, Litología f * P f Triturabilidad, Vmax*** f ** B Valor A,% Volabilidad,q****,kg/m³ Valor A,% 0,43 27,25 Índice de Fragilidad Valor A,% Mina:Mercedita 1 Dunitas 2 Cromitas 3 Serpentinita. 4 Peridotita 5 Gabro 4 7 3 3 4 5 7,0 10,33 9,32 25,725 7 6,4 6,51 0,68 23,63 9,67 25,225 4 6,2 11,01 0,29 23,96 7,11 22,77 4 8,0 10,5 0,31 26,76 6,93 25,085 5 7,77 9,42 0,43 29,73 9,46 27,655 7 7 3 7 7 6,30 21,31 0,73 11,45 15,00 23,24 7 4,27 19,10 0,74 10,71 17,85 23,41 4 5,26 19,90 0,31 10,82 6,93 20,82 7 6,00 20,80 0,68 10,57 9,85 20,01 3 7 9 4 2,5 20,25 0,25 15,24 4,77 17,27 7 7,01 24,70 0,72 24,53 3,98 22,98 8 7,10 14,58 0,85 15,86 22,91 15,19 3 4 4 3,59 24,45 0,26 24,45 4,20 22,05 5 5,17 20,05 0,40 20,05 12,58 19,49 2 - - 0,12 22,6 4,54 24,05 14 - - 1,76 21,9 44,00 23,1 3 - - 0,22 20,6 6,58 21,6 Mina:Amores 1 Dunitas 2 Harzburgitas 3 Serpentinitas 4 Cromitas Mina : El Cobre 1 Porfirita andesiticas 2 Tobas andesíticas 3 Areniscas tobaceas Trasvase:Caney-Gilbert 1 Tobas 2 Aglomerados Trasvase:Sabanalamar-Pozo Azul 1 Aleurolitas 2 Esquistos verdes 3 Calizas arcillosas Observación: 1 18 2 * P - índice de fortaleza según ** B -índice de fortaleza según f f Protodiaconov: Barón . Datos de Triturabilidad q****-volabilidad según Pokrovsky. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. *** Vmax :Fuente Noa (2003). �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 2 Características del agrietamiento en los macizos de las minas y trasvases donde se realizaron las investigaciones. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos ANEXO 2.1 Características del agrietamiento en mina Mercedita M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral �Anexos Gráfico 1 Principales planos de agrietamiento Tesis Doctoral Gráfico 2 Rosa de agrietamiento Gráfico 3 Histograma de frecuencia de la abertura de las grietas. Gráfico 4 Histograma de frecuencia del espaciamiento entre grietas. Gráfico 5 Histograma de frecuencia del tipo de grieta. Gráfico 6 Histograma de frecuencia del tipo de relleno. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos ANEXO 2.2 Estudio del agrietamiento en la mina Amores M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral �Anexos Gráfico 1 Principales planos de agrietamiento Gráfico 5 Histograma de frecuencia del tipo de grieta. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral Gráfico 2 Rosa de agrietamiento Gráfico 3 Histograma de frecuencia de la abertura de las grietas. Gráfico 4 Histograma de frecuencia del espaciamiento. Gráfico 6 Histograma e frecuencia del tipo de relleno. �Anexos ANEXO 2.3 Estudio del agrietamiento en la mina El Cobre M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral �Anexos Tesis Doctoral Gráfico 2 Rosa de agrietamiento Gráfico 1 Principales planos de agrietamiento Gráfico 4 Histograma de frecuencia del espaciamiento Gráfico 3 Histograma de frecuencia de la abertura de las grietas. Gráfico 6 Histograma e frecuencia del tipo de relleno. . M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Gráfico 5 Histograma de frecuencia del tipo de grieta �Anexos ANEXO .2.4. Estudio del Agrietamiento en el Trasvase Caney - Gilbert M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral �Anexos Gráfico 1 Planos principales de agrietamiento Trasvase Caney-Gilbert Gráfico 4Histograma de frecuencia del espaciamiento de las grietas M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral Gráfico 2 Rosa de agrietamiento Caney-Gilbert. Gráfico 3 Histograma de freucnecia de la Abertura de las grietas Gráfico 5 Histograma de frecuencia del tipo de relleno de las grietas. Gráfico 6 Histograma e frecuencia del tipo de grietas. �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 2.5 Estudio del agrietamiento en el Trasvase Este-Oeste. Etapa Melones-Sabanilla. Túnel : Esperanza-En medio M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Gráfico 2 Rosa de agrietamiento Gráfico 1 Principales planos de agrietamiento Gráfico 3 Histograma de frecuencia de la abertura de las grietas. Gráfico 4 Histograma de frecuencia del espaciamiento. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Gráfico 5 Histograma de frecuencia del tipo de grieta. Gráfico 6 Histograma e frecuencia del tipo de relleno. �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 3 Características de las excavaciones en las minas y trasvases donde se realizaron las investigaciones. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Dimensiones útiles, de proyecto y de laboreo de las excavaciones en investigación Nº Obra subterránea Dimensiones de proyecto Sp, m2 Bp ,m Hp ,m Pp ,m Dimensiones Útiles Su , m2 Bu ,m Hu,m Pu,m Dimensiones de laboreo Sl,m2 Bl,m Hl,m Pl,m 4,72 4,72 2,2 2,2 2,30 2,30 5,85 5,85 4,72 4,72 2,2 2,2 2,3 2,3 5,85 5,85 5,70 2,12 2,46 6,78 5,27 2,09 2,28 6,30 4,72 4,72 2,2 2,2 2,30 2,30 5,85 5,85 4,72 4,72 2,2 2,2 2,3 2,3 5,85 5,85 5,30 5,25 2,11 2,09 2,30 2,24 6,32 6,26 5,42 5,42 2,5 2,5 2,70 2,70 6,56 6,56 5,42 5,42 2,5 2,5 2,7 2,7 6,56 6,56 6,53 6,41 2,41 2,59 2,69 2,55 7,45 7,28 16,33 4,2 16,33 4,2 16,33 4,2 4,70 4,70 4,70 11,25 11,25 11,25 13,93 13,93 13,93 3,8 3,8 3,8 4,3 4,3 4,3 13,33 19,15 4,91 13,33 19,25 4,95 13,33 19,30 4,95 5,29 5,35 5,40 12,60 12,70 12,75 20,57 34,80 30,89 30,89 4,80 6,06 5,95 5,95 12,34 16,77 14,91 14,91 18,10 31,45 27,91 27,91 4,60 6,6 5,90 5,90 4,40 5,86 5,75 5,75 11,84 15,57 13,61 13,61 27,74 40,36 36,50 36,29 5,55 5,66 7,26 7,58 5,4 6,14 6,26 6,51 14,25 18,05 17,89 16,07 3,6 3,6 8,91 8,91 8,66 8,66 3,40 3,40 3,50 3,50 8,31 8,31 - - - Mina:Mercedita 1 2 1 2 1 2 1 2 3 1 2 3 4 Socavón principal M-1 Galería principal de nivel Mina: Amores Socavón principal A-1 Galería de nivel E-1 Mina:Grande El Cobre Galeria longitudinal nivel +0,0 Galería transversal nivel +30,0 Tasvase:Caney-Gilbert Túnel principal Túnel inclinado I Túnel inclinado II Trasvase:Melones –Sabanilla Túnel toma Túnel Esperanza-En medio Túnel Ojo de Agua-Yagrumal Túnel Ojo de Agua-Serones Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 Túnel 2 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 4,8 6,9 6,30 6,30 10,83 3,6 10,83 3,6 - �Anexos Tesis Doctoral Tabla 2 Principales parámetros minero-tecnológicos de las excavaciones en investigación. Nº Obra subterránea Extensión, m Pendiente Dirección,Grados H ,m γ* Carácter del frente Mina Mercedita 1 2 Socavón principal M-1 Galería principal de nivel 600 200-300 0,008 0,008 285 250 120-350 120-350 75 69 Homogéneo Homogéneo 1 2 1 2 Socavón principal A-1 Galería de nivel E-1 Mina Grande El Cobre Galeria longitudinal nivel +0 Galería transversal nivel +30 300 150 0,008 0,008 290 265 120-250 120-200 15 29 Homogéneo 860 250 0,008 0,008 200-400 200-400 82 4 Homogéneo Homogéneo 1 2 Tasvase:Caney-Gilbert Túnel principal Túnel inclinado I 1915 240 140/160 160 100-200 100-200 50 - Heterogéneo Heterogéneo 3 Túnel inclinado II 280 0,0003 0,1760,212 0,1760,212 100-200 - 0,003 0,003 0,003 0,003 180 180 180 180 0,0006 0,0006 90 90 Mina Amores 1 2 3 4 1 2 Trasvase:Melones –Sabanilla Túnel toma 358 Túnel Esperanza-En medio 707 Túnel Ojo de Agua-Yagrumal 1383 Túnel Ojo de Agua-Serones 330 Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 1200 Túnel 2 200 30-50 30-90 30-84 30-84 155 30 31 35 27 Homogéneo Idem Idem 17 - Homogéneo Idem Observación: γ * - ángulo de intersección entre el sistema de grietas principal y el eje de la excavación subterránea H- profundidad de ubicación de la excavación subterránea M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Idem �Anexos Tesis Doctoral Tabla.3. Forma y parámetros geométricos de la sección transversal de las excavaciones Nº Obra subterránea Forma sección transversal Parámetros geométricos de la sección transversal R,m r,m hp,m hb,m α Β B/H Bóveda reducida, paredes verticales Bóveda reducida,paredes verticales 1,52 1,52 0,58 0,58 1,47 1,47 0,73 0,73 35 35 55 55 0,86 0,92 Bóveda reducida,paredes verticales Bóveda reducida,paredes verticales 1,52 1,52 0,58 0,58 1,47 1,47 0,73 0,73 35 35 55 55 0,92 0,93 Bóveda reducida,paredes verticales Bóveda reducida,paredes verticales 1,59 1,59 0,60 0,60 1,73 1,73 0,77 0,77 35 35 55 55 0,90 1,02 Bóveda ovoidal,paredes verticales Bóveda ovoidal,paredes verticales Bóveda ovoidal,paredes verticales 4,20 4,20 4,20 1,17 1,17 1,17 1,35 1,35 1,35 - 46 46 46 44 44 44 1,12 1,12 1,12 Bóveda semicircular,paredes verticales Herradura ,paredes circulares Bóveda ovoidal,paredes verticales Bóveda ovoidal, paredes verticales 2,4 3,45 6,3 6,3 2,3 2,3 2,4 1,2 1,2 2,4 - 38 38 180 52 52 1,03 0,92 1,16 1,16 3,60 3,60 1,117 0,92 1,117 0,92 - 35 35 54 54 1,0 1,0 Mina Mercedita 1 2 Socavón principal M-1 Galería principal de nivel Mina Amores 1 2 Socavón principal A-1 Galería de nivel E-1 Mina Grande El Cobre 1 2 1 2 3 Galeria longitudinal nivel +0 Galería transversal nivel +30 Trasvase Caney-Gilbert Túnel principal Túnel inclinado I Túnel inclinado II Trasvase:Melones –Sabanilla Túnel toma Túnel Esperanza-En medio 1 2 3 4 Túnel Ojo de Agua-Yagrumal Túnel Ojo de Agua-Serones 1 2 Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 Bóveda ovoidal, paredes verticales Túnel 2 Bóveda ovoidal, paredes verticales M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 4 Tipos de excavaciones y su sostenimiento. Nº Excavación Destino Laboreada por Sostenimiento Dirección Plazo de servicio,años Apertura Apertura y exploración Peridotita Peridotita Arcos metálicos Sin fortificación 285º 112º 20 10 Mina Mercedita 1 2 Socavón M-1 Galería principal de nivel Amores 3 Socavón A-1 Apertura harzburgitas Cuadros metálicos 295 15 4 Galería E-1 Preparación y exploración Dunitas Sin sostenimiento 112º 10 5 Galería E-2 Preparación y exploración Dunitas Sin sostenimiento 112º 10 El Cobre 6 Galerias transversales Preparación Porfiritas andesititas Sin sostenimiento 315º 10 7 Galerías longitudinales Preparación Tobas andesíticas Madera 45º 10 Trasvase Caney-Gilbert 8 Túnel principal Hidrotécnico sin presión Tobas Hormigón gunitado 140º y 160º Más de 20 años 9 Túnel I Servicio Tobas Idem 220º Idem 10 Túnel II Servicio Tobas Idem 340º Idem Trasvase Este –Oeste 11 Yagrumal –Ojo de Agua Hidrotécnico sin presión Calizas y aleurolitas Idem 275º Idem 12 Ojo de Agua-Serones Idem gabrodiabasas Idem 275º Idem 13 14 Túnel de toma Túnel Esperanza-Enmedio Hidrotécnico a presión hidrotécncio sin presión Serpentinitas Serpentinitas Hormigón gunitado Idem 275º 275º Sabanalamar –Pozo Azúl 17 Túnel 1 hidrotécnico sin presión Esquistos cloríticos Idem 275º 18 Túnel 2 Idem aleurolitas Idem 275º M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 4 Levantamiento de la sección transversal de las excavaciones subterráneas en investigación en las minas y trasvases. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Levantamiento de la sección transversal de la excavación en mina Mercedita. Voladuras de Producción.Socavón Principal Seccion Ancho,m Altura,m Sl,m2 Sp,m2 Kse Pexc,m Pproy, m Llmedia,m a,m l, m λ, m h ,m H,m ρ I 2,34 2,50 5,79 4,50 1,29 6,81 5,85 6,21 0,200 0,39 0,78 0,05 0,10 0,096 II 2,61 2,63 5,70 4,50 1,27 6,74 5,85 6,18 0,198 0,39 0,77 0,04 0,09 0,091 III 2,06 2,53 5,57 4,50 1,24 6,85 5,85 6,40 0,214 0,43 0,85 0,02 0,03 0,069 IV 2,07 2,36 6,14 4,50 1,36 7,90 5,85 7,16 0,198 0,38 0,75 0,06 0,12 0,104 V 2,11 2,24 5,31 4,50 1,18 6,23 5,85 5,92 0,156 0,31 0,62 0,00 0,01 0,052 VI 2,04 2,42 5,16 4,50 1,15 6,30 5,85 5,95 0,158 0,31 0,63 0,02 0,04 0,059 VII 1,94 2,48 6,74 4,50 1,50 6,74 5,85 6,36 0,211 0,42 0,85 0,02 0,05 0,060 VIII 1,94 2,48 5,37 4,50 1,19 6,71 5,85 6,33 0,210 0,42 0,84 0,02 0,05 0,060 IX 1,96 2,51 5,54 4,50 1,23 6,75 5,85 6,40 0,211 0,43 0,85 0,03 0,06 0,055 X 1,94 2,49 5,53 4,50 1,23 6,76 5,85 6,40 0,211 0,43 0,85 0,03 0,06 0,057 XI 2,00 2,53 5,76 4,50 1,28 6,87 5,85 6,51 0,215 0,43 0,87 0,03 0,06 0,056 XII 2,00 2,63 5,83 4,50 1,29 6,87 5,85 6,54 0,215 0,44 0,87 0,04 0,08 0,050 XIII 2,03 2,60 5,95 4,50 1,32 6,99 5,85 6,63 0,219 0,44 0,88 0,03 0,07 0,054 XIV 1,91 2,42 5,24 4,50 1,16 6,56 5,85 6,22 0,205 0,41 0,83 0,03 0,06 0,055 XV 1,99 2,57 5,91 4,50 1,31 6,98 5,85 6,62 0,218 0,44 0,88 0,03 0,07 0,054 Promedio 2,12 2,46 5,70 4,50 1,27 6,78 5,85 6,324 0,195 0,39 0,77 0,03 0,06 0,07 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tang ρ Grados 0,4485 24 0,4358 24 0,3790 21 0,4669 25 0,3282 18 0,3497 19 0,3514 19 0,3509 19 0,3374 19 0,3411 19 0,3400 19 0,3187 18 0,3345 18 0,3361 19 0,3345 18 0,38 20,92 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 2 Levantamiento de la sección transversal de la excavación en mina Amores. Voladuras de Producción.Socavón A-1 Sección Ancho,m Altura,m Sl, m2 Sp,m2 Kse Pexc,m Pproy,m Llmedia,m a,m l, m λ ,m h, m H,m I 2,49 2,45 5,52 4,50 1,23 6,53 5,85 5,97 0,192 0,373 0,37 0,05 0,09 II 2,55 2,41 5,32 4,50 1,18 6,40 5,85 5,88 0,188 0,367 0,73 0,04 0,08 III 1,93 2,46 5,40 4,50 1,20 6,57 5,85 6,22 0,205 0,414 0,83 0,03 0,05 IV 1,99 2,31 5,84 4,50 1,30 7,63 5,85 6,99 0,191 0,368 0,74 0,05 0,10 V 2,04 2,24 4,99 4,50 1,11 6,01 5,85 5,74 0,150 0,302 0,58 0,01 0,03 VI 2,07 2,24 5,06 4,50 1,12 6,05 5,85 5,77 0,15 0,30 0,61 0,01 0,03 VII 2,02 2,24 5,18 4,50 1,15 6,04 5,85 5,78 0,15 0,30 0,61 0,02 0,04 VIII 2,01 2,23 5,18 4,50 1,15 6,03 5,85 5,77 0,15 0,30 0,61 0,02 0,04 IX 2,05 2,24 5,29 4,50 1,18 6,11 5,85 5,81 0,15 0,31 0,61 0,01 0,02 X 2,03 2,27 5,21 4,50 1,16 6,05 5,85 5,80 0,15 0,31 0,61 0,02 0,04 XI 2,05 2,24 5,29 4,50 1,18 6,11 5,85 5,81 0,15 0,31 0,61 0,01 0,02 Promedio 2,11 2,30 5,30 4,50 1,18 6,32 5,85 5,96 0,17 0,33 0,63 0,02 0,05 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. ρ 0,0937 0,0899 0,0573 0,0913 0,0485 0,0479 0,0450 0,0448 0,0506 0,0440 0,0506 0,0603 tang Grados 0,4430 24 0,4334 23 0,3435 19 0,4369 24 0,3152 17 0,3132 17 0,3034 17 0,3027 17 0,3221 18 0,3000 17 0,3221 18 0,3487 19,17 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 3 Levantamiento de la sección transversal de las excavaciones. Mina El Cobre Voladuras de Producción .Mediciones realizadas en el nivel +0 Seccion Ancho,m Altura,m Sl,m2 Sp,m2 Kse Plab,m Proy.,m Llmedia,m a,m l ,m λ ,m h ,m H,m ρ ,m tang ρ Grados I 2,73 2,81 7,09 5,42 1,31 7,38 5,22 7,06 0,18 0,35 0,71 0,01 0,03 0,0464 0,3081 17 II 2,45 2,69 6,73 5,42 1,24 8,15 5,22 7,00 0,27 0,50 1,00 0,11 0,21 0,1644 0,5964 31 III 2,57 3,03 6,55 5,42 1,21 7,77 5,22 7,07 0,19 0,35 0,71 0,05 0,11 0,0994 0,4568 25 IV 1,68 1,12 5,06 5,42 0,93 6,82 5,22 5,82 0,15 0,28 0,56 0,05 0,09 0,1734 0,6139 32 V 2,44 2,49 6,01 5,42 1,11 6,94 5,22 6,15 0,15 0,29 0,58 0,04 0,08 0,1284 0,5227 28 VI 2,21 2,63 5,29 5,42 0,97 6,81 5,22 6,32 0,14 0,26 0,53 0,03 0,07 0,0768 0,3995 22 VII 2,60 3,00 6,52 5,42 1,20 7,22 5,22 6,79 0,16 0,32 0,65 0,03 0,06 0,0639 0,3633 20 VIII 2,92 2,74 7,45 5,42 1,37 8,03 5,22 7,38 0,18 0,35 0,70 0,05 0,10 0,0882 0,4291 23 IX 3,04 2,48 6,17 5,42 1,14 6,89 5,22 6,09 0,16 0,30 0,61 0,06 0,12 0,1314 0,5292 28 X 2,58 2,69 6,36 5,42 1,17 7,41 5,22 6,09 0,18 0,30 0,61 0,09 0,18 0,2160 0,6919 35 XI 2,43 2,49 5,64 5,42 1,04 7,06 5,22 6,62 0,16 0,33 0,66 0,17 0,34 0,0663 0,3701 20 XII 2,48 2,73 6,72 5,42 1,24 7,34 5,22 6,58 0,18 0,29 0,59 0,11 0,22 0,1156 0,4946 26 XIII 2,13 2,49 5,50 5,42 1,01 6,45 5,22 6,22 0,15 0,30 0,59 0,02 0,04 0,0379 0,2780 16 XIV 2,24 2,69 5,42 5,42 1,00 6,84 5,22 6,25 0,15 0,28 0,57 0,04 0,09 0,0943 0,4443 24 XV 2,35 2,47 6,18 5,42 1,14 7,80 5,22 6,93 0,19 0,35 0,69 0,07 0,13 0,1254 0,5162 27 XVI 2,04 2,32 4,70 5,42 0,87 6,56 5,22 5,58 0,16 0,29 0,59 0,07 0,15 0,1747 0,6164 32 XVII 2,99 3,10 6,95 5,42 1,28 7,57 5,22 7,18 0,18 0,36 0,72 0,02 0,04 0,0556 0,3380 19 XVIII 2,77 3,17 7,29 5,42 1,35 8,33 5,22 8,30 0,20 0,41 0,83 0,22 0,43 0,0042 0,0917 5 XIX 2,31 2,65 6,85 5,42 1,26 7,63 5,22 7,07 0,20 0,34 0,67 0,11 0,21 0,0795 0,4065 22 XX 2,00 2,77 7,11 5,42 1,31 8,08 5,22 7,56 0,19 0,36 0,72 0,07 0,14 0,0696 0,3795 21 XXI 2,42 2,98 8,38 5,42 1,54 7,99 5,22 7,84 0,19 0,37 0,75 0,04 0,07 0,0195 0,1983 11 XXII 2,14 2,68 5,54 5,42 1,02 7,07 5,22 6,47 0,17 0,31 0,62 0,07 0,60 0,0935 0,5955 31 XXIII 2,25 2,46 5,16 5,42 0,95 5,85 5,22 4,71 0,15 0,25 0,50 0,08 0,48 0,2433 0,4780 26 XXIV 2,23 2,53 6,30 5,42 1,16 8,07 5,22 7,24 0,18 0,34 0,69 0,06 0,67 0,1148 0,6665 34 XXV 2,34 3,04 9,94 5,42 1,83 9,59 5,22 9,13 0,23 0,46 0,91 0,23 0,88 0,0500 0,8766 41 XXVI 2,00 3,22 8,29 5,42 1,53 8,07 5,22 7,15 0,19 0,36 0,72 0,07 0,69 0,1283 0,6918 35 XXVII 2,52 2,72 6,38 5,42 1,18 7,32 5,22 6,72 0,17 0,34 0,67 0,05 0,65 0,0882 0,6507 33 XXVIII 2,37 2,97 6,52 5,42 1,20 7,40 5,22 6,35 0,17 0,30 0,60 0,07 0,59 0,1655 0,5844 30 XXIX 2,62 2,75 7,38 5,42 1,36 7,57 5,22 7,18 0,18 0,36 0,72 0,02 0,69 0,0556 0,6947 35 Prom 2,41 2,69 6,53 1,20 7,45 6,79 0,18 0,34 0,67 0,07 0,28 0,2791 16 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 4 Levantamiento de la Sección transversal de la Excavación.Trasvase Caney-Gilbert. Lugar de medición Frente Nº1. Voladuras de Producción Seccion Ancho,m Altura,m Sl,m2 I 4,25 5,20 19,06 II 4,30 5,20 19,05 III 4,80 5,29 19,08 IV 4,91 5,35 19,49 V 4,88 5,05 18,87 VI 4,89 5,30 19,24 VII 4,86 5,38 19,07 VIII 4,90 5,35 19,54 IX 4,97 5,09 19,04 X 4,91 5,30 19,25 XI 5,01 5,38 19,27 XII 4,88 5,05 18,98 XIII 4,99 5,33 18,95 XIV 5,05 5,35 19,03 XV 5,16 5,33 19,06 XVI 5,05 5,38 19,36 XVII 5,06 5,35 19,10 XVIII 5,07 5,33 19,27 XIX 5,01 5,38 19,27 XX 4,99 5,33 18,95 XXI 5,01 5,38 19,27 XXII 5,10 5,38 19,15 Promedio 4,91 5,29 19,15 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Sp,m2 Kse Pexc,m Proy.,m Llmedia,m a,m l, m λ, m h, m H,m ρ Tang ρ Grados 16,33 1,17 11,99 11,25 10,95 0,33 0,64 1,29 0,09 0,17 0,0952 0,4465 24 16,33 1,17 11,98 11,25 11,22 0,33 0,64 1,28 0,09 0,19 0,0679 0,3747 21 16,33 1,17 12,64 11,25 11,42 0,35 0,67 1,34 0,10 0,20 0,1067 0,4740 25 16,33 1,19 12,79 11,25 11,57 0,36 0,68 1,36 0,10 0,21 0,1059 0,4722 25 16,33 1,16 12,62 11,25 11,29 0,35 0,66 1,33 0,11 0,22 0,1179 0,4996 27 16,33 1,18 12,66 11,25 11,41 0,35 0,67 1,34 0,10 0,21 0,1089 0,4793 26 16,33 1,17 12,74 11,25 11,43 0,35 0,67 1,34 0,11 0,22 0,1150 0,4931 26 16,33 1,20 12,79 11,25 11,56 0,36 0,68 1,36 0,10 0,21 0,1059 0,4723 25 16,33 1,17 12,70 11,25 11,35 0,35 0,67 1,34 0,11 0,23 0,1187 0,5016 27 16,33 1,18 12,67 11,25 11,42 0,35 0,67 1,34 0,11 0,21 0,1093 0,4802 26 16,33 1,18 12,74 11,25 11,43 0,35 0,67 1,34 0,11 0,22 0,1153 0,4938 26 16,33 1,16 12,67 11,25 11,32 0,35 0,67 1,33 0,11 0,23 0,1188 0,5018 27 16,33 1,16 12,53 11,25 11,36 0,35 0,67 1,34 0,10 0,19 0,1025 0,4642 25 16,33 1,17 12,62 11,25 11,38 0,35 0,67 1,34 0,10 0,21 0,1092 0,4799 26 16,33 1,17 12,53 11,25 11,35 0,35 0,67 1,34 0,10 0,20 0,1041 0,4679 25 16,33 1,19 12,78 11,25 11,43 0,35 0,67 1,35 0,11 0,23 0,1176 0,4989 27 16,33 1,17 12,56 11,25 11,39 0,35 0,67 1,34 0,10 0,20 0,1029 0,4651 25 16,33 1,18 12,52 11,25 11,38 0,35 0,67 1,34 0,09 0,19 0,1000 0,4582 25 16,33 1,18 12,74 11,25 11,43 0,35 0,67 1,34 0,11 0,22 0,1153 0,4938 26 16,33 1,16 12,53 11,25 11,36 0,35 0,67 1,34 0,10 0,19 0,1025 0,4642 25 16,33 1,18 12,74 11,25 11,43 0,35 0,67 1,34 0,11 0,22 0,1153 0,4938 26 16,33 1,17 12,61 11,25 11,39 0,35 0,67 1,34 0,10 0,20 0,1068 0,4743 25 16,33 1,17 12,60 11,25 11,38 0,35 0,67 1,34 0,10 0,21 0,11 0,47 25,39 �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 5 Comportamiento de los indicadores de las voladuras de producción (base) para el avance de excavaciones subterránea en las minas y trasvases en investigación. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Comportamiento de los Indicadores de las voladuras de producción en la mina Mercedita Orden consecutivo de las voladuras Nº Parámetros Principales Símbolo UM 1 2 3 4 5 6 7 1 Avance del frente la m 1,01 0,98 0,95 1 1,05 1,03 0,99 Longitud de los barrenos lb m 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 Cantidad de Barrenos Nb Unid 12 12 12 12 12 12 12 De cuele Nc Unid 4 4 4 4 4 4 4 De arranque Na Unid 0 0 0 0 0 0 0 De contorno Nco Unid 5 5 5 5 5 5 5 De piso Npiso Unid 3 3 3 3 3 3 3 Carga barrenos de cuele qc Kg 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 Carga barrenos arranque qa Kg 0 0 0 0 0 0 0 Carga barrenos de piso qpiso Kg 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 Carga barrenos de contorno qco Kg 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 2 Extensión del montón de rocas Lm m 6 6 5 6,75 5,9 6 4 3 Gasto de SE QSE Kg 15,80 15,80 15,80 15,80 15,80 15,80 15,80 Gasto específco de SE qSE Kg/m3 2,70 2,83 2,98 2,57 2,83 2,97 2,37 4 Volumen de roca arrancada Vr m3 5,85 5,59 5,30 6,14 5,57 5,32 6,68 5 Aprovechamiento de los barrenos CAB % 0,61 0,59 0,58 0,61 0,64 0,62 0,60 6 Area de laboreo de la excavación Sl m2 5,79 5,70 5,57 6,14 5,31 5,16 6,74 Area de proyecto de la excavación Sp m2 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 7 Coeficiente de sobreexcavación KS 1,29 1,27 1,24 1,36 1,18 1,15 1,50 8 Metraje de barrenación Mb m 19,8 19,8 19,8 19,8 19,8 19,8 19,8 Metraje específico de barrenación Mel m/m 19,60 20,20 20,84 19,80 18,86 19,22 20,00 Metraje específico de barrenación Mev m/m3 3,39 3,54 3,74 3,22 3,55 3,72 2,97 9 Gasto de detonadores Qdet Unid 12 12 12 12 12 12 12 Gasto específco de detonadores qdet unid/m 11,88 12,24 12,63 12,00 11,43 11,65 12,12 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 8 9 0,98 0,96 1,65 1,65 12 12 4 4 0 0 5 5 3 3 1,4 1,4 0 0 1,4 1,4 1,2 1,2 4,5 7 15,80 15,80 3,00 2,97 5,26 5,32 0,59 0,58 5,37 5,54 4,50 4,50 1,19 1,23 19,8 19,8 20,20 20,63 3,76 3,72 12 12 12,24 12,5 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 2 Comportamiento de los indicadores de las voladuras de producción en mina Amores. Nº Parámetros Principales Simbolo UM Orden consecutivo de las voladuras. 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Avance del frente la m 1,04 0,95 0,99 1,02 1,08 1,1 1,03 0,92 Longitud de los barrenos lb m 1,5 1,50 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Cantidad de Barrenos Nb Unid 14 14 14 14 14 14 14 14 De cuele Nc Unid 4 4 4 4 4 4 4 4 De arranque Na Unid 0 0 0 0 0 0 0 0 De contorno Nco Unid 7 7 7 7 7 7 7 7 De piso Npiso Unid 3 3 3 3 3 3 3 3 Carga barrenos de cuele qc Kg 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 Carga barrenos arranque qa Kg 0 0 0 0 0 0 0 0 Carga barrenos de piso qpiso Kg 1 1 1 1 1 1 1 1 Carga barrenos de contorno qco Kg 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 2 Extensión del montón de rocas Lm m 9 7 5 6,75 5,9 6 4 4,5 3 Gasto de SE QSE Kg 13,25 13,25 13,25 13,25 13,25 13,25 13,25 13,25 Gasto específco de SE qSE Kg/m3 2,38 2,78 2,71 2,22 2,46 2,38 2,48 2,78 4 Volumen de roca arrancada Vr m3 5,56 4,76 4,88 5,96 5,39 5,57 5,34 4,77 5 Aprovechamiento de los barrenos CAB % 0,69 0,63 0,66 0,68 0,72 0,73 0,69 0,61 2 6 Area de laboreo de la excavación Sl m 5,35 5,01 4,93 5,84 4,99 5,06 5,18 5,18 Area de proyecto de la excavación Sp m2 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 7 Coeficiente de sobreexcavación KS 1,19 1,11 1,10 1,30 1,11 1,12 1,15 1,15 8 Metraje de barrenación Mb m 21,00 21 21,00 21,00 21,00 21,00 21,00 21,00 Metraje específico de barrenación Mel m/m 20,19 22,11 21,21 20,59 19,44 19,09 20,39 22,83 Metraje específico de barrenación Mev m/m3 3,77 4,41 4,30 3,53 3,90 3,77 3,94 4,41 9 Gasto de detonadores Qdet Unid 14 14 14 14 14 14 14 14 Gasto específco de detonadores qdet unid/m 13,46 14,74 14,14 13,73 12,96 12,73 13,59 15,22 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 9 1,01 1,5 14 4 0 7 3 1,25 0 1 0,75 7 13,25 2,48 5,34 0,67 5,29 4,50 1,18 21,00 20,79 3,93 14 13,86 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 3 Comportamiento de los Indicadores de las voladuras de producción en mina El Cobre Voladuras de Producción (Base) Nº Parámetros Principales Símbolo UM 1 2 3 4 5 6 7 1 Avance del frente la m 1,30 1,10 1,20 1,20 1,35 1,12 1,00 Longitud de los barrenos lb m 1,5 1,50 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Cantidad Total de Barrenos Nb unid 20 20 21 24 21 22 21 De cuele Nc unid 6 5 6 7 6 6 5 De arranque Na unid 0 2 0 0 0 0 0 De contorno Nco unid 11 10 12 14 12 13 13 De piso Npiso unid 3 3 3 3 3 3 3 Carga barrenos de cuele qc Kg 1 1 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 Carga barrenos arranque qa Kg 0 1,2 0 0 0 0 0 Carga barrenos de piso qpiso Kg 0,6 1 0,6 0,6 0,6 0,6 0,8 Carga barrenos de contorno qco Kg 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,8 2 Extensión del montón de rocas Lm m 4,6 2,9 3 3,2 8,6 6,1 8 3 Gasto de SE. QSE Kg 14,40 16,40 13,80 15,80 13,80 14,40 16,80 Gasto específico de SE. qSE kg/m3 1,43 2,01 1,54 1,55 1,33 1,75 3,70 4 Volumen de roca arrancada Vr m3 10,06 8,16 8,99 10,22 10,41 8,24 4,54 5 Aprovechamiento de los barrenos CAB 0,87 0,73 0,80 0,80 0,90 0,75 0,67 6 Area de laboreo de la excavación Sl m2 7,74 7,42 7,49 8,52 7,71 7,36 4,54 Area de proyecto de la excavación Sp m2 6,34 6,34 6,34 6,34 6,34 6,34 6,34 7 Coeficiente de sobreexcavación KS 1,22 1,17 1,18 1,34 1,22 1,16 0,72 9 Metraje de barrenación Mb m 30,00 30,00 31,50 36,00 31,50 33,00 31,50 Metraje específico de barrenación Mel m/m 23,08 27,27 26,25 30,00 23,33 29,46 31,50 Metraje específico de barrenación Mev m/m3 2,98 3,68 3,50 3,52 3,03 4,00 6,93 10 Gasto de detonadores Qdet unid 20 20 21 24 21 22 21 Gasto específco de detonadores qdet unid/m 15,38 18,18 17,5 20,00 15,6 19,64 21,00 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 8 1,30 1,5 20 5 0 12 3 1 0 0,8 0,8 4,7 17,00 2,16 7,88 0,87 6,06 6,34 0,96 30,00 23,08 3,81 20 15,38 9 1,30 1,5 18 5 0 10 3 1 0 1 0,6 5,2 14,00 1,78 7,88 0,87 6,06 6,34 0,96 27,00 20,77 3,42 18 13,85 10 1,10 1,5 20 4 0 13 3 1,2 0 1,2 0,6 7,3 16,20 2,38 6,81 0,73 6,19 6,34 0,98 30,00 27,27 4,40 20 18,18 11 1,30 1,5 19 5 0 11 3 1 0 1,2 0,6 4,5 15,20 1,83 8,29 0,87 6,37 6,34 1,01 28,50 21,92 3,44 19 14,62 12 1,00 1,5 19 5 0 11 3 1,2 0 1,2 0,6 5,5 16,20 2,54 6,37 0,67 6,37 6,34 1,01 28,50 28,50 4,47 19 19,00 13 1,00 1,5 20 5 0 12 3 1,2 0 1,2 0,6 6,9 16,80 2,59 6,49 0,67 6,49 6,34 1,02 30,00 30,00 4,62 20 20,00 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 4 Comportamiento de los indicadores de las voladuras de producción en el trasvase Caney-Gilbert Orden consecutivo de las voladuras Nº Parámetros Principales Simbolo UM 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Avance del frente la m 2,3 2,00 1,80 2,00 1,5 1,0 1,6 1,5 Longitud de los barrenos lb m 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3,75 Cantidad de Barrenos Nb Unid 56 56 56 56 56 56 56 56 De cuele Nc Unid 6 6 6 6 6 6 6 6 ayudantes de cuele Nac Unid 6 6 6 6 6 6 6 6 De arranque Na Unid 15 15 15 15 15 15 15 15 De contorno Nco Unid 22 22 22 22 22 22 22 22 De piso Npiso Unid 7 7 7 7 7 7 7 7 Carga en barrenos de cuele qc Kg 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 Carga en barrenos ayudantes de cuele qac Kg 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Carga en barrenos de arranque qa Kg 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Carga en barrenos de contorno qco Kg 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 Carga en barrenos de piso qpiso Kg 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 2 Gasto de SE QSE Kg 91,2 91,2 91,2 10,4 8,8 10,4 12 9,6 Gasto específco de SE qSE kg/m3 2,17 2,58 2,75 0,28 0,32 0,56 0,43 0,34 3 Volumen de roca arrancada in situ Vr m3 41,95 35,30 33,14 37,11 27,78 18,56 27,76 27,95 4 Coefic. aprovechamiento de los barrenos CAB % 0,92 0,80 0,72 0,80 0,60 0,40 0,64 0,40 2 5 Area de laboreo de la excavación Sl m 18,24 17,65 18,41 18,55 18,52 18,56 17,35 18,63 Area de proyecto de la excavación Sp m2 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 6 Coeficiente de sobreexcavación Ks 1,12 1,08 1,13 1,136 1,13 1,14 1,06 1,14 7 Metraje de barrenación Mb m 140 140 140 140 140 140 140 210 Metraje específico de barrenación Mel m/m 60,87 70 77,8 70 93,3 140,0 87,5 140,0 Metraje específico de barrenación Mev m/m3 3,34 3,97 4,22 3,77 5,04 7,54 5,04 7,51 8 Gasto de detonadores Qdet Unid 56 56 56 56 56 56 56 56 Gasto específco de detonadores Qdet unid/m 24,35 28,00 31,11 28,00 37,33 56,00 35,00 37,33 9 Gasto de cordón detonante Qcd m 66 66 66 66 66 66 66 93,5 Gasto especifico de cordón detonante qcd m/m 28,7 33,00 36,67 33,00 44,00 66,00 41,25 62,33 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 9 2,4 3,75 56 6 6 15 22 7 2,4 1,8 1,8 1,2 1,8 12 0,27 44,45 0,64 18,52 16,33 1,13 210 87,5 4,72 56 23,33 93,5 38,96 10 1,95 3,7 56 6 11 13 19 7 2,4 1,8 1,8 1,2 1,8 93 2,55 36,46 0,53 18,70 16,33 1,15 207,2 106,3 5,68 56 28,72 79,8 40,92 11 2,00 3,7 56 6 11 13 19 7 2,4 1,8 1,8 1,2 1,8 93 2,45 37,89 0,54 18,95 16,33 1,16 207,2 103,6 5,47 56 28,00 79,8 39,90 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 5 Comportamiento de los indicadores de las voladuras de producción .Trasvase Este-Oeste. Túnel :Yagrumal –Guaro.Frente:Ojo de Agua-Serones Trasvase Melones – Sabanilla Tramo Yagrumal -Guaro Frente:Ojo de Agua -Serones Orden consecutivo de las voladuras . Nº Parámetros Principales Símbolo UM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Prom 1 Avance del frente la m 2,35 2,55 2,30 2,38 2,35 2,45 2,32 2,28 2,34 2,35 2,29 2,4 2,36 Longitud de los barrenos lb m 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 Cantidad Total de Barrenos Nb Unid 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 De cuele nc Unid 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 ayudantes de cuele nac Unid 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 De cuele vacío (taladro de 102mm de Ø) ncv Unid 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 De arranque Na Unid 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 De contorno ncont Unid 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 De piso np Unid 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 Carga barrenos de cuele qbc Kg 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 Carga barrenos ayudantes de cuele qbac Kg 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 Carga barrenos de arranque qba Kg 2,28 2,28 2,28 2,28 2,28 2,28 2,28 2,28 2,28 2,28 2,28 2,28 2,28 Carga barrenos de contorno qbcont Kg 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 1,82 Carga barrenos de piso qbp Kg 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2,73 2 Extensión del montón de rocas Lm m 9 6,4 7,5 10 8,2 9 8,4 9,2 9,4 9,7 9,5 10 8,9 3 Gasto de SE Qse Kg 137,9 137,9 137,9 137,9 137,9 137,9 137,9 137,9 138 137,9 137,9 137,9 137,9 Gasto específco volumétrico de SE qsev Kg/m3 1,62 1,52 1,63 1,55 1,66 1,55 1,68 1,66 1,59 1,61 1,62 1,61 1,61 Gasto específco lineal de SE qsel Kg/m 58,67 54,06 59,94 57,93 58,67 56,27 59,42 60,47 58,92 58,67 60,20 57,44 58,39 4 Volumen de roca arrancada in situ Vr m3 85,09 90,98 84,43 88,80 83,24 89,20 82,17 83,20 86,60 85,38 85,28 85,70 85,84 5 Coefic. aprovechamiento de los barrenos CAB % 0,70 0,76 0,69 0,71 0,70 0,73 0,69 0,68 0,70 0,70 0,68 0,72 0,71 6 Area de laboreo de la excavación Sl m2 36,21 35,68 36,71 37,31 35,42 36,41 35,42 36,49 37,01 36,33 37,24 35,71 36,33 Area de proyecto de la excavación Sp m2 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 7 Coeficiente de sobreexcavación Ks 1,17 1,16 1,19 1,21 1,15 1,18 1,15 1,18 1,20 1,18 1,21 1,16 1,18 8 Metraje de barrenación Mb m 204,4 204,4 204,4 204,4 204,4 204,4 204,4 204,4 204 204,4 204,4 204,4 204,4 Metraje específico de barrenación Mbe m/m3 86,96 80,14 88,85 85,86 86,96 83,41 88,08 89,63 87,33 86,96 89,24 85,15 86,55 9 Gasto de detonadores Qdet Unid 2,40 2,25 2,42 2,30 2,46 2,29 2,49 2,46 2,36 2,39 2,40 2,38 2,38 Gasto específco lineal de detonadores qdet Unid/m 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61,00 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 6 Comportamiento de los principales indicadores técnico-económicos del laboreo de las excavaciones. Nº Mina,Trasvase 1 2 Mercedita Amores 1989-1990 2004-2005 3 4 El Cobre Trasvase Caney-Gilbert Frente I Frente II Frente III Frente IV Trasvase Este-Oeste Túnel de toma Túnel Esperanza-En medio Túnel Ojo de Agua-Yagrumal Túnel Ojo de Agua-Serones 1989-1990 1993-1994 Idem Idem Idem Idem 40,5-55,5 138 42 43 54 19 1,13 2,12 0,30 0,18 1990 1990 2006 2006 39 59 45 60 1,89 1,88 2,34 2,36 0,15 0,23 0,19 0,20 5 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Período Velocidad de avance Productividad Mensual,m/mes Por ciclo m/h-turno 124,6-114 1,01 0,24 18,9-19,9 1,02 0,15 �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 6. Gráficos del comportamiento de los indicadores de las voladuras de producción (base) en las minas y trasvases en investigación. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Anexo 6.1 Mina Mercedita Histograma de comportamiento de la longitud de av ance.Voladuras de producción.Mina Mercedita 5 Histograma de comportamiento de la sección de laboreo. Voladuras de Producción.Mina Mercedita 5 4 Nº de observaciones,N Nº deObservaciones,n 4 3 2 1 0 5,16 5,39 5,61 5,84 6,06 6,29 6,51 3 2 1 0 6,74 0,95 0,97 1,00 Sección transv ersal de laboreo,m2 1,07 1,10 1,12 Histograma del comportamiento del aprov echamiento de los barrenos. Voladuras de producción.Mina Mercedita 5 5 N º de observaciones,N 4 4 No of obs 1,05 Longitud de av ance la ,m Histograma de comportamiento de la rugosidad del contorno de la excav ación.Voladuras de producción.Mina Mercedita 6 3 2 1 0 1,02 3 2 1 0,01 0,02 0,04 0,05 0,07 0,09 Rugosidad del contorno,m M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 0,10 0,12 0 0,63 0,65 0,67 0,68 0,70 0,71 Coef iciente de aprov echamiento de los barrenos 0,73 0,75 �Anexos Tesis Doctoral Histograma de f recuencia del coef iciente de sobreexcav ación Ks.Mina Mercedita 5 Histograma de comportamiento del consumo específico de explosivo. Voladuras de producción.Mina Mercedita 6 5 Nº de Observaciones,N No of obs 4 3 2 1 0 4 3 2 1 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 0 1,50 Ks Consumo específ ico de SE qse,kg/m3 Histograma del comportamiento del metraje específ ico de barrenación. Voladuras de producción.Mina Mercedita 5 Nº de observaciones,N 4 3 2 1 0 15,5 16,0 16,5 2,3669 2,4579 2,5490 2,6400 2,7311 2,8221 2,9131 3,0042 17,0 17,5 18,0 18,5 Metraje específ ico de barrenación,m/m M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 19,0 19,5 �Anexos Tesis Doctoral Anexo 6.2 Trasvase Caney-Gilbert Histograma del comportamiento de la sobreexcav ación. Voladuras de producción.Trasv ase Caney -Gilbert. Histograma del comportamiento del área de excav ación. Voladuras de producción.Trasv aseCaney -Gilbert 9 8 8 7 7 Nº de observaciones,N 9 No of obs 6 5 4 3 2 1 0 6 5 4 3 2 1 1,150 1,160 1,155 1,170 1,165 1,180 1,175 1,190 1,185 1,200 1,195 0 1,205 18,7 18,8 18,9 19,0 19,1 19,2 19,3 19,4 19,5 19,6 19,7 Área de laboreo,m 2 Coef iciente de sobreexcav ación,Ks Figura 1 Figura 2 Histograma del comportamiento de la longitud de av ance. Voladuras de producción.Trasv ase Caney -Gilbert 9 8 8 7 7 Nº de observaciones,N Nº de observaciones ,N Histograma del comportamiento de la rugosidad del contorno. Voladuras de producción.Trasv ase Caney -Gilbert. 6 5 4 3 2 5 4 3 2 1 1 0 6 0 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 Rugosidad del contorno,m Figura 3 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Longitud de av ance,m Figura 4 �Anexos Tesis Doctoral Histograma del comportamiento del consumo específ ico de SE. Voladuras de producción.Trasv ase Caney -Gilbert. 10 8 9 7 8 Nº de observaciones,N Nº de observaciones,N Histograma de comportamiento del aprov echamiento del barreno. Voladuras de producción.Trasv ase Caney -Gilbert. 9 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 0 1,00 Figura 5 Figura 6 Histograma del comportamiento del metraje específ ico de barrenación. Voladuras de producción.Trasv ase Caney -Gilbert. 7 Nº de observaciones ,N 6 5 4 3 2 1 0 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Metraje específ ico de barrenación,m/m Figura 7 Anexo 6.3 Trasvase Este Oeste.Tramo Ojo de Agua-Yagrumal M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 Consumo específ ico de SE qSE, kg/m 3 Coef iciente de prov echamiento del barreno,Ks 5,00 5,50 �Anexos Tesis Doctoral Histograma del comportamiento del área de laboreo de la excav ación. Voladuras de producción.Trasv ase Melones-Sabanilla.Tramo Ojo de Agua Y agrumal 8 Histograma de comportamiento de la rugosidad del contorno. Voladuras de producción.Trasv ase Melones-Sabanilla.Tramo Ojo de AguaY agrumal. 6 5 Nº de observaciones,N Nº de observaciones,N 7 6 5 4 3 2 4 3 2 1 1 0 0 35,71 35,82 35,93 36,04 36,16 36,27 36,38 36,49 0,154 0,164 Área de laboreo Sl, m 2 0,174 0,184 0,194 0,204 0,214 0,224 Rugosidad del contorno,m Figura 1 Figura 2 Histograma del comportamiento de la sobreexcav ación. Voladuras de producción.Trasv ase Melones-Sabanilla.Tramo Ojo de AguaY agrumal 8 Histograma del comportamiento de la longitud de av ance. Voladuras de producción.Trasv ase Melones-Sabanilla.Tramo Ojo de AguaY agrumal. 4 Nº de observaciones,N 7 No of obs 6 5 4 3 2 3 2 1 1 0 0 1,156 1,160 1,163 1,167 1,170 1,174 1,178 1,181 2,21 Coef iciente de sobreexcav ación,Ks Figura 3 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 2,25 2,29 2,33 2,36 Longitud de av ance la, m Figura 4 2,40 2,44 �Anexos Tesis Doctoral 3 2 1 0 Histograma del comportamiento del consumo específ ico de SE. Voladuras de producción.Trasv ase Melones-Sabanilla.Tramo Ojo de AguaY agrumal. 5 Nº de observaciones,N Nº de observaciones,N Histograma del comportamiento del aprov echamiento del barreno. Voladuras de producción.Trasv ase Melones -Sabanilla.Tramo Ojo de AguaY agrumal. 4 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,73 4 3 2 1 0 1,65 Figura 5 Figura 6 Nº de observaciones,N Histograma del comportamiento del metraje específ ico de barrenación. Voladuras de produccción.Trasv ase Melones-Sabanilla.Tramo Ojo de AguaY agrumal. 4 3 2 1 0 83,75 85,00 86,24 87,49 88,73 89,98 91,22 Metraje específ ico de barrenación,m/m Figura 7 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 1,70 1,75 1,80 1,84 1,89 1,94 Consumo específ ico de SE qSE , Kg/m 3 Coef iciente de aprov echamiento del barreno 92,47 1,99 �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 7. Gráficos del comportamiento de la velocidad mensual de avance M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Comportamiento de la velocidad mensual de avance.Mina Amores.Año 2004 Velocidad de avance,m/mes 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre Meses Figura 1 Comportamiento de la velocidad mensual de avance.Mina Amores.Año 2005 Velocidad mensual de avance.m/mes 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Meses Figura 2 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre �Tesis Doctoral Comportamiento de la velocidad mensual de avance.Trasvase CaneyGilbert.Frente Nº2 Com portam iento de la velocidad m ensual de avance. Trasvase Caney-Gilbert.Frente Nº1 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 mar- abr- may- jun93 93 93 93 jul93 ago- sep- oct - nov- dic93 93 93 93 93 ene- feb- mar- abr- may- jun94 94 94 94 94 94 Velocidad mensual de avance.m/mes Velocidad mensual de avance,m/mes Anexos jul94 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 mar-93 abr-93 may-93 jun-93 jul-93 ago-93 sep-93 oct-93 nov-93 Meses Meses Figura 3 Figura 4 Com portam iento de la velocidad m ensual de avance.Trasvase Caney-Gilbert.Frente Nº3 Com portam iento de la velocidad m ensual de avance.Trasvase Caney-Gilbert.Frente Nº4. 120,00 120,00 Velocidad mensual, m/mes 100,00 Velocidad mensual,m/mes 100,00 80,00 80,00 60,00 60,00 40,00 40,00 20,00 20,00 0,00 mar - abr93 93 may- jun- jul- 93 ago93 93 93 sep- oct - nov- dic- 93 93 93 93 ene- f eb- mar - abr 94 94 94 94 may- jun- jul- 94 94 94 0,00 mar- abr- may- jun93 93 93 93 Meses Figura 5 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. jul- ago- sep- oct- nov- dic- ene- feb- mar- abr93 93 93 93 93 93 94 94 94 94 Meses Figura 6 �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 8 Parámetros principales de las ondas de choque y de presión en las litologías objeto de estudio en los macizos en investigación. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Parámetros de la onda de choque producida por una carga compacta en las litologías presentes en las minas y trasvases en investigación. Parámetros de la onda refractada a la roca Nº Litologías Obra,Mina Tramo,excavación Pb, MPa. Pr, MPa. Kref ρr,kg/m3 Vroca,m/s Vfrente,m/s I.1 Cromita Mercedita Galeria de corte 5577 8819 1,58 4084 1523 5781 I.2 Serpentinita. Mercedita Socavón M-1 6491 8819 1,58 2984 1806 1815 I.3 Peridotita Mercedita Socavón M-1 6101 8176 1,34 2871 1801 5149 I.4 Dunita Mercedita Galería nivel principal 6101 8226 1,39 2966 1762 5395 I.5 Gabro Mercedita Galería nivel principal 5757 8306 1,44 3178 1701 5468 II.1 Dunitas Amores Socavón A-1 6757 8328 1,23 2900 1853 4581 II.2 Harzburgita Amores Socavón A-1 6596 8357 1,27 3161 1773 4451 II.3 Serpentinita Amores Socavón A-1 5945 8292 1,39 3224 1703 5063 II.4 Cromita Amores Socavón A-1 5558 8916 1,60 4222 1502 5918 III.1 Porfirita andesiticas El Cobre Galería principal nivel +30 5840 8206 1,41 4337 1790 2797 III.2 Tobas andesíticas El Cobre Galería principal nivel +30 5826 8225 1,41 4381 1779 2790 III.3 Areniscas tobaceas El Cobre Galería principal nivel +30 5754 8464 1,44 4362 1755 2834 IV.1 Tobas Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 3852 5820 1,51 3177 1414 4874 IV.2 Aglomerados Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 4080 5635 1,38 3284 1409 3830 V.1 Gabro Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 5903 8274 1,40 3129 1722 5229 V.2 Basalto Trasvase Este-Oeste Manacal-Castellanos 5894 8288 1,41 3173 1711 5206 V.3 Caliza masiva Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 5636 8432 1,50 2928 1764 6470 V.4 Caliza blanco crema masiva Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 5695 8327 1,46 2951 1756 6020 V.5 Serpentinita pardo-verdosa Trasvase Este-Oeste Guaro-Manacal 6300 8334 1,32 3334 1707 4528 V.6 Aleurolitas Trasvase Este-Oeste Castellanos –Manacal 6613 7883 1,19 2332 2011 4970 VI.1 Aleurolitas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Tunel 2 6606 8188 1,24 3363 1729 3181 VI.2 Esquistos verdes Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 5649 8366 1,48 2944 1757 4017 VI.3 Calizas arcillosas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 6166 8254 1,34 3115 1745 4838 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 2 Parámetros de la onda de presión producida por una carga desacoplada en las litologías de las minas y trasvases en investigación.. Nº Parámetros de la onda refractada a la roca Litologías Mina, Trasvase Tramo,excavación I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 II.1 II.2 II.3 II.4 III.1 III.2 III.3 IV.1 IV.2 V.1 V.2 V.3 V.4 V.5 V.6 VI.1 VI.2 VI.3 3 Pb, MPa. Pr, MPa. Kref ρr,kg/m Vroca,m/s Vfrente,m/s Cromita Mercedita Galeria de corte 415 672 1,62 3832 44 5242 Serpentinita. Mercedita Socavón M-1 415 543 1,31 2583 76 3721 Peridotita Mercedita Socavón M-1 415 592 1,43 2903 63 4293 Dunita Mercedita Galería nivel principal 415 672 1,62 2687 63 4622 Gabrodiabasa Mercedita Galería nivel principal 415 611 1,47 2905 58 4788 Dunitas Amores Socavón A-1 415 588 1,45 2827 61 4619 Harzburgita Amores Socavón A-1 415 553 1,33 2848 73 3559 Serpentinita Amores Socavón A-1 415 592 1,43 2903 63 4293 Cromita Amores Socavón A-1 415 675 1,63 3981 42 5406 Porfirita andesiticas El Cobre Galería principal nivel +30 415 809 1,50 2779 56 5346 Tobas andesíticas El Cobre Galería principal nivel +30 415 598 1,46 2723 60 4896 Areniscas tobaceas El Cobre Galería principal nivel +30 415 622 1,47 2722 59 5065 Tobas Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 415 614 1,48 2947 59 4665 Aglomerados Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 415 639 1,30 2908 76 3261 Gabro-diabasa Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 415 830 2,00 2870 62 4467 Diabasa Trasvase Este-Oeste Manacal-Castellanos 415 596 1,44 2870 62 4451 Caliza masiva Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 415 830 2,00 2735 53 5784 Caliza blanco crema masiva Trasvase Este-Oeste Yagrumal –Guaro 415 619 1,49 2726 54 5612 Serpentinita pardo-verdosa Trasvase Este-Oeste Guaro-Manacal 415 830 2,00 2916 71 3662 Aleurolitas Trasvase Este-Oeste Castellanos -Manacal 415 510 1,23 1991 84 4068 Aleurolitas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Tunel 2 415 530 1,28 2819 79 3217 Esquistos cloríticos Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 415 626 1,51 2737 55 5564 Calizas arcillosas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 415 569 1,37 2758 69 3992 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 9 Gráficos de los campos tensionales producidos por una carga compacta de tectrón en las litologías objeto de estudio de los macizos investigados. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Curvas de extinsión del campo de tensiones generado por una carga compacta de tectron 100 en serpentinitas pardo-verdosas. Trasvase Este-Oeste.Túnel Manacal-Castellanos Extinción de las curvas del campo tenso-deformacional generado por cargas compactas de tectron 100 en diabasa.Trasvase Este-Oeste. Túnel :Manacal -Castellanos. 200 Tensión ,MPa 160 140 4 100 2 80 60 1 40 0 2- Tensión al cortante 3- Tensión tangencial 4- Límite de resistencia dinámica al cortante 5- Límite de resistencia dinámica a la tracción 80 60 40 1 5 3 0 0 0 15 30 45 4 2 20 5 20 1- T ensión radial 100 Tensión,MPa 180 120 120 1-Tensión radial 2- Tensión tangencial 3- Tensión al cortante 4- Límite de resistencia dinámica al cortante 5- Límite de resistencia dinámica a la tracción 60 75 90 105 120 20 40 60 80 100 3 120 140 160 180 Distancia relativ a Distancia relativa Figura 1 Cargas compactas.Llitología: basalto Figura 2 Curv as de extinción de las componentes del campo tensional 250 1 2 3 4 5 225 200 175 150 Tensión radial Tensión tangencial Tensión al cortante Límite de resistencia dinámica al cortante Límite de resistencia dinámica a la tracción 125 100 3 1 2 75 4 50 25 0 5 0 10 20 30 40 50 60 70 Distancia relativ a Figura 3 Cargas compactas.Llitología: caliza masiva M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 80 Cargas compactas.Llitología: serpentinita 200 �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 9A Determinación del campo tenso-deformacional con cargas compactas de sustancia explosiva en las litologías donde están enclavadas las minas y trasvases en investigación.. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Modelación del campo tenso-deformacional Mina Mercedita Datos Litologia Serpentinita Tipo de carga : compacta ρo 2530 kg/m3 Kdt VLD [σ ] [σ ] e comp e trac 3783 m/s 29,43 MPa MPa kg/m3 m/s Kcal/kg M M kg/m3 Kcal/kg MPa RCE 0,0129 C1 0,3082 C2 -0,0014 Cálculo del campo tensional σrmax,MPa r,m r 0,0210 1,62412 4195 0,0259 2,00 3135 0,0388 3,00 1777 0,0517 4,00 1188 0,0647 5,00 869 0,0776 6,00 673 0,0905 7,00 543 0,1035 8,00 450 0,1164 9,00 382 0,1241 9,60 349 0,1293 10,00 329 0,1423 11,00 288 0,1552 12,00 255 0,1940 15,00 200 0,2586 20,00 145 0,3013 23,30 123 0,3880 30,00 93 0,5173 40,00 68 0,6466 50,00 53 0,7759 60,00 43 0,9053 70,00 37 0,9548 73,83 35 1,0346 80,00 32 1,1639 90,00 28 1,2932 100,00 25 1,5519 120,00 19 1,6812 130,00 17 1,8972 146,70 13,94 ρSE Vd QSE dc db ρTEN QTEN Pr 4,14 1150 4400 740 0,042 0,042 1650 1360 8272 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. [σ ] [σ ] [σ ] 13,94 MPa e cort 6,37 MPa d cort 44,61 MPa Rtrit Rg Rdesc W 3,37 d trac 0,3013 0,9548 1,8972 1,4260 στmax,MPa. σcortmax,MPa. 1283 1456 957 1089 540 618 359 414 262 304 202 236 162 190 134 158 113 134 103 123 97 116 84 102 74 90 57 71 41 52 34 44,61 25 34 17 25 13 20 10 17 8 15 6,97 14 6 13 5 11 4 10 3 8 2 7 1 6 m m m m �Anexos Tesis Doctoral Tabla 2 Modelación del campo tenso-deformacional Cargas compactas Trasvase Caney-Gilbert Frente Nº 1 Datos Iniciales Litologia Tobas ρo 2910 kg/m3 Kdt VLD [σ ] [σ ] e comp e trac 2954 m/s 25,60 MPa MPa kg/m3 m/s Kcal/kg m m kg/m3 Kcal/kg MPa RCE 0,012932 C1 0,285992 C2 -0,001226 Cálculo del campo tensional R,m Ř σrmax,MPa 0,0647 5,00 611 0,0776 6,00 474 0,0905 7,00 382 0,1002 7,75 331 0,1164 9,00 269 0,1293 10,00 232 0,1423 11,00 203 0,1552 12,00 180 0,1811 14,00 145 0,1973 15,26 138 0,2069 16,00 131 0,2328 18,00 115 0,2586 20,00 102 0,3205 24,78 81 0,3880 30,00 66 0,5173 40,00 48 0,5740 44,39 42,58 0,6466 50,00 37 0,7113 55,00 34 0,7759 60,00 31 0,9053 70,00 26 0,9699 75,00 24 1,1070 85,60 20,67 1,1510 89,00 20 1,2932 100,00 17 ρSE Vd QSE dc db ρTEN QTEN Pr 6,10 1150 4400 740 0,042 0,042 1650 1360 5820 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. [σ ] [σ ] [σ ] 20,67 MPa. e cort 7,21 MPa. d cort 50,50 MPa. Rtrit Rg Rdesc W 3,39 d trac 0,1973 0,3205 1,1070 0,7137 στmax,MPa σcortmax,MPa 171 220 132 171 106 138 92 120 74 97 63 84 55 74 49 65 39 53 37 50,50 35 48 30 42 27 38 20,67 30 16 25 11 18 10 16 8 14 7 13 6 12 5 10 5 10 4 8 4 8 3 7 m m m m �Anexos Tesis Doctoral Tabla 3 Modelación de los campos tenso-deformacional Cargas compactas de tectrón Trasvase Este –Oeste Túnel Yagrumal – Guaro Frente Ojo de Agua-Yagrumal Datos Litologia Caliza masiva Resistencia dinámica de las rocas ρo 2710 kg/m3 Kdt 3,25 VLD [σ ] [σ ] e comp 5983 m/s 60,92 Mpa e trac [σ ] [σ ] [σ ] d trac 12,79 MPa e cort 8,94 MPa d cort 3,94 MPa 62,61 ρSE 1150 kg/m3 Campo deformacional Vd 4400 m/s Rtrit 0,1774 QSE 740 Kcal/kg 0,7678 Rg Rdesc dc 0,042 Mm 2,0349 db 0,042 Mm W 1,4013 ρTEN 1650 kg/m3 QTEN 1360 Kcal/kg Pr 8432,00 MPa RCE 0,01293 C1 0,45968 C2 -0,00293 Cálculo del campo-tenso deformacional R,m Ř Σcmax,MPa Σtmax,MPa σcortmax,MPa 0,1035 8,00 459 200 129 0,1164 9,00 389 169 110 0,1202 9,29 372 161 106 0,1293 10,00 336 144 96 0,1774 13,72 216 90 62,61 0,2586 20,00 127 51 38 0,3028 23,42 102 40 31 0,5173 40,00 48 17 16 0,5481 42,38 44 15 15 0,7678 59,37 45 12,79 16 0,9053 70,00 37 10 14 0,9812 75,87 34 8 13 1,1639 90,00 28 6 11 1,2932 100,00 25 4 11 1,5519 120,00 19 2 9 1,8105 140,00 15 1 7 2,0349 157,35 12,79 0 6 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. MPa m m m m �Anexos Tesis Doctoral Tabla 4 Modelación de los campos tenso-deformacional Trasvase Este –Oeste Tramo Yagrumal-Guaro Frente Ojo de Agua-Yagrumal Datos Litologia Caliza blanco,crema masiva Cargas compactas de tectrón Resistencia dinámica de las rocas ρo 2700 kg/m3 Kdt 3,28 VLD [σ ] [σ ] e comp 5500 m/s 50,14 Mpa e trac [σ ] [σ ] [σ ] d trac 15,63 MPa e cort 8,93 MPa d cort 4,77 MPa 62,50 ρSE 1150 kg/m3 Campo deformacional Vd 4400 m/s Rtrit 0,1820 QSE 740 Kcal/kg 0,5128 Rg Rdesc dc 0,042 Mm 1,7655 db 0,042 Mm W 1,1391 ρTEN 1650 kg/m3 QTEN 1360 Kcal/kg Pr 8327,00 MPa RCE 0,01293 C1 0,42858 C2 -0,00263 Cálculo del campo-tenso deformacional r,m Ř σcmax,MPa Σtmax,MPa σcortmax,MPa 0,1035 8,00 453 185 134 0,1164 9,00 384 156 114 0,1202 9,29 367 148 109 0,1293 10,00 332 133 99 0,1820 14,07 205 80 62,50 0,2586 20,00 126 47 39 0,3028 23,42 101 37 32 0,5128 39,65 48 15,63 16 0,5481 42,38 44 14 15 0,7591 58,70 45 12 16 0,9053 70,00 37 9 14 0,9812 75,87 34 8 13 1,1639 90,00 28 5 11 1,2932 100,00 25 4 10 1,5519 120,00 19 2 8 1,7655 136,52 15,63 1 7 2,0084 155,30 13 0 6 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. MPa m m m m �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 9B Determinación del campo tenso-deformacional con cargas desacopladas de sustancia explosiva en las litologías en estudio en las minas y trasvases en investigación. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tabla 1 Modelación del campo tenso-deformacional Cargas desacopladas con espacio anular de aire Mina Amores Datos Litologia :Harzburgitas ρo 2790 kg/m3 Kdt 3,37 VLD 3618 m/s [σdt] 13,94 [σec] 73,9 MPa [σecort] 10,10 e d [σ t] 4,14 MPa [σ cort] 70,69 ρSE 1150 kg/m3 Vd 4400 m/s Rtrit 0,0661 QSE 740 Kcal/kg Rgunis 0,4277 dc 0,032 m Rgais 0,246 db 0,042 m Rdesc 0,7627 ρtrotil 1500 kg/m3 0,50 W Qtrotil 1010 Kcal/kg Vtrotil 6700 m/s Vc/Vb 0,1956 N 3 Kref 1,33 Χ 1,41 C1 0,3201 C2 -0,0016 Rc 0,016 m Rce 0,0120 m Rb 0,021 m Ř. 1,7512 Pprodexplos 2783 MPa ρr 2848 Pcamcarga 544 MPa Vr 73 Prefractada 725 MPa Vf 3559 Cálculo del campo tensional r,m Ř σrmax,MPa σtmax,MPa σcortmax,MPa 0,021 1,8 725 230 248 0,030 2,5 482 152 165 0,048 4,0 292 92 100 0,066 5,5 205 64 70,69 0,072 6,0 187 58 64 0,084 7,0 158 49 55 0,096 8,0 136 42 47 0,108 9,0 120 37 42 0,120 10,0 107 32 37 0,246 20,5 48 13,94 17 0,360 30,0 32 9 12 0,428 35,7 26 6,97 10 0,600 50,0 18 4 7 0,763 63,6 13,94 3 5 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral MPa MPa MPa M M M M M Kg/m3 m/s m/s �Anexos Tabla 2 Modelación del campo tenso-deformacional Trasvase Caney –Gilbert Tramo:Frente 1 Datos Litologia: Tobas Cargas Desacopladas con espacio anular de aire ρo 2910 kg/m3 Kdt 3,29716 VLD 4954 m/s [σdt] 20,11 e e [σ c] 25,60 MPa [σ cort] 7,21 [σet] 6,10 MPa [σdcort] 50,50 ρSE 1150 kg/m3 Vd 4400 m/s Rtrit QSE 740 Kcal/kg Rgunis 0,0872 dc 0,032 M Rgais 0,4137 db 0,042 M Rdesc 0,2422 ρtrotil 1500 kg/m3 0,6017 W Qtrotil 1010 Kcal/kg Vtrotil 6700 m/s Vc/Vb 0,1956 n 3 Kref 1,48 C1 0,4187 C2 -0,0025 Rc 0,016 m Rce 0,0120 M Rb 0,021 M Ř. 1,7512 Pfrenteonda 5566 MPa ρr 2945 Pprodexplos 2783 MPa Vr 58 Pcamcarga 544 MPa Vf 3953 Prefractada 806 MPa Cálculo del campo tensional r,m ř σrmax,MPa σtmax,MPa σcortmax,MPa 0,021 1,8 798 331 234 0,034 2,8 478 197 141 0,044 3,7 357 146 105 0,060 5,0 254 103 75 0,072 6,0 208 84 62 0,087 7,3 168 67 50,50 0,096 8,0 152 60 46 0,108 9,0 133 53 40 0,120 10,0 119 47 36 0,180 15,0 76 29 24 0,242 20,2 55 20,11 17 0,300 25,0 43 15 14 0,360 30,0 35 12 12 0,414 34,5 30 10,06 10 0,481 40,1 26 8 9 0,540 45,0 23 7 8 0,602 50,2 20,11 6 7 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral MPa MPa MPa m m m m Kg/m3 m/s m/s �Anexos Tabla 3 Modelación del campo tenso-deformacional Trasvase Este –Oeste Tramo:Yagrumal _Guaro Datos Litologia:Serpentinita pardo verdosa Cargas:Desacopladas con espacio anular de aire ρo 2860 kg/m3 Kdt 3,3604 VLD 3730 m/s [σdt] 9,58 e e [σ c] 23,40 MPa [σ cort] 4,71 [σet] 2,85 MPa [σdcort] 33,00 ρSE 1150 kg/m3 Vd 4400 m/s Rtrit 0,1339 QSE 740 Kcal/kg Rgunis 0,5828 dc 0,032 M Rgais 0,3475 db 0,042 M Rdesc 1,9100 ρtrotil 1500 kg/m3 1,2464 W Qtrotil 1010 Kcal/kg Vtrotil 6700 m/s Vc/Vb 0,1956 Kref 1,36 n 3 C1 0,3332 C2 -0,00169 Rc 0,016 m Rce 0,0120 m Rb 0,021 m Ř. 1,7512 Pfrenteonda 324 MPa ρr 2916 Pprodexplos 5566 MPa Vr 71 Pcamcarga 2783 MPa Vf 3662 Prefractada 544 MPa Prefractada 739 MPa R,m Ř σrmax,MPa σtmax,MPa σcortmax,MPa 0,0210 1,8 739 244 247 0,0360 3,0 409 134 137 0,0480 4,0 298 97 100 0,0959 8,0 139 44 47 0,1079 9,0 122 39 42 0,1199 10,0 109 34 37 0,1339 11,2 96 30 33,00 0,2398 20,0 51 15 18 0,3475 29,0 34 9,58 12 0,4797 40,0 24 6 9 0,5828 48,6 19 4,79 7 1,0500 50,0 18 5 7 1,2600 60,0 15 4 6 1,6800 80,0 11 2 4 1,9100 91,0 9,58 2 4 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral MPa MPa MPa m m m m m Kg/m3 m/s m/s �Anexos Tabla 4 Modelación del campo tenso-deformacional Trasvase Este –Oeste Tramo:Yagrumal _Guaro Datos Litologia:Caliza masiva Cargas desacopladas con espacio anular de aire ρo 2710 Kg/m3 Kdt 3,25 VLD 5983 m/s [σdt] 12,80 [σec] 60,92 MPa [σecort] 8,95 e [σ t] 3,942 MPa [σdcort] 62,63 ρSE 1150 kg/m3 Vd 4400 m/s Rtrit 0,0688 QSE 740 Kcal/kg Rgunis 0,6061 dc 0,032 M Rgais 0,3753 db 0,042 M Rdesc 0,9315 ρtrotil 1500 kg/m3 W Qtrotil 1010 Kcal/kg Vtrotil 6700 m/s Vc/Vb 0,1956 N 3 Kref 1,52 Χ 1,41 C1 0,4597 C2 -0,0029 Rc 0,016 M Rce 0,0120 M Rb 0,021 M Ř. 1,75 Pfrenteonda 5566 MPa ρr 2735 Pprodexplos 2783 MPa Vr 53 Pcamcarga 544 MPa Vf 5784 Prefractada 830 MPa r,m Ř σrmax,MPa σtmax,MPa σcortmax,MPa 0,021 1,8 830 377 226 0,030 2,5 558 253 153 0,036 3,0 459 207 126 0,048 4,0 335 150 92 0,060 5,0 262 116 73 0,069 5,7 225 100 62,63 0,084 7,0 181 79 51 0,096 8,0 156 68 44 0,108 9,0 137 59 39 0,120 10,0 122 53 35 0,180 15,0 78 32 23 0,240 20,0 57 23 17 0,375 31,3 35 12,80 11 0,480 40,0 27 9 9 0,606 50,5 21 6,40 7 0,719 60,0 17 5 6 0,932 77,7 12,80 16 -2 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral MPa MPa MPa m m m m Kg/m3 m/s m/s �Anexos Tesis Doctoral Tabla 5 Modelación del campo tenso-deformacional Cargas desacopladas con espacio radial de aire Obra:Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl.Túnel1 Datos Iniciales Litologia Esquistos cloríticos Resistencia dinámica de las rocas ρo 2710 kg/m3 Kdt 3,26 VLD 5750 m/s [σdt] 13,04 MPa [σec] 176,00 MPa [σecort] 15,32 MPa [σet] 4,00 MPa [σdcort] 107,23 MPa Rtrit Rgunis Rgais Rdesc 0,0424 0,5864 0,3601 0,9080 0,7472 3 ρSE 1150 kg/m Vd 4400 m/s QSE 740 Kcal/kg dc 0,032 M db 0,042 M ρtrotil 1500 kg/m3 Qtrotil 1010 Kcal/kg Vtrotil 6700 m/s Vc/Vb 0,1956 N 3 Kref 1,51 Χ 1,41 C1 0,4453 C2 -0,0028 Rc 0,016 M Rce 0,0120 M Rb 0,021 M Ř. 1,7512 Pfrenteonda 5566 MPa Pprodexplos 2783 MPa Pcamcarga 544 MPa Prefractada 822 MPa Cálculo del campo tensional R,m Ř σrmax,MPa 0,021 1,8 814 0,024 2,0 710 0,033 2,8 497 0,042 3,5 380 0,058 4,8 271 0,072 6,0 212 0,096 8,0 155 0,108 9,0 136 0,240 20,0 56 0,360 30,0 36 0,586 48,9 21 0,719 60,0 17 0,908 75,7 13,04 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. W ρr Vr Vf m m m m m 2737 Kg/m3 55 m/s 4528 m/s σtmax,MPa σcortmax,MPa 358 228 312 199 218 140 165 107,23 117 77 91 61 65 45 57 39 22 17 13,04 12 6,52 7 5 6 3 5 �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 10 Parámetros del campo tenso-deformacional generado por cargas de sustancias explosivas compactas y desacopladas en las litologías donde estaban enclavadas las obras en investigación. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Parámetros del campo deformacional producido por la voladura de una carga compacta en las diferentes litologías objeto de estudio Parámetros del campo deformacional Nº Litología Trasvase , Mina Tramo Rt,m Rgu,m Rga,m Rd,m W,m I.1 Dunitas Mercedita Socavón apertura 0,2223 0,9548 0,6217 1,7871 1,2044 I.2 Cromitas Mercedita Galería de corte 0,1219 0,9188 0,6298 1,4519 1,0408 I.3 Serpentinita. Mercedita Socavón de apertura 0,3013 0,9548 0,5990 1,8972 1,2481 I.4 Peridotito Mercedita Socavón de apertura 0,3091 1,0929 0,7219 2,1636 1,4427 I.5 Gabrodiabasa Mercedita Galería nivel principal 0,2396 0,9854 0,6443 1,8627 1,2535 II.1 Dunitas Amores Socavón A-1 0,1628 0,9373 0,6113 1,7243 1,1678 II.2 Cromitas Amores Socavón A-1 0,1655 1,0149 0,6943 1,8150 1,2547 II.3 Harzburgitas Amores Socavón A-1 0,1809 0,8531 0,5238 1,6891 1,1064 II.4 Serpentinita Amores Socavón A-1 0,2611 0,9634 0,6292 1,8078 1,2185 III.1 Porfirita andesiticas El Cobre Galeria principal nivel +30 0,1561 0,7065 0,4350 1,2599 0,8474 III.2 Tobas andesíticas El Cobre Galeria principal nivel +30 0,1002 0,3850 0,2213 0,5740 0,3977 III.3 Areniscas tobaceas El Cobre Galeria principal nivel +31 0,1628 1,0346 0,7624 2,0653 1,4138 IV.1 Tobas Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 0,1682 0,6778 0,4173 1,8752 1,1462 IV.2 Aglomerados Trasvase Caney –Gilbert Frente 1 0,2066 0,8800 0,5426 1,7471 1,3136 V.1 Gabrodiabasa Trasvase Este –Oeste Yagrumal –Guaro 0,1244 0,8057 0,5076 1,5062 1,1559 V.2 Dibasa Trasvase Este-Oeste Manacal -Castellanos 0,1202 0,5735 0,3431 0,9491 0,7613 V.3 Caliza Masiva Trasvase Este –Oeste Ojo de Agua - Yagrumal 0,1774 1,0957 0,7678 2,0342 1,5650 V.4 Caliza , blanco crema masiva Trasvase Este –Oeste Castellanos- Manacal 0,1792 0,9925 0,6714 1,7793 1,3859 V.5 Serpentinita pardo -verdosa Trasvase Este –Oeste Guaro-Manacal 0,3952 1,1991 0,8052 2,4481 1,8236 V.6 Aleurolitas Trasvase Este-Oeste Ojo de Agua - Yagrumal 0,6191 1,6190 0,8639 3,2447 2,4318 VI:1 Aleurolitas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Tunel 2 0,4273 1,01259 0,63303 2,0540 1,5333 VI.2 Esquistos cloríticos Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 0,1201 1,0767 0,7462 1,9980 1,5374 VI.3 Calizas arcillosas Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Túnel 1 0,2706 0,9195 0,5843 1,7640 1,3417 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. b,m 0,2496 0,1220 0,2933 0,3498 0,2681 0,2305 0,2398 0,2533 0,2550 0,1410 0,0127 0,3792 0,4685 0,4336 0,3503 0,1878 0,4692 0,3934 0,6245 0,8129 0,5207 0,4606 0,4222 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 2 Parámetros del campo deformacional de una carga desacoplada en las diferentes litologías objeto de estudio Nº Litología Trasvase ,Mina Tramo, excavación Rt,m Rgu,m I.1 Dunitas Mercedita Galería Principal Nivel 0,0792 0,4608 I.2 tas Mercedita Galería Nivel Principal 0,0424 0,4955 I.3 Serpentinitas Mercedita Galería Nivel Principal 0,1009 0,4123 I.4 Peridotitos Mercedita Galería Nivel Principal 0,0936 0,4684 I.5 Gabrodiabasa Mercedita Galería Nivel Principal 0,0784 0,5024 II.1 Dunitas Amores Socavón A-2 0,0612 0,4365 II.2 Cromitas Amores Socavón A-2 0,0419 0,5102 II.3 Harzburgitas Amores Socavón A-2 0,0661 0,4277 II.4 Serpentinita Amores Socavón A-2 0,0936 0,4686 III.1 Porfiritas andesíticas El Cobre Galería Principal Nivel +30 0,0920 0,4749 III.2 Tobas andesíticas El Cobre Galería Principal Nivel +30 0,0333 0,1608 III.3 Areniscas tobaceas El Cobre Galería principal nivel+30 0,0619 0,6044 IV.1 Tobas Caney –Gilbert Frente Nº1 0,0872 0,4137 VI.2 Aglomerados Caney –Gilbert Frente Nº1 0,0988 0,4953 V.I Gabrodiabasa Este –Oeste Yagrumal -Guaro 0,0593 0,5360 V.2 Diabasa Este –Oeste Manacal-Castellanos 0,0413 0,2587 V.3 Caliza Masiva Este –Oeste Ojo de Agua - Yagrumal 0,0688 0,6061 V.4 Caliza , blanco crema masiva Este –Oeste Castellanos- Manacal 0,0709 0,5052 V.5 Aleurolitas Este –Oeste Castellanos -Manacal 0,1819 0,6871 V.6 Serpentinita pardo -verdosa Este –Oeste Tramo Guaro-Manacal 0,1339 0,5828 VI.1 Esquistos cloríticos Sabanalamar-Pozo Azul Túnel 1 0,0424 0,5864 VI.2 Aleurolitas Sabanalamar-Pozo Azul Túnel 2 0,1901 0,5576 VI.3 Calizas arcillosas Sabanalamar-Pozo Azul Túnel 1 0,12945 0,5381 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Parámetros Rga,m Rd,m W,m b,m 0,2708 0,7402 0,6005 0,1397 0,3024 0,5912 0,5433 0,0478 0,2358 0,7503 0,5813 0,1690 0,2758 0,7591 0,6137 0,1453 0,3003 0,7783 0,6404 0,1379 0,2422 0,6017 0,5191 0,0826 0,3131 0,6063 0,5583 0,0480 0,2461 0,7627 0,5952 0,1675 0,2758 0,7591 0,6139 0,1452 0,2829 0,6941 0,5845 0,1096 0,0886 0,2175 0,1891 0,0283 0,3726 0,9611 0,7828 0,1784 0,2422 0,6017 0,5077 0,0940 0,2876 0,9445 0,7199 0,2246 0,3210 0,8875 0,7118 0,1757 0,1455 0,6944 0,4765 0,2179 0,3753 0,9315 0,7688 0,1627 0,3027 0,7617 0,6335 0,1283 0,4064 1,5097 1,0984 0,4113 0,3475 1,9100 1,2464 0,6636 0,3601 0,9080 0,7472 0,1608 0,3263 1,1164 0,8370 0,2794 0,3187 0,9677 0,7529 0,2148 �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 11 Comportamiento de los principales indicadores de las voladuras experimentales M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Voladuras Experimentales en la mina Mercedita Nº Parámetros Principales 1 Avance del frente Longitud de los barrenos Cantidad de Barrenos de cuele de arranque de contorno de piso Carga barrenos de cuele Carga barrenos arranque Carga barrenos de piso Carga barrenos de contorno 2 Extensión del montón de rocas 3 Gasto de SE Gasto específco de SE 4 Volumen de roca arrancada 5 Coefic. aprovechamiento de los barrenos 6 Area de laboreo de la excavación Area de proyecto de la excavación 7 Coeficiente de sobreexcavación 8 Metraje de barrenación Metraje específico de barrenación Metraje específico de barrenación 9 Gasto de detonadores Gasto específco de detonadores M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Orden consecutivo de las voladuras 1 2 3 4 5 6 7 8 9 la m 1,16 1,18 1,23 1,26 1,32 1,41 1,4 1,43 1,12 lb m 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 1,65 Nb Unid 16 16 16 16 16 16 16 16 16 nc Unid 4 4 4 4 4 4 4 4 4 na Unid 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ncont Unid 8 8 8 8 8 8 8 8 8 npiso Unid 4 4 4 4 4 4 4 4 4 qbc Kg 1 1 1 1 1 1 1 1 1 qbac Kg 0 0 0 0 0 0 0 0 0 qba Kg 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 qbco Kg 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Lm M 6 6 5 6,75 5,9 6 4 4,5 7 Qse Kg 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 qse kg/m3 2,22 2,16 2,09 2,04 1,93 1,80 1,82 1,80 2,28 Vr m3 5,42 5,55 5,73 5,88 6,23 6,67 6,61 6,65 5,26 CAB % 0,7 0,72 0,75 0,76 0,80 0,85 0,85 0,87 0,68 Sl m2 4,67 4,70 4,66 4,67 4,72 4,73 4,72 4,65 4,70 Sp m2 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 Ks 1,04 1,04 1,04 1,04 1,05 1,05 1,05 1,03 1,04 Mbarrenac m 26,4 26,4 26,4 26,4 26,4 26,4 26,4 26,4 26,4 Mbespl m/m 22,76 22,37 21,46 20,95 20,00 18,72 18,86 18,46 23,57 Mbespvol m/m3 4,87 4,76 4,61 4,49 4,24 3,96 4,00 3,97 5,02 Qdet Unid 16 16 16 16 16 16 16 16 16 qdet unid/m 13,79 13,56 13,01 12,70 12,12 11,35 11,43 11,19 14,29 Símbolo UM �Anexos Tesis Doctoral Tabla 2 Principales indicadores de los trabajos de perforación y voladura. Voladuras Experimentales .Mina Amores. Frente: Socavón A-2 Orden consecutivo de las voladuras. Nº Parámetros Principales Simbolo UM 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Avance del frente la M 1,04 0,95 0,99 1,02 1,08 1,1 1,03 0,92 Longitud de los barrenos lb M 1,5 1,50 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Cantidad de Barrenos N Unid 14 14 14 14 14 14 14 14 De cuele nc Unid 4 4 4 4 4 4 4 4 De arranque na Unid 0 0 0 0 0 0 0 0 De contorno ncont Unid 7 7 7 7 7 7 7 7 De piso npiso Unid 3 3 3 3 3 3 3 3 Carga barrenos de cuele qbc Kg 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 Carga barrenos arranque qa Kg 0 0 0 0 0 0 0 0 Carga barrenos de piso qbp Kg 1 1 1 1 1 1 1 1 Carga barrenos de contorno qbco Kg 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 2 Extensión del montón de rocas Lm M 9 7 5 6,75 5,9 6 4 4,5 3 Gasto de SE QSE Kg 13,25 13,25 13,25 13,25 13,25 10,4 12 9,6 Gasto específco de SE qSE Kg/m3 2,38 2,78 2,71 2,22 2,46 1,87 2,25 2,01 4 Volumen de roca arrancada Vr M3 5,56 4,76 4,88 5,96 5,39 5,57 5,34 4,77 5 Coefic. aprovechamiento de los barrenos CAB % 0,69 0,63 0,66 0,68 0,72 0,73 0,69 0,61 6 Area de laboreo de la excavación Sl M2 5,35 5,01 4,93 5,84 4,99 5,06 5,18 5,18 Area de proyecto de la excavación Sp m2 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 7 Coeficiente de sobreexcavación Ks 1,19 1,11 1,10 1,30 1,11 1,12 1,15 1,15 8 Metraje de barrenación Mbar M 21,00 21 21,00 21,00 21,00 21,00 21,00 21,00 Metraje específico de barrenación por m Mbe m/m3 20,19 22,11 21,21 20,59 19,44 19,09 20,39 22,83 Metraje específico de barrenación por m3 Qdet Unid 3,77 4,41 4,30 3,53 3,90 3,77 3,94 4,41 9 Gasto de detonadores qdet unid/m 14 14 14 14 14 14 14 14 Gasto específco de detonadores qdet unid/m 13,46 14,74 14,14 13,73 12,96 12,73 13,59 15,22 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 9 1,01 1,5 14 4 0 7 3 1,25 0 1 0,75 7 12 2,25 5,34 0,67 5,29 4,50 1,18 21,00 20,79 3,93 14 13,86 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 3 Principales indicadores de los trabajos de perforación y voladura. Voladuras experimentales. Mina: El Cobre. Galería principal nivel +30 Parámetros Principales Nº Símbolo Voladuras Experimentales UM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 Avance del frente la m 1,25 1,40 1,30 1,30 1,35 1,40 1,25 1,40 1,30 1,30 1,35 Longitud de los barrenos lb m 1,5 1,50 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Cantidad Total de Barrenos N unid 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 De cuele nc unid 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 De arranque na unid 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 De piso ncont unid 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 De contorno npiso unid 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 Carga barrenos de cuele qbc kg 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 Carga barrenos arranque qa kg 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Carga barrenos de piso qbp kg 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 Carga barrenos de contorno qbco kg 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 2 Extensión del montón de rocas Lm m 4,6 2,9 3 3,2 11 7 8 5 5 8 9 4 Gasto de SE QSE kg 15 12,6 12,6 12,6 12,6 12,6 12,6 12,6 12,6 12,6 12,6 Gasto específco de SE qSE kg/m3 2,01 1,50 1,64 1,65 1,66 1,53 1,70 1,51 1,65 1,65 1,59 5 Volumen de roca arrancada Vr m3 7,46 8,38 7,69 7,62 7,60 8,23 7,40 8,36 7,62 7,62 7,91 6 Coefic. aprovechamiento de los barrenos CAB % 0,83 0,93 0,87 0,87 0,90 0,93 0,83 0,93 0,87 0,87 0,90 7 Area de laboreo de la excavación Sl m2 5,97 5,98 5,92 5,86 5,63 5,88 5,92 5,97 5,86 5,86 5,86 Area de proyecto de la excavación Sp m2 5,42 5,42 5,42 5,42 5,42 5,42 5,42 5,42 5,42 5,42 5,42 8 Coeficiente de sobreexcavación Ks 1,10 1,10 1,09 1,08 1,04 1,08 1,09 1,10 1,08 1,08 1,08 9 Metraje de barrenación Mbar m 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 Metraje específico de barrenación Mbe m/m3 26,4 23,6 25,38 25,385 24,4 23,57 26,40 23,57 25,38 25,38 24,44 Metraje específico de barrenación Qdet Unid 4,42 3,94 4,29 4,33 4,34 4,01 4,46 3,95 4,33 4,33 4,17 10 Gasto de detonadores qdet unid/m 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 Gasto específco de detonadores Qdet unid/m 17,6 15,7 16,92 16,923 16,3 15,71 17,6 15,71 16,92 16,92 16,3 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 4 Principales indicadores de los trabajos de perforación y voladura. Voladuras experimentales. Trasvase:Caney-Gilbert. Frente Nº1 Nº Parámetros Principales Símbolo UM Orden consecutivo de las voladuras 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 Avance del frente la m 3,40 3,50 3,30 3,20 2,70 2,80 3,50 3,20 2,95 3,30 Longitud de los barrenos lb m 3,75 3,75 3,75 3,75 3,75 3,75 3,75 3,75 3,75 3,75 Cantidad de Barrenos N unid 56 56 56 56 56 56 56 56 56 56 De cuele nc unid 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 ayudantes de cuele nac unid 6 11 11 11 11 11 11 11 11 11 De arranque na unid 15 13 13 13 13 13 13 13 13 13 De contorno ncont unid 22 19 19 19 19 19 19 19 19 19 De piso npiso Unid 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Carga en barrenos de cuele qbc kg 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 Carga en barrenos ayudantes de cuele qbac kg 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Carga en barrenos de arranque qba kg 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Carga en barrenos de contorno qbco kg 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 Carga en barrenos de piso qbp kg 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 2 Extensión del montón de rocas Lm M 6 6 5 7 6 6 4 5 7 8 4 Gasto de SE QSE Kg 91,2 93 93 93 93 93 93 93 93 93 Gasto específco de SE QSE Kg/m3 1,59 1,63 1,69 1,73 2,07 1,96 1,45 1,65 1,78 1,57 3 5 Volumen de roca arrancada in situ Vr m 57,52 57,23 54,87 53,80 44,90 47,41 64,16 56,41 52,39 59,07 6 Coefic. aprovechamiento de los barrenos CAB 0,91 0,93 0,88 0,85 0,72 0,75 0,93 0,85 0,79 0,88 7 Area de laboreo de la excavación Sl m2 16,92 16,35 16,63 16,81 16,63 16,93 18,33 17,63 17,76 17,90 Area de proyecto de la excavación Sp m3 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 16,33 8 Coeficiente de sobreexcavación Ks 1,04 1,00 1,02 1,03 1,02 1,04 1,12 1,08 1,09 1,10 9 Metraje de barrenación Mb m 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 Metraje específico de barrenación Mbe m/m3 3,65 3,67 3,83 3,90 4,68 4,43 3,27 3,72 2,95 3,30 10 Gasto de detonadores Qdet unid 56 56 56 56 56 56 56 56 56 56 Gasto específco de detonadores qdet unid/m 16,47 16,00 16,97 17,50 20,74 20,00 16,00 17,50 18,98 16,97 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 11 3,00 3,75 56 6 11 13 19 7 2,4 1,8 1,8 1,2 1,8 9 93 1,75 53,27 0,80 17,76 16,33 1,09 210 3,00 56 18,67 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 5. Principales indicadores de los trabajos de perforación y voladur Voladuras experimentales. Trasvase Este-Oeste.Tramo: Esperanza -Enmedio a. Nº Parámetros Principales Símbolo UM Voladuras Experimentales 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 Avance del frente la m 2,70 2,75 2,78 2,82 2,83 2,84 2,78 2,85 2,80 2,82 2,79 2,75 Longitud de los barrenos lb m 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 Cantidad total de barrenos N unid 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 De cuele nc unid 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 De cuele vacío (taladro) 102mm ncv unid 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ayudantes de cuele nac unid 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 de arranque na unid 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 de contorno ncont unid 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 De piso npiso unid 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Carga barrenos de cuele qbc kg 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 Carga barrenos ayudantes de cuele qbac kg 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Carga barrenos de arranque qa kg 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Carga barrenos de contorno qbco kg 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Carga barrenos de piso qbp kg 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 Gasto de SE QSE kg 84,60 84,60 84,60 84,60 84,60 84,60 84,60 84,60 84,60 84,60 84,60 84,60 Gasto específco SE qSE kg/m3 0,83 0,81 0,81 0,79 0,80 0,77 0,77 0,75 0,77 0,78 0,78 0,79 3 4 Volumen de roca arrancada Vr m 102,2 104,9 104,3 107,6 105,6 109,7 109,8 113,2 110,6 108,5 108,8 107,3 5 Coefic. aprovechamiento de los barrenos CAB % 0,84 0,86 0,87 0,88 0,88 0,89 0,87 0,89 0,88 0,88 0,87 0,86 6 Area de laboreo de la excavación Sl m2 37,87 38,17 37,55 38,17 37,31 38,61 39,51 39,73 39,48 38,47 39,00 39,00 Area de proyecto de la excavación Sp m2 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 30,89 31,89 7 Coeficiente de sobreexcavación Ks 1,23 1,24 1,22 1,24 1,21 1,25 1,28 1,29 1,28 1,25 1,26 1,22 8 Metraje de barrenación Mb m 176 176 176 176 176 176 176 176 176 176 176 176 3 Metraje específico de barrenación Mbe m/m 1,72 1,68 1,69 1,64 1,67 1,61 1,60 1,55 1,59 1,62 1,62 1,64 9 Gasto de detonadores Qdet Unid 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 Gasto específco de detonadores qdet unid/m 20,37 20,00 19,78 19,50 19,43 19,37 19,78 19,30 19,64 19,50 19,71 20,00 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 12 Comportamiento estadístico de los indicadores de las voladuras experimentales. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Histograma de frecuencia del aprovechamiento del barreno. Voladuras experimentales en el frente Ojo de Agua-Yagrumal Aprovechamiento de los barrenos = 12*0,012*normal(x; 0,8458; 0,0223) Histograma de frecuencia del área de laboreo Histograma de frecuencia del coeficiente de sobreexcavación Ärea de laboreo dela excavación = 12*0,346*normal(x; 32,115; 0,4679) Coeficiente de sobreexcavación,Ks = 12*0,012*normal(x; 1,04; 0,0154) 4 3 2 1 0 0,810 0,822 0,834 0,846 0,858 3 2 1 0 0,870 5 4 Nº de observaciones Nº de observaciones Nº de observaciones 6 5 31,560 32,252 32,598 32,944 4 4 Nº de observaciones 5 3 2 1 1,89 1,96 2,03 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 1,04 1,06 1,07 Figura 3 Histograma de frecuencia de la longitud de avance Longitud de avance = 12*0,042*normal(x; 2,8308; 0,0714) 5 3 2 1 0 1,03 6 4 3 2 1 0 0,0843 Consumo específico de SE Figura 4 1,02 Coeficiente de sobreexcavación,Ks Histograma de frecuencia de la rugosidad del contorno Rugosidad del contorno,m = 12*0,0262*normal(x; 0,1503; 0,0505) 5 1,82 2 0 33,290 Nº de observaciones Histograma de frecuencia del consumo específico de SE Consumo específico de SE = 12*0,07*normal(x; 1,9075; 0,1093) Nº de observaciones 31,906 Figura 2 1,75 3 Ärea de laboreo de la excavación,m2 Figura 1 1,68 4 1 Aprovechamiento de los barrenos 0 6 5 0,1105 0,1367 0,1628 0,1890 0,2152 2,700 2,784 2,826 2,868 Longitud de avance l a , m Rugosidad del contorno,m Figura 5 2,742 Figura 6 2,910 1,08 �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 13 Registros fotográficos de los contorneados obtenidos con las voladuras en los emboquilles de los túneles. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Emboquille Serones-Ojo de Agua. Figura 1. Registro fotográfico del contorneado con las voladuras experimentales en el emboquille Serones –Ojo de Agua. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Emboquille Serones-Guaro. Figura 2. Registro fotográfico del contorneado del túnel obtenido por voladuras experimentales en el emboquille Serones-Guaro. M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Emboquille Manacal –Castellanos. Figura 3.Registro fotográfico del contorneado alcanzado con voladuras experimentales en emboquille Manacal-Castellanos M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 15 Parámetros de los cueles M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Parámetros del cuele en cuña vertical para todas las litologias objeto de estudio Nº Litología Trasvase , Mina I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 II.1 II.2 II.3 II.4 III.1 III.2 III.3 IV.1 IV.2 V.1 V.2 V.3 V.4 V.5 V.6 VI:1 VI.2 VI.3 Dunitas Cromitas Serpentinita. Peridotito Gabrodiabasa Dunitas Cromitas Harzburgitas Serpentinita Porfirita andesititas Tobas andesíticas Areniscas tobáceas Tobas Aglomerados Gabrodiabasa Dibasa Caliza Masiva Caliza , blanco crema masiva Serpentinita pardo -verdosa Aleurolitas Aleurolitas Esquistos cloríticos Calizas arcillosas M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Mercedita Mercedita Mercedita Mercedita Mercedita Amores Amores Amores Amores El Cobre El Cobre El Cobre Trasvase Caney –Gilbert Trasvase Caney –Gilbert Trasvase Este –Oeste Trasvase Este-Oeste Trasvase Este –Oeste Trasvase Este –Oeste Trasvase Este –Oeste Trasvase Este-Oeste Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Trasvase Sabanalamar-Pozo Azúl Parámetros del cuele en cuña Teóricos 0,44 1,9096 3,8917 0,24 1,8377 4,3239 0,60 1,9096 4,4933 0,62 2,1858 5,1431 0,48 1,9709 4,6373 0,33 1,8747 4,4109 0,33 2,0298 4,7761 0,36 1,7063 4,0148 0,52 1,9269 4,5339 0,31 1,4130 3,3246 0,20 0,7700 1,8117 0,33 2,0692 4,8686 0,34 1,3556 3,1895 0,41 1,7600 4,1412 0,25 1,6114 3,7914 0,24 1,1471 2,6990 0,35 2,1915 5,1565 0,36 1,9851 4,6708 0,79 2,3981 5,6427 1,24 3,2380 7,6187 0,85 2,0252 4,7651 0,24 2,1535 5,0670 0,54 1,8390 4,3270 Prácticos 0,3202 0,1755 0,4338 0,4729 0,3450 0,2344 0,2383 0,2768 0,3760 0,2248 0,1443 0,2344 0,2573 0,3161 0,1791 0,1731 0,2555 0,2581 0,5691 0,8915 0,6153 0,1730 0,3897 �Anexos Tesis Doctoral ANEXO 16. Procedimiento de cálculo de los impactos económicos de la investigación M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 1 Evaluación del impacto económico de la investigación por reducción de la sobreexcavación y el sobrecosto en el sostenimiento de las excavaciones subterráneas. Datos Iniciales Mina Amores Datos iniciales Símbolo Valor UM 1.Cantidad total de barrenos N 16 Unid 2.Cantidad de barrenos de contorno N cont 8 Unid 3.Cantidad complementaria de barrenos de contorno 3 Unid 0,19 -204 Pesos 0,18 - N contcomp 4.Relación cantidad complementaria /cantidad total 5.Costo de laboreo de 1m de excavación 6.Sobreexcavación Expresiones de cálculo Pb Clab P Clab = Gbarr + Gc arg roc + Gc arg vol + Gvent + Gsost + Goop , pesos Costo de laboreo en pesos 100 = Cbarr + Cc arg roc + Ccarvol + Cvent + Csost + Cotop Costo de laboreo en % Cbarr = (Gbarr / Clab ) *100 ; Cbarr = (Gc arg aroc / Clab ) *100 Costo de laboreo por operaciones en % ΔCbarr = Cb * P, % Incremento del costo de barrenación ,% Cálculo del ahorro ΔCahorro = Cc arg roc P + K 2Cs P − Cbarr Pb − K1Cc ar vol Pb ,% Estructura de los costos de laboreo de la excavación por procesos tecnológicos. Valor ,% Procesos tecnológicos Denominación Rocas resistentes Amores 1.Barrenación 2.Carga y voladura Cbarr C c ar vo l 26 1,5 36 2 3.Carga de las rocas Cc arg roc 25 40 4.Sostenimiento Csost Cotop 25 0 22,5 100 22 100 5.Otras operaciones Total Valor ,% Coeficiente K1 K2 ΔCbarr Cbarr + ΔCbarr Denominación Costos en salario de carga y voladura de los barrenos Costos en colocación de relleno del sostenimiento Incremento del costo de barrenación Rocas resistentes Amores 50-55 55 25 25 4,88 6,75 Costos de barrenación incrementados 30,88 42,75 Costo alcanzado en la carga de la roca Ahorro por metro de excavación 18,25 32,80 Ccalcanzado arg roc ΔCahorro ΔCahorro % Pesos Costo de laboreo de 1m de excavación alcanzado,peso/m Sostenimiento con Hormigón monolítico Ahorro por la disminución de los costos de hormigón Sostenimiento con Hormigón Gunitado P1 P Sostenimiento con bulones (anclas) M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 1,72 3,84 2,89 6,46 161,54 ΔChorm ,pesos ΔChorm ,% 0,04 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 2 Evaluación del impacto económico de la investigación por reducción de la sobreexcavación y el sobrecosto en el sostenimiento de las excavaciones subterráneas. Trasvase Caney-Gilbert Nº Datos iniciales Símbolo Valor UM 1 Cantidad total de barrenos N 56 Unid 2 Cantidad de barrenos de contorno Nco 22 Unid 3 Cantidad complementaria de barrenos de contorno Ncoc 3 Unid 4 Relación cantidad complementaria /cantidad total Pb 0,05 -5 Costo de laboreo de 1m de excavación Clab 690 pesos 6 Sobreexcavación P 0,17 Expresiones de cálculo Clab = Gbarr + Gc arg roc + Gc arg vol + Gvent + Gsost + Goop , pesos Costo de laboreo en pesos 100 = Cbarr + Cc arg roc + Ccarvol + Cvent + Csost + Cotop Costo de laboreo en % Cbarr = (Gbarr / Clab ) *100 ; Cbarr = (Gc arg aroc / Clab ) *100 Costo de laboreo por operaciones en % ΔCbarr = Cb * P, % Incremento del costo de barrenación ,% Ahoro ΔCahorro = Cc arg roc P + K 2Cs P − Cbarr Pb − K1Cc ar vol Pb ,% Estructura de los costos de laboreo de la excavación por procesos tecnológicos. Valor ,% Nº Procesos tecnológicos Denominación Rocas resistentes Caney-Gilbert 1 Barrenación Cbp 26 20 2 Carga y voladura Ccvp 1,5 2 3 Carga de las rocas Ccp 25 33 4 Sostenimiento Csp 25 20 5 Otras operaciones Coop 22,5 25 Total 100 100 Valor,% Coeficientes de gastos Denominación Rocas resistentes Caney-Gilbert K1 Gastos en salario de carga y voladura 50-55 55 K2 Gastos en relleno 25 25 Δcb Gastos adicionales en barrenación 1,42 1,09 Cbp+ΔCb Gastos de barrenación incrementados 27,42 21,09 Δccargap 21,00 27,72 Ahoro por metro de excavación ΔC, en por ciento 2,54 4,54 Δc, en pesos 23,49 31,32 Costo de laboreo de 1m de excavación alcanzado,peso/m 658,68 Sostenimiento con Hormigón monolítico Ahorro por la disminución de los gastos de hormigón Δchorm,% Δchorm,pesos Sostenimiento con Hormigón Gunitado P1 0,07 Δchormgunitado,% 4,07 Δchormgunitado,pesos/m 26,44 Sostenimiento con bulones (anclas) ΔC Bulones,% 2,32 ΔC Bulones,pesos 15,06 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 3 Evaluación del impacto económico de la investigación por reducción de la sobreexcavación y el sobrecosto en el sostenimiento de las excavaciones subterráneas. Trasvase Este-Oeste.Tramo:Esperanza –En medio Nº Datos iniciales Símbolo Valor UM 1 Cantidad total de barrenos N 55 Unid 2 Cantidad de barrenos de contorno Nco 19 Unid 3 Cantidad complementaria de barrenos de contorno Ncoc 3 Unid 4 Relación cantidad complementaria /cantidad total Pb 0,05 -5 Costo de laboreo de 1m de excavación Clab 926 pesos 6 Sobreexcavación P 0,16 Expresiones de cálculo Clab = Gbarr + Gc arg roc + Gc arg vol + Gvent + Gsost + Goop , pesos Costo de laboreo en pesos 100 = Cbarr + Cc arg roc + Ccarvol + Cvent + Csost + Cotop Costo de laboreo en % Cbarr = (Gbarr / Clab ) *100 ; Cbarr = (Gc arg aroc / Clab ) *100 Costo de laboreo por operaciones en % ΔCbarr = Cb * P, % Incremento del costo de barrenación ,% Ahoro ΔCahorro = Cc arg roc P + K 2 Cs P − Cbarr Pb − K1Cc ar vol Pb ,% Estructura de los costos de laboreo de la excavación por procesos tecnológicos. Valor ,% Nº Procesos tecnológicos Denominación Rocas resistentes Esperanza –En medio 1 Barrenación Cbp 26 20 2 Carga y voladura Ccvp 1,5 2 3 Carga de las rocas Ccp 25 33 4 Sostenimiento Csp 25 20 5 Otras operaciones Coop 22,5 25 Total 100 100 Valor,% Coeficientes de gastos Denominación Rocas resistentes Esperanza –Enmedio K1 Gastos en salario de carga y voladura 50-55 55 K2 Gastos en relleno 25 25 Δcb Gastos adicionales en barrenación 1,42 1,09 Cbp+ΔCb Gastos de barrenación incrementados 27,42 21,09 Δccargap 21,00 27,72 Ahoro por metro de excavación ΔC, en por ciento 2,54 4,19 Δc, en pesos 23,49 38,79 Costo de laboreo de 1m de excavación alcanzado,peso/m 887,21 Sostenimiento con Hormigón monolítico Ahorro por la disminución de los gastos de hormigón Δchorm,% Δchorm,pesos Sostenimiento con Hormigón Gunitado P1 0,07 Δchormgunitado,% 4,33 Δchormgunitado,pesos/m 40,11 Sostenimiento con bulones (anclas) ΔC Bulones,% 2,58 ΔC Bulones,pesos 23,91 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. �Anexos Tesis Doctoral Tabla 4 Evaluación del impacto económico de la investigación por reducción de la sobreexcavación y el sobrecosto en el sostenimiento de las excavaciones subterráneas. Trasvase Este-OesteTramo:Ojo de Agua-Serones Nº Datos iniciales Símbolo Valor UM 1 Cantidad total de barrenos N 71 unid 2 Cantidad de barrenos de contorno Nco 23 unid 3 Cantidad complementaria de barrenos de contorno Ncoc 7 unid 4 Relación cantidad complementaria /cantidad total Pb 0,10 -5 Costo de laboreo de 1m de excavación Clab 926 pesos 6 Sobreexcavación P 0,18 - Clab = Gbarr + Gc arg roc + Gc arg vol + Gvent + Gsost + Goop , pesos Costo de laboreo en pesos 100 = Cbarr + Cc arg roc + Ccarvol + Cvent + Csost + Cotop Costo de laboreo en % Cbarr = (Gbarr / Clab ) *100 ; Cbarr = (Gc arg aroc / Clab ) *100 Costo de laboreo por operaciones en % ΔCbarr = Cb * P, % Incremento del costo de barrenación ,% ΔCahorro = Cc arg roc P + K 2Cs P − Cbarr Pb − K1Cc ar vol Pb ,% Valor ,% Nº Procesos tecnológicos Denominación Rocas resistentes 1 Barrenación Cbp 2 Carga y voladura Ccvp 3 Carga de las rocas Ccp 4 Sostenimiento Csp 5 Otras operaciones Coop Total Coeficientes de gastos Denominación K1 Gastos en salario de carga y voladura K2 Gastos en relleno Δcb Gastos adicionales en barrenación Cbp+ΔCb Gastos de barrenación incrementados Δccargap Ahoro por metro de excavación ΔC, en por ciento Δc, en pesos Costo de laboreo de 1m de excavación alcanzado,peso/m Sostenimiento con Hormigón monolítico Ahorro por la disminución de los gastos de hormigón Δchorm,% Δchorm,pesos Sostenimiento con Hormigón Gunitado P1 Δchormgunitado,% Δchormgunitado,pesos/m Sostenimiento con bulones (anclas) ΔC Bulones,% ΔC Bulones,pesos M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Ojo de Agua-Serones 26 20 1,5 2 25 33 25 20 22,5 25 100 100 Valor,% Ojo de Agua-Serones 50-55 25 2,56 28,56 20,50 1,86 17,18 0,55 0,25 1,97 21,97 27,06 3,97 36,75 889,25 0,07 3,69 34,14 1,94 17,93 �Anexos Tesis Doctoral Tabla 5 Evaluación del impacto económico de la investigación por reducción de la sobreexcavación y el sobrecosto en el sostenimiento de las excavaciones subterráneas. Trasvase Este-OesteTramo:Ojo de Agua-Yagrumal Nº Datos iniciales Símbolo Valor UM 1 Cantidad total de barrenos N 67 unid 2 Cantidad de barrenos de contorno Nco 21 unid 3 Cantidad complementaria de barrenos de contorno Ncoc 5 unid 4 Relación cantidad complementaria /cantidad total Pb 0,07 -5 Costo de laboreo de 1m de excavación Clab 926 pesos 6 Sobreexcavación P 0,18 - Clab = Gbarr + Gc arg roc + Gc arg vol + Gvent + Gsost + Goop , pesos Costo de laboreo en pesos 100 = Cbarr + Cc arg roc + Ccarvol + Cvent + Csost + Cotop Costo de laboreo en % Cbarr = (Gbarr / Clab ) *100 ; Cbarr = (Gc arg aroc / Clab ) *100 Costo de laboreo por operaciones en % ΔCbarr = Cb * P, % Incremento del costo de barrenación ,% ΔCahorro = Cc arg roc P + K 2Cs P − Cbarr Pb − K1Cc ar vol Pb ,% Nº Procesos tecnológicos 1 2 3 4 5 Barrenación Carga y voladura Carga de las rocas Sostenimiento Otras operaciones Denominación Valor ,% Rocas resistentes Ojo de Agua-Yagrumal. 26 20 1,5 2 25 33 25 20 22,5 25 100 100 Valor,% Ojo de Agua-Yagrumal Coeficientes de gastos Cbp Ccvp Ccp Csp Coop Total Denominación K1 K2 Δcb Gastos en salario de carga y voladura Gastos en relleno Gastos adicionales en barrenación 50-55 25 2,56 0,55 0,25 1,49 Cbp+ΔCb Gastos de barrenación incrementados Δccargap Ahoro por metro de excavación ΔC, en por ciento Δc, en pesos Costo de laboreo de 1m de excavación alcanzado,peso/m Sostenimiento con Hormigón monolítico Ahorro por la disminución de los gastos de hormigón Δchorm,% Δchorm,pesos Sostenimiento con Hormigón Gunitado P1 Δchormgunitado,% Δchormgunitado,pesos/m Sostenimiento con bulones (anclas) ΔC Bulones,% ΔC Bulones,pesos 28,56 20,50 21,49 27,06 M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. 1,86 17,18 3,97 36,75 889,25 0,07 4,31 39,91 2,56 23,70 �Anexos M.Sc.Gilberto Sargentón Romero. Tesis Doctoral � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tesis Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Criterios para el diseño de voladuras en el laboreo de excavaciones subterráneas Creator An entity primarily responsible for making the resource Gilberto Sargentón Romero Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2008 Type The nature or genre of the resource Tesis doctoral https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/0d67b08a5bb2911ca86bfc366e50e6f5.pdf 1084d203280ab35304f32f822949bb66 PDF Text Text Tesis doctoral DESARROLLO DE HERRAMIENTAS PARA LA CREACIÓN, MODELACIÓN Y COMPROBACIÓN DE PROTECCIONES ELÉCTRICAS Orlys Ernesto Torres Breffe �Resumen de la Tesis 1 MINI STER IO DE EDUCACI ÓN SUPE RIOR INSTITU TO SUP ERIO R MINE RO MET ALÚR GICO “DR. ANTO NIO NÚÑE Z JIMÉNEZ ” FACU LTAD DE MET ALUR GIA Y ELECTRO MEC ÁNIC A DEP ARTAM ENTO DE EL ÉCTRI CA TESI S PRES ENT ADA EN OPCI ÓN AL TÍTU LO ACAD ÉMICO DE DOC TOR EN CIEN CIAS TÉCNI CAS TÍ TULO: Desar roll o de herra mientas para la crea ción, model ación y comp roba ción de prot ecci ones eléc tri cas Auto r: MSc. Orl ys Ern esto Torr es Bre ffe Tuto re s: Dr. Anto nio Martínez García Dra. Mir iam Vilarag ut Llan es 2005 Año de la Alte rna tiva Boli vari ana par a las Amér icas De sar ro ll o de he rr am ien ta s pa ra la cre ac ión , mo de la ci ón y com pr ob ac ión de Pr ot ec cio ne s Elé ct ri cas M.Sc . Orlys Ernesto To rres Breffe In st it ut o Sup er ior Mi ne ro Me ta lú rg ico de Mo a Dr. Ant on io Núñ ez Jim én ez �Introducción General 2 Introducción General La ciencia de las protecciones eléctricas tiene poco más de un siglo de existencia. Los primeros dispositivos de protección surgen, por necesidad, al unísono con el primer Sistema Eléctrico de Potencia a finales del siglo XIX. A lo largo del siglo XX, se desarrollan sorprendentemente tanto los conceptos teóricos como la tecnología utilizada en los dispositivos de protección. El siglo XXI augura cambios aún más sorprendentes con modificaciones conceptuales y filosóficas para esta ciencia. Los conceptos desarrollados a principios del siglo pasado, basados fundamentalmente en el empleo de la lógica booleana (protecciones convencionales), aún son la base de la filosofía empleada en la comprensión y el trabajo de los dispositivos digitales que se emplean en la actualidad. La introducción de los Métodos de Inteligencia Artificial amenaza con transformar radicalmente estos conceptos (protecciones inteligentes). A finales del siglo XX tanto la modelación matemática y la simulación de los dispositivos de protección comenzaron a ser una necesidad. Los dispositivos digitales, basados en microprocesadores, han incorporado funciones de protección que evolucionaron en numerosas y necesarias combinaciones lógicas, si se comparan con los clásicos dispositivos de principios de siglo, aumentando las probabilidades de una selección y/o ajuste incorrectos. En la actualidad, un Relé Digital Multifunción, además de constituir la protección integral de un elemento cualquiera del Sistema Eléctrico de Potencia, incluye los instrumentos de medición y control necesarios. Esto ofrece numerosas ventajas en cuanto a la reducción del tamaño de las instalaciones y el costo del mantenimiento, entre otras. �Introducción General 3 Situación problémica Los fabricantes de Relés Digitales modernos precisan de verificar adecuadamente el correcto funcionamiento de cada una de las funciones de protección, medición y control, así como sus combinaciones, antes de introducirlos al mercado. Constantemente se están publicando nuevas versiones del software de bajo nivel de estos dispositivos, ya sea para corregir determinado error encontrado, hacer determinada modificación o mejorar una u otra función de protección, medición o control. Los técnicos que proyectan y/o instalan los sistemas de protecciones digitales, necesitan asegurar o garantizar la correcta selección de las funciones de protección y sus ajustes. De la misma forma, en caso de que se presenten incorrectas operaciones, el problema radica en determinar rápidamente las causas que las provocan. Las numerosas combinaciones lógicas de las funciones de protección incluidas en los Relés Multifunción, así como la complejidad de las mismas, hacen de este proceso de selección, ajuste y búsqueda de las causas de operaciones incorrectas, un proceso lento y costoso. Este problema, tanto desde el punto de vista del fabricante como de los técnicos y proyectistas, se incrementará con el empleo de los Métodos de Inteligencia Artificial en los dispositivos de protección. Estos métodos sencillamente no pueden ser analizados sin la ayuda de una computadora digital potente. Problemas no resueltos A finales del siglo XX las grandes compañías fabricantes de Relés comenzaron con la aplicación de Simuladores Digitales en Tiempo Real que les permitieron verificar el �Introducción General 4 comportamiento de sus Relés antes de introducirlos en el mercado, pero estos simuladores no están al alcance de los técnicos y proyectistas en los países subdesarrollados. Estos simuladores son de dos tipos: en un caso realizan la simulación del Sistema Eléctrico de Potencia para verificar en la práctica los Relés Digitales simulados y en el otro caso, hacen la simulación de las funciones del Relé Digital, utilizando modelos detallados del hardware, el cual comprueban con parámetros de averías generadas en Simuladores Analógicos. Por otra parte, hasta el momento los software que permiten hacer una simulación del Sistema Eléctrico de Potencia y sus Protecciones (EMTP®) no incluyen las Técnicas de Inteligencia Artificial, para estos análisis se emplean otras herramientas informáticas por parte de los investigadores. En nuestro país existe poco desarrollo en la modelación y simulación de protecciones eléctricas. En escasas ocasiones prácticas se utilizan software con modelos fasoriales y estos modelos no permiten hacer un análisis dinámico o transitorio de las instalaciones, el resto no utiliza la simulación. Escasos investigadores han estudiado la modelación y simulación transitoria de algunos dispositivos de protección, pero separando la operación del sistema de potencia y las protecciones eléctricas. No se reportan trabajos de aplicación de las Técnicas de Inteligencia Artificial en las protecciones eléctricas, por tanto no se pueden hacer valoraciones técnicas profundas de las investigaciones realizadas por otros autores. No se fabrican Relés de Protección ni se cuenta con las herramientas adecuadas para hacerlo. �Introducción General 5 Objetivo General Crear una herramienta que permita simular el comportamiento de las funciones de protección de un sistema convencional o inteligente, que esté instalado o se pretenda instalar, a partir de los datos de averías simuladas (al unísono) en el propio Sistema Eléctrico de Potencia, que permita predecir las operaciones incorrectas en las protecciones y buscar sus soluciones. Hipótesis Si se crea una herramienta computacional que involucre no sólo la modelación y simulación de los dispositivos de protección sino incluso, de los elementos del Sistema Eléctrico de Potencia, se podrá facilitar el proceso de verificación del comportamiento de los sistemas de protección instalados o que estén en proyección. Adicionalmente, esta herramienta virtual ayudará a investigadores relacionados con las protecciones eléctricas en la búsqueda de nuevas soluciones, tanto con la tecnología convencional como con la aplicación de los Métodos de Inteligencia Artificial. La herramienta a crear debe ser capaz de conectarse, mediante tarjetas interfases, a señales eléctricas provenientes de simuladores analógicos o de instalaciones reales, para así verificar el comportamiento de los métodos de medición utilizados en las nuevas funciones de protección creadas. Novedades del trabajo 1. La creación de una Biblioteca en el SIMULINK del MATLAB que incluya los dispositivos de protección más utilizados en la práctica, así como soportar los dispositivos basados en técnicas de inteligencia artificial y que permita predecir el �Introducción General 6 comportamiento ante fenómenos transitorios de los sistemas de protecciones completos a partir de la simulación del sistema eléctrico de potencia y sus protecciones eléctricas como una unidad. 2. Obtener los patrones de entrenamiento, entrenar una Red de Neuronas Artificiales para ser utilizada en específico en la protección de Transformadores de Potencia y que opere correctamente, para aquellos regímenes más difíciles de identificar, incluso con determinados defectos en los instrumentos de medición como la apertura de un conductor en el circuito secundario de los transformadores de corriente. Tareas de la investigación: Para hacer esta investigación el autor se propuso las siguientes etapas: 1. Investigar el desarrollo tecnológico y científico de las protecciones eléctricas desde su surgimiento, para lograr una fundamentación coherente del por qué del empleo de los simuladores digitales de protección, así como para hacer una valoración de los trabajos anteriores relacionados con la modelación de dispositivos de protección. 2. Investigar el desarrollo y las aplicaciones de las Técnicas de Inteligencia Artificial en las Protecciones Eléctricas. 3. Seleccionar la herramienta matemática o plataforma de programación y crear sobre ella la Biblioteca Virtual de Protecciones Eléctricas que permita simular al unísono un Sistema de Potencia cualquiera y sus protecciones. 4. Hacer la modelación matemática de los dispositivos secundarios convencionales mayormente utilizados en la práctica nacional. �Introducción General 7 5. Validar en tiempo real los modelos matemáticos creados, empleando tarjetas interfases, comparando su funcionamiento con el de los Relés reales. 6. Simular, con la herramienta creada, instalaciones importantes de protecciones eléctricas reales del país y verificar sus comportamientos. En caso de encontrar deficiencias concretas, verificar las soluciones antes de proponerlas, utilizando la propia herramienta. 7. Proponer un Relé Inteligente basado en Redes de Neuronas Artificiales y comprobar su funcionamiento comparándolo con una aplicación real de protecciones convencionales. El documento se divide en 4 capítulos en los cuales se resuelven las tareas anteriormente enumeradas. El capítulo inicial se dedica a describir el estado actual de la modelación, simulación y comprobación de protecciones eléctricas en el ámbito internacional. En el segundo capítulo se desarrollan y comprueban los modelos de los dispositivos de protecciones creándose una Biblioteca Virtual de Protecciones Eléctricas. Estos modelos se emplean en la simulación de las protecciones eléctricas de instalaciones industriales reales del territorio de MOA (Cuba), lo cual se encuentra en el tercer capítulo. El último capítulo se dedica a la creación, entrenamiento y verificación de un Relé basado en Redes de Neuronas Artificiales para la protección de un transformador de potencia, mostrando sus ventajas con respecto a los Relés convencionales simulados y estudiados en el tercer capítulo. �Resumen de la Tesis 8 Capítulo I. Actualidad en la Modelación y Simulación de Protecciones Se presenta una panorámica del desarrollo actual de la modelación matemática de las protecciones eléctricas en la que se destaca el desarrollo de software tales como EMTP® y MATLAB®, para la simulación de Sistemas Eléctricos de Potencias con sus protecciones. Se reconoce como modelo matemático de Relés de Protección al conjunto de ecuaciones que describen las características de operación de los mismos. Estas características pueden ser disímiles: corrientes versus tiempo, corriente diferencial versus corriente de retención, resistencia versus reactancia, entre otras. Hoy día, los fabricantes de Relés simulan sus diseños y nuevos métodos de protección en las computadoras. Los modelos empleados en estos casos son modelos detallados del hardware, que resultarían inadecuados para la simulación del comportamiento de un Sistema Eléctrico de Potencia y sus protecciones. Los modelos genéricos resultan suficientes para el análisis y prevención de las operaciones incorrectas en sistemas de protecciones eléctricas instalados o que se pretendan instalar en un Sistema Eléctrico de Potencia cualquiera. Estos modelos son mucho más representativos que los modelos fasoriales que utilizan los valores eficaces calculados mediante métodos matriciales. En la modelación genérica de los dispositivos de protección se está empleando el método de caja negra, donde se relacionan matemáticamente las entradas y salidas de un dispositivo determinado. Esta variante, aunque es la más utilizada, presenta inconveniente Desarrollo de herramientas para la creación, modelación y comprobación de Protecciones Eléctricas M.Sc. Orlys Ernesto Torres Breffe Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa Dr. Antonio Núñez Jiménez �Capítulo I. Actualidad en la Modelación y Simulación de Protecciones Eléctricas 9 en la modelación de los Relés Electromecánicos; dado que en estos, influyen otras variables en su funcionamiento. Los dispositivos basados en técnicas de inteligencia artificial, ampliamente investigados en la actualidad, pero de muy poca aplicación real o comercial, no pueden ser puestos en funcionamiento sin el uso de simuladores. Muchos de estos dispositivos aprenden o precisan de reglas de conocimientos, es decir, no necesitan de ser ajustados, por lo que el empleo de simuladores que brinden los datos necesarios para el aprendizaje, son imprescindibles. Los actuales estudios de protecciones, basadas en Redes de Neuronas Artificiales (RNA), emplean el simulador EMTP® y crean, entrenan y comprueban la RNA utilizando MATLAB® u otras herramientas matemáticas. �Resumen de la Tesis 10 Capítulo II. Modelación Matemática, Simulación y Comprobación de Dispositivos de Protección Se construyeron los modelos matemáticos de varios dispositivos de protección y se simularon utilizando el software MATLAB/Simulink. En la Biblioteca Power System Blockset de Simulink existen varios modelos de los elementos del Sistema Eléctrico de Potencia (transformadores, generadores, líneas, motores, entre otros) así como algunos dispositivos de protección tales como los descargadores valvulares, interruptores de potencia, entre otros que se utilizan en la modelación matemática de un sistema de protecciones. En este capítulo se construyeron modelos para Transformadores de Corriente dado que no existen en MATLAB, así como el modelo genérico de varios Relés de Protección de mayor utilización en la práctica nacional. Modelación y simulación de Transformadores de corriente El conjunto de ecuaciones utilizadas para la modelación matemática de los transformadores de corriente se muestra a continuación: i' P = iP K TC i0 = i ' P − iS ψ = f (i0 ) I S (s) = (RH s ψ (s) + s ⋅ LH ) Donde: Ip: corriente del devanado primario Desarrollo de herramientas para la creación, modelación y comprobación de Protecciones Eléctricas M.Sc. Orlys Ernesto Torres Breffe Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa Dr. Antonio Núñez Jiménez �Capítulo II. Modelación Matemática, Simulación y Comprobación de Dispositivos de Protecciones Eléctricas 11 I’p: corriente del primario referida al secundario Is: corriente del devanado secundario KTC: relación de transformación de corriente Io: corriente de magnetización ψ: concatenaciones totales de Flujo RH: resistencia equivalente calculada a partir de la suma de la resistencia interna del devanado secundario y la carga. XH: reactancia equivalente calculada a partir de la suma de la reactancia interna del devanado secundario y la carga. s: operador de Laplace Figura 1.0. Modelo en Simulink para la simulación de un TC monofásico considerando la saturación a través de una sola curva de histéresis y la máscara dinámica para identificar el modelo con el TC que se desea estudiar. �Capítulo II. Modelación Matemática, Simulación y Comprobación de Dispositivos de Protecciones Eléctricas 12 Estas ecuaciones se obtuvieron con la aplicación de las Leyes de Kirchhoff al circuito equivalente del Transformador de Corriente. Son fundamentalmente ecuaciones diferenciales de primer orden, pero la relación entre las concatenaciones totales de flujo (ψ) y la corriente de magnetización es una relación no lineal, que representa los fenómenos de histéresis del núcleo. Se construyó un modelo en Simulink (figura 1.0) para la simulación de los Transformadores de Corriente el cual utiliza una sola curva para simular la histéresis del núcleo, mediante una tabla de búsqueda (look up table). También se muestra la máscara dinámica creada para que el usuario introduzca los datos que identifican el Transformador de Corriente que se desea simular. 120 100 Corriente secundaria (A) 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 Tiempo(s) Figura 2.0. Corriente ideal (línea discontinua) y real (línea continua), simuladas con el modelo del TC de 100/5, R = 1.58 y X = 4.52 utilizando la función tangencial hiperbólica para simular la alinealidad del núcleo. Devanado secundario en cortocircuito. La corriente simulada es de 10 veces la nominal. También se creó un modelo de transformador de corriente trifásico, construido a partir de la unión de tres transformadores de corriente monofásicos, en el que adicionalmente a la �Capítulo II. Modelación Matemática, Simulación y Comprobación de Dispositivos de Protecciones Eléctricas 13 curva de saturación del núcleo se permite cambiar la conexión de los devanados del secundario. En la figura 2.0 se muestra los resultados de la simulación de un TC monofásico con corriente mayores a 10 veces la nominal y con componentes de directa, muy frecuentes en los cortocircuito de los sistemas eléctricos de potencia. En la figura 3.0 se muestra la dependencia de la deformación de la onda de la corriente en el secundario con relación a la componente resistiva o reactiva de la impedancia 80 80 60 60 40 40 20 20 Corriente (A) Corriente (A) equivalente del circuito secundario del Transformador de Corriente. 0 -20 -40 -20 -40 -60 -60 -80 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 Tiempo(s) a) Figura 3.0. 0.08 0.09 0.1 -80 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 Tiempo(s) b) Corrientes secundarias, ideal y real simulada, de un TC, con una intensidad de 10 veces el valor nominal. Cargas a) resistiva pura b) mayormente inductiva. El TC simulado posee los mismos datos que el utilizado en la figura 2.0 Cuando la componente resistiva es mayor (figura 3.0 a), la deformación es visualmente menor y dura mucho menos ciclos si se compara con la corriente cuando la impedancia es mayormente inductiva (figura 3.0 b). Adicionalmente se comprobó la validez de los modelos comparándolos con los resultados de dos ensayos a Transformadores de Corriente reales y las formas de onda son muy similares. Como curva de excitación se utilizó la función tangencial hiperbólica. �Capítulo II. Modelación Matemática, Simulación y Comprobación de Dispositivos de Protecciones Eléctricas 14 Modelación y Simulación de Relés de protección Los modelos de los Relés de Protección se realizaron según el método de caja negra, tomando como señal de entrada los parámetros eléctricos que utilizan en su funcionamiento y como señal de salida, el estado del contacto de disparo. La salida “0” significa que el dispositivo virtual (modelo) ha operado. Figura 4.0. Modelo en Simulink para un Relé de Porcentaje Diferencial de doble rampa, pero representa la generalidad de los modelos creados. En la figura 4.0 se muestra el modelo de un Relé Porcentaje Diferencial donde se pueden observar las características fundamentales de la modelación empleada en Simulink para cualquier Relé. Las salidas del modelo son controladas por el estado de la variable A, la cual es modificada por el usuario en las máscaras dinámicas que se crearon para este fin. En este caso, el modelo utiliza tres señales de corriente y una salida. El bloque Trip Color permite cambiar el color del modelo durante la modelación, si el dispositivo modelado ha operado. Se modelaron los siguientes dispositivos, que se enumerarán en forma general utilizando la numeración ANSI/IEEE: �Capítulo II. Modelación Matemática, Simulación y Comprobación de Dispositivos de Protecciones Eléctricas • 15 Relés de Magnitud o Relés de Sobrecorriente (50 y 51) o Relés de Baja y Alta Tensión (27 y 59) o Relés de Baja y Alta Frecuencia (81 U/O) • Relés Direccionales (67 y 32) • Relés de Distancia (21) • Relés Diferenciales (87) Los Relés de magnitud son aquellos que utilizan una sola variable o parámetro eléctrico para su funcionamiento. Dentro de estos se modelaron varios tipos de Relés de Sobrecorriente, Relés de Sobrecorriente de Tiempo Inverso y Tiempo Definido. Los Relés de tiempo definido con tiempo cero, imitan los Relés de Sobrecorriente instantáneos. Se crearon los siguientes modelos de Relés de Sobrecorriente: • Relés de fase de Tiempo Definido e Inverso. • Relés de Secuencia Cero de Tiempo Definido e Inverso. • Relés de Secuencia Negativa de Tiempo Definido e Inverso. • Relés con Restricción por Tensión. Estos Relés pueden ser seleccionados en la biblioteca y ser instalados en un modelo de Power System Blockset de Simulink, para ser una simulación de una instalación real cualquiera. Todos los Relés de Sobrecorriente modelados son de amplia utilización en la práctica nacional e internacional. Las curvas de tiempo contra corriente modeladas responden a los estándares ANSI, IAC, IEC. �Capítulo II. Modelación Matemática, Simulación y Comprobación de Dispositivos de Protecciones Eléctricas 16 Se construyeron los modelos de varios Relés Direccionales, tanto los Relés Direccionales de comparación de fase, como los Relés Direccionales de potencia. Adicionalmente se incluyen los Relés Direccionales de Sobrecorriente (67). En sus variantes monofásicas y trifásicas, así como los Relés Direccionales de Secuencia Cero. Las ecuaciones que permitieron modelar estos Relés son las siguientes: Cos (ϕ sm − ϕ r ) = Cos (ϕ sm − (ϕ u − ϕ i )) > 0 Pr = Ur ⋅ Ir ⋅ Cos (ϕ sm − ϕ r ) donde: ϕ r: ángulo de desfase entre las señales de tensión y corriente medidas por el Relé Direccional. ϕu : ángulo de desfase de la tensión medido por el Relé Direccional. ϕi : ángulo de desfase de la corriente medida por el Relé Direccional ϕsm: ángulo de máxima sensibilidad ajustado en el Relé Direccional o característico del mismo. Ur: valor eficaz de la tensión medida por el Relé Direccional. Ir: valor eficaz de la corriente medida por el Relé Direccional. Pr: potencia medida por el Relé Direccional. Modelos de Relés de Distancia también fueron incluidos en la biblioteca creada. Se pueden simular dos tipos fundamentales de Relés de Distancia, basado en un modelo de comparación de fase, los del tipo MHO y los Elípticos. Las ecuaciones son las siguientes: Z2 = Ur Ir Z op = Z 2 − Z 1 Z pol = Z 2 Donde: Ur: valor complejo de la tensión medida en el Relé de Distancia. Ir: valor complejo de la corriente medida en el Relé de Distancia. Z1: valor complejo de la impedancia ajustada en el Relé de Distancia. Z2: valor complejo de la impedancia medida en el Relé de Distancia. Zop: impedancia de operación calculada en el Relé de Distancia. Zpol: impedancia de polarización calculada en el Relé de Distancia. �Capítulo II. Modelación Matemática, Simulación y Comprobación de Dispositivos de Protecciones Eléctricas 17 Igualmente se simularon varios tipos de Relés Diferenciales. Los Relés Diferenciales de Sobrecorriente, así como los de Porcentaje Diferencial de una y dos rampas, con diferentes comportamiento en dependencia de las corrientes de retensión. Las ecuaciones para modelar un Relé Diferencial de 2 rampas es la siguiente: Iop = I 1 − I 2 Iret = máximo( I 1 , I 2 ) Si Iret ≤ 1 pu y Iop > Is1 entonces opera Si 1 pu < Iret < Is 2 y Iop > K 1 ⋅ Iret entonces opera Si Iret ≥ Is 2 y Iop > K 2 ⋅ Iret entonces opera Donde: Iop: valor eficaz de la corriente diferencial calculada en el Relé Diferencial. Iaj: valor eficaz de la corriente preestablecida en el Relé Diferencial por encima de la cual opera. I1: valor complejo de la corriente medida por el Relé Diferencial en un terminal del elemento protegido. I2: valor complejo de la corriente medida por el Relé Diferencial en el otro terminal del elemento protegido. Iret: valor eficaz de la corriente de retención del Relé. K1: coeficiente de retención ajustable en el Relé. Is1: corriente ajustable que establece el mínimo valor de corriente de operación del Relé. Is2: corriente de retención del Relé Diferencial por encima de la cual se cambia a la segunda rampa K2: coeficiente de retención de la segunda rampa Validación práctica los modelos de Relés de Protección Para validar el funcionamiento de los Relés de Protección creados, se utilizó la posibilidad de MATLAB para el trabajo en tiempo real a través del equipo dSPACE, que es una interfase para la adquisición de datos. En la figura 6.0 se muestra un diagrama monolineal de la instalación utilizada. �Capítulo II. Modelación Matemática, Simulación y Comprobación de Dispositivos de Protecciones Eléctricas 18 a) b) Figura 6.0. a) Esquema simplificado del experimento para la protección digital de un motor de inducción. b) Vista frontal del dSPACE Se experimentó con varios tipos de defectos y averías en el motor: cortocircuitos multifásicos y monofásicos a tierra en el motor, sobrecargas simétricas y asimétricas, baja y sobre tensión, entre otros, los cuales se repitieron más de 20 veces cada uno. Los resultados de la operación de la protección computarizada mostraron que los modelos simulados en MATLAB responden como lo hacen sus homólogos en la práctica. En la figura 7.0 se muestra la forma de onda de la corriente del estator durante el proceso de arranque y durante un cortocircuito bifásico en el terminal del motor que es desconectado. a) b) Figura 7.0. Imagen capturada desde el osciloscopio digital, que presenta las corrientes en la fase A del motor referida al secundario del TC a) durante el arranque b) durante un fallo bifásico a tierra que involucró las fases A y C. �Resumen de la Tesis 19 Capítulo III. Simulación de las Protecciones Convencionales para Transformadores de Potencia En este capítulo se simulan las protecciones instaladas en dos transformadores de potencia diferentes correspondientes a subestaciones industriales reales. Los casos de estudios corresponden con los Transformadores de Potencia de las empresas niquelíferas Comandante Pedro Soto Alba y Comandante Ernesto Che Guevara. En ambos Transformadores de Potencia, que tienen características diferentes en cuanto a la potencia nominal, la conexión del neutro, entre otros aspectos, están siendo protegidos por Relés basados en microprocesadores de la firma General Electric Power Management. Los Relés SR-745 (protección integral de transformadores) y SR-750 (protección integral de alimentadores) están interconectados para proteger a los transformadores contra todos los defectos tanto interno como externos a los mismos. Caso de estudio I. Protección del Transformador de Potencia perteneciente a la Empresa Comandante Pedro Soto Alba (PSA). En la figura 8.0 se muestra un diagrama monolineal de las funciones de protección instaladas en los Relés SR-745 y SR-750. Este diagrama se construyó a partir de los ficheros de ajustes extraídos de los Relés Digitales, los planos de instalación y las entrevistas con los técnicos y especialistas de la empresa. A partir de los niveles de corrientes de cortocircuitos y los datos generales de la instalación, se modeló el Sistema Eléctrico de Potencia y sus protecciones. Utilizando los modelos de Relés de la Biblioteca Virtual de Protecciones Eléctricas creada en MATLAB/Simulink, se Desarrollo de herramientas para la creación, modelación y comprobación de Protecciones Eléctricas M.Sc. Orlys Ernesto Torres Breffe Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa Dr. Antonio Núñez Jiménez �Capítulo IIII. Simulación de las Protecciones Convencionales para Transformadores de Potencia 20 modelaron las funciones de protección de los Relés Digitales Multifunción SR-745 y SR750. Figura 8.0. Esquema simplificado del sistema de protección del Transformador de la Subestación en la empresa Comandante Pedro Soto Alba, utilizando la simbología ANSI. En la figura 9.0 se muestra el modelo creado en Simulink para la simulación de las protecciones eléctricas en el transformador de potencia de la PSA. Se simularon muchas averías tanto internas como externas, se simuló la magnetización durante las condiciones más severas, tanto por el primario como por el secundario, entre otros muchos regímenes para verificar el comportamiento de las protecciones instaladas. Luego de realizada la simulación, se detectaron las siguientes dificultades: 1. Ajustes incorrectos en la función de Porcentaje Diferencial 2. Ajustes incorrectos en la función Diferencial Instantánea 3. Demoras excesivas para la acción contra cortocircuitos externos en el secundario �Capítulo IIII. Simulación de las Protecciones Convencionales para Transformadores de Potencia 21 4. No existe protección contra Sobretensiones A A A B B B C C C No Fault No Fault 3-Phase Fault5 A A N B 3-Phase Fault1 A A1 B B1 C com C C1 3-Phase Breaker C NOT Out In C1 n Scope1 A B1 B C C C1 I3f Scope2 I3f TC wye 1600/1 A B C A A A B C A B B C C Vabc com Iabc B C 3-Phase Breaker1 Three-Phase V-I Measurement Iabc 1.048e-012 PQ 3-phase Instantaneous Active & Reactive Power TP Display1 Controlled Timer A1 A Vabc If Ground Resistor 25.4 Ohm 1 NOT Fault ABC 3-Phase Fault6 A TC wye 1600/5 Three-phase T ransformer Locker 1 (86)1 Timer2 B1 TC 1 A 200/5 Out C B b c C B C A1 a B A B 3-Phase Fault3 I3f TC wye 200/5 Start Reset A B A No Fault 3-Phase Fault2 A B C No Fault u O u O u O 1.434e-017 Display A B C c b a U A B C 3-Phase Series RLC Load 0 Display2 NOT In NOT Out Start Reset Controlled Timer1 Out Locker 2 (86) Open wires Timer1 Iabc_P Out Out In Iabc_S AND Uph em SR-745 Iabc Out In SR-750 Figura 9.0. Esquema en Simulink para el análisis del comportamiento del transformador de la Empresa Comandante Pedro Soto Alba. Las dificultades en la función de Porcentaje Diferencial se refieren a tres aspectos relacionados con la corriente mínima, el nivel (%) de la segunda rampa y el mecanismo de bloqueo por armónicos. La corriente mínima está ajustada a un valor muy pequeño y se demuestra que este ajuste provoca la activación de esta función cuando un conductor del secundario de uno de los TCs está abierto y la carga aumenta por encima del 30% de la nominal. El ajuste relacionado con la segunda rampa es igualmente elevado y se demuestra que provoca la insensibilidad de la función de protección para cortocircuitos internos, si el interruptor del secundario está abierto. También se propone activar el mecanismo de bloqueo por segundos armónicos solo durante la magnetización, evitando con esto demoras de las protecciones si los cortocircuitos internos saturaran a los TCs. �Capítulo IIII. Simulación de las Protecciones Convencionales para Transformadores de Potencia 22 Todas las deficiencias encontradas fueron demostradas utilizando regímenes de máximas y mínima sensibilidad a través de la simulación. Las recomendaciones no solo se limitaron al reajuste de algunas funciones de protección sino incluso a la selección de otras funciones que evitaran los retardos de tiempos. De la misma forma se ofrecieron otras sugerencias en aspectos relacionados con el trabajo y la función de los Relés de la familia SR. Caso de estudio II. Protección del Transformador de Potencia perteneciente a la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara (ECG). El esquema de protecciones instalado en el Transformador de Potencia de esta empresa fue facilitado por los técnicos (especialistas) de la misma. Las conexiones del neutro en este caso son diferentes, así como existen más funciones activadas en cada Relé Multifunción. Se hicieron simulaciones a diferentes regímenes de los que se conocen que pueden afectar el correcto funcionamiento de las funciones de protección activadas. Luego de simulado el sistema y sus protecciones, se descubrieron las siguientes dificultades: 1. No existe protección contra fallas a tierra en el devanado primario si el neutro está desconectado. 2. Incorrecta selección de las funciones de protección contra fallas a tierra devanado secundario. 3. Ajustes incorrectos en la función de Porcentaje Diferencial. 4. Ajustes incorrectos en la función Diferencial instantánea 5. No existe protección contra fallas multifásicas externas en el secundario 6. No existe protección contra Sobretensiones. en el �Capítulo IIII. Simulación de las Protecciones Convencionales para Transformadores de Potencia 23 De la misma forma en que se realizó para el caso de estudio 1, todas las dificultades fueron demostradas a través de la simulación y se ofrecieron variantes para cada una de ellas. Igualmente cada una de las variantes fue verificada en las condiciones más severas de operación. En cada caso se ofrecieron los valores de ajustes correspondientes. En este capítulo se evidenció la necesidad del empleo de la simulación adecuada para determinar las causas de las incorrectas operaciones de los sistemas de protecciones que ya están instalados, así como para proponer mejoras de forma rápida y eficaz evitando que se repitan en el futuro. Adicionalmente se muestra la eficacia del empleo de la Biblioteca Virtual de Protecciones Eléctricas creada sobre MATLAB/Simulink para la validación y comprobación de sistemas complejos de protecciones eléctricas, aún con la utilización de Relés Multifunción. �Resumen de la Tesis 24 Capítulo IV. Protección de un Transformador de Potencia utilizando Redes de Neuronas Artificiales En este capítulo se muestra la propuesta de un Relé basado en Redes de Neuronas Artificiales para la protección de un Transformador de Potencia, que no tiene las dificultades que aún muestran las protecciones convencionales basadas en la lógica booleana. Figura 10.0. Diagrama en bloques de los componentes del Relé basado en RNA Se escoge un Relé para la protección del transformador de potencia considerado en el caso de estudio II del capítulo III, que tiene el devanado del primario conectado en estrella y el secundario está conectado en delta. El Relé propuesto se muestra en la figura 10.0, el cual está conectado a los transformadores de corriente de las fases de ambos devanados y el neutro. Como se observa, la RNA es solo un bloque dentro del Relé. Desarrollo de herramientas para la creación, modelación y comprobación de Protecciones Eléctricas M.Sc. Orlys Ernesto Torres Breffe Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa Dr. Antonio Núñez Jiménez �Capítulo IV. Simulación de la protección de un Transformador de Potencia utilizando Redes Neuronales Artificiales 25 Estructura de la RNA En este trabajo se hizo énfasis fundamentalmente en los últimos 3 bloques, lográndose a través de subrutinas apropiadamente escritas en MATLAB. El bloque RNA está representado por una RNA de 2 capas ocultas, con 35 neuronas en la capa de entrada y 3 neuronas en la capa de salida, con la que se puede diferenciar entre un régimen normal (RN) un fallo interno (FI) o un fallo externo (FE). La primera capa oculta se construyó con 18 neuronas con función tangencial sigmoidal, al igual que la segunda capa oculta con 10 neuronas, pero en la capa de salida se utilizó la función logarítmica sigmoidal. Se empleo una Red multicapa con propagación hacia delante (MFNN). Se empleó una ventana de datos de 5 muestras para conformar la entrada de la RNA, a una frecuencia de muestreo de 960 Hz (16 muestras por ciclos) Entrenamiento de la RNA El entrenamiento se realizó a través de regímenes simulados en un modelo en MATLAB/Simulink, utilizando el método de entrenamiento supervisado con propagación del error hacia atrás. Las simulaciones fueron ejecutadas mediante el método ode23tb (stiff/TRBDF2) con intervalos de temporización variables, pero que lograban un muestreo mucho más rápido que 6µs. Cada régimen fue almacenado en ficheros con nombres codificados y almacenados en listas (celdas) de variables. Se utilizaron 2652 regímenes entre cortocircuitos externos e internos que involucraron todas las fases, procesos de magnetización, regímenes normales, con ambos interruptores conectados o solo uno de ellos, el neutro desconectado o conectado y diferentes �Capítulo IV. Simulación de la protección de un Transformador de Potencia utilizando Redes Neuronales Artificiales 26 conductores del secundario de los TCs en estado abierto. Esto generó un entrenamiento de 678912 patrones. Luego de entrenada la RNA se comprobó su operación para regímenes diferentes a los que fue entrenada y su comportamiento fue satisfactorio. En ningún caso la red mostró resultados inadecuados o diferentes a la condición comprobada. En la figura 11.0 se muestra el comportamiento de la RNA para el caso de un cortocircuito interno en el transformador que provoca la saturación profunda (errores de hasta el 20%) del TC del primario. Este caso puede provocar demoras excesivas en las protecciones convencionales dado que la onda deformada de la corriente del secundario, puede ser fuente de armónicos de segundo orden que puedan bloquear la operación de la función de Porcentaje Diferencial. En este caso, la RNA muestra claramente una salida indicando un cortocircuito interno sin demoras, después de leer 5 muestras de las señales de corriente de cada fase. Azul (…) (FASE A) Rojo ( - ) (FASE B) Verde (- -) (FASE C) Corrientes de fase (A) 60 1 0.9 40 0.8 0.7 20 Verde (ο) (RN) Rojo (x) (FI) Azul (∆) (FE) 0.6 0.5 0 0.4 -20 0.3 0.2 -40 0.1 -60 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0 140 Tiempo (s) 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 Ventanas de medición Figura 11.0. Ensayo de la RNA para un régimen normal seguido por cortocircuito trifásico interno, en condiciones de máxima generación que provocó la saturación profunda de los TCs del primario. a) Corrientes en las fases del primario, b) Salidas de la RNA para este ensayo. �Capítulo IV. Simulación de la protección de un Transformador de Potencia utilizando Redes Neuronales Artificiales 27 En la figura 12.0 se muestra el comportamiento de la RNA para otro caso típico que puede provocar el incorrecto funcionamiento de las protecciones convencionales, un cortocircuito monofásico en el primario justo en el momento de la magnetización. En el proceso de magnetización se genera una cantidad de armónicos que puede demorar la operación de la protección de Porcentaje Diferencial. En este caso la RNA muestra claramente una salida indicando Fallo Interno (x FI). Azul (…) (FASE A) Rojo ( - ) (FASE B) Verde (- -) (FASE C) 1 15 0.9 Salidas de la RNA Corrientes de fase (A) 20 10 5 0 -5 0.8 0.7 0.6 Verde (ο) (RN) Rojo (x) (FI) Azul (∆) (FE) 0.5 0.4 0.3 0.2 -10 0.1 -15 0 0.05 0.1 Tiempo (s) 0.15 0.2 0.25 0 0 5 10 15 Ventanas de medición Figura 12.0 Ensayo de la RNA para un fallo monofásico en fase A, interno en el devanado primario, con el neutro conectado a tierra justo en el momento de la energización para las condiciones de mayor generación de armónicos. a) Corrientes referidas al secundario de los TC, b) Salidas de la RNA. Un caso seguro de operación incorrecta de las protecciones convencionales son las sobrecorrientes si existe un conductor en el devanado secundario de los transformadores de corriente abierto. En la figura 13.0 se muestra la operación de la RNA para el caso de un cortocircuito externo a máxima generación, pero la fase A del secundario de los transformadores de corrientes está abierta. La salida de la RNA muestra claramente un cortocircuito externo. Muchos fueron los casos complejos en los que fue comprobada la RNA y en todos los casos se comportó correctamente indicando el tipo de régimen que se estaba �Capítulo IV. Simulación de la protección de un Transformador de Potencia utilizando Redes Neuronales Artificiales 28 comprobando. Incluyendo los casos de apertura de conductores en el secundario de los TCs que provoca inevitablemente disparos incorrectos en las funciones diferenciales. 30 1 0.8 Salidas de la RNA Corrientes de fase (A) 0.9 Azul (…) (FASE A) Rojo ( - ) (FASE B) Verde (- -) (FASE C) 20 10 0 -10 0.7 0.6 0.5 0.4 Verde (ο) (RN) Rojo (x) (FI) Azul (∆) (FE) 0.3 0.2 -20 0.1 -30 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 100 120 140 160 180 Tiempo (s) Ventanas de medición a) b) 200 220 Figura 13.0. Ensayo de la RNA para una un cortocircuito trifásico externo en el secundario a 10 ciclos después de energizado el transformador de potencia, con la fase A del secundario de los TC, abierta. a) Corrientes en las fases, la fase A está solo mostrada virtualmente (línea de puntos). b) Salidas de la RNA para este ensayo. En este capítulo se demuestra que los Relés basados en RNA son superiores a los convencionales, dado que son más eficaces y pueden ser entrenados para las condiciones más complejas y severas que pudieran provocar incorrectas operaciones en los dispositivos convencionales. Adicionalmente se corrobora que MATLAB es una herramienta adecuada para la implementación de la Biblioteca Virtual de Protecciones Eléctricas, dado que posee herramientas para el tratamiento de protecciones que utilizan las técnicas de Inteligencia Artificial. �Resumen de la Tesis 29 Conclusiones Generales • De los programas simuladores digitales analizados, MATLAB\Simulink fue seleccionado y demostró ser un programa informático adecuado para la simulación de modelos matemáticos de los dispositivos de protecciones tanto primarios como secundarios más empleados en la práctica nacional y además permite crear dispositivos virtuales basados en las Técnicas de Inteligencia Artificial. • Los modelos matemáticos creados que conforman la Biblioteca Virtual de Protecciones en MATLAB\Simulink, demostraron operar iguales a sus homólogos prácticos, utilizando para ello las tarjetas interfases del sistema dSPACE en la protección computarizada de un motor de inducción. • La aplicación de la Biblioteca Virtual creada por el autor permitió detectar numerosas deficiencias en las instalaciones de protección de los Transformadores de Potencia de las Empresas Comandante Pedro Soto Alba y Comandante Ernesto Che Guevara, así como proponer variantes de soluciones para cada deficiencia encontrada. • Se confeccionó un Relé Inteligente para la protección del Transformador de Potencia de la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara. El Relé basado en una Red de Neuronas Artificiales con ventana de tiempo, con un total de 35 neuronas en la capa de entrada, 18 en la primera capa oculta, 10 en la segunda y con 3 neuronas de salida. Este Relé demostró la capacidad de diferenciar entre los regímenes normales, fallos internos y externos, incluyendo la apertura de un conductor en el circuito diferencial secundario, cuestión no analizada con anterioridad por otro autor. Desarrollo de herramientas para la creación, modelación y comprobación de Protecciones Eléctricas M.Sc. Orlys Ernesto Torres Breffe Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa Dr. Antonio Núñez Jiménez �Resumen de la Tesis 30 Recomendaciones Finalmente se recomienda lo siguiente: • Continuar las investigaciones para introducir otros modelos en la Biblioteca Virtual representativos de nuevas funciones de protección como las Distancias dinámicas y las Direccionales con memoria, así como modelos de Relés basados en Redes de Neuronas Artificiales para la protección de redes y generadores eléctricos contra fallas monofásicas en sistemas aislados, entre otros. • Continuar trabajando y perfeccionando la modelación matemática de los Transformadores de Corriente de tal forma que se pueda añadir a la Biblioteca Virtual, un modelo de Transformador de Corriente genérico con un proceso de histéresis que permita representar todos los fenómenos que ocurren en la realidad. • Lograr una modelación matemática menos rigurosa de los elementos del Sistema Eléctrico de Potencia con el fin de ganar en velocidad de modelación y reducir las exigencias del hardware de la PC que se utilice. • Adquirir un sistema dSPACE para fomentar la creación en el país de nuevos Relés Digitales con novedosas funciones de protección e iniciar la producción nacional de Relés Digitales Inteligentes. • Utilizar la herramienta creada en la verificación de los sistemas de protección digitales multifunción, instalados en el Sistema Eléctrico de Potencia del país. Desarrollo de herramientas para la creación, modelación y comprobación de Protecciones Eléctricas M.Sc. Orlys Ernesto Torres Breffe Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa Dr. Antonio Núñez Jiménez �Resumen de la Tesis 31 Bibliografía del autor: 1. TORRES, O. E. Et al. Simulación de Transformadores de Corrientes en MATLAB/ SIMULINK. Ingeniería Energética. 1(3), 2004. 2. TORRES , O. E. Protección Computarizada de un motor de inducción utilizando el Sistema dSPACE y una biblioteca de protecciones eléctricas hecha en MATLAB/SIMULINK. Ingeniería Energética. 1(3), 2004. 3. DÍAZ, R. Y. Relé para la protección de un Transformador de Potencia basado en Redes Neuronales Artificiales. Orlys E. Torres Breffe (Tutor). Trabajo de Diploma. ISMM. Dr Antonio Núñez Jiménez, 2004._69h. 4. TORRES, O. E. TURSCHNER, D. Protección Computarizada de Motores. IV Conferencia Internacional de Aprovechamiento de los Recursos Minerales y el Desarrollo Sostenible: ELECMEC’2004._MOA, 2004. 5. MULET, C. 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Title A name given to the resource Desarrollo de herramientas para la creación, modelación y comprobación de protecciones eléctricas Creator An entity primarily responsible for making the resource Orlys Ernesto Torres Breffe Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2005 Type The nature or genre of the resource Tesis doctoral https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/01e69238b33bdf41f83bf23a17ec2ba6.pdf fbdc48ebb60c964633537ff891e11c04 PDF Text Text �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Libros Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Desarrollo Sustentable en la Actividad Minero Metalúrgica: Compilación Bibliográfica Creator An entity primarily responsible for making the resource Flor Reyes Hernández Niurka de la Vara Garrido Publisher An entity responsible for making the resource available Tania Bess Reyes Type The nature or genre of the resource Libro Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2018 Subject The topic of the resource Minería Description An account of the resource Compilación que muestra materiales bibliográficos útiles para estudiantes que cursan la maestría en Desarrollo sustentable en la actividad minero metalúrgica. Rights Information about rights held in and over the resource ISMMM: " Antonio Núñez Jiménez" Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource PDF Language A language of the resource Español https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/ba49dfdcdd18bea4f630452a4dbdc15c.pdf 899012f4197db862dc083d41b325b458 PDF Text Text Tesis de maestría DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO-AMBIENTAL EN HOSPITALES. ¨ ESTUDIO DE CASO HOSPITAL GUILLERMO LUIS FERNÁNDEZ HERNÁNDEZ-BAQUERO ¨ Ramón Alberto Martija Herrera �Diagnóstico energético ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Pensamiento: “La mayoría de las ideas fundamentales de la ciencia son esencialmente sencillas y, por regla general pueden ser expresadas en un lenguaje comprensible para todos”. Albert Einstein Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera �Diagnóstico energético ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Dedicatoria: Dedico este trabajo a mi madre, a mis hijos para que les sirva de ejemplo en el afán de la superación constante, a mis hermanos, en especial a Lizbel por el apoyo brindado, a mis padres, al que me crio y al biológico, aunque ya no esté presente. A mi esposa por la comprensión de privarse de mi presencia en tantas ocasiones. A todos aquellos que me han apoyado y han confiado en mí. A La Revolución y a nuestros héroes y mártires que hicieron posible la materialización de sueños como este. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Agradecimientos: A todos los profesores del CEETAM y de la maestría que con su entrega diaria me prepararon en este afán. A los directivos y trabajadores del hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero, que de una forma u otra contribuyeron con el resultado exitoso de la investigación. A mis tutores, el MSc. Gabriel Hernández Ramírez y los Doctores Allán Pierra Conde y Secundino Marrero Ramírez y a mi consultante el MSc. Reineris Montero, quienes me guiaron en este bregar. A todos, muchas GRACIAS Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero RESUMEN: El hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero, está entre las entidades máximas consumidoras de portadores energéticos en el territorio fuera de las entidades del níquel, fundamentalmente energía eléctrica. Es por ello que en la presente investigación se parte de las insuficiencias detectadas en el sistema de gestión energética y ambiental de esta institución, por lo que a través de la revisión de las informaciones y documentos disponibles, la observación práctica detallada y participativa de y con los elementos del campo de acción, así como entrevistas a expertos sobre el comportamiento histórico de las principales variables, se realiza un análisis sintético para la determinación de las características, potencialidades y elementos adversos, que a la postre permitieron decidir la estrategia a seguir. En nuestro caso valoramos la Gestión Energética y el comportamiento de los portadores energéticos, así como la Gestión Ambiental y el tratamiento de residuales en esta institución, como estudio de caso para realizar un diagnóstico integral Energético-Ambiental para instalaciones hospitalarias, que incluyó la determinación de los puestos claves, los operarios y directivos primarios involucrados en los mismo, características del sistema de suministro eléctrico, reservas energéticas, posibilidades de redimensionamiento de las estrategias, tratamiento de los residuales, emanaciones contaminantes y posibles inversiones, entre otros, elementos con los cuales realizamos nuestra propuesta. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Summary: The hospital Guillermo Luis Fernández Hernández Baquero is mainly among the maximum consumers of electric power at the territory out of the entities of the nickel, fundamentally. The current investigation hence deports from the insufficiencies detected in this institution's system of energetic and environmental steps, for that through the revision of the reports and available documents, the practical detailed and communicative observation of and with the elements of area of responsibility, as well as interviews to experts on the historic behavior of principal variables, a synthetic analysis for the determination of characteristics, potentialities and adverse elements are accomplished, than to humble her they permitted deciding strategy to follow. In our case we appraise the Energy Management and the energetic bearer’s behavior, as well as the Ambient Management and the treatment of residual at this institution, as a study of case to realize one integral Energetic Ambient diagnosis for hospitable facilities, the fact that the determination of jobs included keys, the laborers and primary executives implicated in the same, characteristic of supplying electric system, you reserve energetic, redimensionamiento's possibilities of strategies, treatment of residual, contaminating emanations and possible investments, among others, elements that we accomplished our proposal with. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero INDICE 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.4 2.5 2.5.1 2.5.2 2.6 Introducción 1 Capítulo I Fundamentos teóricos para el Diagnóstico Energético Ambiental en Hospitales Introducción Estado del arte Generalidades del Sistema de Gestión Energética y Ambiental Características de los problemas detectados en la institución Conclusiones del capítulo 7 8 16 23 29 Capítulo II Sistema de Gestión Energética y particularidades del sistema de suministro eléctrico Introducción Caracterización general de la institución objeto de estudio Generalidades del Sistema de Gestión Energética en la entidad Áreas y equipos claves y personal que decide en el consumo de energía Banco de problemas energéticos Elementos generales de la insuficiente Gestión Energética Comportamiento del consumo de portadores energéticos Generalidades del sistema de suministro eléctrico Resultados de la aplicación de las herramientas del SGTEE Plan de medidas cuantificado para la solución al Banco de Problemas Energéticos SGTEE en la entidad Propuesta de inversión para la institución Valoración económica Conclusiones del capítulo Capítulo 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.4 30 30 31 33 33 34 39 41 52 59 60 61 65 67 III Sistema de Gestión Ambiental y particularidades del tratamiento de residuales Introducción Generalidades del Sistema de Gestión Ambiental Prioridades ambientales y personas que deciden en las mismas. Aspectos ambientales a resolver Elementos generales de la insuficiente Gestión Ambiental SGA y tratamiento de residuales Plan de medidas para dar solución a los aspectos ambientales a resolver Conclusiones del capítulo Conclusiones Generales Recomendaciones Bibliografía Anexos Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 69 69 74 75 77 79 84 85 87 88 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero INTRODUCCIÓN: Hasta el día de hoy y desafortunadamente, de un futuro no tan lejano, el 80 % de las necesidades energéticas de nuestro planeta se satisfacen con la utilización de combustibles fósiles (Petróleo, Gas, Carbón). Todos ellos extinguibles, fuertemente contaminantes y utilizados en forma ineficiente, por el interés predominante de la producción de energía sobre su efecto ecológico. Gran cantidad de los problemas del uso ineficiente de la energía en la industria y los servicios se deben a la gestión inadecuada en la administración de los mismos y no a la capacidad o actualización de la tecnología productiva o de servicios existentes. La gestión energética generalmente se hace tan cíclica como lo son los aumentos y caídas de los precios de los recursos energéticos primarios que se consumen. Sin embargo, en los últimos tiempos el crecimiento de los costos energéticos ha pasado a ser parte preocupante y creciente dentro de los costos de producción y los métodos tradicionales de administración de los recursos energéticos, los cuales no logran bajarlos sin realizar grandes inversiones en cambios tecnológicos. La importancia de reducir el consumo de estas fuentes primarias se ha transformado de un problema económico a un problema vital, y de un problema vital del futuro a uno de los mayores accidentes que ya padecemos en el desarrollo de la humanidad. Las lluvias ácidas, las catástrofes naturales, las consecuencias del efecto invernadero y de la disminución de la capa de ozono, son secuelas que debemos curar con una nueva vía de producción energética que recorre desde el control de los procesos actuales, el incremento de su eficiencia y nuevos hábitos de consumo, hasta el cambio de estructuras a una utilización descentralizada de las fuentes renovables, inagotables y de bajo impacto ambiental. Cuba, con pobres reservas de combustibles fósiles, está obligada a trabajar de forma sistemática al lado de la demanda para lograr disminuir los consumos totales de energía y en este caso la eficiencia energética tiene un potencial alto de ahorro y es considerado por muchos especialistas como una fuente renovable de energía sin costo ambiental. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 1 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Es por ello que se han trazado estrategias para disminuir los consumos de combustibles, lo que posibilitó que a partir de los años 90 del siglo XX, la economía cubana comenzara un proceso de reanimación económica anual consumiendo prácticamente la mitad y menos del combustible que se consumía en los años 80. El hospital Guillermo Luís Fernández Hernández Baquero se encuentra ubicado en la ciudad de Moa de la provincia de Holguín, es de carácter general y cuenta con más de 400 camas, su campo de acción comprende a los municipios de Moa, Sagua de Tánamo y Frank País. Es una institución pública que presta servicios tanto de consultas como de hospitalización en todas las áreas de la medicina. Atiende un promedio de 7 800 pacientes al mes entre consultados y hospitalizados. Este se comenzó a construir en el año 1984 siendo su costo valorado en 10 millones de pesos aproximadamente, su construcción total duró 7 años, aumentando su costo total en 18 millones de pesos, de ellos tres corresponden a construcción y montaje, cinco a equipamientos, de estos últimos cuatro corresponden a equipamiento médico y uno a equipamiento no médico. En esta institución se han realizado varios estudios energéticos anteriores, así como algunos acercamientos aislados a la problemática ambiental, sin embargo, nunca se ha realizado un estudio combinado de estos dos elementos, donde se introduzca la Gestión Ambiental como un componente importante dentro de la Gestión Energética, donde se aprovechan técnicas de esta última para fundamentar la primera. En concordancia con lo anterior, el presente estudio parte del análisis de otros trabajos anteriores realizados en este centro asistencial, que tienen estrecha relación con las características específicas del consumo de portadores energéticos del mismo. Se abordan problemas no resueltos en este sentido y los problemas ambientales existentes, que influyen en el desconocimiento de las características particulares del sistema de consumo, aparejado a la descripción de los portadores energéticos y demás informaciones que apoyan una futura implementación de un sistema de gestión integral para una mejor explotación de la instalación. Es por ello que para identificar claramente la situación se valoró la realización de un diagnóstico preliminar o de recorrido lo cual permitió conocer la situación que presenta el centro en materia de Gestión Energética y Gestión Ambiental, centrándose el estudio en la recolección de información y su análisis, con énfasis fundamental en la identificación en las fuentes de posible mejoramiento en ambos Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 2 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero casos, dejando a la entidad el diagnóstico profundo o de monitoreo, lo cual le va a permitir controlar de forma permanente el Sistema de Gestión Energética (SGE) y el Sistema de Gestión Ambiental (SGA), para lo que definimos como: Problema científico: Incorrecta valoración del consumo de portadores energéticos y deterioro de los indicadores ambientales por deficiente diagnóstico energético y ambiental. Objetivo General Implementar el diagnóstico energético y ambiental en el hospital Guillermo Luis Fernández Hernández Baquero del municipio Moa, como caso de estudio para instalaciones hospitalarias, para valorar el consumo de los portadores energéticos y su desempeño ambiental. Objetivos específicos: 1. Caracterizar el estado actual y perspectivo de la gestión energética y ambiental en hospitales, utilizando como caso de estudio el hospital Guillermo Luis Fernández Hernández Baquero de Moa. 2. Diagnosticar el comportamiento del consumo de portadores energéticos y la proyección ambiental en este centro asistencial. 3. Valorar dentro de las variantes para instalaciones hospitalarias las que pueden ser aplicadas a esta institución desde el punto de vista energético y ambiental. 4. Proponer un sistema de acciones que propicien la realización del diagnóstico energético y ambiental para mejorar los índices de consumo de portadores energéticos y la proyección ambiental en instalaciones hospitalarias, utilizando la experiencia en el hospital caso de estudio. Hipótesis de trabajo: El diagnóstico energético y ambiental del hospital Guillermo Luis Fernández Hernández Baquero, contribuirá a determinar las herramientas más apropiadas para Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 3 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero estos fines en instalaciones hospitalarias y así lograr el ahorro de portadores energéticos y la proyección ambiental de estas instituciones. Objeto de estudio: Diagnóstico energético y ambiental en instalaciones hospitalarias Campo de acción: Gestión energética y ambiental en el Hospital Guillermo Luis Fernández HernándezBaquero. Métodos teóricos: Histórico- Lógico, se aplica atendiendo a la necesidad de revisar toda la información disponible, obteniéndose primeramente la descripción del objeto estudiado y partiendo de esta base, extraer los rasgos más sobresalientes que marcan la tendencia sobre el conocimiento en el campo de acción. Análisis y síntesis, se emplea para el análisis de los documentos, experiencias y elementos que sustentan el trabajo en materia de gestión energética y ambiental. Hipotético- Deductivo, nos permite observar las características, potencialidades y elementos adversos en el campo de acción de forma general, para sobre esa base decidir la estrategia a seguir. Métodos empíricos: Observación: Se emplea para obtener una percepción práctica detallada y participativa de y con los elementos del campo de acción y el objeto de estudio, así como de los factores a tener en cuenta para la elaboración de la estrategia a seguir. Entrevistas a expertos: Se utiliza para profundizar en el conocimiento de las potencialidades reales de accionar sobre el campo de acción, así como en el dominio que estos poseen del objeto de estudio y posibles propuestas. Estadísticos: Se utilizan para el cálculo y cómputo de los resultados del estudio realizado, valorando fundamentalmente las medidas de tendencia central. Como podemos observar, dentro de esta investigación hemos utilizado técnicas tanto cuantitativas como cualitativas, el uso tanto de unas como de otras ha sido necesario porque nos han brindado una panorámica sobre las causas que generan el fenómeno. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 4 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Procedimientos: Revisión bibliográfica: Se consultan los principales estudios realizados en la institución en materia de Gestión Energética y proyección ambiental. Determinación de la información necesaria: Se determinan las informaciones que son necesarias para la realización del diagnóstico. Selección de las unidades, áreas y equipos: Se realiza la selección de las unidades, áreas y equipos donde se realizará el diagnóstico. Planificación de los recursos y el tiempo: Se dosifica el tiempo y los recursos y materiales necesarios para la realización del diagnóstico. Revisión metodológica en los lugares claves: Se valora la metodología a aplicar en cada uno de los lugares claves a diagnosticar, de acuerdo a las particularidades de cada uno. Recopilación de la información: Se realiza la recogida de información sobre las características del diagnóstico a realizar y los lugares claves. Elaboración del plan de mediciones: Se determinan las mediciones necesarias en cada unidad, área y equipo para la realización del diagnóstico. Mediciones de campo: Se realizan las mediciones que se planificaron para cada unidad, área y equipo objeto del diagnóstico. Recopilación y filtrado de los datos: Se recopilan los datos obtenidos durante las mediciones de campo y se seleccionan los de interés para el diagnóstico. Procesamiento de los datos y análisis de los resultados: Se procesan los datos obtenidos y se valoran los resultados que estos arrojan. Determinación de posibles medidas: Se valora, desde la perspectiva que arrojan los resultados, las posibles medidas a aplicar para solucionar los problemas detectados. Estimación de los potenciales de ahorro energético y gestión ambiental: Se valora hacia donde debe encaminarse la gestión, de forma que se genere un ahorro Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 5 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero energético con su implicación económica y las potencialidades para mejorar la gestión ambiental. Definición de las medidas de ahorro y mejora de la eficiencia energética y la gestión ambiental: Se definen las medidas más adecuadas para lograr el ahorro de los portadores energéticos, la mejora de la eficiencia energética y la gestión ambiental. Elaboración y presentación del informe final: Se elabora el informe final con los resultados que arroja el diagnóstico y se presenta a los directivos que definen en la puesta en vigor de las recomendaciones de la investigación. Estructuración de la investigación: La presente investigación está estructurada en resumen, introducción y tres capítulos, así como las conclusiones, recomendaciones, bibliografía y anexos. En la introducción se definen, entre otros, los elementos técnico- metodológicos de la investigación; en el primer capítulo se abordan los fundamentos teóricos que sustentan la misma, en el segundo el sistema de gestión energética y particularidades del sistema de suministro eléctrico y en el tercero el sistema de gestión ambiental y particularidades del tratamiento de residuales. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 6 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero CAPITULO I: Fundamentos teóricos para el Diagnóstico Energético Ambiental en Hospitales 1.1 Introducción: El uso por el hombre de la energía en cualquiera de sus formas, ha marcado el desarrollo de la sociedad humana en cada una de sus etapas evolutivas, desde el dominio del fuego hasta el uso de la energía nuclear en nuestros días. La humanidad, a lo largo de los años, ha perfeccionado su utilización, pasando por los métodos más rudimentarios de manejo a los más complejos aplicados en la actualidad, siempre con la finalidad de satisfacer sus necesidades. En los momentos actuales se ha recurrido al uso de la energía eólica y solar por dos razones fundamentales, lo barato de su costo y la no contaminación del ambiente, pudiera pensarse que es un descubrimiento de nuestros días, sin embargo el hombre de por siempre ha utilizado el calor del sol para disímiles fines y los molinos de viento son utilizados desde tiempos inmemoriales. Toda técnica desarrollada por el hombre implica el uso de la energía, es por ello que resulta necesario valorar la importancia de su uso racional, siempre evitando los efectos contaminantes al medio. Por estas y otras razones, velar por el manejo eficiente y racional de los portadores energéticos, sin afectar los procesos productivos, es una urgencia del momento, en tal sentido, además de fuentes de energía ya mencionadas, se valoran otras no agotables, que a su vez mitiguen los impactos ambientales, como el uso del hidrógeno y las fuerzas hídricas como portadores energéticos en sustitución de los combustibles fósiles. Actualmente se realizan numerosos trabajos de implantación del sistema de gestión energética y ambiental en todo el planeta. En nuestro caso dedicaremos este capítulo a abordar las teorías que a nuestra consideración fundamentan nuestro estudio. Por ser la energía eléctrica, el portador que más incide en el consumo de portadores en el hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero de nuestro territorio, centraremos el análisis en algunos elementos determinantes de la misma como redes eléctricas, aprovechamiento eléctrico, factor de potencia, caída de tensión y energía reactiva, entre otros para la parte energética, así como en los elementos de la Gestión Ambiental y el tratamiento de residuales en esta institución, que nos permita Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 7 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero contar con las herramientas teóricas que fundamenten el diagnóstico energético y ambiental en instalaciones hospitalarias. Para ello debemos partir de qué es un diagnóstico, sus particularidades y el tipo de diagnóstico a realizar. El diagnóstico constituye una etapa básica, de máxima importancia dentro de todas las actividades incluidas en la organización, seguimiento y evaluación de un programa determinado, el que a su vez constituye la pieza fundamental en un sistema de gestión, ya sea energético, ambiental o de otra índole. Para el diagnóstico energético se emplean distintas técnicas para evaluar el grado de eficiencia con que se produce, transforma y usa la energía, en el caso del ambiental para evaluar el impacto que provocan las diferentes fuentes contaminantes, así como el tratamiento dado a las mismas, de forma que minimicen los efectos nocivos, en ambos casos definiéndose dos tipos de diagnósticos fundamentales: el de nivel 1, también denominado preliminar o de recorrido y el de nivel 2 (diagnóstico profundo o de monitoreo) (COLECTIVO DE AUTORES CEEMA 2006) (11). En nuestro caso se realizó un diagnóstico de nivel 1. 1.2 Estado del arte El diagnóstico energético constituye la herramienta básica para saber cuánto, có mo, dónde y por qué se consume la energía dentro de una empresa, para establecer el grado de eficiencia en su utilización, para identificar los principales potenciales de ahorro energético y económico, y para definir los posibles proyectos de mejora de la eficiencia energética. Sus objetivos son: Evaluar cualitativa y cuantitativamente el consumo de energía, determinar la eficiencia energética, pérdidas y despilfarro de energía en equipos y procesos, identificar potenciales de ahorro energético y económico, establecer indicadores energéticos de control y estrategias de operación y mantenimiento, así como definir posibles medidas y proyectos para ahorrar energía y reducir costos energéticos, evaluados técnica y económicamente. (COLECTIVO DE AUTORES CEEMA 2006) (11), aspectos en los que coinciden HERNÁNDEZ Y MONTERO, 2011 (34) Valorado para el diagnóstico ambiental, constituye la herramienta básica para saber cuánto, cómo, dónde y por qué se generan los elementos contaminantes dentro de la entidad, para establecer el grado de eficiencia en su control, para identificar las potencialidades de minimización del impacto ambiental y definir posibles proyectos de Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 8 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero mejoras de la gestión ambiental. Sus objetivos son: Evaluar cualitativa y cuantitativamente las fuentes contaminantes, determinar la eficiencia en la gestión ambiental y el tratamiento de residuales, identificar potenciales de implementación de un SGA más eficiente, establecer los indicadores ambientales de control definidos en las normas internacionales y cubanas, con estrategias ajustadas a nuestro contexto, así como definir posibles medidas y proyectos para mejorar la imagen de la entidad y reducir los costos por penalizaciones, evaluados técnica y económicamente. (VALORACIÓN DEL AUTOR). La eficiencia energética y el uso racional de los portadores energéticos presentan en estos momentos una necesidad de desarrollo sostenible, donde la industria, los servicios y el sector residencial realizan importantes esfuerzos. El Proyecto de Gestión Eficiente de Energía (PGEE) es un sistema de gestión de la eficiencia energética a nivel empresarial que sirve para elevar la capacidad técnicoorganizativa y para lograr una administración eficiente de la energía y su impacto ambiental en las empresas mayores consumidoras de energía. La calidad de la gestión energética depende de los resultados obtenidos en cuanto al rendimiento energético. El motor principal para la adopción de una medida o una práctica concreta es su impacto en el rendimiento energético. Unos resultados energéticos mediocres indican la existencia de puntos débiles o carencias en la gestión energética, además, la evaluación de la gestión energética se basa en el sistema de comparaciones benchmarking. (COLECTIVO DE AUTORES, CEEMA 2006) (12). La eficiencia energética es una de las alternativas menos costosa y menos contaminante de todas y se convierte en una fuente no agotable y aplicable a todo tipo de entidades. En Cuba (BORROTO NORDELO, 2006) (7) la Comisión Internacional de Energía consideró que, con inversiones menores y de rápida recuperación (menores de 1,5 años) se logrará un ahorro anual del 5 % del consumo del país. Más del 45 % de este ahorro se obtendría en el sector residencial y de servicios, y casi un 10 % en el transporte. Por una parte se aprende a obtener la energía de forma económica y respetuosa con el medio ambiente, y por otra es un deber elemental de justicia. Usar eficientemente la energía significa no emplearla en actividades innecesarias, conseguir hacer las tareas con el mínimo consumo de energía posible. Desarrollar tecnologías, sistemas de vida y de trabajo que ahorren energía, es lo más importante Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 9 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero para lograr un auténtico desarrollo que se pueda llamar sostenible. (VIEGO FELIPE, 2007) (60). En la actualidad otras entidades han sido objeto de estudios en materia de eficiencia energética, arrojando resultados relevantes en el ahorro de portadores energéticos, implementando medidas para lograr el aumento de la eficiencia y la productividad, ejemplo de ello lo constituye el estudio de eficiencia energética realizado en el Hospital Guillermo Luis Fernández Hernández Baquero, en el cual se abordan temáticas como propuestas de cogeneración de energía eléctrica mediante fuentes alternativas, que proporcionan considerables ahorros en materia de portadores energéticos. El contexto actual de la Gestión Energética no puede verse divorciado de una actitud responsable hacia el medio ambiente. En el plano combinado de la Gestión Energética-Ambiental también existen experiencias en instalaciones similares, entre las que destaca la aplicada en el Hospital Isidro Ayora de Loja en Ecuador (MARRERO, PIERRA y ALEAGA, 2004) (43). En 1991 y dentro de la organización ISO, se constituyó un grupo llamado SAGE (Asesor estratégico sobre el medio ambiente) con el objetivo de comenzar a estudiar la forma de normalizar medidas cuyo fin era proteger el medio ambiente para garantizar el futuro, ya no de la empresa, como pretende la familia ISO 9000, sino de la humanidad. La constitución de este comité era la respuesta a la inquietud creciente en distintos sectores sobre denuncias que algunos grupos venían haciendo sobre nucleares, contaminación atmosférica o deterioro de residuos la naturaleza en su conjunto. Lo curioso es que en un principio se vio a estos grupos llamados verdes como desestabilizadores de la democracia o de los sistemas económicopolíticos ya que las denuncias afectaban muchas veces a los grandes capitales. En 1992 se celebró en Río de Janeiro una conferencia de las Naciones Unidas llamada La Cumbre de la Tierra en la cual se trataron los temas medioambientales poniéndose al día la información sobre el deterioro de los medios naturales y su efecto sobre la vida humana. Se esperaba mucho de esta conferencia pero los intereses creados de algunos grupos impidieron tomar medidas drásticas a favor de cambios para preservar el medio ambiente. Por su parte, la serie 14000 cuenta con la 14001 que es la que contiene Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 10 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero especificaciones y guías de uso a la vez que explicita un sistema de administración y supervisión para la gestión medioambiental y la 14004 que es la guía general y soporte técnico para el sistema de gestión medioambiental. En septiembre de 1996 se publicaron las normas ISO 14001 y 14004 comprometiéndose los países asociados a acogerla como norma nacional en sustitución de las que hubiera anteriormente, de tal forma que ahora los países de la Unión se encuentran con dos reglamentaciones: ISO y EMAS. El EMAS aplica sólo al sector industrial y la normativa ISO 14000 es más amplia, a la vez que se ensambla perfectamente con la serie 9000 por la cual un gran número de empresas están ya certificadas. En la actualidad la gran mayoría de los estados del mundo se han asociado de una manera u otra a los tratados internacionales que se han suscrito en materia de protección ambiental, adecuándolos a sus contextos particulares, así por ejemplo, en Cuba el Programa Nacional de Medio Ambiente es una adecuación a la Agenda 21. RAMIREZ, PIERRA y ALEAGA (2004) (43) sostienen que: “El riesgo potencial presentado por los residuos sólidos hospitalarios, constituye un problema en términos de salud pública, saneamiento ambiental, enfermedades nozocomiales y epidemiológicos. Es responsabilidad de las instituciones prestadoras de servicios de salud prevenir y contribuir a minimizar este riesgo ambiental. Los residuos hospitalarios son considerados potencialmente peligrosos tanto por la contaminación biológica (microorganismos patógenos) como por sustancias químicas (drogas, sustancias carcinogénicas, teratogénicas y materiales radiactivos)”. El deterioro ambiental afecta el bienestar y la calidad de vida de la población, limita sus posibilidades de desarrollo y compromete gravemente el de las generaciones futuras. Aunque las causas del deterioro ambiental son numerosas, entre estas se destaca el generado por las basuras y su disposición final. El manejo inadecuado de los residuos sólidos hospitalarios presenta diversos impactos ambientales negativos que se evidencian en diferentes etapas como la segregación, el almacenamiento, el tratamiento, la recolección, el transporte y la disposición final. Las consecuencias de estos impactos no sólo afectan a la salud humana sino también a la atmósfera, el suelo y las aguas superficies y subterráneas. A todo esto se suma el deterioro del paisaje natural y de los centros urbanos. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 11 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Debido a que tradicionalmente la prioridad de las instituciones de salud ha sido la atención al paciente, por mucho tiempo se ha restado importancia a los problemas ambientales, pudiendo crearse en muchos casos un círculo vicioso de enfermedades derivadas del manejo inadecuado de los residuos. Otros estudios realizados en nuestra área geográfica también demuestran la peligrosidad de un mal manejo de los residuales, solo por citar un ejemplo, en Colombia se ha estimado se generan al año en los hospitales de nivel 1, 2 y 3, sin contar las instituciones privadas 8500 toneladas de residuos sólidos, que siendo estos, agentes causantes de enfermedades vírales como hepatitis B o C, entre otras, generan riesgo para los trabajadores de la salud y para quienes manejan los residuos dentro y fuera del establecimiento generador. EL manejo integral de los residuos hospitalarios se ha convertido en una de las prioridades de los Programas de Calidad de Vida Urbana y de los Planes Nacionales para el impulso de la Política de Tratamiento de Residuos de los Ministerios encargados del monitoreo del Medio Ambiente en todo el mundo y en particular en nuestro continente, dirigido a formular Programas de Gestión Integral de los Residuos hospitalarios, con el propósito de prevenir, mitigar y compensar los impactos ambientales y sanitarios, para minimizar los factores de riesgo a la salud del hombre. Actualmente un porcentaje significativo de los residuos generados en los servicios de salud y similares, especialmente en las salas de atención de enfermedades infectocontagiosas, salas de emergencia, laboratorios clínicos, bancos de sangre, salas de maternidad, cirugía, morgues, radiología, entre otros, son peligrosos por su carácter infeccioso, reactivo, radioactivo inflamable. De acuerdo con estudios realizados, aproximadamente el 40 % de los residuales generados en hospitales y clínicas presenta características infecciosas, pero debido a su inadecuado manejo, el 60 % restante se contamina, incrementando los costos de tratamiento, los impactos y los riesgos sanitarios y ambientales. La factibilidad técnica y económica de dar adecuado tratamiento y disposición final a los desechos peligrosos hospitalarios está directamente relacionada con la posibilidad de implementar la efectiva separación en el origen de las fracciones peligrosas. El mezclar los desechos infecciosos con el resto de los desechos obliga a tratarlos con los mismos procedimientos y precauciones, encareciendo y dificultando la operación del sistema. Por el contrario, una buena separación en origen permite derivar la Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 12 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero mayor parte de los desechos sólidos producidos en un hospital a la recolección municipal y reservar los procedimientos especiales y de alto costo sólo para los desechos peligrosos. En tal sentido además de las Normas Cubanas (NC) establecidas al efecto de mitigar los impactos ambientales de las diferentes actividades como la NC ISO 14 001, las 133-200; 133-200-1; 134-200 y la 135-200 para el tratamiento de los residuales sólidos, la 93-02-202, modificada por la 39/1999 para la protección atmosférica y calidad del aire, en la actualidad es prudente la aplicación de la Norma Internacional ISO/FDIS 50 001, pues entre sus ventajas se destaca la unificación de criterios internacionales en cuanto a la implantación de un Sistemas de Gestión de la Energía (SGE) para mejorar su desempeño energético, incluyendo la eficiencia energética y el uso y consumo de la energía. Su implementación está destinada a conducir la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, de los costos de la energía y de otros impactos ambientales relacionados. La misma es aplicable a organizaciones de todo tipo y tamaño, con un elevado grado de flexibilidad para su aplicación, independientemente de sus condiciones geográficas, culturales o sociales. La misma se basa en el principio de la mejora continua Planificar-Hacer-VerificarActuar (PHVA) e incorpora la gestión de la energía a las prácticas habituales de la organización. En los últimos años, la temática de compensación de la potencia reactiva en las redes de suministro eléctrico industriales ha sido trabajada ampliamente, debido a los problemas causados por un bajo factor de potencia en los sistemas eléctricos, asociados al funcionamiento inadecuado de las máquinas y el aumento de las pérdidas, lo que se traduce en la reducción de la eficiencia del sistema. La solución más utilizada ha sido la instalación de bancos de condensadores para la compensación de la potencia reactiva, en dependencia del reactivo necesario que garantice pérdidas mínimas en los sistemas eléctricos. En el presente trabajo se parte de la general aceptación de condensadores como elementos correctores en la compensación de la demanda de potencia reactiva de las cargas y el mejoramiento del perfil de voltaje del sistema. Por otro lado, si la ubicación y dimensionamiento de los bancos de condensadores no se realiza de Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 13 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero forma apropiada en los nodos de la red, puede traer como consecuencia un incremento de las pérdidas de energía. Algunos autores refiriéndose a la calidad de energía, indistintamente hacen énfasis en los parámetros anteriormente mencionados, entre los consultados tenemos: HERNÁNDEZ, (2000) (33) realiza la compensación de la potencia reactiva para una red industrial con la utilización de la programación lineal, utilizando en la función objetivo los costos de compensación y como restricciones la variación de la potencia y la cantidad de reactivo necesario a instalar en cada nodo. En el trabajo no se consideraron las cargas no lineales ni el carácter discreto del problema de compensación de potencia reactiva. “Manual del analizador de redes de NORTHWOOD DATA LOGRES LTD”. (40). En este manual se pudo conocer la técnica para las mediciones en el cual venía de una forma clara y comprensible para el operador, en nuestro caso fue la primera medición con un equipo analizador de redes y con la inconveniencia de que hay que utilizar una PC con WINDOWS 98 para poder descargar la información. “Manual de Aplicaciones de las Tarifas Eléctricas. Cuba”. 2002. (41). A través de este manual se conoció la tarifa que se aplica en los diferentes sectores del país, así como una serie de cálculos para determinar las pérdidas en los transformadores, el factor de potencia y algunos conceptos. FEODOROV A.A y RODRÍGEZ LÓPEZ, E. Suministro eléctrico de empresas industriales La Habana. 1980 (14) .En esta obra se utilizó todo lo relacionado con las cuestiones fundamentales del sistema de suministro eléctrico de empresas industriales, tales como: cargas eléctricas, selección de los parámetros de los sistemas de suministro eléctrico industrial, compensación de la potencia reactiva, localización de las subestaciones de alimentación y otras cuestiones fundamentales de los sistemas de suministro eléctrico. En el trabajo de GONZÁLEZ I, (2004) (25) se establece un procedimiento para la compensación de la potencia reactiva, a través de un acomodo de carga en una red industrial, con un análisis de las principales medidas organizativas que pueden ser implementadas por etapas y solo después de ser valorado el efecto de las mismas, se procede a la introducción de medidas que conllevan a la realización de inversiones en el sistema. La autora en otros trabajos en el 2006 y 2007 (27) (28), aborda la optimización de la potencia reactiva con el uso de la programación dinámica, Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 14 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero utilizando en la función objetivo una función de gasto, donde analiza diferentes niveles de tensión y fuentes de energía reactiva a instalar. Además permite hallar un intervalo óptimo de n soluciones para los nodos del sistema. Se formula la tarea de optimización y la ubicación de los dispositivos de compensación para un modelo en el que interviene un conjunto de ecuaciones diferenciales, considerándose el carácter dinámico del problema. El planteamiento contrasta con los problemas de optimización estática, en los cuales se busca un punto óptimo en un espacio de n dimensiones, donde se maximiza o minimiza el valor de una función objetivo conocida. MALIUK S. (1980) (38), profundiza de forma muy acertada en la influencia del factor de potencia en la industria. Analiza la compensación del reactivo a través de condenadores y la utilización de los motores sincrónicos sobreexcitados para la entrega de reactivo, disminuyendo considerablemente las pérdidas en el sistema. YING-YI HONG, y SAW-YU HO (2005) (61) muestran un método basado en los algoritmos genéticos para determinar la configuración de la red que garantice mínimas pérdidas de potencia. En el método propuesto, formularon el problema de forma multicriterial, para condiciones normales y de contingencias. Las configuración del sistema para las soluciones esperadas, fueron logradas en redes de 16 y 33 nodos, lográndose eficazmente la minimización de las pérdidas. ZHANG Y, (2005) (62) presenta un modelo que ajusta los costos de los dispositivos correctores (de la potencia reactiva) con el objetivo de disminuir las pérdidas de energía para un estado determinado de la carga. Se presenta la simulación para demostrar que el modelo propuesto refleja el principio de maximización de ganancia, donde se puede disminuir las pérdidas de potencia activa. FERNÃO PIRES D., GOMES MARTINS A., y HENGGELER ANTUNES C. (2005) (16), presentan un modelo multicriterial con la utilización de una técnica heurística basada en Búsqueda Tabú para proporcionar la ubicación de condensadores en redes de distribución radiales. Esta formulación tiene en cuenta dos funciones objetivo: minimizar las pérdidas de la línea y minimizar los costos del banco de condensadores. La metodología presentada lleva la búsqueda potencialmente hacia una región de las soluciones con las características buenas, permitiendo al investigador escoger la solución que mayormente lo satisfaga tomando en consideraciones sus preferencias. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 15 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero El método resultó ser eficaz y se desarrolló fundamentalmente para sistemas radiales de distribución, comprobándose la efectividad del método para resolver este problema de optimización. PRECONS II, Sistema de Precios de la Construcción, Habana 2006. (50). El libro presenta un conjunto de instrucciones Precons que no es más que el documento metodológico para la aplicación del sistema de precios. Este manual de precios incluye documentos referidos al prontuario sobre el proyecto de organizaciones de obras y alas normativas de la ficha de gastos en pesos convertibles (CUC) a través de los cuales se confeccionará la ficha de gastos en pesos convertibles del proyecto. GÓMEZ (2010) (22). Realizando los cambios en las capacidades de algunos equipos de climatización, adecuándolos a las áreas a las que corresponden, regulando las horas de funcionamiento de dichos equipos y de algunas de las luminarias y artefactos, asegurando los niveles de confort en dichas áreas, se obtuvo una reducción de un 14 % en consumo de luminarias y artefactos y un 37 % en equipo de climatización y refrigeración. Con respecto a los estudios híbridos de Gestión Energética y Ambiental, nuestro principal patrón lo constituyó “Diagnóstico Energético-Ambiental Hospital Isidro Ayora”. MARRERO, PIERRA y ALEGA (2004) (43), partiendo del precepto de optimizar los costos relacionados con el uso de portadores energéticos, manteniendo una actitud responsable con el medio ambiente comunitario. En todos los casos se han tenido en cuenta las NC 133-202 (44); NC 133-202-1(45); NC 134-202 (46); NC 135-202 (47); NC 39/99 e ISO 14001 (48), así como la Norma Internacional ISO/FDIS 50001 (49). 1.3 Generalidades del Sistema de Gestión Energética y Ambiental La red eléctrica es un complejo conjunto de fuentes, gran número de distintas cargas conectadas, corrientes de muy diversas formas que circulan a distintas frecuencias por las líneas, distintas potencias, caídas de tensión, etc… Los grandes avances tecnológicos de las últimas décadas han supuesto un giro importante en la potencia que consumen los usuarios de la energía eléctrica, tanto en su cantidad como en su calidad, debido básicamente al propio carácter de las cargas que consumen dicha energía. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 16 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Hoy en día se lucha por el adecuado aprovechamiento de la energía llevándose acabo métodos y soluciones que influyan directamente en la explotación eficiente de las instalaciones logrando así disminuir los altos consumos y las grandes pérdidas. La racional utilización de la energía es en estos momentos un objetivo de primer orden, porque incide directamente en los indicadores técnico-económicos de un país. Observando que el uso eficiente de la energía, disminuye paulatinamente la contaminación ambiental y permite la utilización racional de los recursos energéticos no renovables. Por último, la combinación de los elementos pasivos (resistencias, bobinas y condensadores) con los elementos semiconductores (diodos, triodos, tiristores…) que controlan hoy en día la mayoría de la energía eléctrica en la red, supone una problemática más a añadir a la hora de optimizar el rendimiento de líneas, instalaciones y equipamientos. Por lo tanto es de obligado cumplimiento observar y analizar todos los parámetros de calidad de onda a la hora de seleccionar el sistema de compensación reactiva más adecuado en cada caso. Esta instalación, que ya tiene a su haber 20 años de explotación, soportó los embates del denominado “Período Especial”, durante el cual, tanto la edificación como tal y su equipamiento han sufrido un franco deterioro que ha mellado en la calidad de los servicios, la misma además de ser una institución de primer orden por su importancia social, también constituye un importante consumidor de energía dentro del municipio Moa, por lo que se debe velar porque en el mismo exista un plan de medidas técnicamente fundamentadas que contribuya al uso racional del portador electricidad y a la disminución de los costos de la entidad por concepto de pago de electricidad. Con el transcurso de los años se han realizado varios trabajos relacionados con la eficiencia energética en la institución, vinculados fundamentalmente con la implementación de metodologías, así como el diagnósticos energéticos y control de las cargas en los diferentes horarios del sistema eléctrico, los que de forma muy superficial han abordado el tema de las pérdidas y consumos excesivos de energía, así como el del bajo factor de potencia al cual se le ha hecho énfasis por ser la entidad mensualmente penalizada. Es por ello, que al presente trabajo estar encaminado a realizar una propuesta para el diagnóstico energético y ambiental en instalaciones hospitalarias, tomando como Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 17 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero estudio de caso esta institución, partamos en el estudio de las investigaciones anteriores a las que hemos tenido acceso, también fueron consultados diferentes bibliografías, trabajos y documentos, orientados en cinco líneas fundamentales: ™ Trabajos teóricos y prácticos que se han desarrollado en los sistemas de suministro eléctrico para el estudio de la compensación de la potencia reactiva y la mejora de otros parámetros de calidad de energía. ™ Procedimientos para establecer el conjunto de soluciones del Problema General de Optimización Discreta. ™ Experiencias en la aplicación de los Sistemas de Gestión Total de Eficiencia Energética (GTEE) en centros hospitalarios y otros similares. ™ Experiencias en la aplicación de la Gestión Ambiental y Producciones Más Limpias (PML) en instalaciones con características similares al objeto de estudio. ™ Bibliografías actualizadas basadas en la GTEE, así como con la Gestión Ambiental y PML, fundamentalmente en instalaciones industriales, hospitalarias y otras similares al objeto de estudio. 1.3. 1 Nociones generales de la gestión energética La Gestión Energética es un procedimiento organizado de previsiones y control del consumo de energía con el fin de obtener el mayor rendimiento posible sin disminuir el nivel de prestaciones. (BORROTO, 2006) (7). El sector industrial es un candidato ideal para aplicar un programa de medidas de ahorro debido a su importancia como sector económico y consumidor de energía. Entendiendo por eficiencia energética el logro de los requisitos establecidos por el cliente con menos gastos energéticos posible y la menor contaminación ambiental por este concepto. Un Sistema de Gestión Energética se compone de la estructura organizacional, los procedimientos, los procesos y los recursos necesarios para su implementación. El objetivo fundamental de la Gestión Energética como subsistema de la gestión empresarial es sacar el mayor rendimiento posible a todos los portadores energéticos que son necesarios para una actividad empresarial. Dentro de esta idea el sistema de gestión habrá de responder a determinadas funciones, que tendrán que implementarse en relación con los servicios de la empresa. En un sentido más amplio puede ser la comprensión de la elección de las fuentes de energía, las Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 18 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero negociaciones con los suministradores y el control de los suministros, almacenamiento y distribución lo cual comprende: ¾ Optimizar la calidad de los portadores energéticos disponibles y su suministro. ¾ Disminuir el consumo de energía manteniendo e incluso aumentando los niveles de producción o servicios. ¾ Obtener de modo inmediato ahorros que no requieran inversiones apreciables. ¾ Lograr ahorros con inversiones rentables. ¾ Demostrar la posibilidad del ahorro energético de la entidad. ¾ Disminuir la contaminación ambiental y preservar los recursos energéticos. ¾ Diseñar y aplicar un programa integral para el ahorro. ¾ Establecer un sistema metódico de contabilidad analítica energética en la empresa. (Colectivo de Autores, SA) (12). Funciones de un Sistema de Gestión Energética Un Sistema de Gestión Energética ha de cumplir determinadas funciones que deben implementarse en relación con los servicios de la empresa para alcanzar los objetivos. ¾ Aprovisionamiento: Este aspecto comprende la elección de los portadores energéticos. Las negociaciones con los suministradores, el control de los suministros y su almacenamiento así como su distribución. ¾ Análisis Energéticos: En este punto es necesario establecer dos tipos de análisis Energéticos, uno de auditoría o diagnóstico y el otro de consumo de portadores. (COLECTIVO DE AUTORES, SA), (FERNÁNDEZ, PUERTA JUAN F, SA) (15). Etapas en la implantación de un Sistema de Gestión Energética En general, en todos los sistemas de gestión energética o de administración de energía se pueden identificar tres etapas fundamentales: 1. Análisis preliminar de los consumos energéticos. 1. Formulación de un programa de ahorro y uso racional de la energía (Planes de Acción). 2. Establecimiento de un sistema de monitoreo y control energético. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 19 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Errores que se cometen en la Gestión Energética ¾ Se atacan los efectos y no las causas de los problemas. ¾ Los esfuerzos son aislados, no hay mejora integral en todo el sistema. ¾ No se atacan los puntos vitales. ¾ No se detectan y cuantifican adecuadamente los potenciales de ahorro. ¾ Se consideran las soluciones como definitivas. ¾ Se conforman creencias erróneas sobre cómo resolver los problemas. Gestión total eficiente de la energía Es un conjunto de acciones técnico- organizativas para administrar eficientemente la energía, que aplicadas de forma continua, con la filosofía de gestión total de la calidad, permiten establecer nuevos hábitos de dirección, de control y de evaluación del uso de la energía, dirigidos al aprovechamiento de todas las oportunidades de conservación de la energía y de la reducción de sus costos. El sistema es capaz de identificar un número muy superior de medidas triviales y de baja inversión para la reducción de los costos energéticos; entrena, capacita y organiza los recursos humanos que deciden la reducción de los consumos y gastos energéticos, creando una nueva cultura energética; instala en la empresa procedimientos, herramientas y capacidades para su uso continuo y se compromete con su consolidación. En la implementación de una gestión energética suele presentarse una serie de dificultades que pueden ser en general, la insuficiente especialización del personal técnico y la falta de conciencia de ahorro. Es de vital importancia y necesario que técnicos y operarios desarrollen un nivel de pertenencia del trabajo a realizar y aptitudes encaminadas a la búsqueda y puesta en práctica de nuevas soluciones, así como un buen nivel de conocimiento de estos para una satisfactoria asimilación de la tecnología. (BABÓN GONZALEZ) (6). La Tecnología de Gestión Total Eficiente de la Energía (TGTEE) La TGTEE es un paquete de procedimientos, de herramientas técnico-organizativas y software especializado, que aplicado de forma continua y con la filosofía de la gestión total de la calidad, permite establecer nuevos hábitos de dirección, control, diagnóstico y uso de la energía. Su objetivo no es sólo diagnosticar y dejar un plan de medidas, sino esencialmente elevar las capacidades técnico-organizativas de la Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 20 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero empresa, de forma tal que esta sea capaz de desarrollar un proceso de mejora continua de la eficiencia energética. Dentro de la tecnología incluye: ¾ La capacitación al Consejo de Dirección y especialistas en el uso de la energía. ¾ Establece un nuevo sistema de monitoreo, de evaluación, de control y de mejora continua del manejo de la energía. ¾ Identifica las oportunidades de conservación y el uso eficiente de la energía en la empresa. ¾ Propone, en orden de factibilidad, las medidas para el aprovechamiento de las oportunidades identificadas. ¾ Organiza y capacita a los trabajadores vinculados al consumo energético en hábitos de uso eficiente. ¾ Prepara a la empresa para autodiagnosticarse en eficiencia energética. ¾ Establece en la empresa las herramientas necesarias para el desarrollo y el perfeccionamiento continuo de la Tecnología. La TGTEE permite, a diferencia de las medidas aisladas, abordar el problema en su máxima profundidad, con concepto de sistema, de forma ininterrumpida y creando una cultura técnica que permite el auto desarrollo de la competencia alcanzada por la empresa y sus recursos humanos. (COLECTIVO DE AUTORES, SA), (12). Conceptos básicos para una buena comprensión de la eficiencia energética Eficiencia: es el cociente resultante del consumo real entre el planificado que refleja la optimización de los recursos utilizados para la obtención de los resultados u objetivos previstos. Eficacia: es la contribución de los resultados obtenidos al cumplimiento de los objetivos trazados. Efectividad: es la generación sistemática de resultados consistentes, integrando eficacia y eficiencia. Eficiencia energética: es la optimización de los recursos energéticos para alcanzar los objetivos económicos de la Empresa. Se mide a través de indicadores de eficiencia energética. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 21 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Herramientas que se utilizan para establecer un Sistema de Gestión Energética Diagramas de Pareto El Diagrama de Pareto es una gráfica en forma de barras que clasifica en forma descendente factores que se analizan en función de su frecuencia, importancia absoluta o relativa. Adicionalmente permite observar en forma acumulada la incidencia total del factor en estudio. Es muy útil para aplicar la Ley de Pareto o Ley 80 – 20, que identifica el 20 % de las causas que provoca el 80 % de los efectos de cualquier fenómeno estudiado. Intensidad energética A nivel de Empresa este indicador puede determinarse como la relación entre el consumo total de energía y el valor de la producción mercantil total. Nos refleja la tendencia de la variación de los consumos energéticos respecto al incremento de la producción. Todos los indicadores de eficiencia y de consumo energético dependen de condiciones de la producción y los servicios de la empresa como: factor de carga (es la relación de la producción real respecto de la capacidad productiva nominal de la Empresa), calidad de la materia prima, estado técnico del equipamiento, etc. Diagrama de dispersión Es un gráfico que muestra la relación entre dos parámetros. Su objetivo es mostrar en un gráfico x, y si existe correlación entre dos variables, y en caso de que exista, determinar su carácter. La observación del diagrama de dispersión nos indica, que existe una tendencia a que los valores altos de nivel ocupacional están asociados a los valores altos de consumo. Gráfico de control Los gráficos de control son diagramas lineales que permiten observar el comportamiento de una variable en función de ciertos límites establecidos. Generalmente se usan como instrumento de autocontrol por los círculos y grupos de calidad y resultan muy útiles como apoyo a los diagramas causa y efecto, cuando logramos aplicarlos a cada fase del proceso y detectar en cuales fases se producen las alteraciones. Su importancia consiste en que la mayor parte de los procesos productivos tienen un comportamiento denominado normal, es decir existe un valor medio (M) del parámetro de salida muy probable de obtener, mientras que a medida Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 22 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero que nos alejamos de este valor medio la probabilidad de aparición de otros valores de este parámetro cae bruscamente, si no aparecen causas externas que alteren el proceso, hasta hacerse prácticamente cero para desviaciones superiores a tres veces la desviación estándar (3S) del valor medio. Utilidad del Gráfico de Control ¾ Conocer si las variables evaluadas están bajo control o no. ¾ Conocer los límites en que se puede considerar la variable bajo control. ¾ Identificar los comportamientos que requieren explicación e identificar las causas no aleatorias que influyen en el comportamiento de los consumos. ¾ Conocer la influencia de las acciones correctivas sobre los consumos o costos energéticos. Gráfico de Consumo y Producción Consiste en un gráfico que muestra la variación simultánea del consumo energético con la producción realizada. Muestran períodos en que se producen comportamientos anormales de la variación del consumo energético con respecto a la variación de la producción. Permiten identificar causas o factores que producen variaciones significativas de los consumos. Diagramas de Dispersión y Correlación En un gráfico que muestra la relación entre 2 parámetros. Su objetivo es mostrar en un gráfico (x, y) si existe correlación entre dos variables, y en caso de que exista, qué carácter tiene esta. Muestra con claridad si los componentes de un indicador de control están correlacionados entre sí y por tanto si el indicador es válido o no. Permite establecer nuevos indicadores de control. Permite determinar la influencia de factores productivos de la Empresa sobre las variables en cuestión y establecer nuevas variables de control. 1.4 Caracterización de los problemas detectados en la institución Factor de Potencia Operar, con un bajo factor de potencia, una instalación eléctrica, además del impacto en el pago de electricidad, tiene otras implantaciones de igual o mayor significación, particularmente en relación con la capacidad de los equipos de transformación y distribución de la energía eléctrica y con el uso eficiente de las máquinas y aparatos que funcionan con electricidad. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 23 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero El concepto del factor de potencia, los efectos que se presentan cuando su valor es reducido y los métodos para corregirlo, no son temas nuevos. Sin embargo, su análisis es un problema permanente y de obligada importancia para todos aquellos cuya actividad se relaciona con la operación eficiente de las instalaciones eléctricas industriales y el ahorro de energía. La mayoría de las cargas industriales son de naturaleza inductiva. Precisamente las cargas inductivas son de origen del bajo factor de potencia, con los inconvenientes que esto ocasionan. Inconvenientes de un bajo factor de potencia: ¾ Una disminución de la capacidad de los equipos de generación, distribución y maniobra de la energía eléctrica. ¾ Un incremento en las pérdidas de cobre. ¾ Una deficiente regulación de voltaje. ¾ Un incremento en la facturación de energía eléctrica Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por las empresas de electricidad, aunque puede ser suministrada por las propias industrias. Al ser suministradas por las empresas de electricidad deberá ser producida y transportada por las redes, ocasionando necesidades de inversión en capacidades mayores de los equipos y redes de transmisión y distribución. Todas estas cargas industriales necesitan de corrientes reactivas para su operación. El factor de potencia es el cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, consumida por una carga o instalación determinada: Tradicionalmente siempre se ha denominado “coseno de φ” (cos φ) dado que trigonométricamente coincide con el coseno del ángulo que forman ambos vectores de potencia, siendo φ el ángulo de desfase entre tensión y corriente. fp = P = cosφ S Ecuación 1.1. Factor de Potencia Causas que provocan un bajo factor de potencia en el circuito de distribución de una entidad Cuando la cantidad de equipos es apreciable los requerimientos de potencia reactiva también se hacen significativos, lo cual produce una disminución Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera exagerada del 24 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero factor de potencia. Un alto consumo de energía reactiva puede producirse como consecuencia principalmente de: ¾ Un gran número de motores. ¾ Presencia de equipos de refrigeración y aire acondicionado. ¾ Una subutilización de la capacidad instalada en equipos electromecánicos, por una mala planificación y operación en el sistema eléctrico de distribución. ¾ Un mal estado físico de la red eléctrica y de los equipos de la industria. Las cargas puramente resistivas, tales como alumbrado incandescente, resistencias de calentamiento, etc. no causan este tipo de problema ya que no necesitan de la corriente reactiva, sin embargo, como podemos comprobar con la presencia de armónicos en las redes, estos también suponen pérdidas en las mismas, las cuales contribuyen a elevar más aún la energía aparente necesaria. Esto nos lleva, por tanto, a las siguientes conclusiones: Un bajo factor de potencia es, por tanto, el resultado de un alto contenido de cargas inductivas como de cargas no lineales, consumidoras de corrientes no senoidales. El coseno de φ representa las pérdidas de carácter puramente inductivo dentro de la instalación, a las cuales debemos añadir (en menor proporción) las pérdidas a frecuencias armónicas. Ventajas de mejorar el factor de potencia ¾ Reducción de la factura eléctrica: Por lo general, para tomar plena ventaja de la bonificación, se acostumbra a compensar hasta un factor de potencia cercano al 96 % (que es el máximo posible a bonificar) aunque siempre una decisión final debe estar acompañada de un adecuado análisis económico. ¾ Liberación de capacidad en el sistema: Cuando los capacitares o motores sincrónicos están operando, ellos suministran los requerimientos de potencia reactiva de las cargas y reducen la corriente circulante, desde la fuente hasta el punto de ubicación de los compensadores. Los medios compensadores pueden utilizarse para reducir la sobrecarga de los circuitos; si estos no están sobrecargados, puedan permitir el incremento de su capacidad de carga. ¾ Reducción de las pérdidas: La mayoría de las instalaciones, las pérdidas de energía en el sistema de distribución representan entre (2.5-7.5 %) de la energía consumida por las cargas. Esto depende de la variabilidad de las cargas, el calibre y la longitud de los circuitos. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 25 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Pérdidas de Energía Pérdidas de energía eléctrica en los transformadores Los transformadores son equipos indispensables en los sistemas industriales debido a que son máquinas estáticas, cuya misión es transmitir energía eléctrica desde un sistema con una tensión dada a otro sistema con una tensión deseada .Tiene una importancia capital dentro de los sistemas de generación, transporte y distribución de energía eléctrica. Pues han permitido la preponderancia de la corriente alterna y la capacidad de utilizar en cada sector los niveles de tensión más apropiados y económicos, atendiendo a factores tales como: potencia a transmitir, seguridad de utilización, longitud de líneas. Análisis de las Pérdidas de un transformador ¾ Pérdidas en el circuito magnético (Po) denominadas también pérdidas en el hierro o pérdidas en vacío, ya que se determinan mediante el ensayo de vacío del transformador; son independientes de la carga a que esté sometido el transformador y prácticamente invariables a tensión y frecuencia constante. ¾ Pérdidas por efecto Joule en los devanados (Pcu).Se deben a las pérdidas en los embobinados del transformador debido a las resistencias existentes en estos (efecto Joule). Se denominan también pérdidas en el cobre, ya que los devanados suelen fabricarse en cobre, aunque a veces se realizan en aluminio. Varían proporcionalmente con el cuadrado de la corriente, si se conocen las pérdidas producidas por este concepto en régimen nominal Pcc, cuando el transformador funcione con un índice de carga “c”. Pcu = Po + C 2.Pcc Ecuación 1.2. Pérdidas en el Cobre Las Pérdidas de un transformador Pp, que trabaje con un índice de carga “c” serán: Pp = Po + Pcu = Po + C 2.Pcc Ecuación 1.3 Pérdida de un transformador Pp que trabaje c/ índice de carga “c”. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 26 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Facturación Eléctrica Control de la Demanda Máxima El control de la demanda máxima y del consumo de energía eléctrica, consiste en la administración y el control de las cargas eléctricas para reducir cargos por demanda máxima de potencia y por consumo de energía, durante ciertos períodos de tiempo de acuerdo con la tarifa eléctrica que se aplica. Ventajas ¾ Reducir los pagos por demanda máxima. ¾ Reducir el costo de la energía consumida, a partir fundamentalmente de la reducción de las cargas y de que las operaciones sean desplazadas en el tiempo hacia horarios en los cuales el costo de los kWh sea más reducido. ¾ Disminuir las pérdidas en líneas y transformadores y su costo asociado. ¾ Reducir la capacidad necesaria de los conductores, transformadores y equipos de distribución y maniobra de la energía eléctrica, así como de generación, si existen. ¾ Mejorar la regulación de voltaje. Generalmente el consumo del portador energético electricidad es el que incide en el costo total de los portadores de una empresa. La facturación por este motivo tiene determinadas implicaciones que se reflejan en la estructura de la ecuación general de la tarifa eléctrica: ⎡ Fp ⎤ $ = CD ⋅ Dc + (Pp ⋅ kWh pico + Pm kWhmad + Pd kWhd ) ⋅ K + I ∆ptransf ⋅ ⎢ normado − 1⎥ ⎣ Fp real ⎦ [ ] Ecuación 1.4. Ecuación general de la tarifa eléctrica Donde: $: Costo total del consumo de energía eléctrica CD: Costo del kW para la demanda contratada Dc: Demanda contratada Pp: Precio del kWh en horario pico Pm: Precio del kWh en horarios de la madrugada Pd: Precio del kWh en horario del día K: Factor del Combustible Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 27 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero I ∆Ptransf : Pérdidas por transformación: Fp normado −1 Fp real : Factor que tiene en cuenta el aprovechamiento de la energía a través del comportamiento del factor de potencia de la instalación El costo por demanda contratada representa entre el 30 y el 40 % de los costos totales de la factura. Algunas empresas por temor a pasarse de lo contratado tienen un cargo fijo adicional que le pesa en su economía, y en el peor de los casos desconocen que se puede contratar hasta dos veces la demanda en el año. El costo por energía consumida, independientemente del horario y del tipo de tarifa que se tenga, es el más importante, en el cual se puede trabajar en reducirlo a partir del conocimiento de las características del consumo. Por tanto un reconocimiento detallado del sistema de suministro eléctrico de cualquier instalación permite realizar mejoras encaminadas a mejorar el balance de las cargas, la disminución de perturbaciones en la onda de tensión (calidad de la energía). Las pérdidas por transformación, pasan a la factura en caso que las mediciones de la energía se realicen por la parte de baja del transformador de fuerza. Si las mediciones se realizan por alta estas no se tienen en cuenta. Pero se destaca que el empleo eficiente de la potencia instalada de transformación permite reducir los costos por este motivo. En ocasiones se cuentan con transformadores que en el transcurso de los años se mantienen con un coeficiente de utilización muy bajo, si este mismo transformador fuera de una potencia menor las pérdidas serían menores a partir de que son menores las pérdidas en el cobre y en el hierro. El factor de potencia, es el indicador del grado de aprovechamiento de la energía en un sistema de suministro eléctrico. Los costos por penalización por el bajo factor de potencia oscilan entre el 3 y el 15 %, sin embargo existen empresas que pueden adoptar medidas al respecto con pequeñas inversiones. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 28 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Índice de Consumo: Unidades de producto terminado por unidad de energía consumida: Puede ser calculado por tipo de producto o como índice de consumo general en el caso que el tipo de producción lo permita (si son varios productos diferentes pero de un mismo material el índice puede reducirse a toneladas de ese material etc.). Si se consumen diferentes tipos de energía para un mismo producto debe determinarse el consumo equivalente haciendo compatibles los diferentes tipos. Permite su comparación con las normas de consumo establecidas para Empresas. 1.5 Conclusiones del capítulo: ¾ La eficiencia energética y el uso racional de los portadores energéticos presentan en estos momentos una necesidad de desarrollo sostenible, donde la industria, los servicios y el sector residencial realizan importantes esfuerzos. ¾ La Gestión Energética es un procedimiento organizado de previsiones y control del consumo de energía con el fin de obtener el mayor rendimiento posible sin disminuir el nivel de prestaciones. ¾ La realización de este tipo de estudio en entidades similares, ha permitido detectar los problemas existentes en las empresas y la prestación de servicios, posibilitando la aplicación de medidas que han logrado notables avances con respecto del ahorro de energía. ¾ La Gestión Energética no puede verse desvinculada de una correcta Gestión Ambiental, que posibilite el logro de los objetivos propuestos, sin comprometer el futuro. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 29 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero CAPITULO II: Sistema de Gestión Energética y particularidades del sistema de suministro eléctrico 2.1 Introducción En el presente capítulo se abordan los temas fundamentales relacionados con el diagnóstico en el sistema de gestión energética y las particularidades del sistema de suministro eléctrico en la institución. Se parte de una caracterización de la estructura física y asistencial del hospital y posteriormente se destacan las fortalezas y debilidades en el proceso de gestión energética. Se presenta el análisis del banco de problema energético y la determinación de los puestos claves, así como el comportamiento del consumo de los portadores energéticos y los resultados de la aplicación de las herramientas de la Gestión Energética. 2.2 Caracterización general del Hospital Guillermo Luis FernándezHernández Baquero El Hospital Guillermo Luis se encuentra Ubicado en el Reparto Caribe a 2 Km del centro de la ciudad de Moa, en la provincia Holguín, es de carácter general docente, su campo de acción en el servicio hospitalario comprende los municipios Moa, Sagua de Tánamo, Frank país y otros aledaños. Su Objeto Social es brindar servicios de salud a los ciudadanos cubanos en las especialidades y modalidades que caracterizan a la entidad, efectuar el control higiénico epidemiológico del medio intra-hospitalario, realizar actividades de investigación y desarrollo en las actividades que le son afines y actividades de educación para la salud a la población, brindar atención integral de promoción, prevención, diagnóstico, tratamiento y rehabilitación de la salud en la población. La instalación diseñada para 400 camas (en estos momentos cuenta solamente con 284), está compuesta por una edificación distribuida en dos bloques de cuatro y tres plantas respectivamente entrelazados entre sí; en el primer bloque se ubican en el nivel 00 los almacenes, en la primera planta fundamentalmente se localizan los locales administrativos, docencia, farmacia, cafetería, departamentos auxiliares, morgue y anatomía patológica , en las otras tres restantes plantas se ubican las salas especializadas para hospitalizados. En el otro bloque en el nivel Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 30 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero 00 se ubican los servicios de urgencias, talleres de mantenimiento, comedores, cocina y los servicios de rehabilitación y tomografía axial, así como un local para el sistema de clima central, el cual está en franco deterioro. En la primera planta se encuentran las consultas especializadas, laboratorios, banco de sangre y los departamentos estadísticos, así como el área de policlínica (en la actualidad en adecuación para la inserción de un área pediátrica dentro del inmueble), en la segunda planta se encuentran los salones quirúrgicos y de parto. En el pasillo que une ambos bloques se ubican los ascensores, en la parte anterior los de evacuación y en la parte posterior los de servicio (estos últimos fuera de funcionamiento). Dentro del perímetro de la institución, pero fuera de la edificación central se encuentran la lavandería, casa de calderas, grupos electrógenos, sistemas de almacenamiento de combustible y el incinerador. Esta institución presta 17 servicios de hospitalizados; 24 de consultas externas y 8 servicios complementarios entre los que destacan los de tomografía axial, ultrasonido, RX, anatomía patológica y rehabilitación, entre otros. Para un total de 49 servicios. Para ello cuenta con 1000 trabajadores 716 entre personal médico y paramédico y 284 de servicio, apoyados por 416 estudiantes (185 de medicina, 113 de enfermería y 118 tecnólogos de la salud). 2.3 Generalidades del Sistema de Gestión Energética La gestión energética contempla la eficiencia como la fuente de energía más barata, teniendo en cuenta que los equipos e instalaciones se encuentran en explotación y solo hay que investigar donde se producen las pérdidas. Según la OLADE con el uso eficiente de la energía podría reducirse el consumo específico de portadores entre el 10 y el 20 % a corto y mediano plazo. Los principales portadores energéticos en esta instalación son: electricidad, constituye el 94,02 % del consumo de portadores energéticos en la instalación, para su distribución cuenta con un transformador primario de 1000 kV y 15 Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 31 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero transformadores secundarios distribuidos por diferentes áreas de la misma. Las mediciones de su consumo se hacen de forma general a través del único metro contador que mide el consumo general de la instalación, con una frecuencia diaria. En el caso del portador GLP (gas licuado de petróleo), cuenta con dos balas de 5000 Lts para su almacenamiento, el consumo en 24 horas oscila entre los 100 y 120 Lts, su destino es para la cocina, pantry y en los mecheros de prótesis y laboratorios. No cuenta con instrumentación para su medición y el consumo se calcula a través de un promedio por agotamiento, teniendo en cuenta los consumos históricos. Para el Diesel, se cuenta con una capacidad de almacenamiento de 6500 Lts. Se emplea en los grupos electrógenos los cuales consumen 14 Lts/h en vacío y 54 Lts/h con 300 KW de carga y en el incinerador el cual consume entre 50 y 80 Lts/h en dependencia del material a quemar. Para la medición del consumo en ambos casos se valoran los datos técnicos del fabricante, teniéndose en cuenta los consumos reales históricos. El portador Fuel Oil se cuenta con una capacidad de almacenamiento es de 3000 Lts. Se destina a las calderas cuyo consumo es de 90 a 130 Lts/h y trabajan entre 3 y 6 horas diarias para alimentar la lavandería, cocina central, esterilización y el banco de leche. Para medir su consumo se utiliza la misma variante que para el diesel. El Agua, aunque el agua no constituye un portador energético, sí implica un consumo importante de electricidad, el plan mensual es de 10058 M3 y el consumo real oscila en este rango, el bombeo se realiza con 2 bombas de 50 HP de potencia, 3540 RPM, una tensión de 230 – 460 V y una intensidad de 58 – 106 A. El cálculo del consumo se realiza por aproximación atendiendo al vaciado del tanque elevado. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 32 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero 2.3.1 Áreas y equipos claves y personal que decide en el consumo de energía El estudio minucioso de las áreas donde se concentra el mayor consumo de los portadores energéticos en esta institución arrojó los siguientes resultados: Tabla 2.1. Puestos claves PUESTO CLAVE Casa de Calderas Grupos Electrógenos Incinerador Banco de Transformadores Ascensores Sistema de Bombeo Cocina Comedor Taller de mantenimiento AREA Energética Energética Servicios Energética Servicios Servicios Servicios Servicios OPERTARIO Operadores (3) Operadores (2) Operador (1) Electricistas (3) Operadores (6) Operadores (2) Cocineros (4) Gpo. Mant. (8) JEFE INMEDIATO J´ Servicios Energético Principal J´ Servicios Energético Principal J´ Servicios J´ Servicios J´ Turno J´ Mantenim. De la tabla anterior se desprende que se cuenta con 8 puestos claves, definidos dentro de 3 áreas, donde se involucran 29 operarios y 4 jefes inmediatos, sobre los cuales debe centrarse la atención, pues en ellos se concentran las reservas energéticas de la institución. Diagnóstico socio-ambiental al personal que inciden en los Puestos Claves ¾ Bajo nivel escolar de los operarios. ¾ Insuficiente preparación en lo referido a eficiencia energética de los equipos que operan. ¾ No existe motivación ni compromiso con el ahorro de energía. ¾ No tienen conciencia del liderazgo del Consejo Energético ¾ Presenta dominio de la actividad que realizan por experiencia laboral ¾ No existe atención priorizada ni a operarios, ni jefes inmediatos. 2.3.2 Banco de problemas energéticos: En este sentido debemos destacar que la institución cuenta con un Banco de Problemas General y un Banco de Problemas Energético independiente del primero, en ambos casos recogen la generalidad de toda la entidad, sin embargo, en las áreas no están definidos los mismos, por lo que los trabajadores no tienen conciencia de los problemas puntuales en sus puestos de trabajo, por lo que no son capaces de actuar sobre los mismos. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 33 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Tabla 2.2 Banco de Problemas Energético OBJETIVO PROBLEMA 1. Calderas ineficientes 2. Falta de insulación en las conductoras de vapor 3. Poco control del vapor producido 4. Insuficiencias en el uso y manejo de los grupos electrógenos 5. Transformador principal sobredimensionado 6. Deficiente distribución de cargas por transformadores 1. Incrementar la eficiencia 7. Uso inadecuado de los ascensores energética en la instalación. 8. Sistema de bombeo carente de cierres automáticos 9. Salideros en los sistemas hidrosanitarios 10. Deterioro de tuberías conductoras 11. Uso indiscriminado de las hornillas y marmitas 12. Falta de hermeticidad en locales climatizados 13. Deficiente sistema de Gestión Energética 14. Poca funcionabilidad del Consejo Energético 15. Falta de capacitación de los operarios de los puestos claves La tabla 2.2 nos muestra que en la entidad en su conjunto existen 15 problemas energéticos fundamentales referidos al objetivo de incrementar la eficiencia energética en la instalación, los que se hacen necesarios desglosar, de forma tal se tenga el control de los mismos en las áreas afectadas. 2.3.3 Elementos generales de la insuficiente Gestión Energética Después de realizar un recorrido exhaustivo por toda la instalación e intercambiar con personal médico, paramédico y de servicio se pudo determinar que las principales irregularidades que limitan el mejor funcionamiento de la Gestión Energética en el Hospital están centradas en los siguientes aspectos. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 34 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Deficiente gestión administrativa: Dentro de la gestión de la administración se detectaron como principales dificultades la incorrecta contratación de la Máxima Demanda del servicio eléctrico ya que la contratada es de 300 kW y la real promedio mensual es de 123 kW durante el año 2010, solo en el mes de abril, alcanzó 133 kW, en mayo y septiembre alcanzó 131 kW, quedando en un 41 % por debajo de la contratada, insuficiente análisis de los indicadores energéticos del centro y seguimiento a las deficiencias detectadas en los Consejos de Dirección. No existe evidencia de la aplicación de métodos de estimulación individual para el uso racional de los portadores energéticos ni la aplicación de medidas disciplinarias, administrativas o de otra índole ante violaciones de lo establecido en el Programa Energético. Deficiente contabilidad energética: La contabilidad energética no está sustentada en una herramienta informática que facilite el control de los consumos y la demanda de los diferentes portadores energéticos, el acceso a los datos relacionados con la energía es a través del energético principal del centro, las informaciones se realizan con cierta periodicidad, pero no son sistemáticas, los registros de la contabilidad y los gastos energéticos son muy generales, pues solo se contabiliza el plan y el consumo real general sin delimitar por áreas. No existe cultura del detalle, lo que implica que los análisis estadísticos y posibles pronósticos no tengan la profundidad y veracidad necesaria. Existe una inadecuada preparación y concienzación de los que manejan los recursos humanos y del estudiantado en materia de eficiencia energética. No se cuenta con un programa de formación y actualización continua para el personal de dirección y los operadores de los puestos claves que garantice la optimización en la operación de los equipos y tecnologías para mantener un nivel adecuado en los indicadores de consumo, lo que demuestra que se hace necesario gestionar la preparación de los mismos, pues en el caso de los directivos los conocimientos sobre gestión energética son muy pobres y solo se nutren de las informaciones dadas por el energético, careciendo de herramientas propias para realizar la supervisión. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 35 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Las insuficiencias anteriores pudieran superarse mediante la gestión de preparación del personal y directivos mediante convenios con otras entidades como el CEETAM del ISMM. Otro elemento a tener en cuenta en este sentido es la incorrecta utilización de los Índices de Consumos Físicos en la Planificación del Consumo de Energía Eléctrica, pues se llevan de forma global y se incumplen los índices de consumos reales en relación con los planificados, por lo que el comportamiento de la intensidad energética es en ascenso. Deficiente instrumentación: El centro solo cuenta con un metro contador que contabiliza el consumo general de la institución, pero no se mide por áreas, lo que hace aún más difícil detectar los principales derroches energéticos. En el caso de los portadores Fuil Oil, Diesel y vapor, así como el agua no existen flujómetros, o metros contadores que puedan actualizar los indicadores de consumo. Problemas de mantenimiento a equipos y sistemas: De forma general no se sistematiza el mantenimiento a los equipos y sistemas, (sistemas de distribución eléctrica, de vapor e hidráulica, equipos electromédicos, de refrigeración, clima, etc.) ni al parque de transportes por falta de recursos materiales, necesidad del uso excesivo y en algunos casos el personal que debe realizar la labor no posee todos los conocimientos necesarios (fluctuación del personal de mantenimiento). Deterioro de las estructuras físicas y tecnológicas: A los casi 20 años de explotación de la instalación se suma el que la institución sufrió los embates del denominado “período especial”, lo que ha implicado que la estructura civil haya sufrido un acelerado deterioro, trayendo consigo la aparición de filtraciones de agua que en muchas ocasiones favorecen el deterioro de la redes internas de electricidad provocando sobreconsumos y algunas interrupciones del servicio eléctrico, además de los salideros en las redes hidráulicas, tanto por deterioro de las mismas, como por falta de sellaje en las Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 36 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero válvulas y terminales en los hidrosanitarios, lo que provoca un sobreconsumo de agua y con ello la necesidad de rebombeo en muchas ocasiones. En el caso de la electricidad, existe deterioro en las redes de alimentación eléctrica, interruptores (principales y secundarios) y tomacorrientes. En el caso de la generación de vapor, las calderas llevan en explotación el mismo tiempo de existencia de la instalación y no han sido beneficiadas con mejoras o sustituciones, falta de insulación en válvulas (8) del sistema de distribución de vapor (6 en área de lavandería, 1 en la reductora de vapor, 1 en casa caldera), falta de insulación en 28 m de tubería de 2” en las redes del sistema de distribución de vapor (alrededor de 6 m en la reductora de vapor, 10 m en el área de lavandería, 2 m en el área casa caldera y alrededor de 10 m en el área de secado), lo que genera una alta transferencia de calor con el medio, además de escapes por deterioro de las tuberías y en ocasiones por las propias válvulas de escape, además existen salideros en las redes del sistema de distribución de vapor, (válvula de seguridad de la caldera, unión universal, salidero de vapor en uniones y válvulas del área de lavandería, salidero de vapor en manguera que alimenta la plancha # 2 en el área de secado, válvula en la reductora de vapor), estas últimas fueron solucionadas durante el período de supervisión. Por su parte en el caso de la climatización existe falta de hermeticidad en locales climatizados, (huecos en paredes, filtraciones por las orillas donde están instalados los aires, ventanas) (sala de quemados, cuerpo de guardia, terapia intensiva e intermedia, cuidados intensivos), que provocan el funcionamiento ineficiente del equipo e ineficiente operación de los sistemas climatización destinados a refrigerar aire para climatizar el ambiente en zonas de trabajo. Y en la producción de aire comprimido o de vacío se utiliza una correa inadecuada en el sistema de transmisión del motor que alimenta el compresor de aire, lo que provoca ineficiencia en el motor e incremento de consumo en el área de la lavandería. Insuficiencias en el trabajo del consejo energético: Unido a la no existencia de una conformación objetiva del mismo, está la no sistematicidad de sus reuniones, así como la no participación de todos sus miembros en las mismas, provocando deficiencias en el sistema de información y Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 37 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero divulgación de la situación del consumo de los portadores energéticos en el centro, lo que trae consigo la no participación de los trabajadores en la toma de decisiones para fortalecer una adecuada cultura y conciencia de ahorro, algo que no puede obviarse en este punto es el factor de potencia (Cosφ.) del Servicio Eléctrico que se comportan por debajo de 0.9, el promedio en el año es de 0.83, lo que ha provocado que por concepto de penalización por bajo Factor de Potencia han efectuado un pago total en el año de $ 12.888.00, siendo el promedio en el servicio de $ 1.074.00, además existe un insuficiente chequeo en el cumplimiento de las medidas contenidas en el Programa Energético como la suciedad en los filtros de los aires acondicionados, falta de hermeticidad en locales climatizados y el control del uso de la energía, por otra parte es significativo que aún persistan ineficiencias en el empleo de la iluminación artificial (existen 839 lámpara ineficiente de 40W), no se seccionalizan de circuitos de alumbrado y se mantengan luces y equipos innecesarios operando en la hora pico. Deficiente mantenimiento tecnológico Capacitación energética Falta de instrumentación Insuficiente Gestión Energética Deterioro de las estructuras físicas y tecnológicas Deficiente contabilidad energética Insuficiencias en el trabajo del Consejo Energético Deficiente Gestión Administrativa Figura 2.1 Gráfico causa y efecto de la insuficiente gestión energética Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 38 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero En la figura 2.1 (gráfico de espina de pescado o gráfico causa y efecto) se pueden apreciar los diferentes elementos básicos que provocan la insuficiente gestión energética. 2.3.4 Comportamiento del consumo de los portadores energéticos Para analizar el consumo de los portadores en la entidad se obtuvo la información en la oficina del energético principal de la entidad, Departamentos de Contabilidad, Estadística y Recursos Humanos, así como datos de trabajos realizados anteriormente. La utilización racional de la energía requiere de métodos racionales que enfoquen la solución del sobreconsumo, el exceso de pérdidas, la explotación de las instalaciones, desde el punto de vista técnico-económico y ambiental. Por otra parte las diferentes soluciones y medidas a implantar están basadas en un análisis integral que se corresponda con las características específicas del consumidor. Consumo anual de portadores energéticos Para el análisis de los portadores energéticos de la entidad, en la Tabla 2.2 se partió de los datos recogidos de la facturas de los consumos de los diferentes portadores en los departamentos de economía y mantenimiento, dicha información está actualizada pudiendo comprobar que existe un control continuo en el consumo de los portadores, en el centro se consumen los siguientes datos. Con diferentes informaciones y mediciones (Año 2010) se pudo realizar el siguiente gráfico de Pareto donde se llevaron los portadores a toneladas de petróleo equivalente (TEP), se observa que la electricidad es el portador más significativo con un 64.30 %, el fuel oil un 27.10 %, el diesel 8.00 % y la gasolina es la menos significativa con un 0,60 %.Esto nos ayuda a centrar nuestro estudio de eficiencia en la electricidad siendo estos los más explotados. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 39 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero % tcc 200,00 102,00 175,00 100,00 100,00 99,83 99,61 150,00 98,00 93,92 100,00 96,00 94,00 93,92 50,00 10,60 5,69 0,00 E. Elect. 0,41 0,22 0,31 0,17 GPL Diesel Fuel Oil 92,00 90,00 tcc Portadores % % Acumulado Figura 2.2. Gráfico de Pareto de los portadores energéticos Composición de los costos por portadores El gráfico 2.3 corresponde a los costos por portadores de la instalación. Observando que la electricidad con un consumo de 130972.8 (MP) en el año 2010 es el más significativo de todos, representando en la misma el 73 % de la energía total consumida en la entidad, el consumo de la misma está determinado por los niveles de servicios de cada mes. % Acumalado 140000,00 130972,80 120,00 120000,00 100,00 100,00 80,00 73,55 60,00 60000,00 40000,00 0,00 40,00 27718,97 13874,37 20000,00 73,55 Electricidad 15,57 Gas licuado % MP 100000,00 80000,00 96,91 89,12 7,79 Fuel oíl Portadores 5495,38 3,09 Diesel 20,00 0,00 Costo (MP) % % Acumulado Figura.2.3 Estructura de los costos de los portadores energéticos Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 40 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Es significativo señalar que de los 10,9 MMP que es el presupuesto anual de la institución, al sector energético se destinan 128,6 MP, que representan el 1,18 % de los gastos 2.3.5 Generalidades del sistema de suministro eléctrico El Hospital “Guillermo L Fernández Hernández-Baquero por las características de su equipamiento y los servicios que presta está considerado un consumidor de primera categoría, este consta de un número considerable de nodos con cargas de diferente naturaleza y niveles de tensión. Esto hace que los análisis de flujo de carga sean muy complejos y requieran del apoyo de la modelación y de las mediciones de los parámetros del sistema para poder realizar una evaluación y efectuar mejoras en los índices de calidad y eficiencia de la red. A la entidad se le suministra la energía eléctrica a través de los circuitos 21 de las Coloradas o expreso y 2 del Caribe, ambos líneas de media tensión (13.8 kV). Tiene una subestación con un transformador en aceite que tiene una potencia de 1000 kVA y reduce el voltaje a 480 V. Este cuenta además con dos sistemas de generación diesel de 600 kVA = 480 kW. Cada uno para caso de emergencia. Según el esquema monolineal (Anexo 4), de dicha subestación salen dos circuitos principales: Uno que alimenta aproximadamente el 77 % de la carga nominal del hospital y el otro que alimenta aproximadamente el 23 % de la carga nominal, estos circuitos van a las pizarras de distribución (PGD), las cuales poseen breakers automáticos de donde se manipula el suministro de energía eléctrica a los transformadores ubicados en las diferentes áreas del hospital, los mismos son del tipo seco con conexión ∆/Υ aterrada. Dichos transformadores reducen el voltaje de 440 V a 220 V y 127 V con el neutro según el servicio que interese brindar, voltaje apto para la utilización de los equipos eléctricos (médicos y no médicos). Áreas o Sistemas más representativos en el consumo de portadores energéticos Los procesos más consumidores de energía eléctrica en la entidad son: ¾ Climatización y refrigeración (81 %) ¾ Sistema de Bombeo de agua (3 %) ¾ Tomógrafo (4 %) Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 41 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Comportamiento del consumo de energía eléctrica anual: El gráfico 2.4.1 muestra el comportamiento del plan y el consumo de energía eléctrica durante el año 2010, lo que comparamos con un período de 12 meses comprendido entre junio 2010- mayo 2011 (figura 2.4.2), por lo significativo del comportamiento. El mismo se obtuvo luego de analizar las diferentes facturas por meses para ver cuál ha sido el comportamiento de toda la energía eléctrica que se consumió. 80,00 MW 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 DI C V. T. NO O C B. AR ZO AB R IL M AY O JU NI O JU LI O AG O . SE PT . M FE EN ER O 10,00 0,00 REAL .Figura 2.4.1 Consumo de Energía Eléctrica Año 2010 80,00 MW 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 DI EN C ER O FE B. M AR ZO AB R IL M AY O V. NO T. O C JU NI O JU LI O AG O . SE PT . 10,00 0,00 REAL .Figura 2.4.1 Comportamiento del Consumo de Energía Eléctrica junio 2010mayo 2011 Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 42 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Estos gráficos corresponden al consumo total que se le ha facturado a la instalación, percatándonos que los meses de mayor gasto de energía en los diferentes años son los meses comprendidos desde mayo hasta octubre, a partir de estos meses comienza a estabilizarse el consumo de energía. Esto se debe a la situación que presenta el clima de nuestro país en los meses de verano, en los cuales la temperatura aumenta drásticamente y para mantener las condiciones óptimas de trabajo de los equipos de electromedicina se requiere un mayor trabajo del equipamiento de climatización, sin embargo, de acuerdo con las lecturas existe una aparente disminución en el consumo de este portador entre los meses de febrero- abril de 2011, lo que no es real, pues las lecturas estuvieron afectadas por fallas del metro contador que no fueron detectadas en el momento oportuno, ni por la contabilidad interna, ni por la OBE. Índice de consumo de electricidad: Registros históricos de servicios contra energía eléctrica En el grafico 2.5.1 se puede conocer el registro histórico de la producción y la energía consumida anual en el último quinquenio, para poder tener una breve idea del comportamiento de los portadores de estos últimos años, observándose un decrecimiento de los servicios prestados a la población en relación con la energía consumida en kWh. 1000000 900000 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 905098 813103 72021 2006 816023 71823 2007 71817 2008 Consumo (kWH) 830503 73133 2009 827792 73772 2010 838503,8 72513,2 Promedio Servicios Prestados Figura 2.5.1 Registro histórico de Servicios contra Energía Eléctrica 20062010 Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 43 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Para realizar el análisis de la electricidad primeramente se analizó la base de datos disponible del año 2010. En la siguiente figura el índice de consumo de electricidad se recuerda que el mismo está definido como la cantidad de MWh contra los servicios prestados, es decir MWh/SP. Para mostrar más claramente se muestra el gráfico del índice de consumo teniendo en cuenta la energía eléctrica consumida (Fig. 2.5.2) 0,014 0,012 MWh/SP 0,010 0,008 0,006 0,004 0,002 Fe b. M ar zo Ab ril M ay o Ju ni o Ju l io Ag os Se pt . O ct . No v. Di c. En er o 0,000 Indice de Consumo (MWh/SP) Figura 2.5.2 Índices de Consumo año 2010 En el gráfico 2.6 refleja el comportamiento entre el consumo de energía (MWh) contra los servicios prestados por la entidad durante el año 2010. Podemos observar que durante los meses de julio a septiembre no hay correspondencia entre los servicios prestados y el consumo de energía eléctrica, existen dos factores que justifican la disminución en la prestación de servicios, primeramente en estos meses los planes de servicios prestados son menores por vacaciones masivas del personal de la entidad y por las características de la población del territorio, que por ser mayoritariamente de otras partes del país vacacionan en sus territorios de origen. El elevado consumo energético pudiera justificarse con las altas temperaturas del verano y la necesidad de mantener el clima para la conservación y condiciones óptimas de trabajo del equipamiento electromédico que requiere un mayor consumo por climatización, sin embargo, el estudio demuestra que aún no se toman todas las medidas necesarias para lograr la correspondencia entre estos elementos, que deben ser los indicadores para medir Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 44 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero el índice de eficiencia de la institución, valorando que el IC promedio es de 0,0110 MWh/SP y en esos meses oscila entre los 0,0119 y 0,0133 MW/h/SP, al igual que 8000 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 7000 6000 S/P 5000 4000 3000 2000 1000 Fe b. M ar zo Ab ril M ay o Ju ni o Ju l io Ag os Se pt . O ct . No v. Di c. En er o 0 MWh en diciembre que se dispara hasta los 0,0147 MWh/SP (ver fig. 2.5.2) S. Prest. E. C.(MWh) Figura 2.6. Energía Eléctrica contra Servicios prestados Cuando se analiza en forma de gráfico de dispersión con coeficiente de correlación R2 ≥ 0,75, el índice de consumo de electricidad, se obtienen gráficos que demuestran la no correlación entre la cantidad de pacientes atendidos y los kWh. En el gráfico 2.6 se observa que no existe correlación con un coeficiente R² = 0.4416, además de que el valor de la pendiente es negativo. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 45 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Figura 2.7. Gráfico de Dispersión Mediante el gráfico de la figura 2.5 podemos ver que en los primeros meses del año 2010 el índice de consumo alcanza su mayor valor, debido a que históricamente se ha estudiado que en este período el plan de servicios se eleva producto a las actividades del hospital (cirugías partos, ingresos etc.) Los meses de menor índice son los de verano producto al poco personal en la entidad. Análisis de la facturación eléctrica Mediante el Acuerdo No. 3944, del Comité Ejecutivo del Consejo de Ministros, fueron aprobados, con carácter provisional hasta tanto sea adoptada la nueva legislación sobre la organización de La Administración Central del Estado, el objetivo y las funciones y atribuciones específicas de este ministerio, entre las que se encuentra la de dirigir, ejecutar y controlar la aplicación de la política de precios del Estado. Se aplicará a los servicios de consumidores clasificados como de Media Tensión con instalaciones de cogeneración u otras que generen energía eléctrica, cuya demanda máxima del SEN sea igual o inferior a su capacidad de generación (en kW) en explotación activa o mantenimientos planificados, cuya extensión sea inferior a un mes completo de la facturación de electricidad. En caso que la industria cese su explotación activa por tiempo continuo, superior a un mes completo de facturación, se aplicará en toda su envergadura la tarifa correspondiente a este nivel de voltaje. La tarifa eléctrica aplicada al Hospital Guillermo Luis Fernández Hernández- Baquero es la siguiente: Tarifa de media tensión (M-1.A) ,20h o más de servicios, $5,00 mensuales x cada kW contratado en horario pico (17:00-21:00). ¾ $ 0.083 por cada kWh consumido en el horario pico. ¾ $ 0.042 por cada kWh consumido en el horario del día. ¾ $ 0.028 por cada kWh consumido en horario de madrugada. Las industrias contratarán la máxima demanda para el control de la penalización, sobre la base de la capacidad real necesaria (capacidad real de todas las instalaciones eléctricas deducidas las capacidades de su instalación de Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 46 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero generación disponible), más la capacidad de su mayor instalación de generación propia, pero nunca mayor del 90 % de la capacidad instalada de transformación. Si la demanda máxima registrada en el horario de día y pico es mayor que la contratada, se facturará el exceso al triple del valor de la demanda de la tarifa de media tensión M-1.A., o sea $ 15,00 por kW en exceso. Se aplica la cláusula del factor de potencia. Se aplica la cláusula de ajuste por variación del precio del combustible. Se penalizará con un factor de potencia menor de 0.90. Entre 0.90 y 0.92, no habrá penalización ni bonificación, quedando la factura sin variación. Se bonificará con un factor de potencia de 0.92 hasta 0.96. Cuando el factor de potencia sea mayor de 0.96, la bonificación se calculará utilizando el valor de 0.96. En el gráfico 2.7 se muestra el análisis de la tarifa eléctrica en los años del 2008 hasta abril del 2011, donde se puede percatar que el 2011 lleva un 20% del total de los gastos de facturación. Figura 2.8. Análisis de la tarifa eléctrica por año Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 47 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Figura 2.9. Estructura de gasto de la facturación eléctrica En el gráfico 2.8 se aprecia que el consumo durante el día es el que más aporta a la facturación eléctrica con un 84 %, seguido por las penalizaciones con un 13 %, debido al bajo factor de potencia existente en la instalación. Levantamiento de cargas instaladas Para tener una idea general de las cargas instaladas en la entidad se realizó un levantamiento cuyo resultado aparece en la tabla correspondiente (Anexo 1). Como resultado del análisis realizado se tiene que, la potencia instalada es 1307.76kW. Con toda la información recuperada, es posible conocer la estructura de esta carga instalada, con la cual se tiene una idea del peso que representa cada familia de equipos en la composición global de los consumidores mostrándose estos resultados en el gráfico 2.10. Los equipos de climatización y la refrigeración son los que definen el consumo de energía eléctrica en el hospital. Como se observa en este gráfico, el mayor peso de consumo en la carga instalada en la entidad recae sobre la climatización, la cual representa un 81 %, seguida por los equipos de lavandería los cuales suman un 4 %, continúan la iluminación general con un 3 %, al igual que los equipos de electromedicina con un 2 % y por último los equipos de cocina y esterilización que son los menores consumidores del hospital. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 48 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Estratificando el consumo de potencia activa a partir de cálculos estimados del tiempo de trabajo de todas las cargas del hospital se pudo realizar un gráfico de Pareto. Se tomó como base la misma estructura de la potencia instalada pero en este caso el gráfico de barra y el de por ciento acumulativo indican que entre la climatización, tomógrafo y la iluminación general se consume aproximadamente el 90 % de la energía eléctrica (Ver gráfico 2.10.). Figura 2.10. Estructura de las cargas instaladas Figura 2.11. Gráfico de Pareto del pronóstico de la demanda tomando como referencia la estructura de la carga instalada Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 49 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Figura 2.12. Comportamiento de las potencias Activa, Reactiva y Aparente El gráfico 2.11 representa el comportamiento de las potencias trifásicas P, Q, y S de la entidad. Con este gráfico se llegó a la conclusión de que el mismo está subcargado, donde el mayor valor de la potencia aparente en ese año es de 250 kVA lo que equivale a un coeficiente de carga del transformador de un 25 % aproximadamente, por debajo de la capacidad nominal del transformador que es de 1000 kVA. Además se puede observar en la figura que la diferencia entre el consumo de potencia activa y aparente es muy pequeña a consecuencia del bajo consumo de reactivos de manera general, lo cual se manifiesta en un factor de potencia que oscila entre 0.83 y 0.87. Análisis del comportamiento del factor de potencia en el Hospital en el transcurso del año 2010 El factor de potencia energéticamente hablando es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente del circuito, es una medida del grado de aprovechamiento de la energía eléctrica; como se muestra en el gráfico 2.12 el factor de potencia en el del hospital se encuentra fuera de los parámetros establecidos para un óptimo funcionamiento, por lo que se concluye que existe una descompensación del factor de potencia que requiere una atención inmediata. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 50 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Para el análisis del comportamiento del factor de potencia en el sistema se puede ver en la figura donde existe un bajo factor de potencia incluso con valores muy pequeños como 0.50, esto es debido a la falta de instalación de banco de condensadores que regulen el cosφ del centro. En las lecturas dio un promedio de 0.83 lo que demuestra la falta de instrumentos y de tecnología para la regulación del mismo. Figura 2.13. Historial del Factor de Potencia (Ver Anexo 1) Figura 2.14. Importe por penalización del Fp. (Anexo 1) Como se ha podido observar en el gráfico 2.13 los años que más han afectado la economía del hospital producto de las penalizaciones del bajo factor de potencia ha sido el año 2010, la cifra estaba valorada en más de 8000 CUP, con respecto al 2011 el estudio se realizó hasta abril y lleva más de $2000 CUP, por eso es Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 51 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero preciso la reducción en el costo de la electricidad para mantener un el nivel de consumo de potencia reactiva por debajo del valor penalizable, según el sistema tarifario en vigor. Ya que un factor de potencia alto permite la optimización de los diferentes componentes de una instalación. Se evita el sobredimensionamiento de algunos equipos, sin embargo, para lograr los mejores resultados a nivel técnico, la corrección debe llevarse a cabo lo más cerca posible de los receptores. 2.3.6 Resultados de la aplicación de las herramientas de la Gestión Energética Cálculos de beneficios económicos en la institución Cálculos de beneficios potenciales para mejorar el factor de potencia Si se conecta al hospital un banco de condensadores, se podrá ahorrar anualmente una suma de dinero considerable, pudiendo realizar de esta forma otras inversiones en beneficio de la entidad. Tabla 2.3 Beneficios potenciales Factor de Potencia Mejora del Factor de Potencia en HGLFHB Beneficios potenciales kWh/año $ /año - 1274.4 Método de cálculo estimado empleado Los beneficios económicos se pueden obtener empleando los siguientes datos y ecuaciones: Tabla 2.4 Datos para el cálculo estimado (FPD) Factor de potencia deseado (0.94) 200.4 (FPB) Factor de potencia base (0.92) 9419.33 (Ippa)Importe por penalización anual 1074 (Itpa) Importe total promedio anual 10493.33 Ecuación para determinar el Importe por FP = 0.9 anual (IFP=0.90) Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 52 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero IFP(0.90 ) = Itpa − Ippa Ecuación 2.1 Importe por Factor de Potencia Ecuación para determinar el Importe por Bonificación por elevar el FP a 0.94 (IFP=0.94): IFP ( 0 . 94 ) = ⎡ ⎛ 0 . 92 ⎢ ⎜ 0 . 94 ⎣⎝ ⎤ ⎞ ⎟ − 1 ⎥ xIFP ⎠ ⎦ ( 0 . 90 ) Ecuación 2.2 Importe por Bonificación Ecuación para determinar el Importe Ahorrado Anualmente (IAA) IAA = IFP (0.90 ) + IFP(0.94 ) Ecuación 2.3 Importe horrado anualmente Beneficios potenciales para mejorar la demanda contratada Tabla 2.5 Demanda contratada Demanda Contratada Beneficios potenciales kWh/año Demanda contratada mayor a la real registrada $ /año 3975.00 Tabla 2.6 Datos para el cálculo estimado Los beneficios económicos se pueden determinar empleando los siguientes datos y ecuaciones: (DMC) demanda máxima contratada: 220 (DMRP) demanda máxima real promedio: 123 (DMR) demanda máxima registrada: 133 (PKDC) precio por cada kW de demanda contratada: 5 Ecuación para el cálculo de la demanda máxima contratada propuesta: Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 53 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero MDP = DMRP.100% 80% Ecuación 2.4 Demanda máxima contratada Ecuación para el cálculo del beneficio potencial ($/año): BP = (DMC − MDP ).PKDCx12 Ecuación 2.5 Beneficio Potencia En el análisis de iluminación se hizo un levantamiento de la cantidad de lámparas, cuyo resultado se recogen, donde se pudo comprobar que existen aún un número considerables de lámparas que podrían ser sustituidas, de 40 W por 32 W. Esto le traería a la entidad grandes beneficios debido a que si se hacen estos cambios se podrá ahorrar anualmente una suma de dinero considerable. Método de cálculo empleado La Energía Eléctrica Ahorrada se puede determinar empleando los siguientes datos y ecuaciones: Tabla 2.7 Beneficios por cambios de lámparas ineficientes Fuente de Luz propia Cambio de 839 lámparas fluorescentes ineficientes (40W) x lámparas fluorescentes eficientes (32 W). Beneficios potenciales kWh/año $ /año 73730 11059.5 Tabla 2.8 Datos para el cálculo estimado (PLNE) Potencia instalada de las lámparas no eficientes existentes (kW) 33.6 (PLE) Potencia instalada de las lámparas eficientes (kW) 13.4 (Tal) Tiempo de trabajo anual del alumbrado 3650 Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 54 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Ecuación para el cálculo de (CLNE), consumo de lámparas no eficientes existentes (kWh) CNLE = PLNE .Tal Ecuación 2.6 Consumo de lámparas no eficientes Ecuación para el cálculo de (CLE), consumo de las lámparas eficientes (kWh) CLE = PLE.Tal Ecuación 2.7 Consumo de lámparas eficientes Ecuación para el cálculo de la Energía Eléctrica Ahorrada (Ea): Ea = CLNE − CLE Ecuación 2.8 Energía Eléctrica Ahorrada Nota: En la realización del cálculo se tuvo en consideración como promedio el factor de uso de las luminarias en los diferentes locales alrededor de 10h. Falta de insulación en las redes de vapor: Tabla 2.9 Insulación en las redes de vapor Insulaciones en las redes de Vapor Insulación de 28m de tuberías de 2” y de 8 válvulas de las redes distribución de vapor Beneficios potenciales kWh/año $ /año 1 715.5 248.75 Método de cálculo empleado Se tuvo en cuenta para el cálculo la diferencia de temperatura de trabajo del vapor con el medio ambiente (125 grados C) y la presión del vapor (8.5 atm), el diámetro (2”) y longitud del cada tramo de tubería sin insular (28m) y por tablas se determinó las pérdidas de energía en k Cal/metros lineales * hora; se empleó la siguiente fórmula para el cálculo de las pérdidas en ton * hora fuel oíl. Se asumió que cada válvula sin insulación representa 1 m de tubería sin insular (8 válvulas = 8 m). Pérdidas (ton * hora) = (# metros x k Cal/metros lineales * hora) / (9 600 k Cal/Kg. x 1 000 Kg. / ton) Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 55 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Tabla 2.10 Datos de beneficio de las tuberías de vapor Diámetro Longitud Pérdidas Ton / hora (Inch) (m) (kcal/metros lineales*hora) 2 28 399 0.0012 Se llevó este total x hora a 4 horas diarias de trabajo de la caldera = 0.028 ton * día, se convirtió la ton de Fuel oíl a TCC utilizando el factor de conversión 0.9903 =0.028, este resultado se divide por el factor de conversión de TCC a Electricidad (0.340) = 0.082 MWh * día x 1000 = 82 kWh*día x 365 días al año = 29930 kWh/año. Falta de hermeticidad en locales climatizados Tabla 2.11 Beneficios potenciales en los locales climatizados Locales Climatizados Lograr la hermeticidad en paredes, evitar filtraciones donde están instalados los aires (Terapia intermedia, Cardiología, Cuerpo de guardia, etc.). Beneficios potenciales kWh/año $ /año 3532.032 529.8048,00 Método de cálculo Potencia instalada 18 aires acondicionados (kW): (18 aires acondicionados x 560 W)/1000 = 10.08kW Se le aplica el 4 % de pérdidas x Falta de Hermeticidad = 0.4032 kW Tiempo de trabajo: 8 h/día Potencia ahorrada anual (kWh/año) = (Potencia Instaladas x pérdidas)/100 x Tiempo de trabajo x 365 días= 0.4032 kW x 24 h x 365 días = 3532.032 kWh/año Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 56 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Principales oportunidades de beneficios potenciales detectadas Tabla 2.12 Beneficios potenciales Benef. Potenciales Descripción 1 2 3 4 5 Cambio de 839 lámparas fluorescentes ineficientes (40W) x lámparas fluorescentes eficientes (32 W) Logrando la hermeticidad en Locales Climatizados Insulación de 28m de tuberías de 2” y de 8 válvulas de las redes de distribución de vapor Demanda contratada mayor a la real registrada Mejora del Factor de Potencia en Hospital Guillermo Luis kWh/año $ /año 73730 11059.5 3 532.032 529.80 1 715.5 248.7 215 865 3975.0 168298 1274.4 - - - - 463 140.5 17087.4 Aplicación de métodos de estimulación para el uso 6 racional de portadores energéticos que se vinculen directamente con el desempeño de cada trabajador en el centro. Aplicación de medidas disciplinarias, administrativas 7 o de otra índole ante violaciones de lo establecido en el Programa Energético. Total Implementación del Sistema de Gestión Energética ¾ Mantener el máximo de eficiencia en el almacenamiento, distribución, consumo y utilización de la energía y sus residuales, con el propósito de seguir la disminución sistemática de los índices de consumo e influir de forma decisiva en la mejoría de los servicios prestados por el Hospital. ¾ Mantener una adecuada organización y control de la contabilidad de los portadores energéticos. ¾ Desarrollar una ética de la conservación de la energía, favoreciendo la protección del Medio Ambiente. ¾ Tomando como guía el Capítulo 8 del Manual para la organización de la dirección técnica en la producción, referido a la Gestión Energética, como un Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 57 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero instrumento didáctico y práctico, mantener un trabajo dinámico, que nos permita una labor más eficiente en todo lo concerniente a los portadores energéticos. ¾ Perfeccionar la metodología y ejecución de las Inspecciones y Auditorías Energéticas, de forma que quede en cada una de ellas bien definido dónde están las dificultades, cuantificando las pérdidas y dictando las medidas concretas y necesarias para su erradicación. ¾ Determinar dónde están las potencialidades de ahorro de portadores energéticos y confeccionar los programas para su explotación. ¾ Confeccionar el Programa de Ahorro de Electricidad en Cuba (PAEC), Plan y Programa de Economía Energética con mejor calidad, compatibilizado con el Plan de Negocios y el aseguramiento de los presupuestos para la ejecución de las inversiones, de ser estas necesarias. ¾ Preparar un personal capacitado para integrar el Grupo de Economía Energética, que sea capaz de enfrentar cualquier reto técnico que se le presente. ¾ Mejorar la vinculación que existe entre el comportamiento de los indicadores energéticos y los resultados económicos. ¾ Establecer dentro del sistema de estimulación la bonificación por ahorros de portadores energéticos, en especial al personal que influye directamente en esos ahorros. ¾ Integrar la preparación, la divulgación y la información energética, a fin de aumentar la educación hacia el control y el uso racional de la energía. ¾ El Sistema de Gestión Energética elaborado para implantarlo en el Hospital debe estar confeccionado a partir de la integración de diez elementos fundamentales: Estructura y organización del Grupo de Economía Energética: ¾ Auditoría Energética ¾ Programa de Economía Energética ¾ Reglamentación Técnica de Equipos y Sistemas, para asegurar el Uso Racional de la Energía ¾ Planificación Energética ¾ Inspección Energética Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 58 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero ¾ Investigación e Innovación Tecnológica ¾ Preparación del Personal y Divulgación Energética ¾ Evaluación de resultados 2.4 Plan de medidas cuantificado para dar solución al banco de problemas energéticos Para la mejor utilización de los equipos y así lograr un incremento de la eficiencia energética, se trazaron un grupo de medidas: Energía Eléctrica ¾ Garantizar la lectura diaria del metro contador del hospital en general. ¾ Realizar mensualmente auditorías energéticas en toda el área del hospital. ¾ Se hará uso racional de los elevadores, solo se moverá en ellos el personal que realmente lo necesite. (de 3 solo se quedará 1 trabajando después de las 5pm.Se ahorra 22kWh). ¾ Se desplazará el funcionamiento del horario pico (5pm-9pm.22kW) el uso racional de todos los motores eléctricos, motobombas para agua, etc. ¾ Mantener limpios los bombillos ahorradores y luminarias fluorescentes, así como los acrílicos que protegen las lámparas para no disminuir el nivel de iluminación del hospital. ¾ Desconectar los trasformadores de lámparas que no se usen, ya que están deterioradas y tratar de recuperarlos en mantenimiento (ahorro 1.1kWh). ¾ Garantizar el mantenimiento de todos los motores, incluyendo el alineamiento y engrase de los puntos móviles de apoyo, para así brindar una operación segura y con buena eficiencia energética (ahorra 140kWh diario). ¾ Evitar que el tanque de agua elevado y los dos de reserva de nefrología se desborden y así se logrará ahorrar agua y electricidad (ahorra 11kWh). ¾ Instalar banco de condensadores para así mejorar el factor de potencia y evitar las penalizaciones de la OBE (ahorra $300.00 mensual promedio). ¾ Seccionalizar los circuitos eléctricos de iluminación (ahorra hasta un 30%). Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 59 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Refrigeración ¾ Asegurarse que las puertas cierren herméticamente, revisando periódicamente las juntas para que sellen correctamente (ahorra 400kWh diario). ¾ No introducir productos calientes en las cámaras de refrigeración (ahorra 2220kWh diario). ¾ No sobrecargar de productos los refrigeradores ni las cámaras, solamente mantenerlas a su capacidad normal. (ahorra 400kWh). Climatización ¾ No utilizar los acondicionadores de aire no tecnológicos en los horarios picos, instalar brazos hidráulicos y bisagras de vaivén en las puertas de los locales climatizados, no abrir estas puertas frecuentemente ya que así se pierde energía (en 5 horas 16.8 kWh). ¾ Limpiar cada 15 días los filtros de los acondicionadores de aire y los Split para evitar sobre consumo. Fijar el termostato de los equipos a 24 grados centígrados (4.5 kWh). ¾ Revisar los salideros de aire por ventanas y puertas (ahorra hasta un 20%, 18 kWh). ¾ Plantas Eléctricas Auxiliares (Grupo Electrógenos) Volvo - Penta 600kVA. ¾ Maximizar la utilización de las plantas en horarios picos, se alimentará un 73 % de todo el hospital y no de la red nacional. Se ejecutará esta acción en cuanto la OBE lo solicite. Hasta 250 kWh cuando se necesite. ¾ Controlar el consumo de diesel y el tiempo de trabajo de las Plantas Eléctricas. ¾ Evitar que las mismas trabajen por debajo de su carga nominal ya que son en estos casos ineficientes. 2.5 Sistema de Gestión Total Eficiente de Energía en la entidad La utilización racional de la energía requiere de métodos racionales que enfoquen la solución del sobre-consumo, el exceso de pérdidas, la explotación de las instalaciones, desde el punto de vista técnico-económico y ambiental. Por otra parte las diferentes soluciones y medidas a implantar están basadas en un Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 60 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero análisis integral que se corresponda con las características específicas del consumidor. Para lograr la eficiencia energética de forma sistemática es necesaria la aplicación apropiada de un conjunto de conocimientos y métodos que garanticen esta práctica. Ellos deben ser aplicados a los medios de trabajo, los recursos humanos, los procesos, la organización del trabajo, los métodos de dirección, control y planificación. A tal efecto, se ha desarrollado una tecnología para la Gestión Energética en las entidades, que sintetiza la experiencia, procedimientos y herramientas obtenidas en la labor por elevar la eficiencia y reducir los costos energéticos en la industria y los servicios. Acciones para implementar Sistema de Gestión Total Eficiente de la Energía ¾ Capacitación al Consejo de Dirección y especialistas en el uso de la energía. ¾ Establecimiento de un nuevo sistema de monitoreo, evaluación, control y mejora continua del manejo de la energía. ¾ Identificación de las oportunidades de conservación y uso eficiente de la energía en el hospital. ¾ Proposición, en orden de factibilidad, de los proyectos para el aprovechamiento de las oportunidades identificadas. ¾ Organización y capacitación del personal que decide en la eficiencia energética. ¾ Establecimiento de un programa efectivo de concienzación y motivación de los recursos humanos del hospital hacia la eficiencia energética. ¾ Preparación de la entidad para auto diagnosticarse en eficiencia energética. 2.5.1 Propuestas de inversión para la institución El Hospital ha sido penalizado por bajo Factor de Potencia en estos últimos años, por lo que proponemos mejorarlo mediante la instalación de un banco de condensadores que logre disminuir el consumo de reactivo con la consecuente mejora del factor de potencia, lo que permite la disminución de las pérdidas en todo el sistema y podemos liberar capacidades en los equipos, reduciendo las caídas de tensión, así como lograr que la instalación en su conjunto tenga un factor de potencia superior. Esto reduce el costo de electricidad, cuando la tarifa Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 61 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero incluye recargos por bajo factor de potencia y bonificaciones por valores elevados, lo cual suele ser la mayor ventaja económica de esta propuesta. La potencia reactiva no puede ser anulada debido a que muchos equipos la utilizan para su funcionamiento, sin embargo su circulación por transformadores y líneas de las instalaciones produce pérdidas de energía, lo que hace necesario llevar de la mano estos elementos inversamente proporcionales para solucionar satisfactoriamente el problema. Tenemos que el factor de potencia actual en la instalación es de 0.83 por lo que es necesario instalar un banco de condensadores, para que este sea elevado a 0.94 y de esta forma la instalación sería bonificada. Cálculo del banco de condensadores para el mejoramiento del Factor de Potencia Datos: Pn= Potencia Aparente nominal cos ϕ (real ) = 0,83 cos ϕ (deseado ) = 0,94 Pa= Potencia Activa demandada Qc= Cantidad de reactivo necesario para compensar Q= Potencia reactiva Sn=1000kVA Cálculos: Ecuación 2.9 Potencia activa Pa = Sn ⋅ cos ϕ (0,83) Pa = 830kW Mejora del Factor de Potencia: Ecuación 2.10 Qc = Pa.(0,309 ) Qc = 257ckVAr Se necesitan 0.309 kVAr por cada kW de la carga para mejorar el factor de potencia (Ver Anexo 1). Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 62 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Para una carga de 830 kW se necesitan 256.47kVAr de compensación de reactivo. Compensación en los terminales del transformador: Ecuación 2.11. Potencia reactiva Q = Sn 2 − Pa 2 Q = 557,76kVAr Ecuación 2.12. Potencia reactiva del sistema Qsist = Q − Qc Qsist = 301,29kVAr Ecuación 2.13. Potencia aparente S1 = Pa 2 + Qsist 2 S1 = 882,9kVA Comprobación del cos ϕ cos ϕ = Pa S1 cos ϕ = 0,94 Compensación para incrementar la potencia activa disponible Para una carga de 100kW y un factor de potencia de 0.83 inductivo, la potencia aparente de la carga adicional es de: Ecuación 2.14. Potencia aparente para una carga adicional S2 = P(c arg aadicional ) fp (inductivo ) S 2 = 125kVA La potencia reactiva para la carga adicional sería Ecuación 2.15 Potencia reactiva para una carga adicional Q2 = S 2 2 − P2 2 Q 2 = 75kVAr La potencia total a alimentar será: Ecuación 2.16 Potencia total Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 63 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Pt = P1 + P 2 Pt = 930kW La máxima capacidad reactiva de un trasformador de 1000 kVA cuando entrega 930 kW sería: Q2 = S 2 2 − P2 2 Q 2 = 367 kVAr La potencia total demandada por la instalación después de conectada la carga adicional sería: Ecuación 2.17 Potencia reactiva total Qt = Q1 + Q 2 Qt = 632,7kVA El banco mínimo de capacitores a instalar es: Qc = 265,76kVAr Cálculos de las pérdidas por transformación antes de la compensación Datos: Pfe = Pérdidasenelhierro2,594kW T 1 = T 3 = Tiempo det rabajodeltransformadorenhoras ⋅ 720h Pcu = Pérdidasenelcobre ⋅ 11,115kW Ecuación 2.18. Pérdidas por transformación antes de la compensación: 2 ⎛ kVAr ⎞ Pt (ac ) = Pfe ⋅ T 1 + ⎜ ⎟ ⋅ Pcu ⋅ T 3 ⎝ kVAn ⎠ Pt (ac ) = 110282,90 / año Pérdidas después de la compensación: Ecuación 2.19 Pérdidas por transformación después de la compensación: 2 ⎛ S1 ⎞ Pt (dc ) = Pfe ⋅ T 1 + ⎜ ⎟ Pcu ⋅ T 3 ⎝ kVAn ⎠ Pt (dc ) = 96350,03kW / año Ahorro en pérdidas después de la compensación: Ecuación 2.20 Ahorro en pérdidas después de la compensación: Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 64 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero ∆Pt = Pt (ac ) − Pt (dc ) ∆Pt = 168298,44kW / año Capacidad Liberada: Ecuación 2.21. Capacidad liberada: kVA1 = Pa cos ϕ1 kVA1 = 954 Ecuación 2.22. Pérdidas: kVA2 = kVA1 ⋅ (cos ϕ1 − cos ϕ 2 ) kVA2 = 882,95 kVA2 = kVA1 − kVA2 kVA2 = 71,05 2.5.2 Valoración Económica A continuación se presenta un estudio del impacto que produce la compensación de la potencia reactiva en los sistemas eléctricos, para ello se han cuantificado las pérdidas actuales que se tienen en el sistema, el costo que representa la implementación de las inversiones necesarias y el tiempo de recuperación. Los indicadores dinámicos para la evaluación de las inversiones, parten del desarrollo de un modelo, en el que se consideran las entradas (ingresos) y las salidas (gastos) de efectivo a causa de realizar el proyecto, calculando el flujo resultante en varios años. Costo de los Bancos de condensadores El costo estimado de los bancos de condensadores se valora según la oferta de la firma suministradora, en el caso que se ocupa la firma suministradora es la Corporación COPEXTEL, S.A., esta firma ya incluye el costo de los bancos de condensadores. Bancos de capacitores automáticos 230 y 440 V, 3Ø, 60 Hz, compuestos de condensadores VARPLUS2 con membrana de supresión, resistencia de descarga y fusible de protección incluidos. Construidos con materiales compatibles con el ambiente, Regulador Automático / Manual NR-6 con microprocesador y protecciones (desconexión y reconexión automática) por regulación inestable, baja tensión, sobretensión, sobretemperatura, sobrecargas armónicas, Disyuntor Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 65 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero General interbloqueado con la puerta. MARCA MERLIN GERIN. Contactores TELEMECANIQUE tipo LC1. Tabla 2.13 Costos de transformadores No. Descripción Costo Total (CUC) 1. Banco de Condensadores de 260 kVAr 3120 Ahorro en pérdidas eléctricas Cuando se realiza la compensación en cualquier entidad, se reduce en gran medida las pérdidas, permitiendo un ahorro monetario. Tabla 2.14. Ahorro en pérdidas eléctricas Pérdidas AC Pérdidas DC Ahorro pérdidas 110282.90 kW/año 96358.03 kW/año 168298 kW/año Tiempo de recuperación de la inversión Ta = Inversióntotal / penalizaciones + ahorroenpérdidas Ta = 0,013 La inversión se recupera en menos de un mes aproximadamente. Resultados de la inclusión en el sistema eléctrico del Banco de Condensadores: ¾ Ahorro por pérdidas de energía eléctrica 168298 kW/año. ¾ Ahorro por concepto de penalización en el orden de $ 58983.24 MN al año. ¾ Pago por concepto de bonificación que equivale $ 14880.27 MN al año. Otro aspecto a tener en cuenta es la disminución de la demanda contratada desde valores de (300 kW hasta 220 kW), representa una disminución en cuanto al pago por demanda contratada de $ 3975. Facturación: Importe Cargo Variable (ICV) = [(Prp * Cp) + (Prd * Cd)] * K Cargo Variable = [(0.083*108874) + (0.04*449273)] * 1.486 = 40133.089 Importe Cargo Fijo (ICF) = Prcf * Dc Cargo Fijo = 5.00 * 250 = 1250 Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 66 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Importe de pérdidas IPerd =168298 Importe Facturación Normal (IFN) = ICF + ICV + IPERD (IFN) =58281.089 Importe Factor de Potencia (IFP) = IFN * [(fp normal / fp real) – 1] Penalizaciones: Caso 1 Penalización: IFP = 58281.089*[(0.90/0.83) – 1] IFP = 4915.27*12=58983.24 Bonificación: IFP = 58281.089* [(0.92/0.94)-1] IFP = -1240.023*12 = -14880.27 al año 2.6 Conclusiones del capítulo: En el capítulo fueron objeto de análisis los consumos históricos de portadores energéticos, mediante los cuales se pudo constatar que los mayores consumos de la empresa recaen en la Electricidad con un 94.02 %. Dentro del análisis se observó que existe un factor de potencia de 0.83 y se establecieron los Índices de consumo del Hospital. Mediante la supervisión energética realizada se conocieron los problemas existentes con respecto al nivel de conocimiento de los trabajadores sobre gestión y eficiencia energética, el estado del equipamiento y las instalaciones, los cuales afectan la operatividad y fiabilidad del sistema. Las principales dificultades detectadas están referidas fundamentalmente a: ¾ Insuficiente análisis de los índices de eficiencia energética ¾ Desconocimiento de la incidencia de cada portador energético en el consumo total ¾ La instrumentación es insuficiente para el control de la eficiencia energética ¾ No existen mecanismos efectivos para lograr la motivación por el ahorro de energía. ¾ Sistema de información y planificación energética poco efectivos Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 67 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero ¾ Desconocimiento por los trabajadores de la tarifa aplicada a la empresa ¾ Los equipos más consumidores no cuentan con metas de consumo ¾ No existe un sistema de divulgación interno de las experiencias en materia de ahorro de energía. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 68 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero CAPÍTULO III: Sistema de Gestión Ambiental y particularidades del tratamiento de residuales 3.1 Introducción En el presente capítulo se abordan los temas fundamentales relacionados con el diagnóstico de las prioridades ambientales y las particularidades del sistema de tratamiento de residuales en este centro asistencial. Se parte de un análisis del Sistema de Gestión Ambiental y posteriormente se destacan las fortalezas y debilidades en este sentido. Se realiza un análisis de las principales deficiencias en el SGA y se determinan los aspectos ambientales a resolver, así como el comportamiento al tratamiento de residuales y los resultados de la aplicación de las herramientas de la Gestión Ambiental, basadas en las normas cubanas e internacionales establecidas a tal efecto. 3.2 Generalidades del Sistema de Gestión Ambiental: Existen muchas formas de definir un SGA, pero evidentemente todas ellas se refieren al mismo concepto. Por ello, podemos tomar a modo de primera definición, la recogida en la ISO 14001: Un Sistema de Gestión Ambiental, “ es la parte del sistema general de gestión que incluye la estructura organizativa, la planificación de las actividades, las prácticas, las responsabilidades, los procedimientos, los procesos y los recursos para desarrollar, implantar, llevar a efecto, revisar, y mantener al día la política medioambiental.” No obstante, existen otras formas de definir un SGA, que son más fácil de interpretar para todos como la siguiente: Un Sistema de Gestión Ambiental, “ es un conjunto de procedimientos, técnicas y elementos organizativos y de control, sencillos, que adaptados a las particularidades de una empresa, tienden a conseguir tres objetivos claves: 1. El cumplimiento de la legislación ambiental 2. La mejora del comportamiento ambiental 3. La comunicación externa de estos hechos Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 69 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Objetivos de la implantación de un SGA Este tipo de sistema tiene como principales objetivos los siguientes: 1. Conocer el nivel del cumplimiento de la normativa medioambiental de la organización donde se implanta. 2. Evaluar y reducir los posibles impactos ambientales actuales y futuros de actividades y servicios. 3. Mejorar la relación con las administraciones competentes y la imagen externa de actividades y productos. 4. Aumentar la competitividad mediante la racionalización de aquellos procesos que generen residuos y emisiones. 5. Anticipar los requerimientos de sus propios clientes. 6. Mejora de la imagen para evitar posibles conflictos de la organización con la comunidad donde se integra la organización. Metodología a seguir en la creación de un SGA: Si se quiere ahorrar tiempo y recursos al implantar un Sistema de Gestión Ambiental, es importante seguir un plan de acción sencillo y efectivo. Los pasos a seguir podrían ser los siguientes: 1. Obtención del compromiso de la dirección, que ha de apoyar el SGA y comunicar este compromiso a toda la organización. 2. Escoger un equipo responsable para la creación e implantación del SGA con suficiente formación medioambiental y conocimiento de la estructura y funcionamiento de la organización. 3. Preparar un esquema con las tareas a realizar y un presupuesto que incluya los gastos de personal, de formación, de consultores externos, y de los materiales y equipos necesarios. 4. Formación de un equipo de coordinación de la implantación, con presencia de representantes de todas las áreas de la organización. 5. Involucrar a los trabajadores que son los mejores conocedores de la actividad que se desarrolla en la empresa. 6. Evaluación inicial para conocer el estado actual de la empresa, observar las prácticas ambientales que se llevan a cabo y determinar las posibles áreas donde es posible mejorar. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 70 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero 7. Modificación de la planificación en función de los resultados de la etapa anterior, y establecer los recursos necesarios para ello. 8. Preparación de los procedimientos de actuación necesarios y de la documentación necesaria. 9. Verificar un plan de acción flexible que permita adaptarse a los cambios que se puedan presentar en el futuro. 10. Formación de los empleados, principalmente se debe informar a éstos de los impactos de las actividades que llevan a cabo y de los nuevos procedimientos para minimizar los mismos. 11. Asegurar las mejoras continuas mediante auditorias y controles periódicos. Política Ambiental Revisión por la Dirección Planificación Comprobación y acción correcta - Aspectos ambientales - Requisitos legales - Objetivos y metas - Programas - Seguimiento y medición - No conformidades y acciones correctoras y preventivas - Registros identificables - Auditorias del SGA Implantación y funcionamiento - Estructuras y responsabilidades - Formación, sensibilización y competencia - Comunicación - Documentación y control - Planes de emergencia Fig. 3.1 Elementos que integran un Sistema de Gestión Ambiental Según directrices propias Reconocimiento interno Según normativa Reconocimiento externo NC-ISO-14001 Requerimientos Adicionales Automáticamente R/135-2006 del CITMA Figura 3.2. Opciones de implantación de un SGA Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 71 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero MOTIVACIONES Y VENTAJAS DE LA IMPLANTACIÓN DE LOS SGA La implementación de un Sistema de Gestión Medioambiental es una práctica voluntaria de una empresa. A pesar de ello, comienza a considerarse necesaria por muchas razones: -Creciente rechazo hacia las empresas que degradan el medio ambiente. -Aumento del interés de los ciudadanos por aquellas organizaciones y productos con algún tipo de distintivo ambiental. -Gran incremento de la normativa ambiental que dificulta que se garantice su cumplimiento. -Demanda de las empresas a sus proveedores de una garantía de un buen nivel de gestión ambiental. -Posibilidad de aprovechar mejor los recursos y reducir el volumen de residuos y emisiones generados. Presión Social Presión Legislativa Implantación del SGA Ventajas Competitivas Presión de Mercado Mayor Rendimiento Figura 3.3. Motivaciones para la implantación de un SGA Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 72 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Aparte de las motivaciones anteriores, el éxito de la implantación de un SGA también radica en la gran cantidad de ventajas directas e indirectas y que en la totalidad de los casos se pueden traducir en beneficios económicos. Los beneficios potenciales de la implantación de un SGMA podrían ser los siguientes: 1. Ahorro de costos a medio y largo plazo - Gracias a la revisión del sistema productivo se consigue disminuir el consumo de materias primas, agua y energía. A la vez que ello comportará una optimización de los costes derivados de la gestión de los residuos y emisiones que se generan. - La disminución del riesgo de accidentes, con el correspondiente ahorro costes - derivados (indemnizaciones, trabajos en de descontaminación, etc.). Supone reducir considerablemente la probabilidad de recibir una sanción por incumplimiento de la normativa ambiental y sus costes asociados. 2. Mejora de la imagen - Acredita frente a terceros, clientes, administración, empleados y público en general su correcta gestión ambiental, de forma que mejora sustancialmente la imagen corporativa de la organización. 3. Cumplimiento de la legislación y mejora de las relaciones con la Administración Ambiental A tal efecto basamos el estudio a partir de lo dispuesto en las Normas Cubanas establecidas a tal efecto (NC 133-202; NC 133-202-1; NC 134-202; NC 135-202; NC 39/99 e ISO 14001), así como la Norma Internacional ISO/FDIS 50001, con el cumplimiento de las mismas garantizamos: - Asegura el cumplimiento de la legislación ambiental. - Permite adoptar una política activa frente a futuras regulaciones. - Evita posibles sanciones e infracciones mediante su prevención. - Facilita la concesión o renovación de permisos o licencias, así como la obtención de ayudas públicas para llevar a cabo actuaciones medioambientales. 4. Aumento de la motivación de los empleados - Un punto importante a considerar en los SGA es la implicación de todo el personal en el cumplimiento de los objetivos fijados, así como en la necesidad de que el personal reciba la formación adecuada para el correcto Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 73 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero desarrollo del sistema. Las principales ventajas de implementar un SGA en una organización se refieren a los siguientes aspectos: • Tiende al cumplimiento de la legislación ambiental vigente • Reduce los gastos innecesarios • Mejora la imagen corporativa • Aumenta la competitividad • Mayor motivación de los empleados 3.2.1 Prioridades Ambientales y personas que deciden en las mismas El estudio minucioso de las áreas donde se genera el mayor volumen de los residuales, tanto sólidos como líquidos y emanaciones gaseosas al ambiente (peligrosos o no) en esta institución, arrojó los siguientes resultados: Tabla 3.1 Prioridades ambientales PRIORIDAD Morgue Laboratorio Patológica AREA OPERTARIO Anatomía Patológica Anatomía Anatomía Patológica Biseladores (2) Auxiliares (3) Técnicos (3) Auxiliares (3) JEFE INMEDIATO J´ Dpto. y J´ Servicios J´ Dpto. y J´ Servicios J´ Dpto. y J´ Servicios J´ Dpto. y J´ Servicios J´ Dpto. y J´ Servicios J´ Dpto. y J´ Servicios J´ Dpto. y J´ Servicios Incinerador Servicios Operador (1) Banco de Sangre Lab. Clínicos Auxiliares (3) Cuidados Intensivos C. Intensivos Auxiliares (3) Salones quirúrgicos (2) Cirugía Auxiliares (2) Salón de Parto Ginecología Auxiliares (4) Enfermería (18) Salas de hospitalizados Auxiliares (21) y Cuerpo de Guardia J´ Dpto. (18) y J´ Servicios Servicios J´ Servicios Evacuación residuales de Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera Obreros (2) 74 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero De la tabla anterior se desprende que se cuenta con 26 prioridades que generan la mayor cantidad de residuales, definidos dentro de 8 áreas, donde se involucran 45 operarios y 25 jefes inmediatos, sobre los cuales debe centrarse la atención, pues en ellos se concentra la responsabilidad del manejo y evacuación de estos residuales. Diagnóstico socio-ambiental al personal que incide en las prioridades ambientales de la institución: ¾ Bajo nivel escolar de los operarios. ¾ Insuficiente preparación en lo referido a Gestión Ambiental y salud del trabajo de los operarios y J´ inmediatos. ¾ No existe motivación ni compromiso con la Gestión Ambiental en los operarios, J´ inmediatos y directivos. ¾ No tienen conciencia del papel que juegan en la Gestión Ambiental de la institución y el entorno ni los operarios, J´ inmediatos ni directivos. ¾ Realizan mecánicamente sus labores atendiendo a la rutina, sin que exista una preparación previa para ocupar los puestos. ¾ No existe atención priorizada ni a operarios, ni jefes inmediatos. ¾ No cuentan con los medios de protección necesarios ni con los insumos para la clasificación de los residuales. 3.2.2 Aspectos Ambientales a resolver En este sentido debemos destacar que la institución cuenta con un Banco de Problemas General en el cual se recogen los aspectos ambientales fundamentales a resolver, dentro de los objetivos planteados para la gestión ambiental, sin embargo no se encuentran desglosados por áreas, por lo que los trabajadores no tienen conciencia de los problemas puntuales de sus puestos de trabajo, debido a lo cual que no son capaces de actuar sobre los mismos. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 75 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Tabla 3.2. Aspectos ambientales a resolver OBJETIVO ASPECTOS AMBIENTALES A RESOLVER 1. Insuficiente preparación del personal en Gestión Ambiental 2. Falta de motivación y compromiso de trabajadores y directivos con la Gestión Ambiental 4. Incrementar la eficiencia en la Gestión Ambiental de la institución 3. Desconocimiento y desinformación por parte de los trabajadores y directivos de efectos nocivos de su gestión 4. Falta de atención priorizada al personal que decide en la Gestión Ambiental 5. Carencia de medios de protección 6. Incinerador ineficiente 7. Carencia de transporte adecuado para la transportación de los residuales peligrosos 8. Traslado de la alimentación de hospitalizados por los mismos ascensores de personal y otros servicios 1. Insuficiente preparación del personal para la clasificación de los residuales 2. No existe control en la clasificación de los residuales 3. Carencia de monitoreo en la clasificación y tratamiento de los residuales 4. Carencia de los insumos necesarios para la clasificación de 5. Lograr un correcto tratamiento de los residuales los residuales 5. Carencia de medios de protección para la clasificación de los residuales 6. No está determinado adecuadamente el destino final de algunos residuales peligrosos 7. Vertimiento de residuales peligrosos en el vertedero municipal y redes de alcantarillado 8. Carencia de instrumentos y equipos que para la correcta determinación del volumen de residuales generado y vertidos 9. Carencia de transporte adecuado para traslado de los residuales hacia el vertedero municipal Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 76 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero 10. Tratamiento inadecuado a los residuales en el vertedero municipal 11. No existe chequeo y control por parte de Servicios Comunales de lo que se vierte en el vertedero municipal La tabla 2.2 nos muestra que en la entidad en su conjunto existen 18 aspectos ambientales fundamentales a resolver, en lo relacionado con la Gestión Ambiental y tratamiento de residuales, referidos a los objetivos de incrementar la eficiencia en la Gestión Ambiental de la institución y lograr un correcto tratamiento de los residuales en la misma, pues el No. 11 del último objetivo, realmente compete a la Dirección Municipal de Servicios Comunales, además se hace necesario desglosar los problemas por áreas, de forma tal se tenga el control de estos en las áreas afectadas. 3.2.3 Elementos generales de la insuficiente Gestión Ambiental Después de realizar un recorrido exhaustivo por toda la instalación e intercambiar con personal médico, paramédico y de servicio, así como monitorear el traslado y depósito de los residuales en el vertedero municipal (Ver anexos 3), se pudo determinar que las principales irregularidades que limitan adecuada Gestión Ambiental y el correcto tratamiento de los residuales en el Hospital están centradas en los siguientes aspectos. Deficiente gestión administrativa: Dentro de la gestión de la administración se detectaron como principales dificultades el que no se analizan los problemas de Gestión Ambiental y tratamiento de residuales en los Consejos de Dirección ni se le da seguimiento a las deficiencias que por azar se detectan. No se aplica el tratamiento diferenciado individual ni colectivo al personal que decide en la Gestión Ambiental y el tratamiento de residuales, ni existe evidencia de la aplicación de medidas disciplinarias, administrativas o de otra índole ante violaciones de lo establecido en los Programas de Gestión Ambiental y tratamiento de residuales. Deficiente control de los residuales que se generan: El control de los residuales que se generan no está sustentado en una herramienta que facilite el control de los mismos, el control se hace por unidades físicas (No. de Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 77 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero bloques viscerales, placentas y amputaciones) independientemente del volumen o masa que generen. No existe cultura del detalle en el sentido del control, lo que implica que los análisis estadísticos y posibles pronósticos no tengan la profundidad y veracidad necesaria. Existe una inadecuada preparación y concienzación de los recursos humanos y del estudiantado en materia de Gestión Ambiental. No se cuenta con un programa de preparación y actualización continua para el personal de dirección y los operadores de los puestos claves que garantice la optimización y eficiencia en la Gestión Ambiental y tratamiento de residuales para mantener un nivel adecuado en los indicadores estipulados, lo que demuestra que se hace necesario gestionar la preparación de los mismos, pues en el caso de los directivos los conocimientos sobre gestión Ambiental es muy pobre, careciendo de herramientas propias para realizar la supervisión. Las insuficiencias anteriores pudieran superarse mediante la gestión de preparación del personal y directivos mediante convenios con otras entidades como el ISMM y la Oficina Municipal del CITMA. Deficiente instrumentación: El centro no cuenta con ninguna herramienta para medir el volumen o masa de residuales generados y vertidos (básculas y otros similares). Carencia de insumos para el tratamiento de residuales: En este sentido se carece de las bolsas plásticas adecuadas para la recolección, clasificación, traslado y tratamiento de los residuales, así como cestos adecuados para su envase, pues no son suministrados por los organismos superiores, ni se asigna presupuesto para su adquisición, esto último queda en el epígrafe del presupuesto del terreno de nadie, es decir insumos, sin desglosar para esta actividad. Carencia de medios de transporte para los residuales: La institución carece de los medios de transporte de residuales, tanto internos como externos, pues los carros especializados para el movimiento interno de los mismos no existen y mucho menos para el transporte externo hacia los destinos finales. Carencia de medios de protección individual: El personal encargado de la limpieza, recolección, clasificación y tratamiento de los residuales carece de los medios mínimos necesarios, como guantes, calzado, Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 78 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero vestuario y filtros respiratorios. Las auxiliares trabajan con guantes quirúrgicos de goma desechados de esta actividad y los obreros que atienden el saneamiento de la institución lo hacen con guantes agrícolas, el calzado que usan son chancletas las auxiliares y los obreros el que tengan, el vestuario con el que se les antoje, pues no lo tienen asignados, no cuentan con tapaboca u otro filtro respiratorio. Carencia de medios de transporte Deficiente Gestión Administrativa Deficiente instrumentación Insuficiente Gestión Ambiental Carencia de medios de protección Carencia de insumos Deficiente control de residuales Figura 3.1 Gráfico causa y efecto de la insuficiente Gestión Ambiental 3.2.4 SGA y tratamiento de residuales Enfoque de gestión respeto al medio ambiente La institución debe basar su gestión en los siguientes pilares: Sistema de Gestión Ambiental que permita conocer y gestionar la repercusión que la actividad sanitaria desarrollada produce en el medio ambiente así como la realización de cambios en las instalaciones y operativas existentes, minimizando el impacto en el medio, al tiempo que se asegura el cumplimiento de la reglamentación ambiental e industrial aplicable. El seguimiento al cumplimiento de objetivos y metas mediante los indicadores de desempeño ambiental, y de los resultados de la evaluación del cumplimiento de la legislación y requisitos aplicables, para marcar las pautas de comportamiento en el proceso de mejora. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 79 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero En el hospital debe realizarse la identificación, evaluación y determinación de cuáles de sus aspectos ambientales derivados de las actividades, productos y servicios prestados (tanto en situaciones de funcionamiento normal como en situaciones anormales o de emergencia) puedan resultar en impactos (repercusión) significativos en el medio ambiente de forma que la organización pueda dirigir hacia ellos todos sus esfuerzos de mejora. Dichas actuaciones se pueden realizar mediante la determinación de: Gravedad (Gr): Grado de peligrosidad / incidencia Magnitud (Mg): Cuantificación del aspecto Frecuencia (Fr): Probabilidad de Ocurrencia Cada una de ellos puede alcanzar un valor que oscila de 1 a 5 utilizando para el cálculo de la Significancia la expresión (3Gr + 2Mg) x Fr. Los aspectos cuya importancia sea superior a 45 (derivado de sustituir en la anterior fórmula el valor medio (3) de cada una de las características evaluadas), serán considerados significativos. Siempre que sea necesario y al menos anualmente se debe revisar la valoración de los aspectos ambientales, a la luz de los resultados del seguimiento de los indicadores del desempeño ambiental. Al objeto de facilitar la asimilación de lo anterior, se analiza la interacción de las actividades del hospital con el medio ambiente mediante una doble vertiente: Aspectos Ambientales de la Actividad Asistencial; Aspectos derivados de las Actividades No Asistenciales o de Soporte. Entre los elementos más preocupantes a tener en cuenta tenemos: 1º. Evaluar, al menos cualitativamente el grado de contaminación atmosférica utilizando técnicas específicas como la de “Escala y Peso” empleada en el campo de Evaluación de Impacto Ambiental (EIA), cuyos métodos tienen como objetivo propiciar el análisis material de los proyectos de desarrollo para lograr que la toma de decisiones sea lo más lógica y racional posible y puede ser aplicable a diagnósticos ambientales específicos. Para ello se pueden realizar varias acciones que arrojen la información necesaria, como son: Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 80 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero 1. Mediciones de contaminantes del aire disponible como CO, CO2, SO2, NO2, Pb, polvo sedimentable y en suspensión, hollín e hidrocarburos, entre otros. 2. Cálculos de dispersión del SO2 expulsados por chimeneas 3. Cálculos del radio de protección sanitaria 4. Control del flujo de los vientos 5. Localización de otras fuentes fijas de contaminación atmosférica En esta institución se hace necesario estas mediciones, pues además de las chimeneas de los grupos electrógenos, cuenta con un incinerador que además de ser ineficiente en su combustión y contar con una sola cámara que en estos momentos está afectando a los asentamientos poblacionales que les quedan al suroeste. En estudios realizados a escala mundial se ha comprobado que los gases emanados por los incineradores de centros hospitalarios tienen entre otras las siguientes características: La emisión de bacterias o virases. La emisión de moléculas orgánicas de bajo peso molecular (como el tricloroetileno y el tetracloroetileno). La emisión de moléculas orgánicas de alto peso molecular (también llamados "productos de combustión incompleta", como los benzopirenos, los policloruros de bifenilo, los hidrocarburos aromáticos polinucleares y otros orgánicos policíclicos, muchos de estos cancerígenos) La emisión de partículas tóxicas suficientemente pequeñas para ser aspiradas a lo profundo de los pulmones. Las pequeñas partículas respirables están cargadas de metales pesados Los incineradores son un excelente generador de dioxinas y furanos (de la familia de las dibenzodioxinas y dibenzofuranos, comúnmente aglutinadas bajo la denominación de "dioxinas" y que son de las sustancias más cancerígenas que existen). Atendiendo a lo antes expuesto para el caso del incinerador proponemos: Modelación de las emisiones El incinerador perteneciente al Hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero, por su ubicación actual no cumple con lo establecido en cuanto a los requisitos higiénicos sanitarios establecidos para este tipo de instalación. Ya que sus emisiones afectan de Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 81 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero forma directa a los pobladores del Reparto Caribe, los cuales se quejan fundamentalmente del mal olor de estas, pues los humos por la dirección predominante de los vientos en el territorio se dirigen directamente hacia las viviendas ubicadas a partir de la calle Carlos J. Finlay hasta el edificio 49, así como en las instalaciones de los Combinados Lácteo y Cárnico, Acopio, CUBIZA y almacenes de la Unión de Empresas del Níquel, por su cercanía a dicha fuente contaminante. En ocasiones al variar la dirección del viento afecta las demás áreas del mencionado reparto. La construcción de este incinerador se llevó a cabo por el centro de proyectos del níquel (CEPRONI) en conjunto con la empresa de la construcción ECI # 3, el cual cuenta con un área de aproximadamente 40 m2 y su principio de funcionamiento está basado en una sola cámara para la quema de residuales hospitalarios (En la actualidad para estos menesteres se utilizan incineradores de doble cámara). En dicho incinerador desde su construcción hasta la fecha se han quemado los residuales provenientes de diferentes áreas de la instalación hospitalaria. Por lo que existe una gran variedad en los desperdicios que en él se incineran, generalmente de origen orgánico. Los principales materiales que en él se queman fueron obtenidos por entrevista con los responsables de las áreas que tributan los residuales y el operador de dicha instalación y están caracterizados fundamentalmente por: desechos provenientes de la morgue, salones quirúrgicos, salón de parto, banco de sangre y laboratorios. El estado técnico del equipamiento del incinerador es de forma general bueno, pero vale destacar que no cuenta con un control de la temperatura para la quema de los residuales, el mismo trabaja a una temperatura constante de alrededor de los 850 0C, lo que trae consigo que no se tenga un control riguroso de la temperatura a la cual se queman los diferentes materiales que se incineran en esta instalación, lo que pudiera traer consigo que se emitan a la atmósfera diferentes contaminantes como consecuencia de una quema incompleta. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 82 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Para tratar de mitigar el efecto del incinerador se propone, como una posible solución, el cambio en la localización del mismo tratando por esta vía que las emisiones no afecten de forma tan directa a la población del reparto Caribe y las instituciones antes mencionadas, así como valorar la posibilidad de mejorar sus características técnicas. Con el objetivo de validar la propuesta para una nueva localización del incinerador en el presente trabajo se propone realizar un estudio del cálculo de la zona de protección sanitaria para la nueva micro localización, partiendo del radio mínimo admisible de protección sanitaria para esta clase de instalación y los parámetros meteorológicos de la zona de estudio los cuales se pueden obtener por mediciones realizadas en la estaciones meteorológicas ubicadas en el territorio (EPM y Aeropuerto Orestes Acosta). También realizar el cálculo de la altura mínima admisible de la chimenea para la expulsión de los diferentes contaminantes que son emitidos al aire, según la norma vigente para tales efectos. Cálculo de la zona de protección sanitaria Para darle respuesta a la factibilidad de la nueva micro localización del incinerador, se propone emplear una metodología de acuerdo con lo establecido en la norma cubana NC 93-02-202 ¨Requisitos Higiénicos Sanitarios: Concentraciones máximas admisibles, alturas mínimas de expulsión y zonas de protección sanitarias.¨ (Modificada por la NC 39/1999) Para el cálculo de la zona de protección sanitaria del incinerador o fuente contaminante del aire se determina en su micro localización por la fórmula siguiente: l = 0.5l0 ( p Ur + ) p0 Us Donde: Ur: Velocidad media anual del viento en el rumbo dado Us: Velocidad media anual del viento en la región L: Radio de protección sanitaria por rumbo Lo: Radio mínimo admisible de protección sanitaria dependiente de la clase de industria P: Frecuencia promedio anual del viento en el rumbo dado Po: Frecuencia promedio de referencia del los vientos imaginaria circular (Ver valores en anexo 2.3 y esquema en anexo 2.4) Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 83 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Cada radio de protección sanitaria calculado se traza desde el centro de la fuente emisora en el sentido del viento. El contorno obtenido definirá la zona de protección sanitaria de dicha fuente, siendo en este caso el mayor radio obtenido de 754 m. Dentro de los límites de la zona de protección sanitaria se prohíbe la construcción de viviendas, centros y áreas de recreación y descanso de la población, centros de estudio, hospitalarios e instalaciones de carácter social o de similares características. 2º. El tratamiento de los residuales, fundamentalmente sólidos, aunque no debemos descuidar el caso específico de la sangre, la cual en su mayoría en estos momentos se está drenando por la mesa de preparación de cadáveres de la morgue diluida con cloro, pues el incinerador no cumple con los requisitos para la quema de los materiales plásticos (combustión incompleta), dejando una gran cantidad de residuos sólidos y emanando gran cantidad de partículas de carbón y CO. En el caso de los residuales sólidos no son clasificados y separados para darles el destino final adecuado y se vierten en el vertedero municipal (ver fotos de anexo 3). 3.3 Plan de medidas para dar solución a los aspectos ambientales a resolver: Para garantizar una adecuada Gestión Ambiental y el correcto tratamiento de los residuales, se propone el siguiente plan de medidas: Gestión Ambiental: ¾ Gestionar y garantizar la preparación de directivos y trabajadores en los aspectos básicos de la Gestión Ambiental, para lo cual se cuenta con personal altamente capacitado en el territorio, fundamentalmente en el ISMM. ¾ Incrementar la motivación y compromiso de directivos y trabajadores con la Gestión Ambiental con acciones concretas de concientización y pertenencia. ¾ Realizar acciones de divulgación de los efectos nocivos que puede generar la actividad asistencial hospitalaria y sus consecuencias. ¾ Crear un sistema de atención priorizada y personificada con los obreros y directivos que deciden en la Gestión Ambiental y tratamiento de residuales que incluya la alimentación, vestuario y los medios de protección mínimos adecuados. ¾ Independizar el traslado a través de los ascensores de los alimentos a las salas de hospitalizados de el traslado de personal y otros servicios. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 84 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero ¾ Realizar inversión en la adquisición de un nuevo incinerador de doble cámara y fijar su ubicación fuera de los perímetros del hospital de forma tal que no afecte comunidad alguna o realizar reformas sustanciales en el existente que mitigue la situación actual, así como en los medios de transporte e instrumentos de medida para cuantificar los residuales producidos y vertidos que si urge su adquisición. ¾ Implementar el sistema de control y monitoreo de la recolección, clasificación, transporte y tratamiento final de los residuales producidos. ¾ Gestionar se garanticen los medios de protección e insumos necesarios para la recolección, clasificación transporte y tratamiento final de los residuales producidos. ¾ Crear las condiciones necesarias para el tratamiento final de los residuales peligrosos y eliminar de inmediato su depósito en el vertedero municipal. ¾ Crear una comisión conjunta de la institución, la Dirección Municipal de Salud, Higiene y Epidemiología y la Dirección Municipal de Servicios comunales para el monitoreo y control del vertimiento y tratamiento de los residuales en el vertedero municipal. 3.4 Conclusiones del capítulo En el presente capítulo fueron objeto de análisis las principales deficiencias desde el punto de vista de la Gestión Ambiental y el tratamiento de residuales, mediante lo cual se pudo constatar que las mayores dificultades están centradas en aspectos organizativos y de gestión administrativa. Mediante la observación y contactos con los trabajadores y directivos realizados se conocieron los problemas existentes con respecto al nivel de conocimiento de los trabajadores sobre gestión energética y tratamiento de residuales, el estado del equipamiento y las instalaciones, los cuales afectan la operatividad y fiabilidad del sistema. Las principales dificultades detectadas están referidas en lo fundamental a: ¾ Insuficiente dominio por trabajadores y directivos del SGE y tratamiento de residuales. ¾ Falta de motivación y compromiso de estos con la GE en la institución. ¾ Carencia de divulgación del SGE y la implicación ambiental de la institución ¾ No existe atención priorizada a los trabajadores y directivos que deciden en la GA y tratamiento de residuales. ¾ Carencia de ascensores para servicios especializados. ¾ Tecnología inadecuada para la incineración y el transporte de residuales. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 85 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero ¾ No existe control y monitoreo en la recolección, clasificación, transporte y tratamiento final de los residuales producidos. ¾ Carencia de insumos y medios de protección. ¾ .Desconocimiento y condiciones para el tratamiento final de residuales peligrosos. ¾ Vertimiento de residuales peligrosos en lugares inadecuados. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 86 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Conclusiones Generales: Luego del análisis de las condiciones actuales, los resultados expuestos, las medidas adoptadas y la realización del diagnóstico Energético y Ambiental en el Hospital Guillermo Luis Fernández-Hernández Baquero, se llegó a las siguientes conclusiones: 1. El diagnóstico energético y ambiental realizado, constituye una base para su realización en instalaciones hospitalarias con características similares, con el fin de valorar el consumo de los portadores energéticos y su proyección ambiental. 2. Queda demostrado que aún existe un gran número de insuficiencias por resolver, tanto en el control del consumo de los portadores energéticos, como en la proyección ambiental de la institución. 3. Se evidencia que existe una reserva importante para el ahorro de estos portadores y la necesidad apremiante de aplicar un sistema de gestión ambiental que mejore la imagen de la institución, las que se resuelven en su mayoría, aplicando el sistema de medidas propuesto en la presente investigación, siendo aplicables a otras instalaciones con características similares. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 87 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Recomendaciones: 1. Dar seguimiento por la institución de forma sistemática al diagnóstico preliminar realizado, a través de un diagnóstico en profundidad, evaluando como una prioridad de la administración, la solución a las insuficiencias detectadas en el consumo de portadores energéticos y la proyección ambiental de la institución y socializar la experiencia en el sector, como vía de aplicación en otras instalaciones con características similares. 2. Aprovechar las reservas de ahorro detectadas para mejorar los índices económicos en la gestión energética, comenzando de forma inmediata la aplicación del sistema de mejoras derivado de la presente investigación, así como utilizar las herramientas del Sistema de Gestión Ambiental propuestas para mejorar la proyección ambiental de la institución. 3. Dejar abierto el horizonte a futuras investigaciones que puedan profundizar en la aplicación consciente de los Sistemas Integrados de Gestión Energética y Gestión ambiental. Autor: Lic. Ramón Alberto Martija Herrera 88 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero BIBLIOGRAFÍA 1. ACOSTA MARRERO, GUSTAVO. Sicrometría práctica del aire exterior. Editorial científico – técnica, 1999. 2. ALEMÁN LÓPEZ, J. F.; H. ECHEMENDÍA MOURE. Gestión empresarial con vistas a disminuir la demanda máxima de la Red en la empresa de Alcoholes Finos de Caña SA. (ALFICSA). Cienfuegos: Fórum de Ciencia y Técnica, 2006. 3. ÁLVAREZ., Y. B.Tesis: Compensación de la energía reactiva en el Hospital Guillermo Luis Fernández – Hernández Baquero. Moa. 2009. 4. ARZOLA R. J. ″Sistemas de Ingeniería″. La Habana: Editorial “Felix Varela”, 2000. 5. AYDOGAN O., YUN L., y SINGH C. ″Post-Outage Reactive Power Flow Calculations by Genetic Algorithms: Constrained Optimization Approach″. IEEE Transactions on Power Systems, vol. 20, no. 3, august 2005. 6. BABÓN, GONZÁLEZ. J. 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Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero ANEXO A TABLA 1 Consumo eléctrico hospital Guillermo Luís junio/2010-mayo/2011 Mes Junio/2010 Plan (MW) Real (MW) 72,00 71,88 Julio/2010 75,00 68,68 Agosto/2010 Septiembre/2010 Octubre/2010 73,00 72,00 72,00 73,04 74,10 74,45 Noviembre/2010 72,00 61,52 Diciembre/2010 63,00 53,32 Enero/2011 Febrero/2011 Marzo/2011 Abril/2011 Mayo/2011 Promedio 55,46 55,02 56,07 62,19 65,10 66,07 60,14 38,83 42,42 46,74 68,47 61,13 Observaciones Equipos de esterilización fuera de servicio Equipos de esterilización fuera de servicio Equipos de esterilización fuera de servicio Problemas con el contador Problemas con el contador Problemas con el contador TABLA 2 Incremento de la demanda con las nuevas instalaciones de pediatría Sistemas Alumbrado Tomacorrientes Tomacorrientes Climatización Equipamiento Totales Potencia instalada (Kw) 12,50 35,25 2,25 5,36 0,00 55,36 Voltaje (V) No. De fases 127 127 220 220 127 y 220 1 1 2 2 2 Incremento potencia demandada (Kw) 8,75 7,75 0,50 5,36 16,08 38,44 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo B Esquema metodológico para la implementación del Sistema de GTEE �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo C Representación gráfica de la implementación del Sistema de GTEE �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo 1.1 Tabla 1.1 Índice de consumo. MESES Enero Feb. Marzo Abril Mayo Junio Julio Agos Sept. Oct. Nov. Dic. Total E. C. Serv. (MWh) Prest. 6913 6627 6415 6647 6160 5811 5782 5484 5859 6518 6187 5369 5495. de Cons MWh/SP 55,171 53,405 59,514 61,718 67,671 71,878 68,683 73,039 74,101 65,389 67,58 78,952 0,0080 0,0081 0,0093 0,0093 0,0110 0,0124 0,0119 0,0133 0,0126 0,0100 0,0109 0,0147 PROMEDIO 73772 797,101 0,0110 Tabla 1.2 Energía Consumida contra Servicios Prestados 2010 SERVICIOS PRESTADOS MESES Enero Feb. Marzo Abril Mayo Junio Julio Agos Sept. Oct. Nov. Dic. P. Cons. C. Total Cama Ext. Guard. 907 762 817 732 745 692 709 752 796 808 791 689 768 789 838 1195 866 645 814 747 808 923 843 646 5238 5076 4760 4720 4549 4474 4259 3985 4255 4787 4553 4034 6913 6627 6415 6647 6160 5811 5782 5484 5859 6518 6187 5369 ENERGIA Dif. Serv. / CONSUMIDA (MWh) P. Cama 6006 55,171 5865 53,405 5598 59,514 5915 61,718 5415 67,671 5119 71,878 5073 68,683 4732 73,039 5063 74,101 5710 65,389 5396 67,58 4680 78,952 PROMEDIO 766,7 823,5 4557,5 6147,7 5381,0 66,425 5496. de Cons MWh 0,0080 0,0081 0,0093 0,0093 0,0110 0,0124 0,0119 0,0133 0,0126 0,0100 0,0109 0,0147 0,0110 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Tabla 1.2 Levantamiento de la carga instalada. Familia de equipos Consumo (kW) Climatización y Refrigeración 1058,8 Caldera y Cocina 36,80 Somatón 60,00 Iluminación general 39,76 Electromedicina 26,00 Lavandería 26,00 Ascensores 24,00 Turbina y Esterilización 36,00 Tabla 1.3. Consumo de energía activa y reactiva en todo el año. Pot. Act (kWh) Meses Pot. React ( va.) Día Día Enero 30585 192.94 Febrero 30979 194.74 Marzo 35238 196.84 Abril 35721 187.65 Mayo 39409 200.90 Junio 40406 214.67 Julio 37675 189.96 Agosto 40660 197.71 Septiembre 40362 192.43 Octubre 40251 205.06 Noviembre 34269 187.28 Diciembre 177.03 28973 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Tabla 1.4. Importe por penalización del Factor de Potencia Meses Importe por Penalización de Factor de Potencia. Enero 549,22 Febrero 442,58 Marzo 396,11 Abril 277,42 Mayo 98,13 Junio 210,20 Julio 100,94 Agosto 107,02 Septiembre 589,81 Octubre 905,40 Noviembre 1223,82 Diciembre 1.427,90 Total 6328,55 Tabla 1.5. Análisis de la tarifa eléctrica por año Año Consumo 2008 99954,15 2009 130972,8 2010 109829,98 2011 48587,88 Tabla 1.6 Estructura de gasto de la facturación eléctrica. Año Demanda Contratada Día Pérdida Penalizaciones 2008 450 643689 23098 4221,1 2009 300 491732 24068 3541,24 2010 300 449273 23724 6328,55 2011 250 107851 7709 9531,12 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Tabla 1.7. Historial del factor de Potencia Año 2008 2009 2010 2011 Enero 0,84 0,84 0,84 0,75 Febrero 0,84 0,82 0,85 0,69 Marzo 0,86 0,82 0,86 0,67 Abril 0,86 0,50 0,87 0,78 Mayo 0,87 0,86 0,89 Junio 0,87 0,86 0,88 Julio 0,88 0,88 0,89 Agosto 0,88 0,88 0,89 Septiembre 0,92 0,88 0,85 Octubre 0,83 0,88 0,82 Noviembre 0,86 0,86 0,79 Diciembre 0,84 0,85 0,75 Tabla 1.8. Comportamiento de las potencias del sistema. Comportamiento del consumo de energía en el 2010 Meses P(kWh) Q(kVArh) S( va.) Enero 54441 35165,41 38896,15 Febrero 52570 32579,96 70927,62 Marzo 60996 36192,9 67081,6 Abril 58361 33074,7 76583,14 Mayo 68159 34918,89 44831,42 Junio 71599 38645,05 78578,65 Julio 69935 35828,76 81538,2 Agosto 72569 37178,2 90669,76 Septiembre 77101 47782,91 83400,3 Octubre 68355 49479,27 80702,5 Noviembre 63755 44002,37 66588,29 Diciembre 49977 177.03 47871,6 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Tabla 1.9. Importe por penalización del Factor de Potencia Año 2008 2009 2010 2011 Enero 523,83 733,54 549,22 2402,55 Febrero 549,47 911,50 442,58 2.643,78 Marzo 392,37 912,15 396,11 3.020,35 Abril 380,16 8.218,12 277,42 1.464,44 Mayo 315,59 493,18 98,13 Junio 285,68 413,24 210,20 Julio 214,10 226,83 100,94 Agosto 209,79 233,56 107,02 248,10 589,81 947,40 222,72 905,40 Noviembre 402,71 434,33 1.223,82 493,97 1.427,90 Septiembre Octubre Diciembre - - �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo 1.2: Tabla 1.2.1 Tabla de buscar el Factor K para el Cálculo de los Bancos de Condensadores. FACTOR DE POTENCIA Factor de potencia que se desea (cosϕ2) ORIGINAL (cosϕ1) 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.65 1.169 1.027 0.966 0.919 0.877 0.840 0.806 0.774 0.743 0.714 0.685 0.66 1.138 0.996 0.935 0.888 0.847 0.810 0.775 0.743 0.712 0.683 0.654 0.67 1.108 0.966 0.905 0.857 0.816 0.779 0.745 0.713 0.682 0.652 0.624 0.68 1.078 0.936 0.875 0.828 0.787 0.750 0.715 0.683 0.652 0.623 0.594 0.69 1.049 0.907 0.846 0.798 0.757 0.720 0.686 0.654 0.623 0.593 0.565 0.70 1.020 0.878 0.817 0.770 0.729 0.692 0.657 0.625 0.594 0.565 0.536 0.71 0.992 0.849 0.789 0.741 0.700 0.663 0.629 0.597 0.566 0.536 0.508 0.72 0.964 0.821 0.761 0.713 0.672 0.635 0.601 0.569 0.538 0.508 0.480 0.73 0.936 0.794 0.733 0.686 0.645 0.608 0.573 0.541 0.510 0.481 0.452 0.74 0.909 0.766 0.706 0.658 0.617 0.580 0.546 0.514 0.483 0.453 0.425 0.75 0.882 0.739 0.679 0.631 0.590 0.553 0.519 0.487 0.456 0.426 0.398 0.76 0.855 0.713 0.652 0.605 0.563 0.526 0.492 0.460 0.429 0.400 0.371 0.77 0.829 0.686 0.626 0.578 0.537 0.500 0.466 0.433 0.403 0.373 0.344 0.78 0.802 0.660 0.599 0.552 0.511 0.474 0.439 0.407 0.376 0.347 0.318 0.79 0.776 0.634 0.573 0.525 0.484 0.447 0.413 0.381 0.350 0.320 0.292 0.80 0.750 0.608 0.547 0.499 0.458 0.421 0.387 0.355 0.324 0.294 0.266 0.81 0.724 0.581 0.521 0.473 0.432 0.395 0.361 0.329 0.298 0.268 0.240 0.82 0.698 0.556 0.495 0.447 0.406 0.369 0.335 0.303 0.272 0.242 0.214 0.83 0.672 0.530 0.469 0.421 0.380 0.343 0.309 0.277 0.246 0.216 0.188 0.84 0.646 0.503 0.443 0.395 0.354 0.317 0.283 0.251 0.220 0.190 0.162 0.85 0.620 0.477 0.417 0.369 0.328 0.291 0.257 0.225 0.194 0.164 0.135 0.86 0.593 0.451 0.390 0.343 0.302 0.265 0.230 0.198 0.167 0.138 0.109 0.87 0.567 0.424 0.364 0.316 0.275 0.238 0.204 0.172 0.141 0.111 0.082 0.88 0.540 0.397 0.337 0.289 0.248 0.211 0.177 0.145 0.114 0.084 0.055 0.89 0.512 0.370 0.309 0.262 0.221 0.184 0.149 0.117 0.086 0.057 0.028 0.90 0.484 0.342 0.281 0.234 0.193 0.156 0.121 0.089 0.058 0.029 - 0.91 0.456 0.313 0.253 0.205 0.164 0.127 0.093 0.060 0.030 - - 0.92 0.426 0.284 0.223 0.175 0.134 0.097 0.063 0.031 - - - 0.93 0.395 0.253 0.192 0.145 0.104 0.067 0.032 - - - - 0.94 0.363 0.220 0.160 0.112 0.071 0.034 - - - - - 0.95 0.329 0.186 0.126 0.078 0.037 - - - - - - 0.96 0.292 0.149 0.089 0.041 - - - - - - - 0.97 0.251 0.108 0.048 - - - - - - - - 0.98 0.203 0.061 - - - - - - - - - �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Tabla1. 2.2. Composición de portadores (tcc). Portadores tcc % % Acumulado Energía Eléctrica 175 94.02 94.02 Fuel oíl 10.6 5.69 99.71 LPG 0.41 0.22 99.93 Diesel 0.13 0.07 100 Total 186.14 100 393.66 Tabla1. 2.3. Costos por Portadores. Portadores Costo (MP) Electricidad 130972.8 Fuel oíl 13874.37 Gas licuado 27718.97 Diesel 5495.38 Tabla1. 2.4 Registro Histórico de Servicios contra Energía Eléctrica Año 2006 2007 2008 2009 2010 Promedio Consumo (kWH) 813103 816023 905098 830503 827792 838503,8 Servicios Prestados 72021 71823 71817 73133 73772 72513,2 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo 1.3: Ubicación de los transformadores en el Hospital. No S, KVA Up, V Us, V Is, A Conexión Piso Ubicación T 1 1000 13800 460 1250 ∆/Υ 1 2 37 440 220/127 97 ∆/Υ 1 3 15 440 220/127 39 ∆/Υ 1 4 75 440 220/127 160 ∆/Υ 1 5 16 440 220/127 42 ∆/Υ 1 Cuarto subestación Entrada a las plantas eléctricas Al lado del baño de mantenimiento Al lado del taller de los eléctricos “C”. Al lado del taller de los eléctricos “C”. 6 50 440 220/127 131 ∆/Υ 1 7 45 440 220/127 118 ∆/Υ 1 8 37 440 220/127 42 ∆/Υ 3 Banco de la Ortopedia. No 1 sala de 9 16 440 220/127 42 ∆/Υ 3 Banco de la Ortopedia. No 2 sala de 10 16 440 220/127 42 ∆/Υ 3 Banco de prematuros. sala de 11 16 440 220/127 42 ∆/Υ 3 Banco de nefrología 12 10 440 220/127 26 ∆/Υ 3 Banco al lado del salón de operaciones. 13 150 440 220/127 131 ∆/Υ 3 14 27 440 220/127 71 ∆/Υ 3 Banco al lado del salón de operaciones. 15 50 440 220/127 396 ∆/Υ 3 Salón de operaciones 16 16 440 220/127 42 ∆/Υ 4 Sala de obstetricia. 17 50 440 220/127 131 ∆/Υ 4 Sala de puerperio. la �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo 1. 4: Monolineal Hospital �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo 2. 1: Problemas fundamentales en la Gestión Ambiental del Hospital: 1. Los alimentos a las salas de hospitalizados se realizan por los mismos ascensores por donde circula el personal, pues los ascensores de servicios están fuera de funcionamiento. 2. No existe un sistema de control efectivo de los residuales patológicos y no patológicos, pues no se carece de básculas, flujómetros u otros instrumentos para su control. En este sentido los residuales generados en los salones quirúrgicos como papel, gasa, algodón y otros son entregados a comunales para su posterior procesamiento, sin existir un sistema de control adecuado de lo que se genera y entrega, solo en el área de anatomía patológica se cuenta con un control de los elementos físicos que se entregan para incinerar, los que se contabilizan de la siguiente manera: o De 10 a 15 unidades (bloques visearles) mensuales. o De 90 a 100 placentas en dependencia del número de partos. o Alrededor de 10 000 ml de sangre (por aproximación) o Elementos de amputaciones (de acuerdo a las practicadas) o Alrededor de 24 kg de residuos de biopsias mensuales. Al alcohol utilizado en estas prácticas se les da otros usos y no se le da el tratamiento debido. 3. No todos los residuales generados en la instalación que deben ser incinerados se incineran, pues el incinerador instalado no responde a las condiciones de quemado de los mismos. 4. No existe la recirculación del aire en los salones quirúrgicos, pues no existe el sistema de clima central. 5. Se ha creado una situación de insatisfacción en la población aledaña a la institución por la contaminación atmosférica producida por el incinerador. �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo 2. 2: Características técnicas del incinerador: Características: Marca: WEISKAUPT Tipo: LIZ-B Nacionalidad: Alemania Año de fabricación: 2008 Potencia eléctrica: 1,64 Kw Cámaras de combustión: 1 Potencia llama del quemador: 415 Kw Control de temperatura: 0 a 800 oC Capacidad de quemado: 10 bloques visearles (*) (*) Es necesario señalar que con 10 bloques visearles o al introducirse los residuales de los salones como papel, gasa, algodón u otros la incineración se hace incompleta. Chimenea: Altura (h): 25 m Diámetro: 1 m en la base y 0,75 m en el cuerpo Ventilador de la chimenea: Potencia: 4,3 Kw Voltaje: 220 V Intensidad: 8,3 A RPM): 1736 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo 2.3: Datos para el cálculo del radio de la zona de protección sanitaria (Aportados por el Departamento de Gestión Ambiental Industrial) Zona de protección sanitaria Radio mínimo admisible Lo para Instalación de clase (3 )   Factores eólicos calculados por  rumbos: Rumbo Fact. eólico N 0,73 L 300 NNE 0,62 300 NE 1,04 312 ENE 1,72 516 E 2,58 774 ESE 1,34 SE 0,94 402 300 SSE 0,48 300 S 0,47 300 SSW 300 SW < 1,0 < 1,0 WSW < 1,0 300 W < 1,0 300 WNW < 1,0 300 NW < 1,0 300 NNW < 1,0 300 300 Zona de protección sanitaria  1 N 16 NNE 15 NE 14 ENE 13 E 12 ESE 11 SE 10 SSE 9 S 8 SSW 7 SW 6 WSW 5 W 4 WNW 3 NW 2 NNW 300  300  300  300  300  300  300  300  300  300  402  774  516  312  300  300  �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo 2.4 Color Colo Colo Colo Color Colo 0 150 metros 300 �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Anexo 3: Testimonio Gráfico: Medio de transporte para el traslado de los residuales sólidos Estado del vertedero antes de la descarga del Hospital (28/09/2011) �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Procedimiento para la descarga de los residuales en el vertedero Muestra de residuales vertidos �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Muestra de residuales vertidos Muestra de residuales vertidos �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Muestra de residuales vertidos Muestra de residuales vertidos �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Muestra de residuales vertidos Muestra de residuales vertidos �Diagnóstico energético - ambiental en Hospitales. Estudio de caso hospital Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero Muestra de residuales vertidos Estado del vertedero posterior a la descarga del Hospital (28/09/2011) � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tesis Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Diagnóstico energético-ambiental en hospitales. Estudio de caso hospital "Guillermo Luis Fernández Hernández-Baquero" Creator An entity primarily responsible for making the resource Ramón Alberto Martija Herrera Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Type The nature or genre of the resource Tesis maestría Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2013 https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/2701bffc87ba898b0625a985db5957c9.pdf 5416ad5f5504226b18d8d6b7a95986d3 PDF Text Text Tesis doctoral El desarrollo compensado como alternativa a la sustentabilidad en la minería(aprehensión ético- cultural) Juan Manuel Montero Peña �1 REPÚBLICA DE CUBA MINISTERIO DE EDUCACI ÓN SUPERIOR UNIVERSIDAD DE LA HABANA FACULTAD DE FILOSOFÍA DEPARTAMENTO DE FILOSOFÍA El desarrollo compensado como alternativa a la sustentabilidad en la minería (aprehensión ético – cultural) TESIS EN OPCIÓN AL GRADO CIENTÍFICO DE DOCTOR EN CIENCIAS FILOSÓFICAS Juan Manuel Montero Peña La Habana - 2006 �2 REPÚBLICA DE CUBA MINISTERIO DE EDUCACI ÓN SUPERIOR UNIVERSIDAD DE LA HABANA FACULTAD DE FILOSOFÍA DEPARTAMENTO DE FILOSOFÍA El desarrollo compensado como alternativa a la sustentabilidad en la minería (aprehensión ético – cultural) TESIS EN OPCIÓN AL GRADO CIENTÍFICO DE DOCTOR EN CIENCIAS FILOSÓFICAS AUTOR: M.Sc. Juan Manuel Montero Peña Tutores: Dr. C. Jorge Núñez Jover Dr. C. Eulicer Fernández Maresma Dr. C. José Otaño Noguel La Habana – 2006 �3 SÍNTESIS La Tesis, tiene como objetivo Analizar la concepción filosófica del desarrollo sustentable y su concreción en la actividad minera, elaborando un concepto que sirva de referencia a una minería que contribuya al logro de la sustentabilidad. Se valora la relación hombre – naturaleza – sociedad desde diferentes concepciones filosóficas, desde el planteamiento de las limitaciones en el abordaje del problema ambiental durante toda la modernidad y la crítica a la razón instrumental hasta la consideración del holismo ambiental como un enfoque imprescindible en la superación de las limitaciones existentes y un acercamiento a la historia de la ética y la ética ambiental. Se realiza un análisis crítico de la sustentabilidad, sus dimensiones y los aspectos metodológicos involucrados en los resultados que se esperan obtener al final de la tesis. Se profundiza en las singularidades de esta elaboración y se propone a partir de la herencia del pensamiento social cubano una nueva forma de plantear el desarrollo sustentable. Se plantea una nueva forma de analizar la sustentabilidad, el desarrollo compensado y se proponen indicadores de desarrollo compensado. Como resultados esperados la elaboración de un concepto alternativo de desarrollo para la industria minera y la determinación de un sistema de indicadores de desarrollo compensado. �4 ÍNDICE: Materias: Páginas: Introducción. 5 Capítulo I Esencia de la relación hombre – naturaleza – sociedad 15 1.1 La relación hombre – naturaleza – sociedad como fundamento de la existencia humana 15 1.2 La relación hombre - naturaleza – sociedad en la modernidad. 19 1.3 El problema ambiental 20 1.4 El holismo ambiental 24 1.5 La ética medio ambiental y el medio ambiente 28 Capítulo II El concepto desarrollo sustentable 34 2.1 Surgimiento del concepto desarrollo sustentable 34 2.2 Limitaciones y aciertos del concepto desarrollo sustentable 34 2.3 Las dimensiones de la sustentabilidad 51 2.4 Lo singular, lo particular y lo universal en el concepto desarrollo sustentable 58 2.5 Los grados de sustentabilidad 60 2.6 66 Características de los indicadores de sustentabilidad �5 Capítulo III El desarrollo compensado en la minería y sus indicadores 72 3.1 La minería como actividad económica 72 3.2 Realidad minera y ética del minero 76 3.3 La sustentabilidad en la minería 82 3.4 El desarrollo compensado 85 3.5 Indicadores de desarrollo compensado 93 3.6 Actividades alternativas para la sustentabilidad de la minería 112 Conclusiones 118 Recomendaciones 120 Bibliografía 121 Publicaciones y eventos del autor 148 �6 Introducción: El pasado siglo XX puede ser calificado como el de mayor avance en la conquista del hombre sobre la naturaleza. La actividad humana, utilizando las más diversas tecnologías, ha penetrado prácticamente todos los dominios del mundo, desde la manipulación genética hasta la exploración minera a través del uso de satélites artificiales. Indudablemente, en este recién iniciado siglo XXI, podemos hablar de la construcción de un nuevo entorno, el “[...] tecnocultural que vamos interponiendo entre nosotros y la naturaleza y al que nos hemos adaptado progresivamente conforme nos hemos alejado de la naturaleza” (Sanmartin, 2001:79-80). La ciencia y la tecnología se han convertido en aliados naturales del hombre en su enfrentamiento milenario a las “fuerzas ciegas” de la naturaleza. La búsqueda de un modelo de desarrollo, en que se armonicen los intereses de la naturaleza y la sociedad, se ha convertido en un imperativo de nuestra época. La toma de conciencia mundial sobre el carácter finito de los recursos naturales, ha situado en la mesa de los más diversos actores sociales la necesidad de encontrar una vía de desarrollo que permita perpetuar la especie humana, para lo cual se exige un medio ambiente donde sea posible la vida del hombre y las demás especies. La humanidad parece coincidir en que el tipo de modelo que debe imponerse es el de la sustentabilidad, el cual, en sus dimensiones, incluye lo ecológico, lo ambiental, lo político y lo social. Precisamente, en este campo de investigación se inserta la tesis de doctorado, en empeño de contribuir a precisar, dentro del proyecto social cubano, teóricamente, cómo la minería puede contribuir al desarrollo nacional. Un hito significativo en esta búsqueda lo representan los verdes, ellos “[…] centran su análisis de los problemas medioambientales en una crítica de la política y la economía actuales […]” (Dobson, 1999:12). Por eso es imprescindible el conocimiento de este movimiento que tiene en el Club de Roma (1970) y en su informe “Los límites del crecimiento” su inicio fundacional, a pesar de que estas ideas existen desde mucho antes. El mensaje sobre lo imposible de crecer más allá de los límites impuestos por la tierra (Meadows, 1999) identifica a los verdes y en ello reside su importancia. Ellos (Schumacher, 1999) tenían un criterio diferente con respecto a los que poseían la ilusión de pensar que en la era moderna, gracias a la ciencia y la tecnología, se puede continuar consumiendo y produciendo de forma ilimitada. Autores notables de esta línea de pensamiento ven al hombre como parte inseparable del medio ambiente (Owen, 1999) reclamando soluciones integrales del problema ambiental y el análisis holístico de las relaciones del hombre con la naturaleza. Tal es el caso del físico norteamericano F. Capra en el “Punto Crucial” en que cuestiona la razón instrumental dominante, en la modernidad, en nuestro modo de acercarnos a la �7 naturaleza y plantea la necesidad del análisis “[…] orgánico, holístico y ecológico” (Capra, 1999:52). De ahí que en la tesis se profundice en estos pensadores. En este mismo sentido se encuentra el emblemático trabajo de (Carson, 1999) “La Primavera Silenciosa” publicado en el 1962 y de extraordinaria relevancia en el movimiento ambiental posterior. El reto al análisis integral de los fenómenos ambientales se une al cuestionamiento al industrialismo como filosofía que pone en “[…] duda el crecimiento económico […]” (Porrit, 1999:43). Todos estos autores ofrecen un incuestionable aporte al pensamiento crítico de la época actual, por ello su imprescindible conocimiento y referencia. El ecofeminismo es otro hito en la historia del movimiento ambiental, referencia obligada en la construcción de un nuevo paradigma ambiental diferente al actual, que tiene en el patriarcado la causa común de la dominación de la mujer y de la naturaleza (Plant, 1999), (Shiva,1999), y busca desentrañar los verdaderos mecanismos de dominación de las mujeres en un intento de alcanzar “[…] la verdadera liberación de las relaciones humanas con la naturaleza” (Valdés, 2005:80). Su herencia teórica es valiosa en los planteamientos que sostiene esta investigación, a pesar de no abordar el análisis clasista en el planteo de las verdaderas causas de la explotación de la mujer. La ecología social, por su parte, aparece como una búsqueda de las causas de la dominación del medio ambiente a partir de la explotación del hombre por el hombre (Bookchin, 1999) sin llegar a ver en las relaciones de propiedad las causas de este fenómeno. La sustentabilidad “[…] emerge en el contexto de la globalización como la marca de un límite y el signo que reorienta el proceso civilizatorio de la humanidad” (Leff, 1998:15) “[…] ante la ausencia de acuerdos sobre un proceso que para casi todo el mundo es deseable. Sin embargo, la simplicidad de este enfoque oscurece la complejidad y las contradicciones fundamentales” (Redclift & Woodgate, 2002). Es imprescindible encontrar una forma adecuada de hacer viable el desarrollo sustentable a pesar de ahora trasladarse el “[…] locus de la sostenibilidad […] de la naturaleza al desarrollo […]” (Sachs, 2002:65). Esta manera de expresar las relaciones hombre – naturaleza – sociedad complejizan la elaboración de estrategias medio ambientales al no quedar bien establecidas las diferencias entre crecimiento y desarrollo (Baker, 2002). Por ello es imprescindible dedicar parte de la tesis a reflexionar sobre esto si se aspira a plantear una alternativa que contribuya a elucidar las contradicciones socio –clasistas existentes en la formulación del concepto. Ante una realidad bien conocida diversos autores consultados, (Khor, 2005), (Fernández, 2005), (Romano, 2005), (Hurd, 2005), (Corbatta, 2005), (Harribey, 2005), (Godelier, 2005), (Salazar, 2005) realizan una crítica al concepto “desarrollo sustentable” sin llegar a plantear las verdaderas causas de las crisis ambientales, tema en el cual es necesario �8 trabajar. Por caminos similares se mueve el pensamiento de la CEPAL en la década de los noventa. “La Comisión Sur” asume el desarrollo a partir del logro de una alta espiritualidad, de liberar a los hombres del temor a las carencias materiales y a la desaparición de la opresión económica y política (Comisión Sur, 1991). Por su parte (Valdés & Chassagnes, 1997) incluyen en su forma de analizar el desarrollo sustentable desafíos que los gobiernos deben enfrentar dirigidos a lograr crecimiento económico, equidad y sustentabilidad ambiental. (Pronk & Nabub, 1992) consideran que el desarrollo no puede crear deudas sociales y ecológicas. En (Herrero, 1989) aparecen ideas referidas a un desarrollo en el que se incluya todo lo relacionado con las limitaciones que imponen la organización social, la capacidad de la biosfera de absorber los residuos de las actividades humanas y la tecnología. (Guimaraes, 1994) define con precisión teórica los contenidos de las dimensiones de la sustentabilidad, sin embargo, quedan importantes vacíos teóricos por precisar. La relación tecnología – valores aparece como un punto de referencia obligado en el análisis de los posibles nichos de sustentabilidad. Es obligada la valoración porque el “[…] impacto de las tecnologías industriales y de las nuevas tecnologías sobre la naturaleza ha suscitado una profunda reflexión sobre los rasgos de las innovaciones tecnocientíficas, con la consiguiente aparición de nuevos valores, a los que genéricamente podemos llamar ecológicos” (Echeverría, 2002:226). Esto es muy importante para el abordaje que se propone en el planteamiento de un nuevo concepto para la sustentabilidad de la minería pues “[…] la tecnología […] tenía ciertas cualidades entre las que se podían enumerar un tipo particular de racionalidad – racionalidad instrumental, la búsqueda de la eficiencia – […]” (Winner, 2001:57). Esta racionalidad es socialmente construida y se produce dentro de un sistema sociotécnico concreto donde “[…] un valor no se satisface aisladamente […] sino que esa satisfacción sólo es factible en un marco plural en el que está involucrado un sistema […] de valores” (Echeverría, 2001:26). De ahí la necesidad de una reflexión sobre la cuestión de los valores desde la visión de la relación entre ciencia, tecnología y sociedad (CTS) que es medular para concretar una visión amplia de la sustentabilidad. (Cerezo & Méndez, 2005) y (Dürr, 1999) cuestionan la posibilidad de la existencia del desarrollo sustentable y se plantean interrogantes sobre su viabilidad dentro de la sociedad capitalista. La existencia de un pensamiento crítico en este sentido nos señala la necesidad de reflexionar sobre la importancia metodológica de este concepto. Todo ello sugiere la idea de que el tema del desarrollo sustentable es un campo aún por definir (Barreto, 2001), en constante construcción, sobre el cual existen innumerables dudas epistemológicas que se abordarán en diferentes momentos. Especialmente se dedica un espacio al análisis de las limitaciones que la modernidad ha impuesto en el �9 estudio de las relaciones naturaleza – sociedad, pues, como resultado de un enfoque dicotómico han aparecido líneas de pensamiento que se alejan de la esencia del problema dando una visión errónea. El capítulo inicial de la tesis aborda las cuestiones filosóficas vinculadas con la temática, especialmente, todo lo relacionado con la necesidad de revelar la esencia del problema ambiental. Para ello se realiza una profunda búsqueda del pensamiento filosófico cubano actual que incluye autores imprescindibles, los primeros agrupados en torno a un clásico como “Cuba Verde” entre los que aparecen (Delgado, 1999), (Fung, 1999), (Limia, 1999), (Fabelo, 1999) entre otros. Las idea sobre la necesidad de que para alcanzar la sustentabilidad es imprescindible “[…] dar solución a las contradicciones Norte - Sur […]” (Delgado, 1999:83), “[…] diseñar y poner en práctica políticas nacionales bien definidas […]” (Delgado, 1999:83), “[…] conocimientos científicos […]” y “[…] dotar a la tecnología de una nueva eticidad […]” (Delgado, 1999:83) constituyen hilos conductores de la presente investigación. En “Cuba Verde” aparecen importantes trabajos que aportan una visión más universal de la problemática de la sustentabilidad, tal es el caso de (Lane, 1999) quien realiza una concienzuda crítica a la utilización errónea del concepto desarrollo sustentable. El trabajo de (Dürr, 1999) aporta claridad en la crítica consecuente al modo dominante del hombre relacionarse con la naturaleza y la separación que interpone entre “[…] hombre y medio ambiente, entre cultura y naturaleza […]” (Dürr, 1999:32). En esta compilación otros autores presentan interesantes contribuciones a la problemática que se aborda a pesar de que algunos tópicos no coincidan con las posiciones teóricas que sustenta el autor de la tesis. Vale citar los trabajos de (McLaughlin, 1999), (Schumacher, 1999), (Gale, 1999) y (Novel, 1999), en ellos se realizan reflexiones de profundidad sobre cómo llegar a la sustentabilidad, que sirven de base para su reelaboración desde la óptica que se defiende en la tesis. En un segundo grupo de autores se agrupan trabajos referenciales para la investigación, entre estos las obras de (Delgado, 2005) “Hacia un nuevo saber ético: La Bioética en la revolución contemporánea del saber” y “Efectos del desarrollo científico – técnico: sensibilidad pública conocimiento y riesgo”. Entre estos especialistas se encuentran obras clásicas del tema de (Leff, 2005), “¿De quién es la naturaleza? “Sobre la reapropiación social de los recursos naturales” y “Ecología y Capital”. En la valiosa compilación “Ecología y Sociedad”, es posible encontrar otros trabajos que constituyen obligada referencia en el planteamiento teórico de la tesis, entre ellos los numerosos artículos de (Valdés, 2005) y (López, 2005) con un reconocido aporte en el campo de la ética que constituye uno de los espacios de reflexión que se propone en la tesis. Los trabajos de (Castells, 2005), (Alier, 2005), (Folch, 2005) y (Ferry, 2005) representan un momento �10 importante del pensamiento ambiental reconocido por el autor como una contribución valiosa en la construcción de su marco teórico. Al plantearnos que el problema ambiental es el resultado de un contexto social matizado por la problematización de las interconexiones existentes entre la naturaleza y la sociedad, subjetivizado por las ideas dominantes, se intenta, además, desentrañar la razón instrumental que le subyace al concepto desarrollo sustentable. La tesis titulada “El desarrollo compensado como alternativa a la sustentabilidad en la minería (aprehensión ético-cultural)” plantea que la minería como actividad independiente no es sustentable, tomando como referencia la del níquel en Moa. En la propuesta teórica de esta tesis se busca superar estas limitaciones en el tratamiento de la relación hombre – naturaleza – sociedad para lo cual se realiza un enfoque integrador del problema ambiental, con especial énfasis en la participación en el debate, surgido en torno a este tema, de expertos de la minería, científicos, estudiantes, directivos y trabajadores de las empresas mineras y de los centros de investigación. Los minerales desempeñan un rol privilegiado en el desarrollo de la civilización humana, tanto, que sin ellos no sería posible el vertiginoso ritmo de crecimiento actual. Por eso, a pesar de resultar la minería una actividad particularmente agresora del medio ambiente, las generaciones actuales no pueden aún prescindir de los minerales (Espí, 1999). Pero esta actividad, es mucho más que un proceso productivo mediante el cual el hombre obtiene valiosos recursos de la naturaleza, es cultura, identidad, arraigo, desarraigo, alienación. Por ello es imprescindible para esta investigación y otras “[…] saber los valores compartidos por la población, cómo han evolucionado los valores tradicionales con la explotación minera, cuáles han sido los cambios, cuál es el sentido de pertenencia de la zona […] qué ha cambiado con la actividad minera […]” (Vargas, 2002:174) En la literatura consultada no se encuentran estudios anteriores que permitan establecer una referencia sobre cómo desarrollar una minería sustentable en el níquel, ni cuáles serían los indicadores para medirla. Es notorio que en el transcurso de la investigación no se conocieron estudios precedentes que trataran la temática de la ética minera. En esta misma dirección se constató la inexistencia en Cuba de un Código de ética del minero a pesar de los esfuerzos por validar un pensamiento dirigido al logro de una minería que aporte a la sustentabilidad del proyecto social cubano. La temática sobre la ética y la determinación de principios para la elaboración de un Código de ética del minero y el establecimiento de un pensamiento ético en las ciencias mineras, constituye una necesidad teórico – práctica de la comunidad minera cubana. En los análisis bibliográficos realizados se encontró que en Cuba aún no se han determinado indicadores de sustentabilidad para la industria minera donde se incluya todas las dimensiones. Han existido investigaciones que llegan hasta el planteamiento de �11 aspectos muy específicos de la minería, la mayoría de los cuales quedan en lo ambiental y lo ecológico. (Valdés, 2002) analiza la materialización de los principios de la sustentabilidad en Cuba sin proponer indicadores. (Guerrero & Blanco, 2002) presentan un trabajo en el cual se analizan criterios generales de sustentabilidad ambiental. En este trabajo no se proponen indicadores de sustentabilidad. (Guardado, 2002) propone un Sistema geoambientales dentro del modelo clásico PER (presión-estado-respuesta) en el que no se incluyen las variables económicas y socioculturales. (Guardado & Vallejo, 2002) proponen indicadores ambientales sectoriales para el territorio de Moa. En estos trabajos no aparecen indicadores de sustentabilidad para la minería. (Guerrero, 2003) propone y operacionaliza un sistema de indicadores para medir la sustentabilidad de la minería, tomando como referencia sus investigaciones en numerosas minas cubanas. Por primera vez se lleva a la práctica una medición de la sustentabilidad en la Empresa Comandante “Ernesto Che Guevara” y la mina de cromo “Las Merceditas”. Este sistema se corresponde a la lógica PER (presión-estadorespuesta). En Iberoamérica existen trabajos importantes con aportes valiosos sobre el tema. En particular, (González & Carvajal, 2002) proponen una metodología sencilla de evaluar indicadores cualitativos de sustentabilidad a partir de las repuestas sí/no y la utilización de una fórmula para llegar a un Índice de Sostenibilidad Global (ISG). (Vale, 2002), (Álvarez, 2002), (Molina & Cardona, 2002) y (Cornejo & Carrión, 2002) en sus propuestas identifican variables que se deben tener en cuenta en los indicadores de sustentabilidad para la minería. Es posible encontrar otros trabajos de interés entre los cuales: (Forero, 2002) propone un interesante sistema de indicadores, difíciles de medir a través de complicadas fórmulas matemáticas. Por su parte (Valencia, 2002) presenta un sistema de indicadores que constituye una versión ampliada del modelo PER (presión-estado-respuesta) para la minería del oro colombiana que constituye una referencia en la comparación de los indicadores de diferentes tipos de minería. Otras experiencias en Venezuela (Castillo et all., 2002), en la Comunidad Económica Europea (CEE), (Martins, 2002), en Perú (Gordillo, 2002) y de (Betancurth, 2002) en la minería del carbón colombiana sirven, ante todo, para comprender la necesidad de la elaboración de indicadores que respondan al contexto nacional, elaborados desde el territorio, teniendo en cuenta las singularidades de cada comunidad. Como se aprecia existe una preocupación académica por el problema del desarrollo sustentable en la minería que aún no tiene solución definitiva, pues, las limitaciones fundamentales de los sistemas de indicadores analizados están, precisamente, en no ofrecer una metodología que permita medir la sustentabilidad. No contienen una visión �12 sistémica que incluya las dimensiones socioculturales y no aparecen variables para medir la sustentabilidad política. En medio de este panorama se acomete una investigación que tiene una sensible relevancia en Cuba, donde la minería representa un importante peso dentro del Producto Interno Bruto (PIB) y en una etapa histórica decisiva de avance en las inversiones dentro del sector cada día más estratégico para el desarrollo nacional. Su concreción, evidentemente, contribuirá a convertir a la comunidad minera cubana en una zona de mayores perspectivas económicas y socioculturales. El problema científico, en correspondencia con todo lo planteado anteriormente es el siguiente: La concepción filosófica actual de desarrollo sustentable, basada en la razón instrumental prevaleciente en la modernida, no permite comprender la esencia del problema ambiental en la minería e impide identificar las presumibles contribuciones de esta a la sustentabilidad. Continuando con esta lógica de análisis el objeto de estudio de esta investigación es la actividad minera. El objetivo general es el siguiente: Analizar la concepción filosófica del desarrollo sustentable y su concreción en la actividad minera, elaborando un concepto que sirva de referencia a una minería que contribuya al logro de la sustentabilidad. Como se puede apreciar el cumplimiento de este objetivo exige una profunda caracterización de la minería, la cual serviría al autor para demostrar con rigor las tesis que se defenderán aquí. Los objetivos específicos, que se muestran a continuación, responden a la lógica planteada anteriormente: 9 Valorar la relación naturaleza – sociedad, los antecedentes del concepto desarrollo sustentable, la crítica a la racionalidad instrumental que le subyace y la necesidad de un enfoque holístico al problema ambiental. 9 Analizar las dimensiones de la sustentabilidad en su vínculo con la realidad minera y las características de los indicadores que se emplean para caracterizarla. 9 Identificar niveles de concreción de la sustentabilidad dentro de los marcos del concepto desarrollo sustentable e indicadores de compensación para la actividad minera y la propuesta de un nuevo paradigma. Ante esta situación problemática se propone nuevo enfoque filosófico del problema la siguiente hipótesis: Si se plantea un ambiental y se determinan niveles de sustentabilidad, se pueden resolver las dificultades teórico – metodológicas presentes en la elaboración de estrategias de desarrollo para las comunidades mineras y proponer un nuevo paradigma para el logro de la sustentabilidad a escala macrosocial en la minería. �13 Los resultados esperados se corresponden con los objetivos y están relacionados con la elaboración de un concepto alternativo al desarrollo sustentable para la actividad minera, que promueva sociedades sustentables a partir del aporte de la minería, y la fundamentación de los indicadores. Además, se plantean los principios que deben servir de referencia en la formación de una ética ambiental y un Código de ética del minero como punto de partida en la formación de una conciencia y un comportamiento ambiental socialmente responsable hacia la naturaleza. En la tesis se considera que el conocimiento empírico ofrecido por estos indicadores constituye un hito de relevancia para el conocimiento filosófico en la medida en que está indicando la urgencia de reformular el concepto desarrollo sustentable, a partir de una práctica social que cuestiona los presupuestos teóricos considerados, por ciertos círculos de científicos, como concluyentes para fundamentar estrategias de desarrollo social. En tal sentido, se asume la propuesta de los CTS que supone como válida la naturalización del conocimiento filosófico al considerar que “[…] incluir factores no epistémicos de carácter social y técnico-instrumental en el estudio del cambio científico-tecnológico… no solo tiene interés histórico y sociológico sino también filosófico, pues, su consideración es necesaria para explicar la dinámica de las controversias en ciencia-tecnología […]” (López, 1999:327). La tesis presenta como aporte teórico: la formulación de un nuevo concepto para la minería que supere las limitaciones presentes en la modernidad en el planteamiento del problema ambiental, visto dentro de la proposición de fases para alcanzar la sustentabilidad a través de las cuales se concretan los objetivos del desarrollo: crecimiento económico, compensaciones y desarrollo. Además, desde el punto de vista de la enseñanza de la Minería y la Metalurgia la tesis promueve un enriquecimiento en la búsqueda de valores en la formación de los profesionales de estas especialidades que tienen una responsabilidad directa con el desarrollo de la minería en el país. Todo ello conduce a que sea necesario introducir cambios metodológicos en la enseñanza, lo cual promueve un enriquecimiento teórico de los contenidos que se imparten en la actualidad. El aporte práctico se revela en la proposición de indicadores para lograr las compensaciones que, dentro de la lógica de los niveles o fases de la sustentabilidad que reproponen,, contribuye al desarrollo sustentable en las comunidades mineras. La novedad científica de la Tesis que se propone consiste en la propuesta de un nuevo paradigma social para la minería, de niveles de sustentabilidad, con énfasis en el establecimiento de las diferencias entre crecimiento y desarrollo y la fundamentación de la necesidad de una ética ambiental minera. Estos elementos constituyen importantes referentes metodológicos para evaluar la actividad minera en cualquier parte del planeta y, muy especialmente, en los países subdesarrollados. Hasta el momento no se ha �14 encontrado en toda la literatura consultada materiales con metodologías instrumentales, y las tentativas existentes, en su mayoría, no incluyen las dimensiones social y política. La investigación está construida a partir del paradigma cualitativo por las características presentes en todo el proceso investigativo. En primer lugar; se analiza forma holística, los actores sociales que participan, la mina, su la minería de entorno inmediato y mediato son considerados como un todo. En segundo lugar, se efectúa un prolongado contacto con las diferentes actividades de la minería del níquel en Moa. En tercer lugar, las informaciones recogidas parten de actores implicados en actividades de la minería del níquel. En cuarto lugar, los presupuestos teóricos generales novedosos surgen de las interpretaciones que el autor realiza a partir de las informaciones recibidas e interpretar los materiales a los cuales tuvo acceso. Y en quinto lugar; la mayoría de los análisis que se realizan son teóricos, sin el apoyo de modelos estandarizados de investigación, a través de la vía inductiva. Para los estudios sociales de la ciencia o estudios CTS, el abordaje de la relación hombre – mundo en la actividad minera es muy importante por constituir este uno de los campos menos abordados por estas perspectivas. Reflexionar sobre esta problemática desde los CTS es vital para los objetivos propuestos por ser este un problema de naturaleza interdisciplinar en el cual el investigador social está obligado a utilizar, para fundamentar su propuestas, los conocimientos aportados por otras ciencias, partiendo de considerar que “[…] toda tarea sustancial de generación de conocimiento, no puede dejar de lado un cúmulo de presupuestos, los cuales incluyen conocimientos previamente generados y de hechos aceptados , así como, valores, normas y reglas metodológicas” (Olivé, 1992:42). En este sentido cabe recordar la importancia de los progresos alcanzados por la geología, la minería y la metalurgia en la caracterización de todos los procesos vinculados con la evolución de la tierra, la formación de los yacimientos y su importancia en la definición de los diferentes procesos mineros y metalúrgicos. La tesis se apoya en los Estudios CTS, estrechamente relacionados con lo que algunos autores (Ambrogi, 1999), (Echeverría, 1999) han denominado “giro naturalista” en Filosofía de la Ciencia, perspectiva que enfatiza la necesidad de respaldar las consideraciones teóricas con estudios empíricos, con frecuencia, estudios de caso, que permitan enlazar las consideraciones normativas con hechos y realidades que la investigación empírica puede ayudar a captar. Es propio también de los Estudios CTS el abordaje interdisciplinario que permita las dimensiones económicas, políticas, ambientales, asociadas a los fenómenos sometidos a investigación. Respaldo empírico y perspectiva interdisciplinaria favorecen el contacto con la práctica que la Filosofía Marxista asume como esencia del proyecto filosófico que defiende. A nuestro juicio tales enfoques son coherentes y fortalecen la perspectiva dialécticomaterialista en la que descansa la presente investigación. �15 CAPÍTULO I. ESENCIA DE LA RELACIÓN HOMBRE – NATURALEZA – SOCIEDAD La relación hombre – naturaleza – sociedad como fundamento de la existencia humana. La relación del hombre con la naturaleza desde el comienzo mismo de las meditaciones humanas ha constituido un problema permanente de atención filosófica, que ha influido en cada época en la manera en que el hombre ha construido una cognición determinada para fundamentarla. La forma en que esta ha reflejado la postura del hombre con respecto a la Naturaleza ha delineado en el horizonte de la Filosofía diferentes visiones que tienen su reflejo en la subjetivización de las relaciones humanas a través de numerosas “expresiones ideológicas” que encuentran su máxima expresión en la Cultura. Existen tres formas de relacionarse el hombre con la naturaleza, vinculadas directamente con su naturaleza psico – biológica social y que identifican, en diferentes niveles, las formas del intercambio de este con la naturaleza. Nos referimos a las relaciones biológicas, prácticas y cognoscitivas. Para el marxismo existen tres tesis básicas para enfocar la relación del hombre con la naturaleza y que de alguna u otra manera han constituido los ejes temáticos para conformar una determinada teoría en este campo. Esta corriente, en primer lugar, considera que el medio geográfico y la población constituyen condiciones naturales – materiales imprescindibles para la vida social, pero no determinantes. Sin embargo, nota con interés particular la impronta que dejan en la cultura de cada grupo humano los factores mencionados, tanto, que es imposible escribir la historia de cada uno de ellos sin tener en cuenta la influencia de estas condiciones en su desarrollo ulterior. En segundo lugar, hace hincapié en significar que si bien estas condiciones influyen sobre el ritmo de desarrollo de la sociedad, la división social del trabajo y sus fuerzas productivas, el carácter de estas influencias está determinado por el desarrollo social alcanzado por cada pueblo en las diferentes etapas de su historia. En tercer lugar, reconoce la influencia de la sociedad sobre la naturaleza, la cual puede tener consecuencias positivas o negativas para esta y para el desarrollo de toda la sociedad. Estas tesis son especialmente consideradas por C. Marx y F. Engels en la Ideología Alemana donde dejan bien claro – lo que constituye un punto de partida para comprender la relación del hombre con la naturaleza: “La primera premisa de toda la historia humana es naturalmente la existencia de individuos humanos vivientes. El primer estado [...] es por tanto, la organización corpórea de estos individuos y [...] su comportamiento hacia el resto de la naturaleza” (Marx & Engels, 1979:19). �16 La relación del hombre con la naturaleza se puede dividir en tres grandes etapas, que encierran dos tipos de relaciones, una primera; caracterizada por el dominio de la naturaleza sobre el hombre y una segunda - a decir del L. Hernández de la Universidad de la Habana-, “[...] más breve y que llega hasta la actualidad, se caracteriza por el dominio creciente del hombre sobre el entorno natural” (Hernández, 2005:36). Se asume como válida la periodización que ofrecen los filósofos rusos V. Kelle y M. Kovalzon por considerar que se adecua al desarrollo lógico de la historia. Para estos autores la primera etapa “[…] abarca el período desde la aparición de la especie “Homo Sapiens” hasta el surgimiento de la agricultura y la ganadería” (Kelle & Kovalzon, 1985:255-256). Una segunda etapa, es caracterizada por el dominio de la agricultura como forma de producción. “Esta etapa comienza en el momento que surge la agricultura y la ganadería, o sea, desde el paso de la economía apropiadora a la productora” (Kelle & Kovalzon, 1985:256). En estas dos primeras etapas, indudablemente, no se puede hablar de un dominio del hombre sobre la naturaleza, a pesar de que comienzan el proceso de transformación activa de esta última por parte de las actividades humanas, aunque aún no tienen un carácter irreversible, y se producen en localidades muy limitadas. Todo ello facilita que la propia naturaleza a través de los procesos de autorregulación recomponga los daños ocasionados, siempre que estos no rebasen esa capacidad de autorregulación. La llegada de la revolución industrial del siglo XVIII es el inicio de la tercera etapa y con ella comienza la carrera desenfrenada de dominio del hombre sobre la naturaleza, que será mayor en la misma medida en que aumenta el conocimiento científico y las sucesivas revoluciones industriales - que más tarde adquieren la denominación de revolución científico-técnica resultante de la interacción del binomio ciencia-tecnología -, que ponen en manos del hombre medios de producción capaces de someter a los intereses humanos a la naturaleza en un espacio de tiempo increíblemente inferior. La ciencia y la tecnología al servicio del hombre, en un modelo histórico de sociedad dominante, han dotado a este de un poder que parece indetenible, dentro de sociedades marcadas por un egoísmo sin par, donde la obtención de ganancias, sin importar límites humanos o naturales, se ha convertido en el imperio de la razón. La revolución industrial, como afirmamos anteriormente, pero, especialmente, la revolución científico - técnica han cambiado radicalmente todos los paradigmas del mundo del hombre, en tres direcciones fundamentales. Inicialmente el conocimiento humano, la vida cotidiana como proceso material de vida, y la vida cotidiana como proceso espiritual de vida. Para este análisis se asumirán los presupuestos teóricos del Dr. Carlos Jesús Delgado de la Facultad de Filosofía de la Universidad de la Habana y que servirán como referencia metodológica para caracterizar la minería. �17 “El conocimiento humano generado desde la ciencia [...] ha dejado de ser un saber estrechamente unido a las formas comunitarias de vida, para erigirse en un nuevo... instrumento de dominación de lo humano y lo natural por el hombre o... por algunos hombres”. (Delgado, 2004:10). Es muy valiosa esta referencia del Dr. Carlos J. Delgado para comprender cómo los grupos de poder, en los países centrales, los que dominan el desarrollo científico tecnológico, a su vez, controlan la economía mundial y las formas de construir una cognición puesta al servicio de las transnacionales que saquean a un mundo cada día más dependiente de la ciencia y la tecnología. Además, sirve de punto de partida para entender innumerables manifestaciones asociadas al desarrollo, aparecidas con la modernidad, donde además el desarrollo científico tecnológico ejerce una influencia decisiva en los métodos y las formas de hacer ciencia. Un desarrollo que solo está al alcance de los países más desarrollados (Delgado, 2005:318-319). Pero la visión tradicional de la ciencia, que había generado la creencia de que todo se podía resolver con la aplicación de los adelantos científicos y tecnológicos ha comenzado a quebrarse. Este optimismo llegó a su máxima expresión en la consideración de que la ciencia y la tecnología tenían un desarrollo autónomo con respecto al control social y a la interferencia de los gobiernos (Osorio, 2005:3). Este optimismo inmediatamente comienza a ser cuestionado, situación directamente relacionada con una serie de desastres vinculados con la ciencia y la tecnología que provocan la eclosión del movimiento ambientalista en la década de los 60 del siglo XX. La ciencia pierde su escudo de benefactor incondicional de la humanidad, con la certeza de que se va haciendo cada día más notoria, la necesidad del control público en ciencia y tecnología. Entre los problemas que ocasiona el desarrollo científico tecnológico, a pesar de que este no es ni remotamente la única causa del mismo, se encuentra el problema ambiental, análisis a lo cual se dedicará buena parte de esta Tesis doctoral. “Como proceso material, la vida cotidiana ha sido dotada por la ciencia, de nuevos instrumentos que potencian las capacidades humanas, cambian la vida de las personas, a la vez que la hacen dependiente del conocimiento y de los nuevos productos del saber [...]” (Delgado, 2004:11-12). Evidentemente, estos nuevos instrumentos producen una percepción totalmente diferente de la vida. Se trata no solamente de un cambio en el modo de producir, en la manera en que el hombre extrae las riquezas a la naturaleza, sino en el cambio de percepción que significa una relación totalmente dominadora del hombre con relación a su entorno natural. Este proceso que día a día va destruyendo las “formas ancestrales del hacer la vida” – a decir del Dr. Carlos J. Delgado – deja a las comunidades más apegadas a estos saberes �18 milenarios, muy vinculados a un conocimiento empírico de la naturaleza, en desventaja ante el empuje homogeneizador de la cultura occidental, que no reconoce otra cultura más allá de los límites establecidos por sus ideólogos. En América latina, por ejemplo, estos procesos han desaparecido del continente a culturas aborígenes con saberes bien arraigados en costumbres ancestrales, primero ante el conquistador español y portugués y ahora ante los nuevos colonizadores económicos con sus poderosos medios tecnológicos y su “única cultura”, llevada por los medios de información y comunicación e impuesta a través de los valores de una monocultura que impone estilos de vida, espiritualidad y hasta un intelecto que responden a intereses moldeados a través de una industria cultural apoyada en los grandes medios de dominación tecnológica que impone la modernidad. Continuando con la lógica de análisis de los paradigmas impuestos en la modernidad como consecuencia de la revolución científica – técnica veamos la subversión del mundo del hombre como proceso espiritual. En este caso “[…] la vida cotidiana se subvierte mediante la destrucción de las costumbres y la instrumentación de un modo ideológico único de realización de la vida” (Delgado, 2004:11-12). A todo ello sería necesario agregar que a partir de la Segunda Guerra Mundial en el desarrollo científico tecnológico aparece, como resultado del desarrollo de la ciencia, la técnica y la tecnología, la tecnociencia, un proceso en el cual se imbrican dialécticamente la ciencia y la tecnología de forma tal que no se puede hablar de avances científicos sin progresos tecnológicos y viceversa. Lo interesante en la tecnociencia, es cómo esta actividad modifica los valores científicos existentes, aunque mantiene otros e incorpora nuevos sistemas de valores. Estos procesos están conformando una nueva relación del hombre con la naturaleza y consigo mismo que es imprescindible analizar si realmente deseamos conformar un nuevo saber ambiental. El análisis de los valores de la tecnociencia nos lleva a dos importantes trabajos de Javier Echeverría en los que se exponen criterios coincidentes con el punto de vista e intereses investigativos del autor de esta tesis. Queda claro, por un lado, que los valores epistémicos siguen siendo imprescindibles porque las innovaciones y propuestas de la tecnociencia continúan apoyadas en el conocimiento científico previo. Además, se puede observar cómo entre los valores de la actividad tecnocientífica se constatan los típicos de la técnica y la tecnología. Por lo regular son los valores propios de los sistemas tecnológicos tales como eficiencia, eficacia, aplicabilidad y otros (Echeverría, 2001b:224225). Pero el desarrollo tecnocientífico ha suscitado la aparición de sistemas de valores asociados a la tecnociencia como resultado del impacto de las nuevas tecnologías en la vida cotidiana. Estas han provocado una seria reflexión sobre los riesgos asociados a los �19 nuevos sistemas tecnológicos. Si en la modernidad existía la creencia que el desarrollo científico crearía herramientas suficientes para predecir el curso del desarrollo de las tecnologías sobre la sociedad, hoy, este paradigma ha sido quebrado ante la imposibilidad total de predicción de tales desarrollos y la ocurrencia de catástrofes que fueron imposibles de predecir. De mucha importancia para comprender en su totalidad la relación hombre – naturaleza – sociedad es analizar cómo la tecnociencia esta subvirtiendo, a su vez, los valores tradicionales de las comunidades y creando otros que rompen las formas tradicionales del hombre relacionarse con la naturaleza, con otros hombres y consigo mismo. Nos estamos refiriendo a cómo se han subvertido los valores de la intimidad, la privacidad, las relaciones familiares y comunitarias entre otros valores que provocan profundas contradicciones éticas en el seno de la sociedad (Echeverría, 2001b:225-226). Comprender estos procesos es vital para llegar a un planteamiento más acorde con la verdad histórica acerca del carácter del problema ambiental como manifestación de una relación entre una determinada cultura y la naturaleza. 1.2. La relación hombre - naturaleza – sociedad en la modernidad. La comprensión del problema ambiental parte de la necesidad de reconocer la visión reductora que sobre la naturaleza poseía la racionalidad clásica y la urgencia de superarla como una vía para producir un nuevo saber ambiental. En primer lugar, la naturaleza era vista por el hombre como un objeto de apropiación de bienes, como la fuente inicial de todas las riquezas humanas que adquiría valor únicamente en su intercambio con el hombre y como fruto del trabajo humano. La naturaleza estaba ahí para ser utilizada, siempre que se necesitara por parte de los hombres, como una fuente inagotable de riquezas. En segundo lugar, en la modernidad - a diferencia de los antiguos que consideraban que el hombre era capaz de aprender de la naturaleza -, la naturaleza es simplemente un objeto del conocimiento humano que el hombre somete a través de los instrumentos proporcionados por el conocimiento. Con la modernidad “surge la ciencia moderna y se institucionaliza una racionalidad económica dominadora, que implica el incremento de la eficiencia productiva y sustituye los procesos mecánicos por la cientificidad de los procesos productivos”. (Valdés, 2004a:234). La ciencia tiene como función dotar al hombre de todo lo que necesita para vivir, de proporcionarle un conocimiento que genere todos los recursos que se necesitan para extraer de la naturaleza las riquezas imprescindibles para producir y reproducir su vida. “Desde Bacón – afirma F. Capra – el objetivo de la ciencia ha sido el conocimiento de lo que puede usarse para dominar y controlar la naturaleza, y hoy tanto la ciencia como la �20 tecnología son utilizadas predominantemente para propósitos que son profundamente antiecológicos” (Capra, 1999:51). En tercer lugar, uno de los rasgos más distintivos de la modernidad es la imposición de un desarrollo científico – técnico creador de tecnologías, en el que por encima de cualquier cualidad que se le pueda atribuir, se impone una: la posesión de una racionalidad instrumental que tiene como único fin la búsqueda de la eficiencia en sí misma. Por cierto, un indicador elemental de competitividad en la modernidad, en el cual sólo triunfan aquellas tecnologías que demuestran un alto nivel de eficiencia, por encima de indicadores históricos sociales y culturales, tales como el enfrentamiento a tecnologías tradicionales o considerables niveles de contaminación ambiental, especialmente, cuando son transferidas o impuestas por transnacionales en países donde existen legislaciones ambientales permisivas de prácticas agresoras del medio ambiente que saquean fuentes de valiosos recursos nacionales. Este desarrollo, como se señaló anteriormente, después de la Segunda Guerra Mundial adquiere una nueva connotación, al ser el resultado de una imbricación entre ciencia y tecnología que trae como consecuencia que este desarrollo pase a conocerse, por las características propias de los procesos tecnológicos que origina, como tecnociencia. La visión de la naturaleza, de la racionalidad clásica, se formó a partir de la idea de un conocimiento dicotómico entre la naturaleza y el conocimiento humano, donde el primero, como ya analizamos con anterioridad tiene la obligación de conocer a la segunda con la finalidad práctica de dominarla. La naturaleza estaba privada de valor en sí misma, esta solamente adquiría sentido de valor en su interacción con el hombre, como objeto de satisfacción de necesidades humanas. En la racionalidad clásica existía una delimitación, en su relación con la naturaleza, entre el mundo cognitivo y el valorativo del sujeto, entre la cognición y la moral. Lamentablemente esta concepción estuvo influida por el positivismo lógico que es el responsable de la existencia de una visión que separa a la ciencia del contexto político, social y moral donde ella tiene lugar y que es superada con posterioridad por otras corrientes de pensamiento entre la cual se encuentran los estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad (CTS). Esta tradición ve el desarrollo de la ciencia y la tecnología como procesos sociales, asignándoles valores particulares a las condicionantes socio políticas en la cuales se desarrolla. De tal forma la modernidad completa un “[…] concepto empobrecido de la naturaleza como un mundo de relaciones simples comprensibles para el hombre y asimilables en sus sistemas productivos” (Delgado, 2004:52-53). Esta visión de la naturaleza ha primado en toda la modernidad y es, en buena medida, la responsable del surgimiento de corrientes de pensamiento que parten de la idea de que �21 el hombre es capaz de reparar cualquier daño ocasionado a la naturaleza, a través del uso de la ciencia y la tecnología. La ciencia con su capacidad sin límites de revelar todos los secretos de la naturaleza y la tecnología con el poder de resolver cualquier “desequilibrio” ocurrido en el curso totalmente predecible de las acciones humanas. Así existen numerosas formas de evaluaciones de impacto ambiental (EIA), en sus variantes de antes o después de ocurrir el daño ambiental, que se basan en esta concepción dicotómica de la naturaleza y la sociedad, las que al parecer son dos entidades que no tienen ninguna relación la una con la otra. El hombre con sus poderosos medios tecnológicos posee la capacidad absoluta, amén de su poder de expresar los impactos ambientales en categorías, de “parchear” a la naturaleza de la misma manera en que puede corregir los desniveles que se producen en las autopistas de las ciudades. 1.3. El problema ambiental. Con la aparición de las ideas marxistas la mayoría de estas limitaciones encuentran una respuesta lógica. Los fundadores de esta doctrina, ven en las relaciones entre clases sociales las motivaciones fundacionales de una actitud determinada del hombre hacia la naturaleza. A través del análisis sistémico, el marxismo fundamenta la interacción entre los elementos naturales y sociales que concretan relaciones medioambientales específicas. Es el lugar que ocupa una clase social en un sistema de producción concreto y su relación con los medios de producción lo que determina una actitud racional o irracional ante el uso de los recursos naturales, es decir, se trata de intereses clasistas los que están detrás de dichas relaciones. El descubrimiento de la concepción materialista de la historia, la cual tiene como tesis “[...] que la producción, y con ella el intercambio de productos, es la base de todo orden social; de que en todas las sociedades que desfilan por la historia, la distribución de los productos, [...] la división social en clases o estamentos se rige por lo que se produce y cómo se produce y por el modo de intercambiar lo producido” (Engels, 1978:325). Esta producción y reproducción se produce en dos sentidos diferentes, como producción y reproducción de las condiciones materiales en que se produce la vida humana y los instrumentos de producción con que esta se realiza y como producción del hombre mismo, es decir la continuidad de la especie humana y lo que ello significa para la producción de bienes materiales. Esta explicación la ofrece el marxismo de forma genial en sus obras más selectas entre las que podemos citar, “El Capital”, “Dialéctica de la Naturaleza” y “El papel del trabajo en la transformación del mono en hombre”. Un elemento notorio aportado por el marxismo fue el poder conjugar todos los aportes anteriores en una explicación materialista de la influencia de los factores naturales en el desarrollo de la sociedad y la relación de esta con la naturaleza, ofreciendo una visión �22 sistémica de la relación dialéctica entre la producción de bienes materiales y las condiciones naturales. En “El papel del trabajo en la transformación del mono en hombre” aparecen ideas sustantivas de la concepción marxista de la relación del hombre con la naturaleza que resultan útiles para poder fundamentar los presupuestos teóricos que se defienden. En primer lugar el reconocimiento de que el “trabajo es la fuente de toda riqueza” (Engels, 1975b:213), la que reconoce como la “condición básica y fundamental de toda la vida humana” (Engels, 1975b:213). Para el marxismo esta bien claro que el trabajo es un proceso de intercambio entre el hombre y la naturaleza, en que el primero a través de la utilización de instrumentos de trabajo obtiene de la segunda las riquezas que necesita para producir y reproducir las condiciones de la producción de bienes materiales y su propia vida. Mediante dichas acciones el hombre media, regula y controla el metabolismo entre él y la naturaleza. En el capítulo V de “El Capital”, Carlos Marx aporta una idea genial a la comprensión de esta problemática al dejar definido que “El trabajo es, en primer término, un proceso entre la naturaleza y el hombre, proceso en que éste realiza, regula y controla mediante su propia acción su intercambio de materias primas con la naturaleza” (Marx, 1973b:139). Esta constituye una idea de gran valor para la explicación científica de la relación del hombre con la naturaleza, especialmente para comprender la influencia de los factores naturales en el proceso de producción. En esta misma dirección el marxismo aporta una perspectiva dialéctico – materialista de la comprensión de las relaciones entre el hombre y la naturaleza, con frecuencia olvidada en los trabajos actuales o presentados bajo otra terminología. “En la naturaleza nada ocurre de forma aislada. Cada fenómeno afecta a otro y es, a su vez, influenciado por éste” (Engels, 1975b:223), premisa que es muy útil para analizar la interacción entre los factores naturales y sociales en el medio ambiente y entre los diferentes ecosistemas que se encuentran en una región específica y la actuación de los hombres ante las agresiones que los desequilibran. Esta visión es orientadora en el análisis de la sustentabilidad. Una premisa que constituye la base del análisis de la relación dialéctica del hombre con la naturaleza, consiste en comprender la interrelación entre los impactos que producen las actividades humanas en la naturaleza y las consecuencias de estas para el ulterior desarrollo de la sociedad. La idea presente en F. Engels acerca de que el hombre “[…] modifica la naturaleza y la obliga a servirle, la domina […]” (Engels, 1975b:225), y que “[…] después de cada una de estas victorias, la naturaleza toma su venganza […]” (Engels, 1975b:225), da una interpretación del tipo de relación que prima entre ambos elementos del medio ambiente. Algo muy notable en este análisis nos lo recuerda el propio Engels en la obra citada y que debe constituir la base metodológica de solución del problema científico que se plantea �23 en esta tesis, y es el hecho de ver al hombre dentro de la naturaleza, como un elemento que no se encuentra separado de ella, en tanto que él no es “alguien situado fuera de la naturaleza, sino que nosotros, por nuestra carne, nuestra sangre y nuestro cerebro, pertenecemos a la naturaleza, nos encontramos en su seno” (Engels, 1975b:226). Este planteamiento teórico del marxismo a la luz de la concepción materialista de la historia rompe, con toda intención, el intento de separar en el análisis de los acontecimientos históricos los elementos sociales de los naturales, cualquier punto de reflexión fuera de esta perspectiva entra dentro de los paradigmas del pensamiento lineal, que con frecuencia es posible encontrar en la literatura sobre el tema. El marxismo al descubrir las causas materiales del desarrollo social demuestra que la vida es una de las formas del movimiento de la materia, cualitativamente superior y que el hombre, como se ha dicho con anterioridad es una parte de la naturaleza, resultado del desarrollo de esta y de sus relaciones sociales. Esta tesis tiene como hilo conductor la unidad material del mundo, principio que une en torno a lo natural y lo social en la comprensión materialista de la historia la explicación de la relación hombre – naturaleza – sociedad. Estos aportes del marxismo al esclarecimiento de la relación dialéctica entre el hombre y la naturaleza constituyen el punto de partida para comprender todo lo relacionado con la aparición de modelos de desarrollo, su orientación socio – clasista y la lógica de lo que se conoce como problema ambiental. Llegado a este nivel de análisis nos encontramos con la necesidad de buscar una nueva imagen de la explicación de la relación naturaleza –sociedad cuestionadora de los modelos de desarrollo apoyados en la visión impuesta por la racionalidad clásica. En dicho contexto adquiere relevancia teórica el planteamiento del Dr. Carlos J. Delgado cuando define el problema ambiental “a partir de la interacción de dos elementos – “Cultura” y “Naturaleza” -, que al ponerse en contacto práctico forman una unidad. La transformación resultante, - no deseada en sus consecuencias a largo plazo -, es lo que llamamos problema ambiental” (Delgado, 2004:124-125). La explicación de la naturaleza del problema ambiental, punto de partida para comprender la esencia del mismo y referencia para encontrar una solución a las contradicciones surgidas como consecuencia de la aparición de tecnologías y prácticas productivas destructoras de la naturaleza la encontramos en los presupuestos metodológicos del holismo ambiental. 1.4. El holismo ambiental. El término holismo fue introducido por Jan Smuts en su obra “Holism and Evolution” publicada en Londres en 1926. Esta concepción parte de la idea de que el todo y las partes se influyen y determinan recíprocamente. �24 En esencia, el planteamiento del análisis holístico considera que “La idea del todo y la totalidad no debería por lo tanto limitarse al dominio biológico, abarca las sustancias inorgánicas y las más elevadas manifestaciones del espíritu humano” (Smuts, 1999:281). El holismo es el resultado de la quiebra del sistema de valores que constituye la base de nuestra cultura, el cual se formula en sus líneas generales en los siglos XVI y XVII. Entre 1500 y 1700 hubo un cambio radical en la forma en que los humanos se representaban el mundo circundante y en su manera global de pensar. La nueva mentalidad y la nueva percepción del cosmos otorgaron a la civilización occidental los productos característicos de la era moderna. Antes del 1500 el criterio dominante en Europa y en otras civilizaciones era orgánico. Ello era el resultado de la forma de vivir de las personas en pequeñas comunidades unidas experimentando a la naturaleza en términos de relaciones orgánicas, caracterizadas por la dependencia de fenómenos materiales y espirituales de subordinación de las necesidades individuales a las de la comunidad. El marco científico de este criterio universal descansaba sobre dos autoridades: Aristóteles y la Iglesia. En el siglo XVII Tomás de Aquino combinó el sistema global aristotélico de la naturaleza con la teología y la ética cristianas y de esta forma, estableció el marco conceptual que sería incuestionable a lo largo de la Edad Media. El punto de vista medieval sufre un cambio radical en los siglos XVI y XVII. Se sustituye la noción del universo orgánico, vivo, espiritual por la del mundo como máquina y la máquina universal se erigió como paradigma dominante en la era moderna. Dicha evolución tiene su base en los nuevos descubrimientos revolucionarios en la física y la astronomía que tienen su máxima expresión en los logros de Copérnico, Galileo y Newton. La ciencia del siglo XVII institucionaliza un nuevo método de investigación, defendido con toda fuerza por Francis Bacón, que implicaba la descripción matemática de la naturaleza y el método analítico de razonamiento ideado por Descartes. El espíritu baconiano que puso en marcha el método empírico tenía como fin someter a la naturaleza a través de la ciencia, que debía ofrecer al hombre un tipo de conocimiento que le permitiera el dominio absoluto de los secretos de esta. El antiguo concepto de la tierra como madre nutriente fue totalmente transformado en los escritos de Francis Bacón, y desapareció completamente cuando la revolución científica procedió a reemplazar la concepción orgánica de la naturaleza con el paradigma del mundo como máquina. A diferencia de la concepción cartesiana maquinista del mundo, el criterio universal que emerge de la física moderna puede caracterizarse como orgánico, holístico y ecológico. También, por la forma en que analiza las interrelaciones entre el mundo orgánico e �25 inorgánico; el humano y no humano, podría denominarse concepción de sistemas, en el sentido de la teoría general de los sistemas. El holismo viene a constituir una metodología para explicar las interrelaciones existentes entre los diferentes componentes del universo, en la misma medida que rechaza cualquier explicación mecanicista en el funcionamiento del mismo. Esta concepción parte de la explicación de la relación existente entre el todo y las partes, en la cual el todo no es una mera suma de sus partes, sino que en su interior se produce una interacción entre los componentes internos de la estructura de ese todo, que además, son dinámicos, evolutivos y creativos. En la visión holística del universo la acción externa entre los cuerpos, es decir la influencia que ejercen unas entidades sobre otras encuentra su explicación lógica a partir del análisis de esas influencias sobre los todos internos de cada objeto o fenómeno. De esta forma cada uno de ellos se representa por las interacciones creativas que se producen entre los componentes internos y la acción externa. El holismo ambientalista viene a dar respuesta a un sinnúmero de interrogantes que hasta entonces no permitían la comprensión del problema ambiental, de gran complejidad, tanto en su definición, como en la explicación del cambio ambiental. Esta complejidad se puede apreciar a través de varios momentos, en primer lugar, en la interacción de las variables sociales y biofísicas en el problema ambiental. En segundo lugar, la cuestión de la definición del medio ambiente y el cambio medioambiental presupone el dilema de conceptuar el entorno biofísico en términos socio-psicológicos, simbólicos, social-construccionista o perceptivos frente a un concepto altamente material u objetivista del entorno como fuente de recursos, como un conjunto de sistemas que proporcionan al ecosistema servicios y lugares para el desarrollo de la vida humana. Este planteamiento nos lleva directamente a la valoración de la conciencia y el comportamiento ambiental que son el resultado de la interacción de numerosas variables entre las cuales podemos mencionar: conocimiento, valores relacionados con el medio ambiente, estados jerarquizados de la conciencia medioambiental y los intereses económicos y políticos. El problema ambiental es, además, no solamente un estado no deseado de cosas, es el resultado de una determinada percepción de lo ambiental a partir de construcciones preestablecidas por las comunidades humanas, de ahí que este no se pueda conceptuar como un problema homogéneo, sino, todo lo contrario, el comportamiento medioambiental es totalmente heterogéneo tanto individualmente como colectivamente. En ello influyen numerosos factores que se revelan en la vida cotidiana entre los cuales un papel esencial le corresponde a los factores culturales y a los valores tradicionales de las comunidades y los individuos. �26 Las variables conocimiento y valores tienen una gran importancia en la explicación del problema ambiental. Entender la relación existente entre lo cognitivo y lo valorativo permite, en primer “comportamiento lugar, explicar medioambiental”, la relación “conciencia existente entre medioambiental” y las variables “conocimiento medioambiental”. Este asunto, que a primera vista nos parece sencillo si se asume como válido el presupuesto de que un mayor conocimiento medioambiental produce mayor conciencia ambiental y lógicamente esto es a su vez el principio de un comportamiento medioambiental racional o positivo hacia la naturaleza, es mucho más complejo cuando en la práctica otras variables políticas, económicas o culturales producen un comportamiento que no se corresponde con lo esperado. Este es otro momento de la complejidad del problema ambiental. Por esto se considera absolutamente válida la consideración del Dr. C Carlos J. Delgado cuando afirma textualmente: “[...] es un problema que no puede estudiarse al margen del hombre y de espaldas a la sociedad humana, a la cultura. Sin la acción subjetiva del hombre este problema no comprender existiría” (Delgado, comportamientos 2004:125). medioambientales Esta que perspectiva desde la es valiosa para homogeneización dominadora de la cultura occidental presenta como antiecológicas prácticas productivas milenarias de culturas autóctonas aborígenes, sencillamente, porque no entran en sus patrones culturales. ¿Cómo definir entonces el problema ambiental? Para hacerlo retomaremos la lógica de análisis de este autor en otra obra cuando dice: “La médula del asunto no está en que el hombre dañe a la Naturaleza. Ella radica en que el hombre, desde sus valores —entre los que está incluido el conocimiento—, se ha enfrascado desde hace mucho tiempo en un modelo cultural de producción de entorno, destructivo” (Delgado, 2005:325). Para esta perspectiva de análisis el conocimiento medioambiental tiene un carácter profundamente social, pues, teniendo en cuenta que los valores son el resultado de relaciones sociales que tienen lugar en un entorno, a su vez, donde influyen diferentes variables entre las cuales se puede hacer notar la ciencia, la cultura, la ideología, la política, la tecnología y otras de tipo material y espiritual que configuran un problema que no puede ser conceptuado de forma lineal. Las ciencias sociales, por la misma complejidad del problema ambiental y la necesidad de producir una nueva racionalidad social ambiental que se construye a partir “[...] de un conjunto de reglas, normas, teorías, conceptos, intereses, valores, instrumentos, métodos y técnicas de producción dentro de la relación naturaleza-sociedad [...]” (Valdés, 2004a:237), tienen un lugar preponderante. En la formación de esa racionalidad social ambiental, la ética ambiental representa un momento de primer orden que terminaría por producir un tipo de conocimiento que identificará el lugar del hombre en el �27 medio ambiente a partir del análisis de los valores que rigen su comportamiento medioambiental, dentro de una comunidad moral concreta. Por otra parte, el problema del desarrollo sustentable y la asunción de cualquier paradigma de desarrollo socioeconómico pasan por la óptica de las relaciones inter e intrageneracionales, lo cual constituye un campo de acción de la ética y es precisamente uno de los objetivos de esta tesis, el análisis de la sustentabilidad. 1.5. La ética medio ambiental y el medio ambiente. La existencia del problema ambiental y su manifestación más sensible: la crisis ecológica, han planteado diferentes vías de solución a las ciencias que se han empeñado, entre estas, las sociales, en proponer diferentes caminos. Existen numerosos presupuestos teóricos para enfrentar este problema, entre los cuales nos encontramos con la difundida y poco creíble idea de que más ciencia y más tecnología producirán definitivamente la salida de la crisis. Están otras consideraciones que giran alrededor de la inevitabilidad de estas como una manifestación natural de la relación del hombre con la naturaleza. Lo real, sin embargo, aún esta por resolverse y al considerar como válido el presupuesto de que el problema ambiental es la manifestación de una relación, resultado de un tipo específico de intercambio del hombre con la naturaleza, de una subjetividad concreta: una de sus vías de solución, evidentemente, gira alrededor de la actitud del hombre ante la naturaleza. En este sentido la reflexión nos lleva directamente al planteamiento de una determinada ética ecológica que se convierta en el punto de partida para el surgimiento de una conciencia medioambiental que sirva de referencia cognitiva – valorativa para la formación de un comportamiento medioambiental socialmente responsable. En la historia del tratamiento de los problemas medioambientales existen numerosos hitos que conducen al surgimiento de una ética ecológica a los cuales nos referiremos por su importancia seminal en la formación de esta y por sus aportes en la comprensión del problema ambiental. Los argumentos para la preservación del mundo natural no humano, que se convierte en el aparente sujeto de la ética ambiental han adoptado diferentes formas como se afirmó anteriormente. Estos argumentos, en sentido general, se pueden dividir en dos grandes grupos, en lo que parece coinciden la mayoría de los especialistas: están los que defienden la preservación por razones centradas en lo humano, es decir, preservar el mundo natural no humano por sus cualidades para el mantenimiento de la vida propiamente humana, y los que defienden el derecho de la existencia del mundo natural no humano independientemente de sus valores para el mantenimiento de las comunidades humanas. �28 Esta división corresponde a la que existe entre la ecología superficial y la ecología profunda o ecolatría planteada por primera vez por el filosofo noruego Arne Naess en una conferencia celebrada en 1972 en Bucarest y que se ha convertido en uno de los debates más interesantes entre los filósofos que se dedican al análisis de las relaciones sociales surgidas como consecuencia del problema ambiental y la crisis ecológica contemporánea. Arne Naess ha sido el primero en plantearse las diferencias existentes entre el movimiento ecológico superficial que tiene como objetivos centrales la lucha contra la contaminación y el agotamiento de los recursos y el movimiento ecológico profundo que tiene como base el cuestionamiento a los principios ontológicos que rigen la relación del hombre con la naturaleza. De este proceso surgen nuevos principios que tienen un mensaje de metateoría en su intento de producir una nueva mentalidad en el comportamiento medioambiental del hombre. Lo más interesante de estos principios ( Negación de la imagen del hombre en el entorno a favor de la imagen relacional de ámbito global, igualitarismo biosférico, diversidad y simbiosis, postura anticlasista, lucha contra la contaminación y el agotamiento de los recursos, complejidad no complicación, autonomía local y descentralización) es que plantean un sistema de valores diferentes para los movimientos ecológicos, los trabajadores ecológicos y todos los actores sociales implicados en la relación del hombre con la naturaleza. Todo parece indicar que la solución definitiva, no emergente al problema ambiental, es de tipo axiológica. Lo más importante de la ecología profunda es, sin embargo, su cuestionamiento al industrialismo, el cual consideran que no puede existir por mucho tiempo y la necesidad de desarrollar un modelo de vida en comunidad con la naturaleza. Pero no es Arne Naess sino Aldo Leopold, un naturalista y director de un coto americano, el primero en plantearse una ética para el medio ambiente. El núcleo duro de su planteamiento consiste en la necesidad de lo que él llama ética de la tierra que va mucho más allá de plantearse una ética para los animales – que también produjo interesantes reflexiones filosóficas en torno al derecho de los animales que tienen su máxima expresión en la obra de Tom Reagan “The Case for Animal Right” - y las plantas, para incluir también el medio ambiente no viviente. El planteamiento de Leopold que se convierte en una inspiración para todo el movimiento verde se fundamenta en el hecho de que “[…] hasta ahora no existe una ética que tenga que ver con la relación del hombre con la tierra y los animales y las plantas que crecen en ella” (Leopold, 1999:262). En su obra “A Sand County Almanac” Leopold no busca prevenir el actual uso de los recursos naturales por el hombre como tampoco pretende detener la devastación de los suelos y el proceso progresivo de destrucción del hábitat de las especies que viven en la tierra, su intención es reclamar el “derecho a seguir existiendo en su estado natural” �29 (Leopold, 1999:262). La ética de la tierra que esta buscando el naturalista norteamericano tiene como propósito fundamentar una nueva relación del hombre con la naturaleza de conquistador “a sencillo miembro y ciudadano suyo” (Leopold, 1999:262). Nuevamente aparece el tema de la necesidad de formar un sistema de valores que fundamente una relación que reconozca los valores intrínsecos de la naturaleza, más allá de su canonizada función utilitaria como eterna fuente de riquezas para el reino humano, la visión clásica de la modernidad. Esta visión se puede considerar como fundacional para los intentos posteriores de fundamentar una ética ambiental. Un hito en este camino hacia la definición de una ética ambiental lo constituye, a pesar de ser una propuesta que parece ingenua por su escasa fundamentación teórica, la obra de Tom Reagan “The Case for Animal Right”, en la que defiende el derecho de los animales. Para Reagan los animales tienen “[…] percepción, memoria, deseo, creencia, conciencia de sí mismo, intención, sentimiento del futuro” (Reagan, 1999:258). Estos constituyen “atributos de la vida mental de los animales mamíferos normales a partir de un año” (Reagan, 1999:258) que los convierte en tributarios de derechos morales entre los que este autor reclama el derecho a ser tratados con respeto, a partir de los valores innatos que ellos poseen. Evidentemente el asunto se trata en el reconocimiento de valores más allá de las propiedades utilitarias que estos animales mamíferos puedan tener para la vida humana. Por su parte, el ecofeminismo como parte del movimiento ambiental ofrece una visión del problema desde la óptica de la participación de la mujer como grupo social independiente, que sólo persigue el legítimo reconocimiento de la sociedad, con un punto de vista que parte de identificar las causas de la explotación de la mujer con las que ocasionan la degradación de la naturaleza. Por muchos años, por las funciones que le ha otorgado la sociedad, las mujeres se han visto asociadas a la naturaleza. Las mujeres desarrollan un “[…] trabajo natural, que se centra en las necesidades físicas humanas [...] Nos hemos hecho cargo de lo cotidiano para que el hombre pudiera salir a “adentrarse en el mundo”, a crear y decretar formas de explotar a la naturaleza […]” (Plant, 1999:113). El ecofeminismo no es un movimiento por la liberación de la mujer, como muchos pretenden plantear, su importancia va más allá de llevar a las mujeres a su justo lugar en la sociedad, al llamar la atención sobre cuestiones cardinales del movimiento medioambiental. Y es que “Los medioambientalistas, advirtiéndonos de las consecuencias irreversibles de la continua explotación ambiental, están desarrollando un ética ambiental resaltando las interconexiones entre las personas y la naturaleza” (Merchant, 1999:285). Se trata, en sí, de un movimiento de lucha porque los valores de los hombre y las mujeres se consideren por igual; sin alineaciones ni prejuicios de ningún tipo, con el que no se persigue “[…] que las mujeres sigan conservando el monopolio sobre sus valores, �30 sino de que ambos participen en los valores que, tradicionalmente, se distribuían en función del sexo, es la participación real de todos los miembros de la sociedad en todos los aspectos del entorno social” (Valdés, 2005b:75). La ecología social, surgida al calor del movimiento medioambiental es una referencia obligada en esta reseña de los hitos que condujeron la filosofía a la necesaria y urgente ética ambiental. La ecología social, a diferencia de las demás formas adquiridas por los movimientos medioambientales intenta ir a las bases de la dominación del hombre sobre la naturaleza con la convicción de que las mismas causas que provocan la dominación del hombre por el hombre y de otras formas de dominación actúan como causas de la degradación ambiental. Para los ecólogos sociales el problema consiste en buscar “[…] la libertad no solo en la fábrica, sino también en la familia, no sólo en los aspectos materiales de la vida, sino también en los espirituales” (Bookchin, 1999:71). Además de existir conciencia de la necesidad de cambios profundos en el movimiento ecologista dirigidos a formar “[…] una sensibilidad, una estructura y una estrategia para el cambio social antijerárquicas y de no dominación, podrá conservar su misma identidad como voz para un nuevo equilibrio entre la humanidad y la naturaleza y su objetivo de una sociedad verdaderamente ecológica” (Bookchin, 1999:71). La importancia de esta variante del movimiento ambiental consiste en el llamado que realiza a diferenciar los objetivos de la ecología social y el movimiento ambientalista con los de un medioambientalismo que continúa reflejando la lógica instrumental de la modernidad promoviendo nuevas técnicas, tecnología y prácticas productivas que solamente persiguen convertir a la naturaleza en un lugar más habitable, garantizando un tipo de sociedad que mantendrá el desarrollo por otras vías. Es, sencillamente - en palabras de Murray Bookchin – un tipo de ingeniería ambiental que, ni remotamente, se cuestiona los modos actuales de dominación del hombre sobre la naturaleza. Evidentemente, tanto la ética de la tierra, la ecología profunda, el ecofeminismo, el reclamo del derecho de los animales, y la ecología social promueven un nuevo tipo de saber ambiental y una ética ecológica que ponga énfasis en el respeto al mundo no humano en una sociedad donde sea posible establecer formas de convivencia que no generen alienación para ninguno de los grupos sociales que participan y los demás elementos del medio ambiente. La eliminación de prácticas enajenantes será la condición para la formación de un nuevo comportamiento medioambiental. Existen diferentes conceptos de lo que se entiende por ética ambiental los cuales fueron analizados por la Dra. C. Célida Valdés Menocal de la Universidad de la Habana que resume un acercamiento bastante exacto a la temática. Su panorámica va desde Aldo Leopold (1887 - 1948), el Premio Nóbel de la Paz, Albert Scheweitzer (1875 - 1965), �31 varios autores latinoamericanos entre los que se incluye al mexicano Enrique Leff para, finalmente, ofrecer su propia definición (Valdés, 2005c). Por ética ambiental define la Profesora de la Universidad de la Habana a “[…] una rama de la Ética Aplicada que conduce autocríticamente a la formación de normas, principios y valores dirigidos a respetar, conservar y proteger la naturaleza” (Valdés, 2005c:101). Se asume como válida tal definición porque se considera que permite reflejar el mundo espiritual del sujeto y objetiviza su intercambio con la naturaleza y la sociedad. La creación de una ética ambiental es importante en la misma medida que necesitamos fundamentar la relación del hombre con la naturaleza a partir de valores que deben ser formados desde las más tempranas edades y por diferentes vías en todos los ciudadanos que habitan el planeta. Estos valores tienen, lógicamente, que tener en cuenta las actividades que desarrollan los individuos en un espacio histórico concreto. Ellos tienen, en las circunstancias de la crisis ecológica actual, una importancia sin precedentes si se convierten en normas y principios del comportamiento ambiental que respete los valores intrínsecos del mundo no humano con el cual interactúa el hombre. En este proceso adquieren una importancia, los códigos de ética de las diferentes profesiones, ellos establecen una ética en la actuación del sujeto con otros sujetos de su grupo, con la sociedad y la naturaleza. La ética del profesional implica: la actitud ante su actividad laboral, las cualidades propias de su personalidad, función social (influencia y resultados de su actividad), respuestas ante las exigencias sociales, relaciones con su colectivo laboral; con otros profesionales y con los usuarios, la asunción de normas, valores y principios de su tiempo y clase (Miranda & Ruiz, 1999:299). Estos códigos son un momento de la concreción de una cultura ambiental que tiene como objetivo la formación de una racionalidad ambiental que incluye los siguientes procesos definidos por el ecólogo mexicano Enrique Leff y que por su importancia para las proposiciones abordadas más adelante se citan textualmente. Primeramente, se habla de el “establecimiento del marco axiológico de una “ética ambiental” donde se forjan los principios morales que legitiman las conductas individuales y el comportamiento social frente a la naturaleza, el ambiente y el uso de los recursos naturales” (Leff, 2005b:86). En segundo lugar, “La construcción de una teoría ambiental, por medio de la transformación de los conceptos, técnicas e instrumentos para conducir los procesos socioeconómicos hacia estilos de desarrollo sustentables” (Leff, 2005b:86). Y en tercer lugar, “La movilización de diferentes grupos sociales y la puesta en práctica de proyectos de gestión ambiental participativa, fundados en los principios y objetivos del ambientalismo” (Leff, 2005b:87). Todo el análisis que realizaremos en el siguiente epígrafe y la lógica de la tesis esta dirigida a la construcción de una racionalidad ambiental para la minería que tiene en �32 cuenta los pasos anteriores y que la considera como “[…] el resultado de un conjunto de reglas, normas, teorías, conceptos, intereses, valores, instrumentos, métodos y técnicas de producción dentro de la relación naturaleza – sociedad [...]” (Valdés, 2004a:237). Resumiendo, se puede afirmar que la lógica instrumental impuesta por la modernidad condicionó un modo dicotómico de entender la relación del hombre con la naturaleza, a partir de un concepto estrecho de esta última, que reclama de un nuevo saber ambiental si realmente se desea construir un paradigma donde la naturaleza no sea únicamente un objeto de conocimiento y satisfacción de las necesidades humanas. Este nuevo saber tiene que construirse desde un modo sistémico de ver las relaciones ambientales que, en este caso, se propone como vía de comprensión de dicho proceso el holismo ambientalista que facilita ver la relación hombre – naturaleza – sociedad como un todo único que supera la visión mecanicista y orgánica que impuso la razón clásica. Además facilita la comprensión del problema ambiental “[…] a partir de la interacción de dos elementos – “Cultura” y “Naturaleza” -, que al ponerse en contacto práctico forman una unidad. La transformación resultante – no deseada en sus consecuencias a largo plazo -, es lo que llamamos problema ambiental” (Delgado, 2005:125). Esta es una relación que servirá de referencia metodológica para comprender, en su esencia, las relaciones causales del desarrollo sustentable. Relaciones que transitan por la actuación de hombres concretos que en su accionar individual ponen de manifiesto una ética determinada resultante de complejas relaciones sociales que constituyen, en última instancia, expresión de relaciones socio clasitas y de un accionar que determinará un comportamiento ambientalmente responsable o no ante la naturaleza, contenido medular del concepto desarrollo sustentable. CAPÍTULO II. EL CONCEPTO DESARROLLO SUSTENTABLE 2.1. Surgimiento del concepto desarrollo sustentable. La gran mayoría de los científicos y la opinión pública especializada, en general, considera como una referencia en el despegue de las preocupaciones por el tema de los estilos de desarrollo la aparición del libro de R. Carson “Primavera silenciosa”, en el año 1962, en el que la autora realiza un profundo análisis de los efectos de las sustancias químicas sobre los organismos vivos. Especialmente, se analizan los efectos de los insecticidas y pesticidas sintéticos, sobre todo los ecosistemas de la tierra y sobre el propio hombre. Este es un texto que marca un hito en el análisis de los problemas de la relación del hombre con su entorno. Las primeras reflexiones colectivas sobre estos temas, concretamente, la de los vínculos del crecimiento global y la escasez de recursos naturales, aparecen en el verano de 1970 �33 cuando un grupo de científicos, investigadores e industriales de las más diversas esferas de la producción y la ciencia se reunieron para analizar el futuro del planeta y de sus habitantes. Este grupo conocido como el “Club de Roma” elaboró el informe “Límites al crecimiento” en 1972. El informe se concentró en cinco factores que limitaban el crecimiento en el planeta: la población, la producción agrícola, los recursos naturales, la producción industrial y la contaminación. Aquí no aparece ninguna referencia al análisis de los sistemas socioeconómicos que soportan estas actividades. Este Informe genera un importante impacto en los círculos políticos y académicos al emitirse en los albores de la llamada crisis del petróleo y de los problemas de precios y suministros internacionales de materias primas. Un momento importante en la evolución hacia el término desarrollo sustentable lo ocupa el libro “Una sola tierra” de Bárbara Ward y Rene Dubos en el que se analizan los vínculos entre ambiente y desarrollo, publicado en 1972. En este libro se describen los intereses que llevaron a la “Conferencia de Naciones Unidas sobre Medio Ambiente” de Estocolmo del año 1972. Es uno de los primeros libros en los que se insiste en que las necesidades humanas no se pueden satisfacer en detrimento del capital natural y de los intereses de las generaciones futuras. En 1972 en Estocolmo, Suecia, se celebró la primera gran Conferencia mundial sobre problemas ambientales (“Medio Ambiente Humano”) presidida por el industrial canadiense Maurice Strong quien realizó grandes esfuerzos porque la Conferencia estuviese marcada por planteamientos ya habituales en los Estados Unidos relacionados como la “necesidad de la protección del medio ambiente”. Esta Conferencia como era de esperar, no se detuvo en las verdaderas causas de la contaminación ambiental y en sus vías de solución. Sin embargo, llamó la atención del mundo sobre la necesidad de revertir los costos ecológicos de los patrones de producción y consumo existentes hasta ese momento. Su mayor importancia es su reconocimiento sobre la crisis ecológica y la necesidad de abordar los problemas ecológicos de forma prioritaria, sin embargo, continuaba la lógica instrumental en el análisis de la relación naturaleza - sociedad. En el año 1974, en Cocoyoc, México, se celebra la Conferencia sobre Medio Ambiente y Desarrollo, Naciones Unidas. Esta Conferencia acuña el término “desarrollo sustentable”, aún cuando este concepto se ha estado utilizando desde los años sesenta, especialmente por economistas. La utilización del mismo reemplaza al término “ecodesarrollo” utilizado hasta el momento, aunque algunos autores lo continúen utilizando en sus producciones científicas sobre el tema. Como consecuencia de la Conferencia de Estocolmo se decidió celebrar en 1976 la “Conferencia de Naciones Unidas sobre Asentamientos Humanos”. Esta contribuyó a llamar la atención sobre el lugar que debe ocupar la satisfacción de las necesidades �34 básicas del desarrollo, las referidas al saneamiento, a la atención primaria de salud, a la cobertura de agua potable y otras necesidades de este tipo. Esta Conferencia tampoco ofreció soluciones para los problemas que enfrentaba la humanidad, principalmente para los países subdesarrollados. En 1980, en la “Estrategia Mundial para la Conservación” editada por varias organizaciones entre las que se encontraban la “Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza” (UICN), el “Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo” (PNUMA) y el “Fondo Mundial para la Vida Silvestre” (WWF-World Fund), utiliza por primera vez el concepto “desarrollo sustentable” como un elemento integral que incluye las dimensiones económica, social y ambiental. Su importancia para la definición de la sustentabilidad consiste en aportarle un enfoque ecológico a la misma, a través de la definición de los objetivos considerados imprescindibles para la conservación de los recursos vivos, el mantenimiento de los procesos ecológicos esenciales y de los sistemas que dan sostén a la vida, la preservación de la diversidad genética y el aprovechamiento sustentable de las especies y los ecosistemas. En 1982 aparece la Carta de la Tierra. El 28 de octubre de 1982, la asamblea general de las Naciones Unidas, en su Resolución 37/7, proclamó la “Carta Mundial de la naturaleza”, que en 24 puntos plantea principios generales, delimita funciones y aspectos de aplicación para el respeto universal a la naturaleza. La importancia de este suceso es que aceleró la creación de la Comisión Mundial del Medio Ambiente y Desarrollo y sus debates posteriores en torno al concepto desarrollo sustentable. Es en 1987 cuando, por primera vez, la llamada “Comisión Brundtland” - que debe su nombre a la Primer Ministro de Noruega, la señora Gro Harlem Brundtland que encabezó la “Comisión Mundial sobre Medio Ambiente y Desarrollo” - en el Informe “Nuestro Futuro Común” utiliza el concepto desarrollo duradero, también reconocido como desarrollo sostenible o viable. Si en Estocolmo (1972) se establecen los cimientos para la elaboración de políticas de crecimiento económico sustentable, el informe “Nuestro Futuro Común” dejaba bien claro que el desarrollo solamente perduraría si las actuales generaciones desarrollaban patrones de producción y consumo que no comprometieran la vida de las generaciones venideras. En Río de Janeiro, en Junio de 1992, en la “Conferencia de Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo” (CNUMAD) es cuando se plantea el imperativo inmediato del desarrollo sustentable, si se quiere conservar el planeta en condiciones biohabitables para las futuras generaciones. Éste se convierte en el primer mandato de la “Agenda 21” y a partir de este año llega incluso a ser incluido en las cartas magnas de varios países del mundo, entre ellos, en la cubana, que lo hace en las modificaciones introducidas en 1992, en su artículo 27. �35 La llamada “Cumbre de la Tierra” es el momento de la sacralización del concepto desarrollo sustentable. Lo más importante de esta Cumbre es el llamado a tener en cuenta la relación entre el medio ambiente y el desarrollo. Su mayor importancia consiste en que “...convirtió a la crisis ambiental en uno de los puntos principales de la agenda internacional y estableció un vínculo entre los conceptos de ambiente y desarrollo, generando el nuevo paradigma del desarrollo sustentable” (Khor, 2005:1). Ante esta realidad, es necesario ponerse de acuerdo acerca de qué entender por sustentabilidad, un debate que surge precisamente ante la ausencia de consenso en el planeta sobre cómo enfrentar los problemas asociados al desarrollo, de tal forma que no sería exagerado afirmar que la CNUMAD “[...] propuso el concepto de desarrollo sustentable para responder a la crisis ambiental y de desarrollo que enfrentaba el planeta” (Khor, 2005:1). Todos los autores que tratan sobre el tema, y se puede decir que existen en la actualidad cerca de 80 definiciones diferentes sobre qué entender por sustentabilidad, coinciden en que el “[…] término desarrollo sustentable reúne dos líneas de pensamiento en torno a la gestión de las actividades humanas: una de ellas concentrada en las metas de desarrollo y la otra en el control de los impactos dañinos de las actividades humanas sobre el ambiente” (Fernández, 2005:1), (Romano, 2005). Todas las interpretaciones aparecidas sobre el tema, de una u otra forma, contienen los elementos referidos anteriormente. En este mismo sentido, se refiere J. Hurd cuando dice que el concepto desarrollo sustentable surge para resolver los conflictos existentes entre “La legítima necesidad que tienen las regiones del mundo, con un alto porcentaje de pobreza y desempleo de lograr el desarrollo económico, en particular en el Sur y en ciudades del interior del Norte” (Hurd, 2005a:1). Aquí se precisan los términos “fronterizos” de los llamados “cinturones de pobreza”, con una breve referencia a la pobreza hacia el interior de las ciudades del poderoso norte industrializado. Es urgente plantearse la necesidad de resolver los conflictos entre “La legítima necesidad de proteger el medioambiente de los impactos adversos del desarrollo industrial, más palmarios en el Norte, y en las industrias extractivas y áreas industrializadas del Sur” (Hurd, 2005a:2). A partir de estas líneas de pensamiento se elaboran los documentos más trascendentales que fundamentan el desarrollo sustentable como política. Entre los documentos más importantes de la “Cumbre de la Tierra” se encuentra la “Declaración de Río sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo”, la cual en sus 27 principios pretende “[...] establecer una alianza mundial nueva y equitativa mediante la creación de nuevos niveles de cooperación entre los Estados, los sectores claves de las sociedades y las personas [...]” (Declaración de Río sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo, 2005:1). Esta Declaración, a pesar de su importancia para la comunidad internacional, se convierte en documento sin posibilidad real de concretarse. �36 Otro documento de trascendencia, resultado de la Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sustentable (CNUMAD) es el Plan de Implementación, en el cual se dice cómo actuará la comunidad internacional para materializar el desarrollo sustentable, concretamente, las acciones que se desarrollarán por parte de los gobiernos, las instituciones y la sociedad civil. Este documento en toda su extensión no contiene una propuesta concreta sobre cómo lograr “La erradicación de la pobreza y la modificación de las modalidades insustentables de producción y consumo, así como, la protección y gestión de los recursos naturales básicos que forman la base del desarrollo económico y social [...]” (CNUMAD, 2005:1). Se declara que: “La buena gobernabilidad de los asuntos públicos en cada país y en el plano internacional es fundamental para el desarrollo sustentable.” (CNUMAD, 2005:1), pero no se dedica ningún párrafo para analizar la relación entre la gobernabilidad y la pobreza. En general, se puede asegurar que este constituye un documento que nada ofrece desde el punto de vista metodológico al análisis de políticas para lograr encaminar el desarrollo en los llamados “países con economías en transición” (CNUMAD, 2005:8). La elaboración del texto, totalmente utópico deja, por encima del imprescindible análisis socio – clasista que el marxismo propone para comprender la naturaleza de los problemas ambientales, la solución de los problemas que enfrenta el mundo para construir sociedades sustentables a la evolución de los actuales proyectos sociales, apelando como en la más ortodoxa tradición utópica a la voluntad de los países desarrollados y los organismos internacionales. 2.2. Limitaciones y aciertos del concepto desarrollo sustentable. En el Informe de la Comisión Brundtland se plantea la urgente necesidad de promover un desarrollo de tipo sustentable, entendido éste, no como un estado de estática armonía, sino como todo un proceso de cambio, en el cual, la explotación de los recursos, la dirección de las inversiones, la orientación del desarrollo tecnológico y los cambios institucionales deberían tomar en cuenta, no sólo las necesidades actuales, presentes, sino también las venideras, aquellas que se relacionan con las generaciones futuras (Gileni, 1994:132)1. Dicho de esta forma era algo realmente esperanzador, sin embargo, no se tenían en cuenta varios momentos, tales como: cuantificar los daños (cuantitativa y cualitativamente) que el hombre le ocasiona a la naturaleza sin indicar cómo conocer, ante la magnitud del daño actual, cuáles serían las necesidades de las generaciones venideras. Y lo más importante, no se indicaba cuál sería el modelo de 1 “urgente necesidad de promover un desarrollo de tipo sustentable, entendido éste, no como un estado de estática armonía, sino como todo un proceso de cambio en el cual, la explotación de los recursos, la dirección de las inversiones, la orientación del desarrollo tecnológico y los cambios institucionales deberían tomar en cuenta, no sólo las necesidades actuales, presentes, sino también las venideras, aquellas que competirían a las generaciones futuras”. �37 sociedad en que primaría, por encima del consumo y la ganancia, el interés de preservar condiciones a las futuras generaciones para satisfacer sus necesidades. En este sentido coincidimos con el análisis realizado por (Redclift & Woodgate, 2002) cuando se pregunta: Cómo entra la cuestión del desarrollo dentro de la definición propuesta, si tenemos en cuenta que el nivel de desarrollo alcanzado por cada sociedad en un momento determinado, origina necesidades diferentes en cada cultura y en cada generación, y lo más importante, cómo definir las necesidades en cada una de ellas. En el presente, es muy difícil poderlas determinar, en primer lugar, por su carácter creciente y la imposibilidad de poder, desde aquí, precisar el tipo de tecnología y de recursos que se necesitarían para satisfacerlas y, en segundo lugar, hoy, con exactitud, el hombre no conoce la magnitud de los valores que ha extraído a la naturaleza en recursos no renovables, las ganancias que se dejan de percibir como consecuencia de la lenta reposición de los mismos y cómo esta situación afectará a las generaciones venideras. En este sentido, es importante tener en cuenta que “[…] la sociedad humana es un sistema histórico, en el que la actividad actual de los elementos que componen el sistema deja trazas que condicionan -pero no determinan- los estados posteriores del mismo, la pretensión de dejar intactas las opciones del futuro resulta en exceso ambiciosa” (García, 2005:1). En la actualidad, en la literatura especializada podemos encontrar cientos de definiciones sobre este problema y búsquedas incesantes de alternativas racionales para lograr la sustentabilidad. La mayoría coincide en plantear la necesidad de lograr la armonía entre los conceptos crecimiento económico y desarrollo humano, el mayor problema consiste en identificar crecimiento con desarrollo. A continuación se hará referencia a algunos de estos enfoques con el propósito de valorar los elementos positivos de los mismos para un análisis de la sustentabilidad en el subdesarrollo. En la revista Ciencia y Sociedad No 1 de 1994 del Instituto Tecnológico de Santo Domingo se encuentra una propuesta que llama al logro del desarrollo sostenible a través de las variables: población, necesidades, consumo, recursos, tecnología, producción, productividad, capacidad de carga (relacionada con la dotación de recursos de un ecosistema), distribución, acceso a los recursos, rentabilidad, las instituciones, las variables sociales (calidad de vida, el nivel de ingreso, la aceptabilidad social de los sistemas, su persistencia en el tiempo) y el tiempo. Otra propuesta más simplificada es la planteada por autores del Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría” de Cuba que las proponen como los desafíos de los gobiernos nacionales en el diseño de políticas de gestión encaminadas al logro de los objetivos, es decir, el logro de crecimiento económico, equidad, y sustentabilidad ambiental (Valdés & Chassagnes, 1997). Como se aprecia, el enfoque anterior, en �38 esencia, no se aleja del tratamiento clásico del problema propuesto por la Comisión Brundtland. No ofrece ninguna pauta metodológica para indicar cómo lograr la sustentabilidad. En la revista de la CEPAL, No. 47 de 1992 se plantea el problema del desarrollo sustentable a través del análisis de dimensiones, en este caso la dimensión económica que incluye: estabilización, ajuste estructural, crecimiento, solvencia, dimensión nivel de vida, dimensión política y dimensión medio ambiente. Lo importante lo constituye el hecho de referirse al problema del crecimiento económico y la estabilización económica. Un elemento novedoso lo es, el considerarse la política como una variable independiente, sin llegar a plantearse absolutamente cómo las sociedades actuales garantizarían la democracia y los derechos políticos para llegar a la sustentabilidad. En este sentido J. Corbatta puntualiza en su análisis sobre cómo llegar a la sustentabilidad, para lo cual propone objetivos críticos, la cuestión de revitalizar el crecimiento porque “[…] la pobreza disminuye la capacidad de las gentes para utilizar con juicio los recursos e intensifica las presiones de que es objeto el medio ambiente” (Corbatta, 2005:2). Puntualizando que es necesario “[…] hacer que el crecimiento económico resulte menos consumidor de energía y más equitativo en sus repercusiones sociales” (Corbatta, 2005:2). Según esta visión es imposible lograr un desarrollo sustentable sin crecimiento, especialmente, en las condiciones de extrema pobreza de los países subdesarrollados. Su punto de vista nos lleva directamente a las diferencias que es necesario tener en cuenta para establecer una relación dialéctica entre crecimiento y desarrollo, cuando afirma categóricamente que es imprescindible analizar detenidamente la filosofía de desarrollo sustentable del Informe Nuestro Futuro Común para evitar llegar “[…] así al erróneo concepto de desarrollo económico como el del crecimiento de un país, pero este crecimiento no incluye la degradación de los recursos naturales, ni del medio ambiente en general” (Corbatta, 2005:7). J. Harribey que analiza el tema se cuestiona el llamado del Informe Nuestro Futuro Común acerca de la necesidad de un nuevo tipo de crecimiento que garantice la satisfacción de las necesidades cuando afirma “[…] el crecimiento económico sería capaz de reducir la pobreza y las desigualdades y de reforzar la cohesión social. Pero el crecimiento capitalista es necesariamente desigual, tan destructor como creador, y se alimenta de las desigualdades para suscitar permanentes frustraciones y nuevas necesidades” (Harribey, 2005:2). Esta afirmación lleva directamente a la crítica al modo capitalista de producción como sociedad donde no se puede lograr un desarrollo de tipo sustentable. Es importante, el llamado a la lógica de visualizar como, dentro del capitalismo, se aprovechan las desigualdades para promover nuevas necesidades. Lo verdaderamente importante sería poder contar con un tratamiento de la sustentabilidad en el que se tenga en cuenta una perspectiva científica de la relación �39 entre la política y la economía. Este es un enfoque del que carecen la mayoría de los tratados que aparecen en los diferentes medios de divulgación científica, especialmente, el enfoque que heredamos de la Comisión Brundtland. El desarrollo aparece como una variable independiente de la política, lo cual es algo absolutamente impensable en un enfoque serio sobre el tema. Es una situación que no pasan por alto algunos autores consultados que declaran el problema, pero no llegan a las relaciones causales que conforman la esencia de esta relación. M. Romano, uno de estos autores considera que los limites existentes para enfrentar el desarrollo sustentable “[…] no están basados exclusivamente en la limitación de los recursos. La […] aplicación de políticas para que más de 2 000 millones de pobres en el mundo puedan tener agua potable, vivienda, salud, educación y medios de vida adecuados, no necesariamente implica el uso irracional de los recursos renovables o no” (Romano, 2005:3). A pesar de adelantar un problema de reconocida complejidad, este autor no llega, por limitaciones socio clasistas al esclarecimiento de la relación política – desarrollo. En el Informe Meadows presentado en el libro “Más allá de los límites del crecimiento” de 1993 se asume la sustentabilidad como “[...] la sociedad [...] que puede persistir a través de generaciones, que es capaz de mirar hacia el futuro con la suficiente flexibilidad y sabiduría como para no minar su sistema físico o social de apoyo” (Meadows, 1993:248). Su limitación fundamental consiste en que no indica que la flexibilidad y sabiduría necesarias para que las sociedades actuales no minen sus sistemas sociales y físicos de apoyo se encuentran mediatizadas por el tipo de propiedad sobre los medios de producción que gobierna sobre todos esos elementos. Existen autores para los cuales “[…] sustentabilidad contiene la visión filosófica referida al derecho de las generaciones siguientes a disfrutar por lo menos del mismo bienestar actual. Generalmente, se piensa que la sustentabilidad es nada más preservación y renovación de los recursos naturales. Pero ése es sólo un aspecto del desarrollo sustentable” (Godelier, 2005:5). Es particularmente importante el hecho de hacer notar que más allá de lo ecológico y lo ambiental es imprescindible incluir otras dimensiones para el logro de la sustentabilidad, es decir, que la cuestión no está sólo en la protección de los recursos naturales. En este sentido, encontramos puntos de vista muy radicales que reclaman la existencia de una nueva forma de concebir la relación hombre – naturaleza – sociedad porque “[...] en la concepción de la Comisión Brundtland, hablar de la sustentabilidad física implica considerar la necesidad de implantar prácticas de transformación material y de relaciones con la naturaleza radicalmente diferentes a las que se han venido sedimentando en los distintos sistemas sociales y económicos [...]” (Salazar, 2005a:2). Esta visión considera la necesidad de un cambio radical en los patrones socio - económicos que soportan las prácticas materiales hasta el momento, lo cual no es posible dentro de la lógica de los �40 modelos dominantes hasta finales del siglo XX y los años iniciales del XXI. Porque en las mismas palabras de este autor “[...] hablar de igualdad social [...] de cambios democratizadores en el acceso a los recursos y en la distribución de costos y beneficios, es hablar de cambios drásticos en las concepciones, filosóficas, económicas y políticas dominantes [...]” (Salazar, 2005b:2). Lo más significativo del tratamiento que estamos valorando, a partir de una toma de conciencia mundial sobre la crisis ambiental global, lo constituye el hecho de estar muy clara la existencia de un límite para la dotación de recursos naturales disponibles para su explotación y de barreras sociales y políticas para concretar proyectos sociales sustentables. Un interesante análisis del problema del desarrollo sustentable lo encontramos en el artículo de Roberto P. Guimaraes, especialista de la CEPAL, aparecido en la revista EURE de Santiago de Chile, “El desarrollo sustentable:) propuesta alternativa o retórica neoliberal?, en 1994. La sustentabilidad ecológica, - según este autor - se refiere a la base física del proceso de crecimiento y promueve la necesidad de mantener un stock de recursos naturales incorporados a las actividades productivas. La sustentabilidad en el caso de los recursos naturales renovables, existe si la tasa de utilización es equivalente a la tasa de recomposición del recurso en los procesos naturales que tienen lugar en la naturaleza. En el caso de los recursos naturales no renovables, la tasa de utilización debe ser equivalente a la tasa de sustitución del recurso en el proceso productivo por el período de tiempo previsto para su agotamiento (medido por las reservas naturales y la tasa de utilización). Partiendo del hecho de que su propio carácter de “no - renovable” impide un uso indefinidamente sustentable, hay que limitar su ritmo de utilización al ritmo de desarrollo o de descubrimiento de nuevos sustitutos. Esto demanda, entre otros aspectos, que las inversiones realizadas para la explotación de recursos naturales no renovables deben ser proporcionales a las inversiones asignadas para la búsqueda de sustitutos en los procesos productivos (Guimaraes, 1994:51). Como se puede apreciar, a pesar de su interesante elaboración teórica, ésta es una propuesta para naciones con un alto nivel de desarrollo económico, pues, los países subdesarrollados no pueden detener la explotación de los recursos que poseen, aún cuando deterioren, en mayor o menor grado el medio ambiente. En un segundo momento la sustentabilidad ambiental habla de mantener la capacidad de sustento de los ecosistemas, es decir, la capacidad de la naturaleza para absorber y recomponerse de las agresiones antrópicas. Haciendo uso del razonamiento utilizado en el análisis de la sustentabilidad ecológica, el de ilustrar formas de operacionalización del concepto, dos criterios sobresalen por lógica. En primer lugar, las tasas de emisión de desechos como resultado de la actividad económica deben equivaler a las tasas de �41 regeneración, las cuales son determinadas por la capacidad de recuperación del ecosistema. Un segundo criterio de sustentabilidad ambiental, sería la reconversión industrial con énfasis en la reducción de la entropía, es decir, privilegiando la conservación de la energía y las fuentes renovables. (Guimaraes, 1994:51). La sustentabilidad ambiental de la que habla el especialista de la CEPAL, es, además, muy difícil de precisar, porque la naturaleza posee una real capacidad de defenderse de las agresiones antrópicas, creando, incluso, mecanismos de defensa. ¿Cómo lograr en estos casos cuantificar los daños ambientales si los mismos pueden afectar a un ecosistema por varias generaciones? Esto no significa que no se puedan cuantificar los impactos ecológicos y ambientales sobre un ecosistema determinado. La mayor complejidad radica en que, no se trata de medir los impactos de una actividad en lo ecológico y lo ambiental, el problema es cómo estos impactos influyen en los sistemas sociales y políticos que los soportan. Para ello se precisan indicadores que incluyan tanto las relaciones que tienen lugar en la naturaleza como las sociales, en todas sus manifestaciones y no de forma aislada. Otro elemento de interés, lo constituye la referencia a la capacidad de absorción de desechos por los sumideros, se tienen en cuenta aquellos en los que se respeta el tiempo en que las diferentes sustancias son reconvertidas. En ningún momento se refiere a ecosistemas saturados como sucede en la gran mayoría de las actividades humanas. La reconversión industrial, como un elemento de equilibrio ambiental, no es una opción para los subdesarrollados, esta es una variante de alto valor agregado tecnológico que requiere de transferencia de tecnologías a las cuales, estos países no pueden acceder en las condiciones de la globalización neoliberal. La sustentabilidad social, persigue como objetivo el mejoramiento de la calidad de vida de la población, en los que se haría efectiva la distribución equitativa de las riquezas de que dispone la sociedad dispone, a partir de la equidad y la justicia social. Los criterios básicos tienen que ser los de justicia distributiva, para el caso de la distribución de bienes y servicios y de la universalización de la cobertura de educación, salud, vivienda y seguridad social. Estos criterios sientan las bases para un desarrollo sustentable que incluye los intereses de las presentes y las futuras generaciones (Guimaraes, 1994:52). Evidentemente, sin sustentabilidad social no podrá existir la sustentabilidad. En primer lugar, se precisan políticas sociales que garanticen la satisfacción de las necesidades básicas de toda la población. Para concluir con el análisis de los contenidos sectoriales que propone R. Guimaraes se hará referencia a la denominada sustentabilidad política, la cual se encuentra estrechamente vinculada al proceso de construcción de la ciudadanía, y busca garantizar la incorporación plena de las personas al proceso de desarrollo. Ésta se resume a nivel micro, en la democratización de la sociedad, y a nivel macro, a la democratización del �42 estado. No se indica en qué tipo de sociedad pretende el autor lograr el desarrollo sustentable. El primer objetivo supone el fortalecimiento de las organizaciones sociales y comunitarias, la redistribución de los recursos y de la información hacia los sectores subordinados, el incremento de la capacidad de análisis de sus organizaciones, y la capacitación para la toma de decisiones. En tanto el segundo objetivo se logra a través de la apertura del aparato estatal al control ciudadano, la reactualización de los partidos políticos y de los procesos electorales, y por la incorporación del concepto de responsabilidad en la actividad pública (Guimaraes, 1994:53). La sustentabilidad política solamente se puede lograr, si se realiza una profunda transformación estructural de la sociedad y esto no se puede alcanzar donde la distribución de las riquezas se realice de forma tan desigual. En el análisis que realiza el Arquitecto mexicano José Ramón González Barrón el desarrollo sustentable se divide en dos partes, relación de la cual, se logran proyectos sustentables. Una primera parte que se denomina desarrollo sustentable micro. Se entiende por desarrollo sustentable micro al “[...] que se lleva a cabo en casas, en un grupo de vecinos [...] Es decir esta sustentabilidad es de una escala pequeña, en la que un pequeño grupo de personas contribuye, según sus alcance, para poder hacer sustentable su medio cotidiano” (González, 2005:2). Lo verdaderamente valioso de este punto de vista es el llamado de atención sobre el papel de las comunidades y de los grupos pequeños como células de partida para la sustentabilidad. La segunda parte denominada desarrollo sustentable macro “[...] es específico de industrias, fábricas, en el tratamiento a gran escala de aguas residuales, grandes soluciones urbanas, etc. Esta sustentabilidad se puede llevar a cabo por grandes organismos, los cuales tengan los recursos para dar solución a estos problemas” (González, 2005:2). Como se aprecia, este análisis no tiene en cuenta la participación del estado en la solución de los problemas del desarrollo, independientemente, de que en un momento de su análisis tenga claro que el desarrollo sustentable “[...] tiene que tomar en cuenta los factores políticos, sociales, económicos y culturales, de una sociedad [...]” (González, 2005:2). Sin embargo, obvia totalmente el análisis clasista, no tiene en cuenta el carácter grupal de las instituciones que elaboran estrategias de desarrollo y manejo ambiental. En el tratamiento de la “Comisión del Sur” es posible encontrar un enfoque más totalizador del desarrollo, más cercano a las posiciones del tercer mundo donde se integran valores materiales y espirituales. Este enfoque caracteriza el desarrollo como “[...] un proceso que permite a los seres humanos utilizar su potencial, adquirir confianza en sí mismos y llevar una vida de dignidad y realización [...] Es una evolución que trae consigo la desaparición de la opresión política, económica y social” (Comisión Sur, �43 1991:20). Este enfoque no le llama a este modelo desarrollo sustentable, pero, evidentemente, sus fundamentos teóricos, coinciden con los atribuidos a este modelo, al menos, con la intención que se plantea en el Informe Brundtland. Este tratamiento tiene varios puntos de contacto con los anteriores, pero se hace particular énfasis en la desaparición de la opresión económica, política y social y en el logro de una confianza del individuo en sí mismo, lo cual, lógicamente se hace extensivo hacia las comunidades de las cuales es miembro, pasando por las diferentes formas de organización social que las mismas poseen. Por su parte, la definición que sobre desarrollo sostenible propone la FAO, la cual dice textualmente: “El desarrollo sostenible es el manejo y la conservación de la base de recursos naturales y la orientación del cambio tecnológico e institucional de tal manera que asegure la continua satisfacción de las necesidades humanas para las generaciones presentes y futuras” (Milian, 1996:53). Lo más interesante en esta definición es que analiza la variable tecnológica como clave para el manejo y conservación de los recursos naturales. Si no existe una nueva orientación hacia el cambio tecnológico, en el sentido del empleo de tecnologías apropiadas, no se podrá aspirar al logro de un desarrollo sustentable. Otra visión sobre el problema que toma como base la definición clásica ofrecida en el Informe “Nuestro Futuro Común” de la “Comisión Brundtland” la ofrece Luis Herrero en su libro “Medio ambiente y desarrollo alternativo”. Este autor en el desarrollo sustentable incluye dos conceptos fundamentales “[...] a) el de necesidades, en particular las esenciales de los pobres, a los que se debía otorgar prioridad preponderante, y b) la idea de las limitaciones que imponen los recursos del medio ambiente, el estado actual de la tecnología y de la organización social [...]” (Herrero, 1989:37-38). Aquí están presentes elementos analizados en definiciones anteriores, sin embargo, llama la atención el vínculo que el autor establece entre las necesidades de los sectores más desfavorecidos en los diferentes países y la relación recursos naturales - tecnología. Por su parte, The Hague Report ofrece una definición que si bien tiene puntos de contacto con todas las anteriores aparecidas a partir del “Informe Nuestro Futuro Común”, en esta se encuentran elementos novedosos. El desarrollo sostenible es un modelo para edificar un tipo de sociedad en la cual “[...] deben efectuarse inversiones suficientes en la educación y en la salud de la presente población, de forma tal, que no se creen deudas sociales para las futuras generaciones. Y que los recursos naturales deben ser utilizados de forma tal que no creen deudas ecológicas al superexplotarse las capacidades productivas y de soporte de la tierra [...]” (Pronk & Nabub, 1992:6). La introducción en esta definición por primera vez del término deudas sociales, crea una perspectiva más objetiva para enfocar desde la visión de este trabajo, el problema del modelo económico que consideramos se adecua a las condiciones de la minería. �44 Las deudas sociales se pueden originar directamente a partir de proyectos de desarrollo que no tengan en cuenta las dimensiones del desarrollo sustentable de forma inmediata. Es decir, aquellos proyectos donde no exista equidad en la distribución de las riquezas y aparezcan sectores excluidos del desarrollo como consecuencia de no existir justicia intrageneracional. La creación de deudas sociales como consecuencia de la utilización de patrones irracionales de desarrollo provoca consecuencias mediatas que se producen al agotarse todos los recursos naturales que respaldaban determinadas infraestructuras socio productivas. Para el caso de la minería, este tratamiento se acerca al problema del cierre de minas en la que tanto las deudas sociales, como las deudas ecológicas, de lo cual trataremos más adelante, son elementos claves que se tienen en cuenta en el momento de analizar la sustentabilidad de un Proyecto. Estas deudas sociales se pueden cuantificar y expresar en modelos que darían una idea más exacta de la relación recursos naturales - desarrollo, un elemento que ayudaría a comprender la esencia del desarrollo sustentable y que no se encuentra presente en las definiciones que aparecen en la literatura científica. Este debe ser el objetivo de los modelos económicos que privilegian la protección de la naturaleza en la misma medida en que las deudas sociales poseen una estrecha relación con las deudas ecológicas. El razonamiento realizado para el caso de las deudas sociales es válido para las deudas ecológicas. Estas se crean como consecuencia del uso indiscriminado de un recurso por encima de su capacidad de recomposición de forma inmediata o de forma mediata, derivada del desequilibrio originado por la desaparición de los ecosistemas asociados a los recursos agotados. Todo lo cual origina que no se puedan encontrar alternativas de compensación por los daños que aparecen como consecuencia de la alteración en el funcionamiento de los ecosistemas y los sociosistemas de una zona determinada. José Mateo Rodríguez y Carmen Suárez Gómez, dos autores cubanos, definen este modelo de desarrollo utilizando el término “sostenible”, sin establecerse precisiones entre “sustentable” y “sostenible”. Para ellos, “[…] por sostenibilidad se entiende la durabilidad y la persistencia de un sistema, la capacidad de reproducir material y simbólicamente un sistema como resultado de las interacciones estructurales, funcionales, dinámicas y evolutivas. La sostenibilidad ambiental sería así el balance entre varios niveles o tipos de sostenibilidad: la geoecológica, la social, la económica” (Mateo & Suárez, 2000:732). Esta definición ofrece una visión de la sustentabilidad como proceso, como interacción de diferentes elementos del tejido social. Es una forma abierta de entender la sustentabilidad que se corresponde con la manera en que estos autores definen el medio ambiente, como interacción de elementos ecológicos, ambientales y sociales. Es un �45 enfoque más integrador de la sustentabilidad que tiene como punto de partida el análisis de los fenómenos ambientales en sistema, en interacción dialéctica. Una definición que presenta una mayor similitud con las que toman como referencia la de la “Comisión Brundtland”, la ofrece el propio José Mateo Rodríguez en una publicación en idioma portugués, en la que utiliza la palabra sustentable para definir el modelo que se está analizando. En esta ocasión afirma: “O desenvolvimento sustentavel é aquele que: - utiliza os recursos e serviços ambientais abaixo de sua capacidade de renovação; - distribui atividades no territorio de acordo com seu potencial; - pratica atividades de tal maneira que a emissão de contaminantes seja inferior a capacidade de assimilação” (Mateo, 1997:55)2. Lo valioso de esta definición lo constituye la importancia que se le atribuye a la necesidad de promover el desarrollo sustentable acorde con el potencial del territorio, es decir, con sus capacidades. Una óptica coincidente con la perspectiva del primer mundo es la de Herman Daly, un conocido teórico del desarrollo sustentable, defensor de las posiciones del Banco Mundial, quien define el modelo de la sustentabilidad de la siguiente forma: “[...] sustainable development is qualitative improvement without quantitative increase beyond some scale that does not exceed carrying capacity - - i.e., the capacity of the environment to regenerate raw material inputs and absorb waste outputs” (Daly, 1990:195)3. Este punto de vista concretamente, privilegia el desarrollo, entendido este como crecimiento cualitativo, sin adición de materiales, es decir, se promueve un desarrollo intensivo, más completo, sin extraer mayores cantidades de materias primas. Este tipo de modelo, en otras palabras, como dice Herman Daly, es el mejoramiento cualitativo sin el aumento cuantitativo, que no exceda la capacidad de la naturaleza de generar materias primas y de absorber los desechos de la producción. Visto desde esta óptica, la mayoría de los países subdesarrollados no tienen posibilidades de acceder al desarrollo sustentable por esta vía por no disponer de las tecnologías necesarias para acometer modelos intensivos en la producción. Una visión importante, para el tipo de concepto que se defiende, aparece en un artículo del chileno Juan Carlos Guajardo, de la Comisión Chilena del Cobre (COCHILCO) y que se suscribe por coincidir con los puntos de vista defendidos por el autor, de esta Tesis de 2 El desarrollo sustentable es aquel que: utiliza los recursos y servicios ambientales por debajo de su capacidad de renovación, distribuye los recursos en el territorio de acuerdo con su potencial y desarrolla actividades de forma tal que la emisión de contaminantes resulte inferior a la capacidad de asimilación de la naturaleza. 3 Desarrollo sustentable es desarrollo sin crecimiento donde: a- Crecimiento significa incremento en tamaño por la adición de material a través de la asimilación o acrecentamiento (por ejemplo, el incremento cuantitativo). b- Desarrollo significa expansión o realización de las potencialidades: trayendo gradualmente un estado mayor y mejor (es decir mejoramiento cualitativo). En otras palabras el desarrollo sustentable es mejoramiento cualitativo sin aumento cuantitativo más allá de varias escalas que no exceden la capacidad de carga, es decir la capacidad del medio ambiente para generar entradas de materias primas y absorber las emisiones de los desechos. �46 Doctorado, desde septiembre del 2001 (Montero, 2001), en la defensa de su Tesis de Master; en la Universidad de la Habana, y en un artículo publicado en el Vol. XIX, Nos. 12, del 2003 de la revista “Minería y Geología”. El chileno plantea: “La necesidad de compensar los deterioros de la naturaleza, de reparar las injusticias sociales del presente y de considerar las necesidades e intereses de las generaciones futuras, responden a una visión normativa, de un “deber ser” de la sociedad [...]” (Guajardo, 2003:221). Como se puede apreciar, se refiere aquí a los elementos éticos que introduce el concepto desarrollo sustentable en las relaciones inter e intrageneracionales. Las referencias a la necesidad de compensar los desequilibrios que se producen en la relación hombre – naturaleza – sociedad quedan más claramente cuando afirma: “El gran principio del Desarrollo Sustentable es el principio general de la compensación, ya sea desde una perspectiva actual o intergeneracional. Cualquier costo... debe ser reparado [...]” (Guajardo, 2003:221). Esta es realmente la perspectiva que se considera valedera como principio general en las relaciones sujeto – objeto y sujeto – sujeto en el medio ambiente. Por su parte, Verónica Alvarez Campillay, también de COCHILCO, plantea analizando las visiones existentes de sustentabilidad, que existen dos formas de conceptualizarla, dentro de la corriente económica. Los “[...] optimistas denominados Antropocéntricos y los pesimistas denominados Ecocéntricos” (Alvarez, 2003:256). Estas corrientes teóricas de pensamiento, según esta autora, que refiere en su artículo al Sr. Juan Carlos Guajardo, presentan “[...] el centro de ambos enfoques... la Sustentabilidad Débil (corriente Antropocéntrica) que dio origen a la Economía Ambiental y la Sustentabilidad Fuerte (corriente Ecocéntrica) en la cual se basa la Economía Ecológica” (Alvarez, 2003:256). La sustentabilidad débil “[...] postula que a través de la economía y la tecnología es posible resolver los problemas que la acción del hombre provoca en el medio ambiente” (Alvarez, 2003:256). Esta es precisamente la visión totalmente errónea de la racionalidad instrumental de la modernidad que pretende hacer creer que la tecnología resolverá los problemas creados por las propias tecnologías a través de la aplicación de más ciencia y más tecnología. La sustentabilidad fuerte, hace hincapié en el carácter irreparable de los impactos que producen sobre el medio ambiente las actividades productivas, y, especialmente, respecto a la disponibilidad energética para las futuras generaciones. Por todo ello “Su postulado es respetar los equilibrios de la naturaleza y alcanzar la sustentabilidad manteniendo el capital natural constante. En un extremo, este enfoque podría implicar la prohibición de la explotación del recurso” (Alvarez, 2003:257). Este enfoque, carece de consistencia teórica, pues, es imposible dejar a las futuras generaciones un stock de capital natural constante para sus necesidades, limitando la satisfacción de las �47 necesidades de las presentes. No tiene en cuenta, esta visión, que la clave consiste en crear un capital social, sobre la base de la justicia, la equidad y la participación verdaderas, capaz de crear alternativas de generar nuevas riquezas a partir de los procesos socio – productivos actuales. Además, la idea de limitar la explotación del recurso responde, en las condiciones de la economía globalizada, a una lógica neoliberal que tiene como objetivo privar a las naciones más necesitadas, del sur subdesarrollado de recursos que son imprescindibles para su crecimiento económico. Tal es el caso de los intentos de las organizaciones financieras internacionales de prohibir la explotación de los recursos minerales en América Latina porque “[...] adoptar la sustentabilidad fuerte implica mantener el capital natural para las futuras generaciones, es decir, prohibir la extracción de minerales” (Alvarez, 2003:282). Para continuar es oportuno traer al análisis algunas ideas aparecidas en dos artículos publicados por H. Dürr en 1999 y por J. L. López Cerezo y J. Méndez que resumen de forma general nuestro modo de enfocar la cuestión de la sustentabilidad. En el caso del primer artículo se considera que el logro de una sociedad sustentable, como asegura el autor alemán -, exige la existencia de la sustentabilidad ecológica (Dürr, 2005:29)4, que se refiere al respeto a la capacidad de carga de los ecosistemas, como principio del mantenimiento de la vitalidad, productividad y flexibilidad de la biosfera. Se necesita, además, - continuando con el análisis de H. Dürr – de la sustentabilidad social (Dürr, 2005:29)5 que habla de la justicia social distributiva en el sentido de la garantía de cobertura de servicios sociales para los ciudadanos y un desarrollo equitativo a nivel internacional. En este mismo análisis introduce un término nuevo, Sustentabilidad individual del hombre, que, en buena medida, coincide con los planteamientos de la Comisión Sur y que se considera imprescindible en el logro de la sustentabilidad, al ser, precisamente, el hombre el portador de los modelos socioeconómicos y ser esta necesaria “[…] para apoyar plenamente lo que según nuestras aspiraciones es humano en él, proporcionada por una suficiente base económica y condiciones apropiadas en favor de una vida de autodeterminación suficiente, digna, significativa y feliz para todos” (Dürr, 2005:29). 4 “Sustentabilidad ecológica, relacionada con una adecuada moderación de la intromisión humana en el medio ambiente y una apropiada incorporación de las actividades del hombre en el finito ecosistema, para que no se exceda la capacidad de carga de la Tierra y no disminuya la vitalidad, productividad y flexibilidad de la biosfera en la cual se basa también la productividad”. 5 Sustentabilidad social, para mantener a la humanidad como una especie sobre el planeta, garantizada por una distribución justa de los recursos de la Tierra y de los bienes y servicios producidos por el hombre entre los países y sus pueblos, y una participación equitativa y activa de todas las personas en la organización de la sociedad en que viven. �48 Se puede afirmar que detrás del concepto desarrollo sustentable se esconde la misma lógica instrumental defendida por la modernidad que lo conduce a una concepción dicotómica de la relación naturaleza sociedad en la que él aparece como “[…] amo de la naturaleza, para esclavizarla, para considerarla simplemente como una gran cantera para su propio miope beneficio, más que como —lo que realmente es— una base y el apoyo nutricional de su propia existencia” (Dürr, 2005:31-32). Los sustentos del modelo no van más allá de producir un tipo de “mejoras ambientales” para garantizar las condiciones óptimas de un desarrollo mantenido de forma sostenida. El desarrollo sustentable, como paradigma socioeconómico encierra elementos positivos para la humanidad, sin embargo, para los países subdesarrollados no ofrece opciones reales de aplicación al convertirse en un instrumento más de dominación de las grandes potencias desarrolladas que, bajo el sello de la sustentabilidad, imponen condiciones leoninas a las economías de estas naciones para acceder al mercado mundial, dígase sellos verdes, producciones ecológicas, o aranceles prioritarios a producciones más competitivas que los productos que ellos exportan. El concepto mantiene una forma de actuar y producir desarrollista “[…] mientras no convirtamos en insostenible la actividad económica, es decir, se trata de mantener el crecimiento económico ajustándolo técnicamente a las limitaciones del capital natural” (López & Méndez, 2005:138). La sustentabilidad es un discurso eminentemente político que pone de “[…] relieve su carácter ideológico, desorientador y, en muchos casos, ante situaciones ya "sostenibles", potencialmente perturbador” (López & Méndez, 2005:138). Considera la propuesta que se realiza que el desarrollo sustentable no es la única vía para el logro de la sustentabilidad, en la misma medida se pretende desconocer que “[…] existen sociosistemas ecológicamente integrados que no obedecen al imperativo desarrollista del crecimiento económico, y en los que, además, no tiene sentido conciliar tal crecimiento con los objetivos de proteger la naturaleza y atender las necesidades sociales” (López & Méndez, 2005:138). En virtud de esta lógica se hace imprescindible determinar qué es lo que realmente se debe sustentar en cada cultura, en cada actividad y en cada proceso socioeconómico. La sustentabilidad como proceso es alcanzable en sociedades donde la propiedad sobre los medios de producción promueva relaciones justas entre los diferentes grupos sociales, jamás será alcanzable en los países donde existan modos de producción asentados sobre la base de la injusticia y la inequidad en el desarrollo. El desarrollo sustentable es un proceso que exige una nueva conciencia y comportamiento ambientales basados en una ética que solamente se puede construir sobre la base de la responsabilidad ante todos los elementos del medio ambiente y la solidaridad entre todos los grupos sociales que participan en el desarrollo. �49 La sustentabilidad, como meta es un avance en el pensamiento creador del hombre hacia sociedades más justas, su concreción como ideal exige profundos cambios revolucionarios en las sociedades del mundo actual. 2.3. Las dimensiones de la sustentabilidad La sustentabilidad posee, al menos tres, dimensiones, una primera, directamente relacionada con la protección de las funciones básicas esenciales de la naturaleza, una segunda, con los factores culturales y socio - políticos que modelan la relación del hombre con su medio ambiente y una dimensión tecnológica en la cual se integran elementos de las anteriores. Siguiendo la lógica del análisis de R. P. Guimaraes, para su mejor comprensión, teniendo en cuenta los intereses de la presente investigación, en lo referido a la elaboración de indicadores de sustentabilidad, se considerará que estos deben incluir las siguientes dimensiones: ambiental, en la que se incluye la ecológica, social, donde incluimos la política y la dimensión tecnológica. Entre los elementos generales del concepto desarrollo sustentable se encuentra la dimensión ambiental. Esta se refiere a la explotación de los recursos naturales de acuerdo con las características del medio ambiente, a sus funciones ecológicas y ambientales esenciales. Se trata de desarrollar modelos productivos que creen condiciones para garantizar la estabilidad de los sistemas sociales, como una vía para procurar la estabilidad de la naturaleza, en los que se tengan en cuenta las principales funciones de la misma como fuente de materias primas, sumidero de desechos y sostén de la vida, lo cual facilitaría la aparición de actividades alternativas. Las categorías de esta dimensión serían, continuando el razonamiento de Roberto P. Guimaraes, las de mantener, en el caso de los recursos renovables un ritmo de explotación equivalente al ritmo de recomposición del recurso en sus ciclos naturales. Para el caso de los recursos no – renovables el ritmo de explotación tiene que ser equivalente a la aparición de actividades alternativas en los procesos productivos. Se considera imprescindible mantener estas categorías que deben constituir la base para la formulación de las variables de operacionalización de los indicadores, tasa de emisión de residuales y tasa de absorción de estos, según los diferentes sumideros naturales. En esta dimensión se precisa tener en cuenta, además, las categorías que están las relacionadas con el mantenimiento de los procesos ecológicos esenciales y de los sistemas que dan sostén a la vida, como, por ejemplo, la preservación de la diversidad genética, la cual constituye una condición indispensable para el logro de la sustentabilidad. Este es un tipo de desarrollo que le permitirá a las generaciones futuras disponer de tecnologías y espacios donde desarrollar sus actividades socioeconómicas, tomando �50 como referencia, para su protección, indicadores ambientales de contaminación permisibles para las especies de la flora, la fauna y los recursos naturales. Estos espacios pueden ser naturales o artificiales y en ellos se alcanzaría la sustentabilidad sobre la base del empleo de tecnologías respetuosas del entorno y del mantenimiento de la cultura de las comunidades implicadas en la explotación de los recursos. Se trata de no destruir toda posibilidad de regeneración de estos o del surgimiento de otros sobre la base de los existentes, que en muchos casos, no se logra como consecuencia de su despiadada utilización. Es decir, lo importante es evitar las deudas ecológicas que limiten a las generaciones futuras para la solución de los problemas ambientales que, como consecuencia de la utilización de sistemas socioproductivos irracionales y de tecnologías inapropiadas en la actualidad, tendrán que enfrentar para desarrollarse. La dimensión social del desarrollo sustentable se refiere a los elementos sociales y políticos existentes detrás de la relación del hombre con la naturaleza y que se concretan en los modelos económicos, en los que es necesario incluir, además de los factores de índole económica y política, la cultura, las costumbres, las tradiciones y las creencias religiosas, entre otros elementos. Además, en términos genéricos, es la capacidad real de una sociedad de organizarse según sus intereses para garantizar justicia social para todos sus miembros, a través del desarrollo de proyectos en los que, sobre la base de la participación de todos, se garantice el acceso a los servicios básicos de salud, educación, cultura, deporte, utilización del tiempo libre y recreación, de acuerdo con sus necesidades, y respetando la identidad de cada grupo. En esta dimensión es imprescindible tener en cuenta, como se ha expresado anteriormente, los elementos socio–clasistas que intervienen en la organización política de la sociedad y en la relación del hombre con la naturaleza. En el enfoque clásico a la problemática del logro de sociedades sustentables se obvia, en la mayoría de los casos, el análisis clasista. Para lograr la sustentabilidad tienen que existir instituciones que garanticen el acceso de los actores sociales a los servicios básicos referidos anteriormente, y vías para llegar a ellas como participantes reales de su propio proyecto. En ambos casos, estas constituyen la garantía de la existencia de compensaciones sociales ante la desaparición de actividades como consecuencia del agotamiento de los recursos naturales que explotan. Tanto en actividades que utilizan recursos no–renovables como en los renovables las compensaciones son el resultado de la interacción entre los mecanismos sociales existentes en la superestructura de la sociedad. Si estos mecanismos fallan, aparecen grupos marginados que desarrollarán prácticas agresoras del medio ambiente como formas de subsistencia. Por ello, uno de los principales retos de una sociedad sustentable es la eliminación de las deudas sociales. �51 La sustentabilidad social presupone la existencia de una sociedad donde existan mecanismos de participación pública validados socialmente. Es necesaria la búsqueda de fórmulas que tengan en cuenta, en el momento de tomar una decisión relacionada con determinadas acciones ambientales, los intereses, no solamente de los grupos que llevarán a la práctica esas acciones, sino de los implicados en las mismas. Pero esta tiene que ser una participación real, con vías de retroalimentación para conocer el efecto de sus decisiones en las instituciones y decisores ambientales en todos los niveles políticos y administrativos. La existencia de instituciones capaces de contribuir al desarrollo sustentable exige estructuras sencillas y flexibles en la toma de decisiones ambientales si se tiene en cuenta que, por su carácter dinámico y sus consecuencias impredecibles, una necesidad ecológica no puede transitar a través de las frecuentes estructuras burocráticas de poder existentes en el mundo. En cualquier caso, la demora en adoptar una decisión puede comprometer para siempre el destino de uno o varios ecosistemas o de comunidades humanas asociadas a estos. Para que un sistema logre la sustentabilidad, además, se requiere de niveles de acceso a la cultura, solamente alcanzables con la aplicación de políticas racionales en el manejo de los recursos humanos y la distribución de las riquezas sociales. Las categorías de esta dimensión estarían, en lo político, relacionadas con la participación de la población en los órganos de poder, entonces estas serían: población con derecho al voto, participación en las elecciones, abstencionismo, boletas en blanco, diputados por habitantes en el parlamento y mujeres en los órganos de poder (Montero, 2001:74). Para completar esta dimensión son necesarias otras categorías que frecuentemente no aparecen en la literatura y que se considera son imprescindibles para analizar la sustentabilidad social. Tal es el caso de los llamados servicios básicos a los que también ha hecho referencia Roberto P. Guimaraes, como cobertura de salud y educación. Para poder incluir las categorías de esta dimensión en los indicadores es imprescindible darles un contenido más exacto. Se incluirían en ese caso las categorías seguridad social, esperanza de vida, mortalidad infantil, escolarización, calidad de la educación, electrificación, cobertura de agua por sistemas autónomos, instituciones culturales, centros promotores de la cultura, científicos por habitantes e instituciones científicas. Estas categorías pueden variar de acuerdo con el entorno donde actúen teniendo en cuenta que su expresión en indicadores tiene en cuenta lo local como unidad de concreción de la sustentabilidad. Para los intereses de la presente investigación, de acuerdo con el problema científico planteado, los objetivos y las ideas a defender se considera necesario analizar la tecnología como una dimensión en la que es posible expresar todas las relaciones sociales que se involucran en el desarrollo social. �52 La dimensión tecnológica se enfoca, en este trabajo, desde la perspectiva de los estudios sociales de la ciencia y la tecnología, o estudios CTS, como se conocen. Es decir, ver la problemática del modelo de desarrollo sustentable como una relación entre las tecnologías con las cuales el hombre actúa sobre la naturaleza, que constituyen un producto de la actividad humana, y sus impactos sobre esta y la sociedad. Analizando esta relación como un problema social, pretendemos que la tecnología sea vista como algo más que un artefacto para entenderla como sistemas, como procesos, como un valor que modifica los valores existentes y crea nuevos valores. Esta cuestión va mucho más allá que una simple disquisición filosófica para convertirse en un problema de esencia en las relaciones sociales. El problema es saber cómo una tecnología modifica la cultura de una comunidad. Hasta dónde se pueden modificar las costumbres, los hábitos y las tradiciones comunitarias, cambiando la forma de relación del hombre con la naturaleza y con los demás miembros de la comunidad. Esta idea es posible comprenderla únicamente si se parte del hecho de que “La tecnología no es un artefacto inocuo [...] no hay duda de que está sujeta a un cierto determinismo social. La evidencia de que ella es movida por intereses sociales parece un argumento sólido para apoyar la idea de que la tecnología está socialmente moldeada” (Núñez, 1999b:43). Es importante que la tecnología se comprenda, “[...] como una práctica social [...]” (Núñez, 1999b:61) y dentro de los intereses del concepto desarrollo sustentable como un conjunto de sistemas diseñados para cumplir una función determinada. Esto nos facilita asimilar las relaciones tecnológicas como intercambios entre individuos y entre estos y los diferentes grupos sociales que participan en los procesos de desarrollo. Para ello es de gran utilidad valorar las dimensiones de la tecnología según A. Pacey, referidas por J. Núñez en el artículo citado anteriormente. Como una primera dimensión considera la técnica en la que se incluyen “[…] conocimientos, capacidades, destrezas técnicas, instrumentos, herramientas y maquinarias, recursos humanos y materiales, materias primas, productos obtenidos, desechos y residuos” (Núñez, 1999b:61). Estos elementos constituyen un referente importante para evaluar, dentro de los indicadores que se elaboren, el papel de las tecnologías mineras en la consecución del desarrollo sustentable. La dimensión organizativa, en la que se incluye la “[…] política administrativa y de gestión, aspectos de mercado, economía e industria; agentes sociales: empresarios, sindicatos, cuestiones relacionadas con la actividad profesional productiva, la distribución de productos, usuarios y consumidores entre otras” (Núñez, 1999b:61), nos permite que tengamos una idea exacta de la complejidad de la tecnología y su carácter profundamente social. Una tercera dimensión, la ideológico-cultural, en la que se incluyen las “[…] finalidades y objetivos, sistemas de valores y códigos éticos; creencias en el progreso [...]” (Núñez, �53 1999b:61) terminan por completar un cuadro que revela relaciones sociales complejas que pueden ofrecer una idea de cómo las tecnologías se insertan en un contexto social donde confluyen los intereses y valores de diferentes grupos sociales que apuntan, en ocasiones, en sentido inverso a la racionalidad tecnológica que ellas propugnan. Al hablar de grupos sociales se está haciendo referencia desde las clases sociales hasta los productores, consumidores y agentes del intercambio. Los materiales implicados en los procesos socioeconómicos, los medios disponibles y los fines a desarrollar pueden ser analizados a partir de comprender las tecnologías como sistemas. Esta visión lleva a concebir las tecnologías como procesos sociales en los que se verifican los valores que ellas portan, en interacción dialéctica con los valores de las comunidades receptoras. Es decir, los valores de una tecnología tienen un carácter histórico - concreto, depende de los valores propios y de las comunidades. Es por ello importante comprender que: “La actividad tecnológica está profundamente influida por una pluralidad de valores que son satisfechos en mayor o menor grado por las acciones tecnológicas y por sus resultados” (Echeverría, 2001a:25). El desarrollo sustentable tiene que promover el respeto a las diferentes identidades nacionales. Lo que resulta sustentable en una determinada región no tiene que ser sustentable en otra al ser transferida. Este es uno de los argumentos más sólidos para afirmar que concepto propuesto por la Comisión Brundtland no distingue los diferentes niveles de los países, tomando como referencia las identidades nacionales, que abarcan desde el nivel de desarrollo económico hasta las diferentes formas de la conciencia social: religión, arte, cultura, entre otros. Enfocar el intercambio del hombre con la naturaleza como una relación mediada por tecnologías que actúan en contextos sociales concretos da la posibilidad, para los intereses de esta tesis, de centrar la atención en las relaciones medio ambientales. Partiendo de considerar las mismas como socioentornos donde interactúan relaciones políticas, jurídicas, económicas, sociales, sociopsicológicas y ambientales. La tecnología debe ser comprendida como prácticas sociales que involucran formas de organización social, empleo de artefactos y sistemas de gestión de recursos, integrados en sociosistemas, dentro de los cuales se producen interrelaciones, que condicionan la naturaleza de las relaciones sociales. En el caso de los complejos mineros se trata de relaciones entre los propietarios de los medios de producción, productores, comunidades residentes, gestores comunitarios, y procesos que aparecen como consecuencia de las actividades fundamentales. Tal es el caso de la gestión integrada de los derivados que compromete toda la actividad de los complejos mineros. Esto, a partir de considerar que es la continuidad de nuevas relaciones que llamaremos prácticas tecnológicas (Núñez, 1999b). �54 Esto presupone la idea de ver el desarrollo sustentable como un sistema de interacción socio cultural que se desarrolla en un entorno, donde las prácticas tecnológicas sirven como un medio de intercambio entre sociosistemas. “El concepto práctica tecnológica muestra con claridad el carácter de la tecnología como sistema o sociosistema. El sistema permite intercambios y comunicaciones permanentes de los diversos aspectos de la operación técnica [...] pero también de su administración, mediante el tejido de relaciones y de sus sistemas subyacentes implicados, además, el sistema envuelve el marco de representaciones y valores de los agentes del proceso. Todo esto permite reconocer que los sistemas no son autónomos, puesto que están envueltos en la vigilancia de la razón teórica y en el control de la razón práctica” (García, E., González, J. et al., 2001: 44). Por su importancia hemos citado íntegramente este fragmento del libro “Ciencia, Tecnología y Sociedad: una aproximación conceptual” de los autores citados porque el concepto desarrollo sustentable no puede desconocer las dimensiones que abarca la práctica tecnológica y en los indicadores que se proponen para la minería deben tenerse en cuenta. Analizar la tecnología de la forma que se propone en esta dimensión y a través de la óptica de la práctica tecnológica deja muy claro lo siguiente: - La tecnología no es un hecho aislado, lo cual significa que las soluciones que se presentan a los problemas del desarrollo y a los provocados por los usos irracionales de las tecnologías no son tecnológicas sino sociales. - En los sociosistemas ocurre un intercambio permanente entre sus elementos, donde no solamente se encuentran las tecnologías, sino que además se incluyen instituciones, mercados, asociaciones de productores y algo más que eso, grupos interesados en los impactos de las tecnologías y que deben tenerse en cuenta en el momento de tomar decisiones ambientales. Las decisiones tecnológicas están mediadas por relaciones axiológicas, es decir, por los valores de los diferentes grupos inmersos en los sociosistemas donde tienen lugar las prácticas tecnológicas. El aspecto cultural e ideológico entra a ser considerado como una dimensión decisiva de la práctica tecnológica y consecuentemente de los modelos de proyectos sustentables. El análisis de la minería permitirá evaluar estas concepciones de manera directa en el objeto de estudio de nuestra investigación. �55 2.4. Lo singular, lo particular y lo universal en el concepto desarrollo sustentable. El concepto desarrollo sustentable, visto de forma clásica, como se ha afirmado hasta el momento, es insuficiente para determinar la sustentabilidad en sectores productivos concretos como es el uso de los recursos mineros. De ahí la necesidad de poseer un concepto que sirva de guía metodológica para este tipo de actividad. Lo sustentable se diluye, en los conceptos que, sobre el particular, existen en todo el conjunto de actividades socio - económicas de un país, sujeto a los intereses del evaluador y enmascarado en un número poco comprensible de cifras macroeconómicas. Los valores ambientales, comprendidos en la dimensión ambiental, no aparecen con facilidad en ese complejo entramado social, en el todo se expresa siguiendo intereses sectoriales. Estos valores son, generalmente, categorizados por criterios biológicos desde el punto de vista de su importancia para mantener el equilibrio de las especies asociadas a un determinado ecosistema y no a partir de indicadores. Para evaluar una rama económica específica, el concepto, metodológicamente, no ofrece las perspectivas exigidas por ambientalistas, economistas y políticos. Una actividad de cualquier índole no se puede analizar aisladamente, es imprescindible verla en sus interconexiones de acuerdo con los determinado, ha validado. Esas indicadores que la sociedad, en un momento interrelaciones no son únicamente económicas, tecnológicas, ambientales o ecológicas, sino que, además, abarcan los valores, las tradiciones, los sentimientos religiosos, etc. En este sentido el concepto desarrollo sustentable no ofrece posibilidad alguna de evaluar el grado de sustentabilidad de un proceso económico aislado. Lo anterior, no significa que no existan generalidades del concepto, útiles para analizar hasta dónde una actividad económica es sustentable o no. En este sentido es preciso comprender la relación dialéctica que existe entre lo singular, lo particular y lo universal en la elaboración de indicadores de sustentabilidad lo cual da una visión más exacta de por qué se deben poseer indicadores específicos para la minería y qué relación guardan estos con los indicadores de otras actividades y los generales que existen en la sociedad. En primer lugar, digamos que existe un conjunto determinado de indicadores para medir la sustentabilidad a escala macrosocial que sirven para evaluar actividades en las cuales participan indistintamente todos los sectores de la sociedad de forma individual, pero no en la misma proporción ni en la misma magnitud. Lo singular en esta relación estaría, en poder determinar cómo una actividad concreta tributa al logro de la sustentabilidad a partir de sus singularidades. Estos indicadores son únicos para esta actividad, pero pueden servir de base metodológica para otras actividades económicas similares en las que se exploten los mismos recursos, en otras regiones, incluso actividades diferentes. Lo que sí tiene que quedar bien definido es el objeto a medir y las vías para realizarlo es diferente en cada una de ellas. �56 Los indicadores de actividades económicas concretas expresan las relaciones que tienen lugar entre los sujetos económicos y sociales que intervienen en los procesos productivos, entre los eslabones que lo componen y el impacto que estos ocasionan en la sociedad y la naturaleza, específicamente, en los ecosistemas que componen el entorno inmediato del proyecto. Este impacto se puede medir de forma cuantitativa o cualitativa y es expresión de las relaciones fundamentales que se dan al interior de las actividades económicas y su interrelación con otras actividades y los eventos e instituciones sociales creadas por el hombre y la naturaleza. Lo particular es el elemento de contacto existente entre lo singular y lo universal, es decir, cómo cada una de las actividades tributa al logro de la sustentabilidad a escala macrosocial, digamos la forma en que cada proceso socioproductivo, ecológico, ambiental o político contribuye al mantenimiento de los indicadores que participan en los procesos globales que determinan que una actividad o entidad independiente sea sustentable o no, por ejemplo, cómo las actividades que desarrollan las comunidades contribuyen a la conservación de la estabilidad genética del planeta. Es decir, lo particular es el elemento de enlace entre lo singular y lo universal, por eso se puede afirmar que hay indicadores que son universales, que se utilizan en todas las actividades, pero que se manifiestan a través de lo particular en la singularidad de cada actividad. Para los intereses de la presente investigación se debe precisar que los indicadores que se proponen están dirigidos a medir cómo la misma tributa al logro de la sustentabilidad en la localidad, a partir de compensaciones que facilitan el surgimiento de actividades económicas alternativas. Estos indicadores constituyen una expresión de la relación del hombre con la naturaleza, es decir, la acción tecnogénica de las comunidades humanas sobre la naturaleza a través de la utilización de tecnologías en su sentido más amplio. La problemática va mucho más allá de conocer el nivel de afectación sobre los ecosistemas que rodean al objeto económico, es, según los intereses de los que elaboran los indicadores, una búsqueda de información que facilite la generación de estrategias ambientales. La sustentabilidad no es un proceso que pueda medirse aisladamente, esto se logra únicamente, como se analizó antes, en su intercambio con la sociedad, proceso en el cual debemos tener en cuenta la relación entre lo singular, lo particular y lo general. Para comprender en sus especificidades todo lo anterior se comenzará por ver las singularidades de la aplicación de este concepto en la minería, para lo cual se cree necesario realizar algunas precisiones con relación a cómo se considera que se debe conceptualizar la sustentabilidad para lo cual se propone verlo a través de grados o fases de desarrollo. �57 2.5. Los grados de la sustentabilidad y su concreción en actividades económicas El desarrollo sustentable para reflejar los niveles o grados de progreso de un país tiene que tener en cuenta el nivel alcanzado por este en sus fuerzas productivas y satisfacción de las necesidades de los diferentes grupos sociales implicados en un proyecto social de cualquier índole. Los retos que plantea, como modelo de desarrollo, no son alcanzables para cualquier país, sin embargo, sus principios teóricos deben ser la meta a lograr por todas las naciones que realmente estén interesadas en promover una relación racional con la naturaleza. Todo lo anterior nos lleva a plantear que el desarrollo sustentable es un proceso que transita por diferentes etapas o grados de desarrollo, este es precisamente uno de los elementos novedosos de la Tesis, a partir de afirmar que desarrollo y crecimiento son dos conceptos diferentes, que es imprescindible diferenciar para poder comprender la forma en que los países pueden concretar la sustentabilidad. Existe una primera etapa, la del crecimiento, en la que los países están obligados a crecer cuantitativa y cualitativamente en actividades verdaderamente generadoras de riquezas, a pesar de que puedan ocasionar impactos negativos sobre el medio ambiente. Estas actividades estarían, fundamentalmente, dirigidas a crear una infraestructura económica a partir de un capital social que beneficie a toda la sociedad en función de utilizar racionalmente los recursos naturales del país y de crear alternativas que permitan la introducción de cambios transformadores en la interacción hombre – naturaleza –sociedad. En este sentido sería muy importante introducir las ideas seminales de Carlos Rafael Rodríguez, quien fue el primero en establecer las diferencias entre desarrollo y crecimiento económico. Sobre el particular afirma: “Hace algunos años he defendido la idea de que existen diferencias entre el crecimiento (growing) y el desarrollo (development)” (Rodríguez, 1983a:77). Esta es una idea que pude contribuir a esclarecer las vías en que los países subdesarrollados lleguen al desarrollo y especialmente a comprender la necesidad de continuar explotando los recursos minerales en las naciones pobres a las que ahora se le quiere impedir el crecimiento de sus economías a costa de las fuentes de ingresos que aporta la minería por considerarla una actividad devastadora del medio ambiente. “Una economía puede crecer sin que avance hacia su real desarrollo. El desarrollo es una clase especial de crecimiento que asegura a un país crecer constantemente y a través de la autoimpulsión de su economía” (Rodríguez, 1983a:77). El destacado economista cubano deja bien sentado que crecer no es sinónimo de desarrollo, que los crecimientos económicos tienen que estar acompañados de cambios estructurales que permitan un verdadero desarrollo integral de la economía. El compañero Fidel Castro Ruz en una reflexión similar afirmaba: “No siempre el crecimiento industrial estadístico y de las �58 exportaciones de manufactura, indican que se transite por el camino del desarrollo” (Castro, 1983:135). En la primera etapa es imprescindible crecer para desarrollar una economía que sea capaz de generar riquezas, pero con la absoluta certeza de que el crecimiento económico es una condición necesaria para el desarrollo; pero por si sola insuficiente, que en un segundo nivel permita compensar a la naturaleza por los niveles de deterioro ocasionado por lo que hemos llamado etapa del crecimiento. Aquí es imprescindible crear condiciones para la industrialización por la que transitan la mayoría de los países que abogan por un desarrollo sustentable, porque evidentemente “[...] el desarrollo no es posible sin una cierta medida de industrialización [...]” (Rodríguez, 1983a:77). Este proceso debe estar precedido por una elección tecnológica adecuada que responde a las características de cada país en el cual desempeña un rol decisivo la transferencia de tecnología. Estas estrategias tienen que estar dirigidas a promover un desarrollo endógeno, en niveles superiores, como vía de garantizar la sustentabilidad. Desde esta etapa es imprescindible trabajar por desarrollar una cultura de la sustentabilidad, que en sus presupuestos teóricos coincide en los que el Dr. Antonio Núñez Jiménez ha definido como cultura de la naturaleza, y que asume como válido para sustentar este análisis. “Por cultura de la naturaleza entendemos que allí donde lo permite el desarrollo económico se deberá mantener la menor destrucción de sus factores naturales” (Núñez, 1998:10). Nótese la acotación en la cita que deja bien definido que el desarrollo económico se producirá manteniendo la menor destrucción de las condiciones naturales, donde sea posible. Es decir, en ningún momento se renuncia al desarrollo económico, en detrimento del bienestar de la sociedad, siguiendo criterios proteccionistas a ultranza que perjudicarían a los países más pobres. La acumulación de cambios cuantitativos, que conduzcan a una nueva cualidad, se produce a partir de la utilización de recursos naturales renovables y no - renovables en actividades económicas, que pueden ser sustentables o no, pero que son imprescindibles para aportar los cambios necesarios que produzcan un salto hacia una cualidad superior en la relación del hombre con la naturaleza. De no producirse el crecimiento económico, al que se está haciendo referencia, se originan desigualdades entre las diferentes clases sociales y países situados en una misma región lo que se convierte en una barrera para el desarrollo. Para Carlos Rafael Rodríguez quedaba bien claro que el desarrollo era un proceso que se producía como resultado de transformaciones de índole cuantitativa y cualitativa. En un interesante análisis que tiene que servir como referencia para comprender los niveles de sustentabilidad que se están proponiendo decía: “Países desarrollados son aquellos que tienen un mayor ingreso real per cápita porque tienen una estructura económica determinada, basada en cierto grado, mayor o menor de industrialización. Por eso el �59 desarrollo económico de un país hay que definirlo como un proceso que lo conduce desde su posición económica subalterna hacia esa posición desarrollada” (Rodríguez, 1983b:57). Obsérvese cómo, constantemente, está presente la idea de promover una “estructura económica determinada” lo cual habla de los fundamentos estructurales que es imprescindible poseer para poder considerar que una economía es desarrollada. Entre los factores de tipo cuantitativo la industrialización es un factor al cual se le otorga un valor preponderante, de los que sientan las bases para promover el desarrollo. Para los economistas “... que amamos el desarrollo – dice el economista cubano – desarrollar es, en primer término, crecer armónicamente: crecer en una forma que permita el desarrollo autosostenido de la economía” (Rodríguez, 1983c:481). El término “desarrollo autosostenido” se puede identificar con “desarrollo endógeno”, visto en su esencia más profunda como la capacidad de impulsar la economía a partir de potenciar los nichos económicos de las localidades. En otro interesante artículo sobre el tema esboza una idea muy esclarecedora en las condiciones actuales de la globalización neoliberal de enconada lucha ideológica y que posee una importancia extraordinaria para los pueblos subdesarrollados. Plantea que no siempre el aumento de la productividad, del consumo, el ahorro nacional y el ingreso constituyen desarrollo económico. Son, simplemente, acumulación de cambios cuantitativos que por sí solos no producen una nueva cualidad. Para que estos “desarrollos” se conviertan en fuentes del desarrollo necesitan estar acompañados de una voluntad política a favor de todos los sectores del país y eso solamente se puede lograr en sistemas sociales donde la propiedad no se convierta en una barrera. Considera que la “[...] economía cubana de los primeros años de República creció [...] pero no se desarrolló. Todo lo contrario si el crecimiento económico cubano hubiera continuado en la misma dirección y al mismo ritmo después de los años veinte, estaríamos hoy en una fase más crítica [...]” (Rodríguez, 1983d:42). En estas afirmaciones se aprecia una aplicación creadora de la dialéctica al análisis de los acontecimientos sociales. Una idea puntualizada en otro momento deja bien claro que “[…] el desarrollo tiene que ser doble: en la conciencia y en las formas de distribución” (Rodríguez, 1983e:459). Este llamado es bien claro, se necesita de un desarrollo de la conciencia, de todos los implicados en los proyectos sociales, para que estos se desarrollen, en dos sentidos; en la comprensión del papel del factor subjetivo, de la importancia del hombre como factor fundamental del cambio y en la formación de una nueva espiritualidad, en la misma medida que el desarrollo tiene que producirse en la economía y en los hombres. La otra arista del problema radica en “las formas de distribución”, referido al tema de que sin una distribución justa y equitativa de los bienes que la sociedad produce jamás existirá desarrollo económico en los términos que entendemos los marxistas y en los que �60 utópicamente consideran los defensores de la sustentabilidad que es posible alcanzar dentro de la sociedad capitalista. Es muy importante para comprender la dialéctica de la interrelación entre las etapas que se considera que posee el desarrollo sustentable, plantear que este es impensable, en las condiciones actuales, sin un desarrollo de la ciencia y la tecnología que facilite lo que numerosos especialista han llamado una nueva organización de la materia “[…] la tecnosfera o mundo de los bienes materiales y los ingenios tecnológicos, es decir el mundo sustitutorio” (Goldsmith, 1999:63). Una segunda etapa para alcanzar el desarrollo sustentable se produce a partir de que el crecimiento económico facilita la utilización de los recursos naturales y humanos existentes dirigida a compensar a la naturaleza por los daños que ocasionan con sus acciones sobre el medio ambiente. Este nivel es el de las compensaciones, en esencia, consiste en la capacidad de introducir transformaciones de índole positiva en los procesos naturales y sociales que tienen lugar en el medio ambiente en que el hombre vive y que como consecuencia de sus acciones ocasiona cambios que pueden ser irreversibles. Estas compensaciones pueden ser ecológicas y sociales, partiendo de la idea de que la relación del hombre con la naturaleza tiene como primer acto la propia condición corpórea de este y la necesidad de satisfacer necesidades de carácter propiamente biológico. Sin embargo, estas relaciones están condicionadas a su vez por otras relaciones de tipo social que se deciden en contextos sociales bien determinados por la relación que guarda cada individuo con respecto a los medios de producción. Las compensaciones se producen como resultado de un grado de desarrollo de las fuerzas productivas y de una voluntad política que permiten que se puedan introducir cambios en los procesos productivos y sociales, por la flexibilidad de los diferentes esquemas de producción, la capacidad de los recursos humanos de asumir los cambios y de la existencia de organismos sociales con madurez que tengan las condiciones suficientes para generar estrategias sociales dirigidas a compensar a los grupos afectados como consecuencia del uso de los recursos naturales en la región. Los cambios cuantitativos en la evolución de los países en el proceso de alcanzar la sustentabilidad, como etapa superior de la relación del hombre con la naturaleza, tienen lugar en todas las dimensiones del desarrollo. Es decir, las comunidades, como organismos sociales, necesitan, para poder compensar los impactos que ocasionan las actividades económicas instituciones que pongan en práctica las políticas dirigidas a concretar las compensaciones. Los cambios cuantitativos, en este sentido, se refieren a la formación de una ciudadanía con capacidad real para participar en el desarrollo, y a la construcción de instituciones y vías representativas del ejercicio de la justicia social, concretada en la equidad, igualdad de oportunidades para todos los miembros de la sociedad y posibilidades de realizarse como individualidad. �61 Todo ello obliga a los países que construyen sociedades realmente sustentables, que tanto en la primera como en la segunda etapas realicen cambios cuantitativos que conduzcan a nuevas cualidades. La garantía del logro de la sustentabilidad reside, precisamente, en que se acumulen cambios cuantitativos y cualitativos en la dimensión sociopolítica que faciliten la elaboración de proyectos sociales que privilegien la aparición de cualidades superiores en la dimensión ambiental, que, lógicamente, está soportada por la existencia de una Estrategia de desarrollo social y político acorde con los principios de la sustentabilidad. Esta lógica de pensamiento conduce, a encontrar compensaciones a través de actividades alternativas de tipo socio económico con una alta participación de la ciencia y la tecnología, sin desconocer, en este tipo de desarrollo, los valores nacionales de los grupos participantes. Cuando en un país se produce el agotamiento de un recurso no renovable, fuente de riqueza para muchas personas aparecen contradicciones sociales causadas por la pérdida de cientos de puestos laborales generadores de recursos para los trabajadores directamente empleados y sus familias. Estas contradicciones se pueden resolver únicamente si existen sistemas sociales con la capacidad suficiente de reorientar las infraestructuras existentes en las instalaciones cerradas hacia nuevas actividades económicas, evitando así que ocurran afectaciones en el medio ambiente como consecuencia de la aparición de modos de subsistencia que, generalmente, se producen sin arreglo a planes de gestión socialmente concertados. De ahí la importancia de poseer instituciones comunitarias que garanticen las compensaciones sociales cuando ocurren tales eventos. Pero estas compensaciones se producen, solamente, cuando se han creado condiciones para un “[...] proceso armónico de crecimiento, crecimiento con desarrollo y, además, crecimiento con desarrollo para el pueblo [...]” (Rodríguez, 1983c:481). Esto significa, en primer lugar, como se ha dicho anteriormente, crecimiento en el sentido de crear una estructura diversificada de la economía hacia todas las ramas y sectores que garantice las materias primas y los recursos financieros necesarios para enfrentar los retos del desarrollo nacional, en las condiciones de una economía abierta que no puede prescindir de las relaciones con otros países para desarrollarse. “Lo que se necesita [...] es la inversión en ciertas ramas productivas que, al menos durante un cierto período, serán difícilmente rentables, así como en otras obras de alta rentabilidad social, pero que quedan fuera del campo de la iniciativa privada” (Rodríguez, 1983a:77-78). Estas “ramas productivas” que inmediatamente no serán rentable son las encargadas de fomentar los sectores estratégicos de la economía nacional, aquellos que garantizarán el acceso a las tecnologías que requieren los procesos productivos en un mundo cada día más integrado en la “Economía del Conocimiento” que genera “[...] productos novedosos con un alto contenido de conocimiento en el precio, en los que el acceso al conocimiento �62 es el determinante principal de la competitividad y en los que la competencia tiende a ser por diferenciación de productos, más que por escala y costo” (Lage, 2004:4). Estas son las llamadas “obras de alta rentabilidad social” que en el caso de Cuba y naciones que emprendan esta vía de desarrollo pueden acometer como una forma de compensación social ante la desaparición de miles de puestos laborales al cierre de operaciones basadas en recursos no renovables o la quiebra de sectores económicos no competitivos. Para naciones de escasos recursos naturales las ramas en las que el conocimiento se convierta en el “[...] insumo principal del proceso de reproducción ampliada de la producción y los servicios [...]” (Lage, 2004:13) poseen una importancia vital para su desarrollo. Tal es el caso de Cuba que al heredar una economía deformada tuvo necesidad de invertir inicialmente en ramas que no fueron rentables en el corto plazo, sin embargo, hoy se han convertido en pivotes de su economía. Estas son las que permiten las compensaciones de tipo ambientales y sociales a partir de la “economía del conocimiento” que es “[...] una transformación que puede y debe penetrar en todos los sectores de la producción y los servicios, en todos los territorios del país” (Lage, 2004:13). Pero la existencia de tales proyectos se puede considerar, solamente si se garantiza independencia nacional, si todos los recursos materiales y humanos del país se ponen en función del desarrollo de la nación, en este aspecto la vinculación economía – desarrollo en el justo sentido político que encierra su interrelación dialéctica es puntualizada una vez más por Carlos Rafael Rodríguez cuando dice: “[...] un prerrequisito indispensable para el desarrollo es la independencia nacional. Es decir, tomar en sus manos los resortes económicos, y la independencia nacional no significa tener simplemente el derecho al himno y a la bandera sino [...] asumir los controles de la economía nacional [...]” (Rodríguez, 1983f:493). El análisis en sistema permite que se pueda asegurar, una vez más, que este paradigma se logra únicamente en la interacción de las actividades económicas que tributan al desarrollo de una región o un país, a partir de una política comprometida con el progreso de todas las clases y capas sociales participantes en los proyectos sociales, a nivel local, regional o nacional. El ver la sustentabilidad en una actividad independiente, es posible solamente por no considerar todas sus dimensiones y por la existencia de un pensamiento lineal donde no se tiene en cuenta al hombre como parte activa de todos los procesos que tienen lugar en la naturaleza. La tercera etapa es la del desarrollo sustentable a la cual no es posible llegar, desde nuestro punto de vista, si no se ha transitado por las anteriores y en la que tienen lugar tanto, elementos de la primera como de la segunda etapas, pero sobre la base de la existencia de elementos que garantizan el logro de la sustentabilidad en todas sus dimensiones. Este epígrafe no se detiene en el análisis de los presupuestos teóricos que �63 fundamentan la etapa, por ser precisamente a lo que se ha dedicado la Tesis, evitando repeticiones innecesarias en el texto. Sin embargo, se considera útil dejar bien definido que crecimiento económico y compensaciones son pilares fundamentales para lograr la sustentabilidad en cualquier país o región. Este tipo de desarrollo para convertirse en tal, tiene, obligatoriamente, que tener en cuenta todos los atributos analizados a partir del pensamiento de Carlos Rafael Rodríguez. 2.6. Características de los indicadores de sustentabilidad En esta dirección se plantean las principales características de un indicador de sustentabilidad, cuál es su diferencia con otros indicadores que actúan en las esferas ambientales y a partir de estas premisas asumir una posición metodológica acerca de la posibilidad de establecerlos. La sustentabilidad, entendida como conocimiento de los daños, que desde el punto de vista ecológico y ambiental, el hombre ocasiona al medio ambiente es imposible medirla si se entiende por ello la incapacidad de un sistema de recomponerse ante las agresiones antrópicas, a partir de la recomposición natural o la artificial para los recursos renovables y los no – renovables respectivamente. Sin embargo, sí se le valora de forma holística, como interacción de las dimensiones ambientales, sociales y tecnológicas, sin dicotomías entre cada una de ellas, entonces podemos decir que sí es posible establecer indicadores. Todo esto conduce a la idea de que se puede hablar de indicadores de sustentabilidad, para definir estados de los sistemas, campo de acción y alcance de las decisiones ambientales que afectan a las presentes y las futuras generaciones. Se entiende por indicadores de sustentabilidad, estadísticas o parámetros que proporcionan información y tendencias de las condiciones de desarrollo de las diferentes actividades económicas y su influencia en el medio ambiente y en el desenvolvimiento de acciones para el mantenimiento de las condiciones ambientales, sociales y tecnológicas que participan en el desarrollo de las actuales generaciones. Su significado se dirige a la concreción de acciones económicas por las generaciones actuales, su propósito tiene un mayor alcance buscando proveer información que permita tener una medida de las estrategias que se desarrollen en el presente, que permitan a las futuras generaciones vivir a partir de los recursos que les faciliten las generaciones actuales. Todo esto es cierto y de gran utilidad para las comunidades científicas que se dedican a estas investigaciones, para los empresarios, los políticos y los administradores de proyectos; sin embargo, frecuentemente, quienes trabajan en estas ramas de la ciencia ignoran que los llamados indicadores de sustentabilidad se dirigen a un contexto político. Es decir, ellos actúan en un ambiente donde existen relaciones socioeconómicas que están bien determinadas y amparadas por instituciones que poseen un reconocimiento social y legal. Se está diciendo, concretamente, que se precisa de decisiones políticas �64 para que estos indicadores puedan servir de base metodológica para la elaboración de estrategias de manejo sustentable de los recursos, es decir, que existan instituciones gubernamentales, capaces de poner en práctica las soluciones que de ellos surjan. El establecer indicadores de sustentabilidad, que impliquen a su vez la aparición de objetivos en las políticas de manejo ecológica, ambiental, política, social o tecnológica, implica cambios no sólo en lo que se mide o en cómo se mide, sino también en qué es lo que se busca conseguir con los indicadores. Como dice Jorge Núñez Jover “La construcción de nuevos indicadores debe cuidar mucho las bases epistemológicas, sociales y axiológicas en que se sustentan. Los indicadores deben ayudarnos a evaluar/criticar/orientar las estrategias sociales en materias de conocimientos de cara a los problemas del desarrollo” (Núñez, 2003:3) No se puede perder de vista que la generación de indicadores está muy vinculada con los grupos sociales que los promueven, las instituciones que los validan y los contextos donde ellos serán utilizados. Por ello se considera que es esencial “[…] contextualizar los indicadores permitiéndoles que nos hablen de la diversidad, de las diferencias. No basta con indicadores nacionales promedios sino regionales, locales, que se refieran a espacios diferenciados” (Núñez, 2003:3). Es decir, los indicadores tienen que reflejar las singularidades de los procesos concretos a los que se dirigen, esto significa que tienen que estar construidos de acuerdo a las características socio - históricas y espaciales donde se aplicarán. Existe la tendencia a utilizar indicadores diseñados para actividades similares e, incluso, para otras en contextos diferentes y en la práctica las informaciones que arrojan no resultan útiles para elaborar estrategias de trabajo. En esta misma dirección es importante insistir en numerosos errores que se cometen frecuentemente cuando se elaboran los llamados indicadores de sustentabilidad, uno de los más comunes es la utilización de “[…] indicadores promedios que ocultan las profundas diferencias de carácter regional, entre grupos sociales […]” (Núñez, 2003:3). Esta perspectiva es vital en el caso de la minería, digamos que existen diferencias socio culturales y económicas que pueden hacer totalmente inoperante un indicador de sustentabilidad que se utilice en una mina de cobre en Chile o de hierro en Brasil a la realidad cubana de una planta beneficiadora de níquel. Muy relacionado con lo anterior esta el caso de la utilización de “[…] indicadores cuantitativos […]” (Núñez, 2003:4). Este tipo de indicador facilita las comparaciones entre países y procesos similares, pero son incapaces de ofrecer informaciones fiables porque no tienen cómo incluir dentro de sus formulaciones, frecuentemente complejas formulas y matrices, la riqueza de las variables sociales (Núñez, 2003). Además, resulta no menos importante tener en cuenta que en los indicadores actúan en escenarios socio – económicos muy concretos, no tiene el mismo carácter la aplicación de un indicador en una mina de un país desarrollado, como puede ser España, que la �65 aplicación de este en Bolivia. Tampoco arrojaría los mismos resultados la utilización de estos en economías con formas de propiedad diferentes. Por ello la recurrencia imprescindible de tener en cuenta la función axiológica de los indicadores (Núñez, 2003). El uso de indicadores constituye la base para generar nuevas políticas, a partir de una realidad concreta y un futuro deseable. Ellos ofrecen informaciones a los decisores ambientales, que permiten concretar elecciones políticas, que es finalmente el objetivo de estos. Es importante definir, que el autor considera las tentativas de utilizar otros términos para medir los impactos ambientales carentes de consistencia teórica, porque enfocan el problema de forma lineal, proponen un conjunto de variables que son utilizables en cualquier contexto y actividad sin tener en cuenta la complejidad del problema ambiental. No se dice con esto que se rechacen los modelos matemáticos que se apoyan en fórmulas y otros métodos de evaluación, sino que se llama a la búsqueda de indicadores que evalúen las relaciones entre las dimensiones propuestas de forma holística. En este sentido, se intentará demostrar que el término adecuado en las condiciones actuales, es indicador sustentabilidad visto como se planteó al inicio de este epígrafe y cuyas características se analizarán más adelante. Se prefiere la utilización de dicho término porque se considera que lo que es mensurable en cifras son las ganancias que reporta una actividad concreta, las acciones que facilitan su realización, pero no la sustentabilidad, en los marcos del concepto clásico popularizado en el “Informe Nuestro Futuro Común”. Como proceso, su medición no podría señalar la cadena de impactos que ocasiona a los ecosistemas donde se encuentra el objeto económico o los situados en su misma cadena. La utilización de indicadores sin tener en cuenta todas las dimensiones de la sustentabilidad, no da la idea de lo qué es realmente sustentable. Una actividad económica de forma independiente, sin las interacciones con los demás elementos del medio ambiente, puede ser sustentable considerando indicadores tecnológicos y de eficiencia económica e industrial a lo interno e, incluso, algunos factores externos como es el caso del mercado, pero sería necesario entrar a considerar todas las relaciones socioculturales en las que se desarrollan las actividades que se miden, su impacto comunitario y su alcance para las presentes y futuras generaciones. Sin embargo, sí resulta posible medir cómo una actividad contribuye a crear condiciones para que se generen alternativas económicas para sustituir los procesos productivos actuales que se basan en materias primas no renovables. Precisamente se utiliza este principio como base para proponer una serie de indicadores para la actividad minera. La situación a la que se hizo anteriormente ha creado un interés cada vez mayor en la formulación de indicadores de sustentabilidad que sirvan para medir los impactos de las �66 actividades humanas y para elaborar políticas de desarrollo socioeconómico. El desarrollo de indicadores de desempeño ambiental se inició en 1988, cuando el “Grupo de los Siete” solicitó a la “Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico” identificar indicadores ambientales para apoyar la toma de decisiones, tomando en consideración para ello tanto factores ambientales como económicos. Así tenemos que se han desarrollado indicadores que pretenden medir el progreso económico como es el Sistema de Cuentas Nacionales de las Naciones Unidas sobre la competitividad internacional del World Economic Forum; el Índice de Libertad Económica del Fraser Institute. Del mismo modo se ha trabajado en la generación de indicadores sociales en lo que se destaca el Human Development Index del Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD). Con respecto a los indicadores del medio ambiente, éstos tienen una historia más reciente, sobresalen los trabajos de la Organización para el Desarrollo y la Cooperación Económica (OCDE), de los gobiernos de Canadá y Holanda. En América Latina se destacan Costa Rica y Venezuela; pero gran parte del trabajo se ha concentrado en la presión ejercida por el hombre sobre el medio ambiente, como en las emisiones de contaminantes a la atmósfera. Estos indicadores no logran medir el desarrollo de las actividades económicas como procesos en los que interactúan relaciones más amplias que las ecológicas y las ambientales. La elaboración de indicadores de sustentabilidad, al tener en cuenta las dimensiones del desarrollo sustentable, tienen que incluir tres aspectos esenciales: la economía, la equidad y la ecología. Estos aspectos no se pueden analizar aisladamente, ellos dan la visión más concreta de la relación hombre – mundo que se aspira en la misma medida que incluye todos los elementos de la definición amplia de medio ambiente, como interacción de elementos abióticos, bióticos y socioeconómicos. Estos indicadores deben reunir las siguientes características: ¾ Limitados en número y manejables, que recojan información sencilla. ¾ Deben respetar los diferentes contextos culturales privilegiando la participación pública en la búsqueda de información. ¾ Proporcionar una visión holística de las condiciones ambientales, presiones ambientales o respuestas de la sociedad. ¾ Deben ser multisectoriales, abarcadores, que tengan en cuenta todas las dimensiones del problema ambiental, evitando los tecnicismos. ¾ Ofrecer informaciones de los contextos nacionales o regionales. ¾ Proporcionar una base para las comparaciones internacionales y que puedan ser validados por instituciones, a ese nivel. ¾ Deben ser lo suficientemente flexibles como para que puedan actualizarse regularmente. �67 ¾ Debe existir un valor de referencia contra el cual se pueda comparar el valor del indicador, facilitando así su interpretación en términos relativos. ¾ Para ser comprensibles y que contribuyan al análisis en sistema de los fenómenos medio ambientales, deben relacionarse con modelos económicos. La primera conclusión de este capítulo esta relacionada con los elementos positivos del concepto desarrollo sustentable en tanto se convierte en un llamado a detener el uso ilimitado de los recursos naturales del planeta en la misma medida que reconoce el carácter finito de los mismos. En segundo lugar, por la importancia en la creación de una conciencia mundial acerca de la necesidad de revertir los patrones de producción y consumo destructores de la naturaleza. Sin embargo es una elaboración teórica que se queda en el plano de la retórica al indicar las verdaderas causas de la existencia de los males que se denunciaban y en buscar a través del mantenimiento de las condiciones naturales óptimas de capital un consumo sostenido de bienes naturales y de servicios creados. Sin embargo, el autor defiende la idea de que este concepto no se adecua a las condiciones de los países subdesarrollados, que impone una lógica que limita el crecimiento económico de las naciones que aún no lograron desarrollarse tomando como argumento un proteccionismo a ultranza que deja la concreción de la sustentabilidad en las dimensiones ambientales y ecológicas sin llegar a plantearse las vías que realmente llevarían a la concreción de las categorías fundamentales de la sustentabilidad en el plano de la justicia intra e intergeneracional, la equidad y la cobertura de bienes primarios de educación y salud dentro de regimenes sociales basados en la inequidad. La superación de estas limitaciones conduce al planteamiento de una reconceptualización del concepto y su concreción a través de fases o niveles sí realmente se desea convertir en un nuevo modelo de relaciones ambientales locales y globales y una referencia metodológica en la elaboración de estrategias ambientales. En esta dirección va la propuesta del próximo capítulo, donde a partir del análisis de una actividad económica concreta se busca exponer una nueva forma de ver la sustentabilidad y una reconceptualización dentro del concepto desarrollo sustentable, en aras de mantener todo lo que la humanidad avanzó con la aparición de una alternativa que, a pesar de su ambigüedad contiene elementos positivos que no podemos desconocer. �68 CAPÍTULO III. EL DESARROLLO COMPENSADO Y LOS INDICADORES DE SUSTENTABILIDAD EN LA MINERÍA 3.1. La minería como actividad económica Antes de iniciar el análisis de las características de la actividad minera es importante conocer la definición de minerales. El Dr. José Otaño Noguel dice textualmente: “Se llama minerales útiles a las sustancias minerales naturales que para un determinado nivel de la técnica pueden ser utilizados en la economía en su forma natural o después de ser elaborados” (Otaño, 1984:6-7). En esta definición se establece una estrecha relación entre lo que se ha dado en llamar minerales y la técnica. En este sentido, es importante afirmar que un determinado nivel de utilización de una técnica o tecnología minera es decisivo para explicar las características de la minería desde su exploración hasta sus impactos y utilización de los diferentes productos portadores de elementos útiles. La minería del níquel es a cielo abierto, es muy productiva, se desarrolla en un ambiente de seguridad, lo cual acrecienta las posibilidades para el mantenimiento de buenas condiciones higiénico - sanitarias para el trabajador. La construcción de los caminos mineros es de bajo costo y se produce en un tiempo razonablemente corto. Todo esto abarata los costos finales de la actividad minera. Un aspecto importante lo constituye el hecho de que se pueden introducir con más facilidad nuevas tecnologías de producción y, además, se facilitan las labores de mantenimiento de los equipos. Esta minería es particularmente más agresiva con relación a la explotación de yacimientos minerales subterráneos. Se desarrolla en un espacio mayor de terreno y puede ocasionar afectaciones al manto freático en una región más amplia. “Los yacimientos metalíferos, en general, forman la mayor parte de los recursos no renovables de valor elevado, ocupan poco volumen y sin embargo poseen las características de producir en el medio ambiente residuos tóxicos [...]” (Espí, 2002:348). Estos residuos pueden ser controlados a niveles aceptables. Los impactos sobre el medio ambiente varían de acuerdo con el tipo de mineral que se va a extraer. Independientemente de esto, hay un elemento común: le es propia una profunda e inevitable actividad destructiva sobre los recursos no renovables directos y los indirectos, además, ocasiona impactos de importancia sobre recursos renovables. La minería provoca una presión al espacio, por cuanto lo utiliza como proveedor de recursos no renovables y en la mayoría de los casos lo inhabilita para otras actividades económicas y sociales, de no tenerse en cuenta el uso futuro, antes de iniciarse las explotaciones. A medida que se desarrollan las operaciones, interfieren en las demás �69 posibilidades de aprovechamiento del espacio, en especial, cuando la mina o las instalaciones de beneficio se encuentran próximas a centros urbanos. La opinión pública, en general, percibe a la minería como una actividad irremediablemente depredadora del medio ambiente, sin embargo, se considera que el problema no está en la minería como proceso, sino en la forma en que se produce su explotación, específicamente, en la tecnología con la que se explotan las diferentes menas. Este asunto se analizará con mayor objetividad, para lo cual es necesario apoyarse en los criterios del Dr. José Mateo Rodríguez, un estudioso del tema. “Una primera respuesta estaría dirigida a explicar las “anomalías”, con las cuales la tecnología degrada el medio natural, y en este sentido podrían definirse tres posibilidades: ¾ Cuando la tecnología es ecológicamente ineficiente, conduce al surgimiento de procesos degradantes de todo tipo: los energéticamente deficientes, los generadores de residuos, los destructores de los sistemas ambientales; ¾ Cuando se instalan dispositivos técnicos que no corresponden a la estructura y funcionamiento de los sistemas ambientales; así ocurre con sistemas técnicos gigantes – el llamado “gigantismo” -, con las estructuras tecnológicas que tampoco se ajustan a las estructuras de los eco o geosistemas, todo lo cual conduce a procesos de degradación ambiental y productiva; ¾ Cuando el manejo de los sistemas técnicos es incorrecto o desarticulado, dando lugar a procesos de degradación; por ejemplo, las normas de introducción de energía y de substancias que no pueden ser absorbidas por los sistemas naturales, o aquellos sistemas de explotación que no permiten la regeneración de los recursos” (Mateo & Suárez, 2000:729). Estas tres posibilidades a las que se refiere el especialista cubano contribuyen al desarrollo de un análisis de la actividad minera que puede sugerir hacia dónde dirigir la formación de indicadores y en qué sentido analizar los impactos que esta actividad ocasiona. En primer lugar, es preciso tener en cuenta los recursos energéticos, lo cual constituye una referencia obligada para valorar la posibilidad de la existencia de la sustentabilidad sin importar el tipo de recurso que se explote. No se puede obviar, en este análisis, la generación de residuos, especialmente, en una actividad que los genera de alta agresividad. Esto sugiere que sin complicaciones técnicas se conozcan los niveles de emanaciones que las diferentes empresas producen. Llama la atención en este enfoque la relación directa entre los tres elementos mencionados y las tecnologías que se emplean en los diferentes procesos. Es decir, que �70 un análisis histórico del problema llevaría a comprender cómo en cada etapa, tanto los recursos energéticos como los residuales generados por la industria y su tipo dependen del empleo de una de tecnología específica. Además esta visión lleva directamente a la valoración del marco tecnológico y el contexto en que se produjeron las decisiones ambientales y el por qué de cada una de ellas de acuerdo con un tipo de racionalidad económica. En segundo lugar, las tecnologías que se emplean pueden sugerir a los especialistas, en correspondencia con las características de los sistemas ambientales, las estructuras tecnológicas que se deben emplear en cada uno de los procesos productivos. Esto se puede lograr únicamente a partir de una profunda caracterización de la zona donde se desarrollan las actividades económicas. Es decir, los especialistas deben conocer el modelo tecnológico adecuado para los diferentes sistemas ambientales y esto es alcanzable solamente si se conocen las características de las tecnologías mineras, los ecosistemas y los sociosistemas donde se aplicarán. Esto es de gran importancia en la elaboración de indicadores. En tercer lugar, al valorar la última de las posibilidades referidas por el Dr. Mateo Rodríguez; se puede llegar a la conclusión de que a partir de un profundo conocimiento de la zona donde se desarrollan los procesos mineros es posible conocer cómo reintegrar los residuales al medio o cómo poseer sumideros capaces de reciclarlos adecuadamente. La minería, como la mayoría de las actividades antrópicas, provoca importantes cambios de tipo ambiental y social que es preciso tener en cuenta en el momento de diseñar políticas ambientales y, concretamente, en la elaboración de los indicadores. En primer lugar, provoca cambios drásticos en el paisaje de las zonas donde se asientan los complejos y las comunidades mineras. Estos cambios están asociados a la necesidad de la existencia de una infraestructura minera que facilite la explotación de los yacimientos, que obliga a la construcción de objetos mineros, administrativos, sociales y de otra índole que ocupan espacios vitales que no pueden ser utilizados en otras actividades. Los paisajes degradados se pierden sin que lleguen a formar parte del patrimonio que la minería deje como alternativa de surgimiento de nuevas actividades a las presentes y futuras generaciones. Esta situación, en el caso concreto de Moa, es muy compleja al estar situados estos yacimientos en una zona costera que se ve directamente impactada por toda la actividad socio productiva vinculada con la minería y el núcleo poblacional que genera considerables desechos domésticos. Esto ocasiona daños directos a los recursos renovables, como consecuencia de la explotación de los no renovables, del cual no podrán disponer las futuras generaciones y en otros casos, como en la pesca, es prácticamente un recurso agotado por la desaparición de las condiciones naturales que facilitaban su existencia. �71 En segundo lugar, ha provocado importantes cambios ambientales y ecológicos que afectan la diversidad de la flora y la fauna autóctonas en las áreas directa e indirectamente impactadas. Es muy importante este grupo de impactos porque Moa es un sitio de un alto índice de endemismo con una extraordinaria riqueza en diversas especies que constituyen valores ecológicos inestimables para Cuba. En tercer lugar, los cambios que se producen en la economía del lugar resultado de la infraestructura minera y la paraminera. En este sentido, podemos hablar de los aportes al PIB, la creación de empleos directos e indirectos y de servicios para la industria que promueven un desarrollo local que se convierte en una fuente directa de sustentabilidad comunitaria. Como consecuencia de estos cambios aparecen importantes centros de desarrollo social comunitario, como son los centros de investigación y las universidades, promotores de un desarrollo científico que se convierte en una fuente permanente para el crecimiento de la economía. Este es precisamente el núcleo de la percepción de la sustentabilidad defendida para la minería, cómo ella contribuye al desarrollo de la comunidad, cuáles son sus aportes en la creación de una infraestructura socio – productiva a partir de los recursos que genera. Sin embargo, un fenómeno de relevancia para el logro de la sustentabilidad lo constituye la homogeneización de la minería como actividad y que se convierte en una amenaza para el logro de un desarrollo sustentable. Este proceso produce un efecto negativo en la medida en que toda la comunidad se pone en función de la minería a la vez que desaparecen renglones económicos tradicionales que constituían el fundamento de un tipo de diversidad cultural que, indudablemente, debe constituir un nicho para el surgimiento de actividades alternativas ante el agotamiento de los recursos minerales en los yacimientos actuales. Además, la homogeneización de un tipo de formación de recursos humanos, dirigidos a oficios y profesiones típicamente mineras, constituye una barrera para que las comunidades lleguen a ser sustentables. En Moa, antes de convertirse la minería en la actividad rectora, existían otras que constituían fuentes de empleo de numerosas personas. Tal es el caso de la explotación maderera y la pesca, hoy, prácticamente inexistentes, como se ha valorado anteriormente. Desaparecieron, incluso, las instalaciones de un aserrío que era la primera industria del territorio y que hoy no existe ni como patrimonio para las actuales y futuras generaciones. A la situación descripta anteriormente se une el hecho, en el caso de Moa, de la desaparición de una comunidad campesina para construir la presa de Nuevo Mundo. Esta es una obra que sirve de abasto de agua para las actividades mineras y la población. Su construcción desplazó a los habitantes del lugar hacia el núcleo urbano donde se vieron �72 obligados a reinsertarse en un medio socio-económico totalmente ajeno al de su procedencia, espacio donde compartían una sociodiversidad diferente que los identificaba a través de prácticas laborales y tradiciones culturales amparadas por varias generaciones. En este sentido, se asume como válido el análisis que ha realizado el Dr. Carlos Delgado, en la obra citada en el epígrafe 1.1, por considerar que refleja en su totalidad la realidad minera: “Formas ancestrales del hacer la vida humana desaparecen, envueltas en un constante proceso de homogeneización y creación de dependencias. La vida cotidiana se subvierte mediante la destrucción de las formas de vida y la instrumentación de un modo único de realización de la vida” (Delgado, 2004:11-12) Es evidente que esta situación constituye una agresión a la diversidad cultural en todas sus manifestaciones, un fenómeno que es apreciable en América latina, especialmente en países de la región andina donde la pequeña y gran minería ha destruido prácticamente culturas milenarias que constituían un importante acervo cultural de nuestra rica historia. De esta forma, se llega a la conclusión de que la realidad minera es verdaderamente controversial por sus características y por los actores involucrados en ella lo que provoca percepciones totalmente diferentes en cada uno de estos. En este sentido, se continuará el análisis de las características generales de la minería reflexionando sobre estas y la ética del minero, lo cual constituye, evidentemente, un punto de inflexión en la búsqueda de la sustentabilidad de la minería. 3.2. Realidad minera y ética del minero La minería, como se ha planteado, es una actividad que, por la forma de realizarse, ocasiona impactos significativos sobre el medio ambiente, pero necesaria para la humanidad, especialmente, para aquellos países subdesarrollados que ante el reto de cualquier modelo de desarrollo, su primera urgencia es desarrollarse. Sin embargo, en este empeño por obtener su merecido reconocimiento como una actividad imprescindible para cualquier comunidad, no se ha encontrado un análisis sobre la ética del minero, lo cual contribuiría a definir el compromiso de estos con el medio ambiente dentro de una determinada racionalidad socio - económica, a partir de la existencia real de una comunidad moral. En primer lugar, es notorio el hecho de que no exista en Cuba un Código del minero, a pesar de existir un compromiso social e institucional con la protección del medio ambiente en el entorno de la comunidad, que pudiera sistematizar la formación de una conducta de responsabilidad ante la naturaleza que estaría fundamentada en los valores del profesional y el trabajador de la minería. En segundo lugar, la formación de profesionales de la minería adolece de un enfoque holístico en la temática de la Ética ambiental. No existe una asignatura independiente en la que se formen valores acerca de la actitud del profesional de esta especialidad hacia el �73 medio ambiente. Los estudiantes reciben en las diferentes asignaturas elementos sobre la historia de la ciencia y temas relacionados con el medio ambiente, pero no de forma integrada, lo cual no permite que se pueda sistematizar un conocimiento ambiental. Además, no tienen un conocimiento pertinente de la propia historia de la Ética ambiental, lo cual contribuiría a la formación de valores a partir de conocer las diferentes corrientes existentes y cómo cada de ella ha realizado aportes a la fundamentación de un pensamiento ético de la relación del hombre con la naturaleza. En tercer lugar, en el currículo del minero tampoco aparece una asignatura independiente en la que se formen valores sobre el tema del desarrollo sustentable, que permita, que una vez que este profesional se encuentre en la producción, adopte una conducta de acuerdo con el contexto donde toma decisiones ambientales. Especialmente, en la comunidad científica minera aún no existe un acuerdo sobre qué entender por desarrollo sustentable en la minería. La asignatura que existe en el Programa actual no contribuye a la formación de un pensamiento holístico de lo ambiental como problema que sustenta la relación entre el hombre y la naturaleza. Además, no incluye el problema de la ética ambiental en general, y de la ética del minero en particular y la relación de estos conceptos con el desarrollo sustentable. En cuarto lugar, la actividad minera por su forma de realizarse, ocasiona interesantes conflictos éticos que solamente se pueden resolver a través de una adecuada formación de los profesionales de esta rama y a través de planes de educación ambiental para los trabajadores directos en la producción y de la población. El trabajador que labora directamente en las minas se desvincula de las consecuencias que sobre el medio ambiente ocasiona el beneficio de los minerales que ocurre en plantas diferentes. Esta es una situación mucho más compleja porque en sus valores las minas son simplemente formaciones donde él tiene el derecho de mover todas las toneladas de mineral que sean necesarias para enviar a la plantas de beneficio. Mientras, que por su parte, el beneficiador no tiene relación directa con lo ocurrido en las minas, creándose la visión de dos actividades diferentes, cuando en realidad son partes integrantes de un mismo proceso. Como resultado de la situación actual y teniendo en cuenta los resultados de las entrevistas realizadas a los estudiantes y profesores del Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa “Dr. Antonio Núñez Jiménez”, y a trabajadores y profesionales de la minería de las plantas beneficiadoras de níquel, se reconoce la necesidad de la existencia de un Código de ética del minero que debe elaborarse sobre la base de la participación de todos los sectores vinculados con la minería. La situación analizada permite formular, teniendo en cuenta los resultados de las técnicas de investigación utilizadas, que los principios por los cuales se estructuraría un Código de �74 ética del minero y las asignaturas que consideramos se deben introducir en los planes de estudio estarían basados en las propias características de la actividad y de los actores participantes. Principios para la elaboración de un Código de ética del minero: 9 La conciencia de estar en presencia de una actividad económica que se desarrolla a partir de recursos no – renovables que consecuentemente no estarían físicamente al alcance de la generación siguiente, lo cual condiciona la necesidad de un comportamiento ambiental ético que permita dejar alternativas a las futuras generaciones en consecuencia con las oportunidades que dejarán de tener por el agotamiento de los yacimientos minerales. 9 El desarrollo de una conciencia ambiental consecuente con un tipo de actividad que genera impactos ambientales destructores de ecosistemas situados directamente en las minas, pero que, además, afecta a los situados en la misma cadena lo cual exige de un conocimiento ambiental certificado que permita una actuación responsable ante la posibilidad de afectar riquezas de flora y fauna situadas en zonas que no se benefician con los resultados directos de la actividad minera. 9 La necesidad de una permanente vigilancia tecnológica ante la existencias de riesgos para la salud humana, para “la preservación de la diversidad biológica y de la pluralidad cultural” (Leff, 2005b:88) que están dentro del límite de la comunidad minera. 9 La obligación moral de rehabilitar las zonas degradadas por las exploraciones y la explotación minera, teniendo como premisa un conocimiento riguroso previo de las características existentes en los terrenos minados antes del inicio de las mismas. 9 La protección del patrimonio geólogo – minero como un bien para las presentes y futuras generaciones con el cual adquieren un compromiso moral los actores mineros vinculados a los activos ambientales. 9 La conservación de los residuales mineros como fuentes de materias primas para las futuras generaciones, para lo cual las generaciones actuales tienen el compromiso moral de encontrar tecnologías de manejo adecuado en las escombreras y las presas de colas. 9 El compromiso moral de encontrar formas de considerar la participación pública en la toma de decisiones ambientales en que se tenga en cuenta el conocimiento popular como una forma de enriquecer el patrimonio cultural de las comunidades y los valores ambientales individuales y colectivos. �75 9 La obligación de tomar decisiones con el mayor nivel de conocimiento posible, con la convicción de que, a pesar del desarrollo de la ciencia, tomamos decisiones tecnológicas con un determinado grado de incertidumbre y en muchos casos sin tener la capacidad suficiente de predecir lo que sucederá en el futuro. La problemática de la participación pública en la minería ocupa un lugar central en la conformación de la realidad minera en la misma medida que es imprescindible encontrar vías para hacer de la participación en la toma de decisiones un proceso real, mediante el cual las urgencias ambientales encuentren las respuestas dinámicas que estas precisan en las instituciones y en los decisores. La participación pública, en el caso de la minería en Cuba, es posible por la existencia de una ciudadanía con un nivel de educación lo suficientemente elevado, y una cultura general que le facilita la comprensión de temas científico – tecnológicos a partir de poder procesar las informaciones que reciben sobre los procesos tecnológicos mineros y los impactos de la contaminación ambiental de esta industria. En Cuba, la existencia de relaciones socialistas de producción genera un ambiente de permanente interés por parte de la población en la toma de decisiones ambientales conocedores de que su voluntad se tendrá en cuenta por parte de las instituciones que dirigen la política, tanto en las científicas como en las políticas gubernamentales. Por instituciones, se entiende, a los efectos de la presente investigación “[…] un conjunto especial de normas y relaciones que canalizan la conducta para cubrir alguna necesidad humana de tipo social, psicológico o físico como el consumo, el gobierno o protección, las vinculaciones primordiales y el significado humano, la fe humana, la socialización y el aprendizaje” (Buttel, 1997:27). Se pueden considerar en nuestro medio la existencia de diversas formas de participación ciudadana, relacionadas con el tipo de gobierno que existe en Cuba, totalmente al servicio de los intereses de las clases trabajadoras y los diferentes sectores de la sociedad cubana. Se pueden identificar las siguientes vías de participación pública: - Consultas con las organizaciones de masas: es un medio mediante el cual el Estado cubano discute con los ciudadanos diferentes decisiones relacionadas con asuntos de la cotidianeidad en los cuales se precisa la participación de todos los miembros de la comunidad en su doble condición de consumidores de bienes materiales y copropietarios de los medios de producción como integrantes de una socialidad de orientación socialista. - Eventos científicos y comunitarios: foros mediante los cuales los científicos y los ciudadanos discuten sobre temas de interés de la comunidad en presencia de representantes de instituciones gubernamentales en los que se adoptan sugerencias �76 para los diferentes niveles de decisión del país. Estos eventos son convocados por la comunidad, por organizaciones no – gubernamentales, por universidades y centros de investigación o por el Estado. Los dos instrumentos principales de gestión ambiental en Cuba y de participación del Estado en el control de la actividad industrial y en la toma de decisiones ambientales lo constituyen la Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) y las Auditorías Ambientales. Además existe la Inspección Ambiental, con una visión más integral que las Auditorías Ambientales. - Evaluación de impacto Ambiental: es un instrumento que se aplica con carácter previo a la aprobación de un proyecto minero con el objetivo de prevenir los impactos ambientales que estos ocasionarán. Este tipo de instrumento considera de forma prioritaria el conocimiento de la percepción pública del proyecto en los diferentes actores de la comunidad donde se insertará determinando, en caso de ser necesario, las formas de compensación que se adoptarán si existieran grupos de ciudadanos afectados por las diferentes etapas de la minería. - Auditorías ambientales: están dirigidas a asegurar el control interno de la organización empresarial, entendiéndose como eficiencia de las operaciones, la fiabilidad de la información, cumplimiento de las normas internas, cumplimiento de la legislación adoptada, análisis del conocimiento de tareas por el personal con el fin de asegurar la racionalidad de la gestión y la eficiencia de la empresa. - Inspección ambiental: se utiliza según los intereses de diferentes sectores, entre estos, teniendo en cuenta la percepción pública de la actividad minera, previa aplicación de métodos de búsqueda de información entre la ciudadanía, generando acciones y medidas correctoras preferiblemente de ajuste, regulación y modificación de procesos, así como mejoras en la organización y en la calidad ambiental. En el caso concreto de los minerales existen vías mucho más específicas de intervención estatal en el control de la actividad minera, de carácter general y de obligatorio cumplimiento para todas las empresas asentadas en el territorio nacional y que por el carácter del estado cubano responden a los intereses de los ciudadanos: - La ley No. 76, conocida como Ley de Minas que tiene como objetivo establecer la política minera y las regulaciones jurídicas de dicha actividad, de manera que garanticen la protección, el desarrollo y el aprovechamiento racional de los recursos minerales en función de los intereses de la nación, trazando directivas obligatorias controladas por funcionarios del gobierno vinculados con la actividad. �77 - El Reglamento de la Ley de Minas acordado por el Comité Ejecutivo del Consejo de Ministros que regula toda la actividad relacionada con los permisos y concesiones mineras dentro del territorio nacional. Este instrumento tiene como institución estatal que lo respalda para su puesta en práctica a la Oficina Nacional de Recursos Minerales creada por la Ley de Minas y que tiene como objetivos fiscalizar y controlar la actividad minera y el uso racional de los recursos minerales. - La ley 81, o Ley del Medio Ambiente, a pesar de no regular los recursos minerales de forma directa crea un marco jurídico integrador y coherente para la protección del medio ambiente en el país. Dentro de este sistema regulatorio se incorpora la dimensión ambiental en todos los proyectos sociales y económicos del país, que a través de la educación ambiental incorpora a todo el Sistema Nacional de Educación del país y a la población a la toma de decisiones ambientales como la vía más concreta de participación pública en materia ambiental y de control de los recursos naturales. En este contexto es importante tener en cuenta que la realidad minera esta conformada por diferentes actores sociales para los cuales la minería produce percepciones diferentes. Esta comunidad esta formada por dos grupos con objetivos y propósitos diferenciados. En primer lugar, existe una comunidad laboral minera la cual definimos como el grupo poblacional directamente relacionado con la explotación de los yacimientos minerales y sus infraestructuras de apoyo, es decir, los que dependen económicamente de esta actividad y su bienestar socioeconómico es directamente proporcional, aunque no de forma absoluta, al desarrollo de esta industria. Este grupo se identifica, además, por poseer características particulares tales como enfermedades profesionales comunes, sistemas de formación de recursos humanos específicos para las actividades que desarrollan, prácticas socio – productivas propias que se diferencian de otras existentes en el territorio y una singularidad que puede ser identificada como una comunidad de intereses con un determinado grado de pertenencia grupal. Es decir, se pueden describir determinadas prácticas socio – productivas que los identifican como miembros de una comunidad singular. Aquí se desarrollan formas particulares de participación en la minería y percepciones también singulares. En segundo lugar, nos encontraremos con una comunidad minera residencial que se puede definir como aquellos grupos sociales que se asientan sobre el territorio donde existen los objetos mineros, pero que no trabajan en sus instalaciones. No dependen económicamente de la minería, sin embargo, están expuestos, en sus residencias, al mismo nivel de contaminación ambiental que los que pertenecen a la comunidad minera. Participan de forma directa e indirecta de los beneficios que trae aparejado el desarrollo �78 de la minería, es decir, son beneficiarios de las instalaciones sociales que se edifican en los asentamientos mineros, de los planes de desarrollo integrales y se comprometen directamente con los fines sociales de la comunidad. En estas comunidades se pueden encontrar formas de participación pública, conciencia y comportamiento ambientales diferentes de acuerdo con el nivel de identificación de cada grupo con la minería y que es necesario tener en cuenta al proponer formas de operacionalizar los diferentes indicadores. 3.3. La sustentabilidad en la minería La temática del desarrollo sustentable en la minería posee espacios muy importantes en la literatura mundial, especialmente en las que producen organizaciones internacionales vinculadas a la industria minera y que se dedican a promover la sustentabilidad en el sector, además de ser un problema muy relacionado con la esencia misma del surgimiento de la sustentabilidad como paradigma en el mundo. En el conocido Plan de Implementación de la CNUMAD se dedica una especial atención a la minería porque “[...] los minerales y los metales son importantes para el desarrollo económico y social de muchos países. Los minerales son esenciales para la vida moderna” (CNUMAD, 2005:25). Se plantean importantes medidas para contribuir al desarrollo sustentable de la minería, sin embargo, todos quedan en el plano de la retórica porque en la práctica la realidad es la de naciones subdesarrolladas cada día más empobrecidas como consecuencia de prácticas mineras basadas en tecnologías altamente contaminantes y un alto nivel de inequidad e injusticias sociales. En estas naciones es una utopía pensar en “[...] estudiar los efectos y beneficios ambientales, económicos, de la salud y sociales, incluida la salud y la seguridad de los trabajadores de la minería, los minerales y los metales a lo largo de todo su ciclo de vida útil [...]” (CNUMAD, 2005:25) porque estos países no disponen de los recursos imprescindibles para realizar los estudios de impacto ambiental que requieren los diferentes emprendimientos mineros que poseen. Especialmente existen condiciones de vida insustentables, por decirlo al estilo de los documentos de la CNUMAD, en aquellas zonas donde se practica la pequeña y mediana minería artesanal. En estas regiones es impensable el logro de una minería sustentable porque precisamente como resultado del saqueo de los recursos minerales es imposible recibir apoyo, de los que se apropian estas riquezas, “[...] en los ámbitos financiero, técnico y de fomento de la capacidad a los países en desarrollo y a los países con economías en transición para optimizar la explotación minera y la elaboración de minerales” (CNUMAD, 2005:25). La lógica sobre la que se ha diseñado el modelo capitalista neoliberal es contraria, en todos los sentidos, a la existencia de una minería sustentable para los países que viven en dicha Formación Económica Social. Nos encontramos, una vez más, ante la necesidad de replantearnos el concepto desarrollo sustentable para la minería. �79 Existen instituciones que dedican grandes esfuerzos a la búsqueda de alternativas para una minería sustentable, entre estas un lugar de privilegio lo ocupa El Proyecto Global MMSD (Minería, Minerales y Desarrollo Sustentable). Lo más importante es que parte de la necesidad de “[…] identificar cuales son los elementos principales que implica el desarrollo sustentable de países y localidades de América del Sur” (MMSD, 2002:25). Es decir, no acepta la idea de partir de una definición preconcebida del desarrollo sustentable. El Proyecto Global MMSD aporta valiosos elementos a tener en cuenta en las investigaciones sobre el tema que deben constituir puntos de referencia en la presente tesis. En primer lugar, el análisis parte de ver cómo la minería puede aportar al desarrollo sustentable y no a la sustentabilidad de la minería como actividad independiente. En segundo lugar, se conoció que en la región “la evaluación de riesgo no se realiza, salvo en casos especiales, y no parece ser un instrumento ambiental importante en las legislaciones de los países analizados” (MMSD, 2002:51). En tercer lugar, se reconoce el cierre de minas y la rehabilitación de los terrenos como uno de los principales retos ambientales en numerosos países de la región (Orche, 2003:61). En cuarto lugar; se identificó el acceso a los recursos financieros para modernizar las tecnologías como un elemento que no solo afectaba la responsabilidad ambiental de las empresas, sino su viabilidad económica (MMSD, 2002:58), (Orche, 2003:63). Otros autores analizan la problemática a partir de la necesidad de las transferencias de tecnologías en el sector (Vargas, 2003:85). El problema de la elección entre el uso de tecnologías de punta o apropiadas en la minería es uno de los temas más recurrentes en esta actividad, especialmente, en la Pequeña Minería y la Minería Artesanal que produce un fuerte impacto en la región, especialmente por las zonas geográficas donde tiene lugar y por los actores involucrados, fundamentalmente, la presencia del trabajo infantil y la incursión en los terrenos pertenecientes a los aborígenes. Numerosos autores, entre estos; Mauricio Cornejo Martínez, Miguel Peralta Sánchez, Paúl Carrión Mero, Miguel González Bonilla, Edgar Pillajo González, Eugenio Huayhua consideran que la existencia de tecnologías obsoletas, limitados conocimientos técnicos, falta de información y ausencia de una cultura tecnológica constituyen debilidades que no permiten a la Pequeña Minería ser sustentable. Un elemento considerado por la mayoría de los autores como una barrera para alcanzar la sustentabilidad en el sector es la carencia de mecanismos de participación e información pertinentes para que los diferentes actores sociales puedan participar de forma real en los procesos, como participantes directos en la toma de decisiones de sus proyectos socio – productivos (MMSD, 2002). De ahí, que se considere como un desafío para avanzar hacia el desarrollo sustentable el fortalecimiento de la participación �80 ciudadana, el acceso a la información y la capacitación para poder comprender la información que brindan las instituciones especializadas y las pertenecientes a los diferentes esquemas de participación democrática diseñados en los países, en virtud de que lo fundamental para hacer viable este proceso es la existencia de una voluntad política en los gobiernos. Una limitante en los diferentes enfoques analizados en la fundamentación de la sustentabilidad en la minería lo constituye el no referirse al problema de la identidad minera, como elemento esencial del desarrollo sustentable. El tema aparece aisladamente en algunos autores que lo presentan como “aculturación, y pérdida de identidad” (Ayala, 2003:155). Este autor parte de la idea de recuperar la relación respetuosa que mantenían los nativos con la naturaleza, pero lo hace sin analizar nada sobre la relación dialéctica del hombre con la naturaleza y la acción de reconocimiento del hombre como miembro de una identidad concreta. Esta problemática de alguna forma ha entrado dentro del campo del ordenamiento territorial de la actividad minera en la cual se han realizado valiosas contribuciones, especialmente dentro del Programa Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED XIII) dirigido por el Dr. Roberto C. Villas Boas. La identidad entra en la ordenación del territorio porque este incluye en la proyección del espacio las políticas sociales, culturales, ambientales y económicas de una sociedad (Beatriz E. Ordóñez Gómez, Daniela Marchionni, Horacio Echeveste, Rafael Fernández Rubio, Juan Carlos Perucca, Mónica S. Ramírez, Leonor I. Salinas, Jorge M. Molina, Cristina Echeverría, Domingo Carvajal Gómez, Arsenio González Martínez entre otros). La idea de la identidad minera es prácticamente nula a pesar del uso de términos tales como “conciencia de su identidad”, “sobrevivir con identidad”, “identidad étnica y cultural”, “interculturalidad de las articulaciones” que expresan la necesidad de abordar el problema de la identidad como un pilar de la sustentabilidad. No se puede dejar de mencionar que la existencia de legislaciones ambientales donde no se condena con la severidad necesaria el delito ambiental, a pesar de que en muchos países no existe esta figura delictiva, constituye una barrera institucional para el logro de la sustentabilidad. Lamentablemente, para muchas naciones el poseer esta debilidad se convierte en una fortaleza para atraer capitales extranjeros. 3.4. El desarrollo compensado La demanda de minerales ha crecido sostenidamente desde el descubrimiento de los metales hasta la actualidad, a pesar de haber descendido la producción mundial en algunos períodos históricos. Esto ha llevado a que hoy se hable del agotamiento de los recursos no renovables donde se encuentran los minerales y de una sobreexplotación de los renovables que los convierte en no – renovables. Sobre el particular Paskang & �81 Rodsievich en su libro Protección y transformación de la naturaleza afirman: “Ha surgido una amenaza real de consumo total no solo de recursos no renovables, sino de los renovables. En la demanda total de recursos renovables se eliminan las posibilidades para su autorrestablecimiento. Por eso, para mantener inagotables las fuentes de materias primas, es necesaria una reproducción ampliada y compleja de recursos renovables. Esto se logra con la transformación de la naturaleza.” (Paskang & Rodsievich, 1983:2). En este proceso, es preciso tener en cuenta que se han producido cambios a nivel internacional como consecuencia de la introducción de nuevas tecnologías en la producción, de la necesidad de nuevos materiales como soporte a la aparición de esas tecnologías y de otras, especialmente, las aparecidas en el sector de la información y las comunicaciones. Además de la importancia que va adquiriendo a nivel internacional el reciclaje, como una vía de consideración como fuente de metales para la industria, además, de constituir una importante salida para el logro de la sustentabilidad. Aquí se introduce un concepto que es clave para la conformación de la tesis que se defiende para la explotación de los recursos minerales, se hará referencia al término transformación de la naturaleza. Para comprender este concepto es necesario acudir a la dialéctica, que plantea con claridad que cualquier transformación de la naturaleza implica un cambio en ésta, pero no siempre cualquier cambio es una transformación. Las transformaciones suponen cambios en las cualidades de la naturaleza en el sentido positivo, es decir, presupone un salto progresivo en el desarrollo de la misma. Estos autores lo definen de la siguiente forma: “Solo los cambios orientados, como resultado de los cuales ocurre un mejoramiento de las cualidades ecológicas de los geosistemas naturales y el aumento de su productividad, pertenecen a los transformadores” (Paskang & Rodsievich, 1983:2). Éstos constituyen cambios en los que el hombre a través de su actividad creadora realiza aportes a los geosistemas como una forma de transformación positiva. Por geosistema entendemos “un sistema espacio – temporal, una organización espacial compleja y abierta, formada por la interacción entre componentes o elementos físicos... que pueden en diferentes grados ser transformados o modificados por la actividad humana” (Mateo & Suárez, 2000:722-723). Como se aprecia, este tipo de enfoque forma parte de la visión que se propone desde el holismo ambientalista que debe existir en el análisis de las interacciones entre el hombre y la naturaleza, en las que cualquier cambio en uno de los elementos que la integran afecta la dinámica general del sistema. La protección de la naturaleza debe regirse por este principio que supone la toma de decisiones apropiadas para protegerla de los impactos negativos que la actividad humana le ocasiona. Entre las medidas que se toman para proteger la naturaleza, un lugar �82 importante lo ocupa el principio de la concepción de la naturaleza como geoequivalentes. En el proceso de actividad socioeconómica, el hombre extrae las sustancias y utiliza la energía distribuyéndola entre los diferentes geosistemas naturales, no siempre de forma racional para el intercambio biológico y la rotación de las sustancias. Con regularidad, esta distribución no tiene en cuenta los ciclos naturales de los diferentes complejos de la naturaleza por lo que ocasiona su degradación y extinción. Para proteger los complejos naturales de la destrucción es necesario llevar a cabo un retorno equivalente de las sustancias y la energía hacia la naturaleza. Es decir, si no se encuentran los medios necesarios para restituir la energía que se utiliza en los diferentes procesos socio – económicos, sencillamente se estará condenando a la naturaleza a su destrucción en la misma medida que altera los procesos normales de intercambio de energía. “Cualquier transformación de la naturaleza y explotación económica de sus riquezas, debe estructurarse teniendo en cuenta los geoequivalentes, para determinar las dimensiones y los métodos de compensación de aquellos elementos que serán tomados de los geosistemas naturales en calidad de recursos” (Paskang & Rodsievich, 1983:3). La lógica expuesta a partir de la mencionada obra de los científicos rusos contradice cualquier pretensión de alcanzar el desarrollo sustentable más allá de una compensación a la naturaleza por las irregularidades en el proceso de intercambio de energía entre los diferentes geosistemas. En la relación hombre – naturaleza - sociedad lo que puede hacer el hombre es compensar a la naturaleza por el intercambio irracional que se produce entre esta y la sociedad introduciendo transformaciones positivas que permitan una compensación por las pérdidas de energía que se producen como resultado de las actividades humanas. Lo que debe quedar bien claro es que esta es solamente una compensación en el sentido más estricto, es decir, el hombre no puede devolver toda la energía que utiliza en los diferentes procesos socioeconómicos. El desarrollo sustentable, en sus tesis, privilegia la satisfacción de las necesidades humanas y el mantenimiento de un nivel de recursos naturales para las necesidades de las generaciones futuras. Pero en este caso concreto, se pueden hacer algunas preguntas que ayudarían a conducir esta investigación: ¿Cómo pueden los proyectos mineros actuales mantener un nivel de recursos para las futuras generaciones?, ¿Qué necesidades precisan satisfacer las futuras generaciones que vivirán en las comunidades mineras una vez agotados los recursos minerales?, ¿Serán necesidades relacionadas con la reubicación de los residuos mineros, con la reconversión de las instalaciones mineras o con la capacitación de los obreros para que enfrenten otros empleos?. Si se concibe a la sociedad, a partir del criterio marxista, en forma de sistema, es perfectamente comprensible que un organismo como el medio ambiente ha de ser estudiado como un todo, en el cual, cada una de sus partes es, en virtud de la concatenación universal, condición indispensable para la existencia de la otra. �83 Desde este punto de vista y teniendo en cuenta los elementos analizados, se propone, como otro de los aspectos novedosos de la Tesis de Doctorado que se defiende, la idea de un nuevo concepto de desarrollo, a partir del análisis de los niveles para alcanzar la sustentabilidad expuestos en el capítulo anterior, que se adecue más a las condiciones específicas de cada actividad y, en el caso concreto de la minería, sugiere una conceptualización que refleje los elementos propios de una actividad en la que los impactos que se le ocasionan a la naturaleza cambian en un alto porcentaje las condiciones físicas de la región donde se ubican los yacimientos y aún en otras áreas situadas más allá de sus límites. Teniendo en cuenta estos argumentos, objetivamente, la minería en la forma clásica de analizar el concepto recursos naturales, inhabilita a las zonas donde se ubican las minas para desarrollar nuevos renglones de la economía sobre la base de las infraestructuras disponibles. Lógicamente diseñadas para un solo tipo de recurso, demandaría de inversiones para ser reconvertidas y poderlas utilizar en actividades alternativas. Es interesante hacer notar cómo se refleja en la legislación ambiental cubana la actividad minera a fin de que se pueda comprender que, desde el punto de vista legal, en las actuales condiciones socioeconómicas del país resulta más idóneo repensar el concepto desarrollo sustentable, en la misma medida que para este, la minería constituye una fuente permanente de recursos financieros que garantizan un mantenimiento sostenido de un crecimiento económico que a través de compensaciones contribuirá al desarrollo sustentable de la nación. En la Ley de Minas, su Sección Segunda, referida a las obligaciones generales de los concesionarios, en su artículo 41, inciso c, se plantea que es obligación “preservar el medio ambiente... elaborando estudios de impacto ambiental y planes para prevenir, mitigar controlar, rehabilitar y compensar dicho impacto derivado de sus actividades; tanto en dicha área como en las áreas y ecosistemas vinculados a aquellos que pueden ser afectados” (Ley de Minas, 1995:38). En la Ley del Medio Ambiente en el Capítulo VIII, en el artículo 120, inciso b, cuando se refiere al aprovechamiento de los recursos minerales dispone lo siguiente: “La actividad minera deberá causar la menor alteración posible, directa o indirecta, al Sistema Nacional de Áreas protegidas, las aguas terrestres y marítimas, la capa vegetal, la flora y la fauna silvestre, el paisaje y el medio ambiente en general” (Ley 81, 1997:63). Nótese que no se menciona el desarrollo sustentable. En el Decreto 194 sobre la formación de la Empresa Mixta Moa Nickel S. A, de capital canadiense y cubano en la Sección 9.0, Medio Ambiente y Reforestación se plantea, en el 9.1, que “Moa Nickel continuará desarrollando sus planes y adoptando medidas para minimizar el impacto causado al medio ambiente por efecto de la operación de la planta, y de la actividad minera” (Decreto 194, 1994:313). Obsérvese que tampoco en este caso �84 se dispone que la empresa alcance el desarrollo sustentable en la minería o en las llamadas operaciones de la planta. En todo momento se privilegia el derecho de minar por encima de otros derechos, lo cual es totalmente lógico en el caso de un país que está necesitado de crecer en actividades económicas que generen riquezas que se conviertan en fuentes de un desarrollo sustentable en mediano o largo plazos. Tal es el caso de Cuba, donde existe una clara política de desarrollo nacional a partir de estos recursos, que, a pesar de que impactan en alguna medida de forma negativa el medio ambiente, constituyen una vía para acceder al desarrollo. En este mismo Decreto en el 9.2 se deja estipulado con absoluta claridad que “El derecho a minar será siempre prioritario sobre los derechos forestales” (Decreto 194, 1994:313). Todo lo anterior no significa que no existan regulaciones dirigidas a lograr el desarrollo sustentable del país, derecho este reflejado en las leyes fundamentales y en la voluntad del Estado cubano. En la Constitución, en su artículo 27 se expresa claramente “El Estado protege el medio ambiente y los recursos naturales del país. Reconoce su estrecha vinculación con el desarrollo económico y social sostenible [...]” (Constitución de la República, 1992:36). La inversión extranjera está obligada a desarrollarse dentro de este mismo principio, en nuestro país esta “[...] se concibe y estimula en el contexto del desarrollo sostenible [...] lo que implica que durante su ejecución se atenderá [...] la conservación del medio ambiente y el uso racional de los recursos naturales” (Ley 77, 1995:12). Por todo lo anterior, ante la lógica de encontrar una elaboración teórica que se adecue a la minería se propone el concepto desarrollo compensado, el cual puede dar una visión más clara de qué tipo de relación se establece entre el hombre, la naturaleza y la sociedad en dicha actividad. Además, éste es precisamente el aspecto de mayor novedad científica en la Tesis. El desarrollo compensado es una etapa en el movimiento de las comunidades mineras hacia la sustentabilidad donde se busca compensar de forma racional los impactos que la minería ocasiona sobre el medio ambiente, sin menguar la posibilidad del hombre actual de satisfacer sus necesidades. Es una etapa donde se pretende privilegiar la capacidad de satisfacer las necesidades materiales y espirituales de la sociedad, creando las condiciones necesarias para que las futuras generaciones satisfagan las suyas a partir de toda la experiencia, que en materia de formación de recursos humanos y de tecnología creen las actuales generaciones y los procesos productivos alternativos que puedan surgir a partir de las nuevas tecnologías que se produzcan. Este tipo de desarrollo llama al análisis de las condiciones materiales, culturales y políticas en que se produce la explotación del recurso, dando prioridad a los factores �85 políticos y culturales. De ahí la necesidad de formar una cultura minera que tenga en cuenta la participación de todos los actores comunitarios y que considere la tecnología como un hecho cultural, lo cual facilitaría tener en cuenta, en el futuro; cuando se agoten los recursos de un yacimiento, el patrimonio geológico - minero como cultura. Para ello se tendría que sostener la idea de ver las tecnologías mineras presentes en las comunidades, donde se cierran las minas, como cultura patrimonial de estos grupos. Los minerales son recursos no renovables que producen ganancias considerables a corto plazo. Pero a largo plazo, cuando se agotan, el país productor se queda solamente con las instalaciones y trabajadores que hasta entonces laboraban en las mismas. Las compensaciones por las pérdidas de los recursos para las generaciones futuras estarán orientadas al mantenimiento del patrimonio geológico - minero y el desarrollo de una cultura minera en el sentido amplio, que considere la tecnología como cultura. Por sus características naturales y por su forma de explotación y comercialización, el país que posee el recurso, una vez comercializado, solamente se queda con los beneficios financieros de no haber creado condiciones para la protección del patrimonio geológico minero, de ahí que se vea obligado a repetir el ciclo productivo para volver a obtener ganancias directas. Se pierden los activos ambientales independientemente de que permanezcan las instalaciones, que si bien forman parte de su capital, una vez agotado el recurso, para utilizarlas en otros procesos productivos se precisa de la reconversión industrial. Por ello se defienda la idea de la utilización del patrimonio geológico - minero como una actividad económica alternativa al agotamiento de los recursos principales. Estas singularidades de la explotación de los minerales precisa que para lograr una compensación en el proceso productivo se genere un margen de ganancias que permita dedicar parte de la producción a crear actividades productivas alternativas que solamente compensarían los daños que se les ocasiona a la naturaleza, jamás se llegarían a restablecer las condiciones naturales existentes en el momento de iniciarse la explotación. Es evidente que en la dimensión ambiental, la explotación minera, entendida ésta como “conjunto de operaciones, obras, trabajos y labores mineras destinado a la preparación y desarrollo del yacimiento y a la extracción y transportación de los minerales” (Ley de Minas, 1995:34), es no sustentable. Es impensable, en una actividad como la minería esperar a que la tasa de utilización del recurso sea equivalente a la tasa de recomposición del mismo en el proceso productivo. Por otra parte, la relación tasa de emisión de desechos – tasa de regeneración, es, sencillamente, inoperante en el caso de la minería y no existen indicadores fiables para medirla. Pero esto es solamente una parte del problema, lo verdaderamente importante es ver la minería como una actividad insertada dentro de una comunidad, donde realiza aportes al logro de la sustentabilidad a escala macrosocial, por los recursos que aporta para generar �86 actividades que contribuyen al desarrollo y por la forma en que las prácticas mineras van creando condiciones para ello. En esta dirección se considera que el concepto medio ambiente que aparece en la Ley del Medio Ambiente de la República de Cuba da la percepción del tipo de desarrollo compensado a que se está refiriendo en el presente epígrafe. Por medio ambiente se entiende, en la mencionada Ley al “sistema de elementos abióticos, bióticos y socioeconómicos con que interactúa el hombre, a la vez que se adapta al mismo, lo transforma y lo utiliza para satisfacer sus necesidades” (Ley 81, 1997:47). La utilización del medio ambiente se subordina a la satisfacción de las necesidades humanas por parte del hombre actual, ser social concreto que forma parte de un sistema en el cual interactúa con otros elementos que se condicionan mutuamente. El desarrollo compensado, va dirigido a compensar los impactos que ocasione cualquiera de los elementos del medio ambiente sobre otro. Esta compensación significa aporte por parte del hombre a los ecosistemas que degrada con su accionar económico, conociendo que no podrá devolverle a los mismos, con los geoequivalentes, sus características iniciales, ni se podrán conocer, con las tecnologías actuales, los niveles necesarios para compensar los sistemas con los cuales interactúan los impactados directamente. Este proceso tiene como premisa principal, la satisfacción de las necesidades de las generaciones actuales. Como se aprecia en este epígrafe, existen diferencias entre el desarrollo compensado y el desarrollo sustentable. El desarrollo sustentable privilegia la capacidad de la naturaleza de recomponerse por sí sola de las agresiones antrópicas, el desarrollo compensado llama a la introducción de cambios positivos en la esta como una vía para compensar los impactos que ocasionan las actividades económicas. El desarrollo sustentable habla de garantizar recursos a las futuras generaciones para satisfacer sus necesidades, sin que se limite el consumo por parte de las generaciones actuales, es decir, su llamado es a garantizar un tipo de consumo ambientalmente responsable, sin limitarlo en el tiempo. El desarrollo compensado en cambio promueve la creación de condiciones para la aparición de actividades alternativas para que las futuras generaciones compensen la falta de recursos, que como consecuencia de las prácticas económicas actuales, enfrentarán para desarrollarse. Aquí no se trata de mantener un determinado stock de recursos materiales para las futuras generaciones, si no de crear recursos humanos capacitados para enfrentar los nichos económicos, que, como consecuencia del surgimiento de actividades alternativas, surjan. El desarrollo sustentable trata el problema de la satisfacción de las necesidades de las generaciones actuales y futuras a partir de la existencia de un determinado stock de recursos naturales, imprescindibles desde el punto de vista físico para desarrollar �87 actividades económicas y el mantenimiento de niveles de consumo socialmente aceptables, la calidad de vida se mide a partir de indicadores de consumo de bienes tangibles que sitúan a un país en una determinada escala teniendo en cuenta lo que consumen sus ciudadanos. El desarrollo compensado no desconoce la necesidad de poseer un volumen de materias primas para los procesos productivos, considera que la minería tiene que crear condiciones para el surgimiento de actividades económicas alternativas a partir de la explotación de los recursos actuales. Especialmente considera la obligatoriedad de generar un conocimiento minero – geológico que permita que los minerales no principales asociados al mineral principal, se puedan explotar en el futuro con las tecnologías que como consecuencia de los desarrollos actuales se creen. Además, hace énfasis en la creación de un sistema de valores ambientales que reconozca como válidos los servicios intangibles que el medio ambiente ofrece y desarrolle en el hombre la capacidad de disfrutar su lugar en el mismo, no a partir de la existencia de bienes materiales, sino de una espiritualidad que permita compensar la falta de estos con otras actividades. El desarrollo sustentable se lograría si las generaciones futuras dispusieran de recursos para sus actividades y un indicador para ello sería la reconversión industrial que facilitaría la introducción de tecnologías de punta en las actividades económicas que permitirían la reducción de la entropía privilegiando la conservación de la energía y las fuentes renovables. El desarrollo compensado que se propone se basa en tecnologías apropiadas según las características medioambientales de las diferentes zonas geográficas y la cultura de los grupos sociales implicados, lo cual constituye una salida ante las exigencias que imponen las reconversiones industriales o el desarrollo de tecnologías ecológicas. Es apreciable la existencia de diferencias entre ambas proposiciones teóricas, aunque se pueden identificar similitudes en el sentido de que en ambos casos se habla de producir creando condiciones artificiales para que los ecosistemas naturales y los sistemas sociales conserven sus esencias. En ambos casos estos sistemas artificiales son formas de compensación. Otra similitud se orienta en el sentido de que lo sustentable, al menos teóricamente, según sus promotores, es un concepto flexible dirigido a privilegiar la participación ciudadana; tal es el caso de lo compensado, en el cual la comunidad y sus instituciones son las encargadas de lograr las diferentes vías de compensación con énfasis en los valores, especialmente, en la creación de una cultura comunitaria, en la cual la educación ambiental es una salida que la sociedad puede poner en práctica para promover valores. Esta es una política dirigida hacia la formación de generaciones que basen sus estrategias de desarrollos en la aplicación de procesos productivos menos intensivos en �88 la utilización de recursos naturales, en los que los recursos humanos se privilegien, sobre la base de una amplia cultura ambiental sustentada en modelos participativos. Resumiendo, a partir del planteamiento del desarrollo compensado como modelo y del análisis de las limitaciones del desarrollo sustentable, en el análisis de actividades económicas aisladas, separadas del contexto donde tiene lugar la minería, podemos decir que esta, en sí misma de forma independiente, es una actividad no sustentable. Por eso se sostiene que lo pertinente es considerar que el desarrollo compensado es una etapa intermedia entre el crecimiento y el desarrollo sustentable, es decir, desde el punto de vista que se defiende, es un nivel que realiza contribuciones al logro de la sustentabilidad en la comunidad. Los indicadores que para determinar se propones a continuación constituyen herramientas ineludibles los niveles de compensación en la minería. Ellos ofrecen recomendaciones para la elaboración de una metodología para evaluar cómo se pueden crear condiciones para la aparición de actividades económicas alternativas que contribuyan a la sustentabilidad macrosocial de las comunidades donde se insertan estos complejos. Estas recomendaciones están llamadas a convertirse en herramientas que permitan la toma de decisiones políticas por parte de las instituciones especializadas, en primer orden el Estado, que faciliten la consolidación de un escenario favorable para la materialización de las compensaciones. Ello condiciona la necesidad de establecer las características de los indicadores de sustentabilidad a lo que se dedicará el próximo epígrafe. 3.5. Indicadores de desarrollo compensado Evidentemente, resulta muy sencillo determinar cuándo una actividad no es sustentable, para lo cual basta con saber cuáles son los impactos negativos que ocasionan sobre el medio ambiente, y en esto las ciencias sociales pueden desempeñar un papel importante; estableciendo a través de métodos interactivos de búsqueda de información un número determinado de impactos sociales y económicos negativos que sirvan de referencia a la existencia de impactos en la dimensión ambiental, sin embargo, lo verdaderamente difícil es poder precisar cuándo se ha alcanzado la sustentabilidad. No cabe la menor duda de que ésta es una tarea científica de gran envergadura. En este epígrafe se valorarán indicadores de compensación para determinar cuándo una actividad minera crea condiciones para la aparición de alternativas que compensen los daños que se ocasionan al medio ambiente. Las bases de este análisis parten de las características de los recursos minerales, los cuales solamente son utilizados por el hombre si reportan alguna utilidad después de laborarse de forma manual o industrial. En este sentido, se afirma que los recursos naturales presentan importancia para el hombre en la medida que posee utilidad humana. �89 Para ello tienen que ocurrir por lo menos cuatro circunstancias. Debe existir el necesario conocimiento de sus propiedades en relación con la satisfacción de sus necesidades. También se hace imprescindible conocer las técnicas para la transformación de esos elementos en productos deseables. Los conocimientos técnicos deben tener la posibilidad de introducirse en el aparato productivo. Además de que una vez elaborado el producto pueda llegar efectivamente a quienes posean la necesidad del mismo (Miranda, 1999). A partir de estos elementos, es posible concluir que existen indicadores de compensación que se deben tener en cuenta en el análisis de la actividad minera como puntos de partida para determinar su viabilidad. La metodología seguida para plantear los indicadores es la utilizada por los doctores españoles Arsenio González Martínez y Domingo Carvajal Gómez basada […] en la realización de un test de sostenibilidad […]. El soporte del test son los indicadores de sostenibilidad, cada uno de los cuales se evalúa con respuestas de si/no a una serie de preguntas sencillas pero que responden a acciones claves por parte de las empresas minera” (González & Carvajal, 2002:425) A partir de este test se define un índice de sostenibilidad global (ISG) que utilizaremos para cada uno de los indicadores propuestos en la tesis: ⎡∑ (ICM + IT + IE + IIRM + IL) ⎤ ⎡∑ (ICM + IT + IE + IIRM + IL) ⎤ ⎢ ⎥ x100 ⎢ ⎥ x100 SI SI ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ISG (%) = = Total acciones 50 El indicador conocimiento minero – geológico, es de partida dentro del conjunto de indicadores que se proponen en esta Tesis. Es decir, este sirve de referencia a los demás en la medida que aporta la información necesaria para poder establecer tanto los contenidos como los rangos de cada uno de ellos. Este indicador permite conocer todas las propiedades de un yacimiento y hasta dónde es capaz de satisfacer las necesidades de la producción de las generaciones actuales a partir del conocimiento de sus características. Estos estudios facilitan seguir la evolución del yacimiento a través de las diferentes eras geológicas y cuáles fueron las condiciones que en la naturaleza intervinieron en su origen. Además es posible a través de este conocimiento establecer las relaciones entre un recurso mineral determinado y los que se encuentran en su mismo sistema. El conocimiento minero - geológico sobre un yacimiento, según el experto colombiano Elkin Vargas Pimiento, permite ajustar correctamente los estudios técnicos y las operaciones extractivas, es decir, se obtienen conocimientos fiables sobre los trabajos geológicos de superficie; de reconocimientos geofísicos y de sondeos; hipótesis metalogénicas y datos sobre su verificación; construcción del modelo de mineralización; �90 forma y dimensiones del depósito a explotar; tenor medio o calidad del mineral; reservas planificables; métodos de muestreo, de análisis y de cálculo utilizados; el tenor de corte; las relaciones mineral – estéril; las reservas explotables; el ritmo de explotación y vida de la mina (Vargas, 2002). Todo esto permite que se pueda, incluso, tener una información sobre las actividades que se deben seguir a partir del cierre de mina y las posibilidades de reconversión industrial de las instalaciones mineras. Con un yacimiento bien estudiado se pueden obtener todos los datos que se requieren para el inicio de las operaciones de explotación y el beneficio o tratamiento del mineral. Todo ello facilita que se pueda conocer y, consecuentemente con ello, gestionar de la forma más precisa el método de explotación y todo lo relacionado con los aspectos económicos y ecológicos que tienen lugar en la explotación del yacimiento. El análisis de todas las características técnicas del yacimiento permite que los especialistas puedan determinar con rigor el sitio de la planta, los aprovisionamientos de energía y de agua, descripción de los lugares escogidos para la ubicación de los estériles tratamientos de desechos, el transporte de mineral y de los insumos necesarios para la producción así como la cantidad y grado de capacitación del personal que trabajará en la mina (Vargas, 2002). Esto permitiría que los especialistas puedan determinar, con la aplicación de diferentes métodos de investigación, los impactos que la explotación de un determinado mineral ocasionará en los demás recursos situados en su mismo geosistema. Es decir, que quedaría claro para los diferentes grupos implicados en el desarrollo de una actividad minera concreta, cómo la explotación de un recurso entorpece el desarrollo de otras actividades económicas o cómo facilita, a partir del conocimiento general que aportan las exploraciones, el surgimiento de actividades alternativas. Es decir, que las exploraciones no pueden ser dirigidas únicamente al conocimiento del mineral principal sino que tienen que conocer, además, las características de los minerales acompañantes; lo cual constituye la base de la proyección de proyectos mineros integrales. A continuación se muestra la tabla de este indicador con sus dimensiones y variables: Indicador Acciones claves del indicador ¿Se conocen todas las propiedades del yacimiento? ¿Se han podido establecer las formas y dimensiones del depósito a explotar? Conocimien ¿Existe conocimiento sobre las reservas existentes y su to gestión? minero¿Existe conocimiento de los minerales acompañantes? Cumpl e la acción si no �91 geológico ¿Se conocen todas las tecnologías que exigen las operaciones mineras? ¿Se identificaron los desechos mineros por categorías y composición química? ¿Existe toda la información para el manejo seguro de los desechos? ¿Existe la información para establecer el control continúo por etapas? ¿Se conocen todos los impactos que ocasionarán las operaciones mineras? ¿Se pudo conocer las características de los recursos humanos necesarios? ∑ La tecnología constituye un indicador esencial para determinar si la explotación de un recurso es sustentable o no. En ella está implícita la relación del hombre con la naturaleza, dicho de otra forma, la tecnología que se emplee marcará los impactos sobre el medio ambiente, tanto los positivos como los negativos. Estos impactos se pueden medir en términos económicos a partir de conocer, en indicadores numéricos, cuánto se dejaría de recibir, según los precios del mercado mundial, por las pérdidas económicas que se producen en el proceso de minado; es decir, el mineral que se pierde en el proceso productivo. Pero para lograr este resultado es imprescindible que se formen equipos multidisciplinarios de investigación, en los cuales se integren especialistas de las ciencias sociales, especialmente, economistas. A partir del uso de una tecnología se puede determinar el impacto que se le ocasiona al medio ambiente en términos de uso del espacio, del suelo y del paisaje. Esta es una pregunta crucial en la cuestión del logro del desarrollo compensado y uno de los elementos que sirven de base para hablar de compensación en la relación hombre – naturaleza – sociedad en esta industria y no de sustentabilidad u otro de los conceptos que sobre esta relación existen, y que, evidentemente, no tienen en consideración las características singulares de la minería. La cuestión del paisaje no es menos importante en este análisis en tanto que esta variable, dentro del indicador tecnología, nos permite conocer hasta dónde una tecnología es respetuosa de la calidad del paisaje de una zona. Esto constituye una preocupación permanente en cualquier tipo de industria en el mundo, pero muy, especialmente, en la minería, que es una actividad que produce un fuerte impacto paisajístico en la zona donde se asienta la mina y consecuentemente con ello afecta la calidad de vida de la población del lugar. El indicador tecnología aporta informaciones muy valiosas que están directamente relacionadas con los consumos de las tecnologías mineras y que en el análisis holístico que se está proponiendo de las relaciones hombre – naturaleza – sociedad poseen una significativa importancia y que necesitan tenerse en cuenta en el momento de determinar �92 el desarrollo compensado. Se trata del análisis de los consumos de agua y de energía en los procesos de producción en las minas y, en consecuencia con esto, las afectaciones que se les ocasionan a otros sistemas de recursos naturales, situados en la misma cadena natural, en este caso, a las fuentes de agua. Las respuestas a estas preguntas claves permiten que podamos establecer la relación que existe entre la explotación de los recursos no renovables en un área determinada y los renovables, lo cual constituye uno de los momentos esenciales en la consecución de una política de desarrollo compensado en la minería. Ello permite que se puedan realizar una evaluación de los impactos que las actividades mineras, según las tecnologías que se emplean en los procesos productivos, ocasiona en la agricultura, la industria forestal y la pesquera. Todo ello contribuiría a tener una idea más precisa de las diferencias notables que existen entre las tecnologías que se utilizan en la industria cubana del níquel. Cada una de estas preguntas se responde a partir del conocimiento de los desechos que se vierten a los diferentes ecosistemas donde se ubican estos recursos y los impactos que ocasionan sobre los mismos y sobre los individuos que encuentran su hábitat en ellos. Lógicamente, este análisis tiene en consideración el concepto amplio de tecnología que se está utilizando en la Tesis, especialmente válido para evaluar dentro del indicador tecnología el problema de la transferencia de tecnología como variable que muestra el grado de desarrollo de los recursos materiales y humanos alcanzados por un Proyecto minero y su relación con otros en el mundo a partir del análisis de la tecnología transferida y el nivel de asimilación de la misma en las comunidades receptoras. Esta pregunta tiene que buscar la forma de evaluar las relaciones socioculturales, partiendo de considerar que la tecnología transferida procede de un ambiente sociotécnico diferente. Así aparece una nueva pregunta relacionada con la cantidad de trabajadores empleados en las actividades mineras, es decir, la relación existente entre las tecnologías y el empleo. Se deben incluir también las actividades paramineras, lo cual da una medida más exacta de la relación anterior. No puede quedar fuera de este análisis la pregunta sobre la productividad del trabajo de las tecnologías y la relación de esta con la generación de impactos negativos sobre el medio ambiente en el sentido de la generación de residuales y las pérdidas económicas que los mismos ocasionan. En esta pregunta se deben tener en cuenta los indicadores internos que permitan medir la eficiencia de las tecnologías, a partir de los indicadores productivos que las empresas mineras han validado. Otra interrogante va dirigida hacia el problema de la participación pública en la gestión tecnológica con la cual se puede medir la participación de todos los actores sociales de un Proyecto minero determinado en la gestión tecnológica de una empresa cualquiera, lo que da una medida sobre cómo se pueden integrar en un mismo proyecto los intereses �93 empresariales y comunitarios y hasta dónde los mecanismos de las empresas están abiertos al control ciudadano. Para lograr comprender este elemento hay que tener claro que se considera, en este análisis, a los sistemas administrativos como tecnologías, de ahí el por qué hablamos de control ciudadano de las tecnologías. El objetivo de esta pregunta coincide plenamente con la filosofía del desarrollo sustentable que al hablar de justicia intrageneracional tiene que encontrar la forma de que las diferentes empresas e instituciones administrativas y políticas, que se asientan en un territorio, se abran al control ciudadano, demostrando con ello la existencia real de una voluntad política que demuestre que esto es posible dentro de los marcos de un sistema político cualquiera. Las tecnologías flexibles están llamadas a imponerse en el sector minero porque, sencillamente, no resulta sustentable diseñar una fábrica para explotar un solo mineral. La existencia de escombros producidos como consecuencia de los sistemas productivos actuales es una muestra de incapacidad tecnológica y de una seria amenaza para el medio ambiente. “Así por ejemplo, las presas de residuos mineros, algunas escombreras y también algunas minas abandonadas o yacimientos prospectados y no explotados son también reservas que debemos tener catalogadas [...]”(Carvajal & González, 2002:371). A continuación se muestra la tabla de este indicador con sus preguntas claves. Indicador Tecnología Acciones claves del indicador Cumple la acción si no ¿Las tecnologías ocasionan impactos irreversibles sobre el paisaje? ¿Las tecnologías utilizan combustibles renovables? ¿Las tecnologías son eficientes consumidoras de agua? ¿El uso de las tecnologías respeta los recursos renovables? ¿Las tecnologías transferidas fueron asimiladas? ¿Las tecnologías empleadas respetan la sociodiversidad local? ¿Las tecnologías degradan los residuales para otros usos? ¿La gestión tecnológica es participativa? ¿Se utilizan tecnologías apropiadas en algunas de las etapas de la minería? ¿Se considera el conocimiento popular en la selección de las tecnologías? ∑ Los indicadores económicos representan un conjunto dirigido a medir la factibilidad económica de los complejos mineros y los aportes de estos al logro del desarrollo compensado. En primer lugar, es preciso señalar que la explotación de un yacimiento, �94 tomando estos indicadores como referencia, sería sustentable si reporta ganancias netas con relación a los activos fijos empleados en su ejecución. Para sustentar la proposición de un nuevo paradigma de desarrollo para la minería, es preciso dentro de los indicadores económicos “[...] medir la forma en que la empresa influye en la economía, regional o nacional, en términos de la utilización de los recursos y creación de riquezas” (Alvarez, 2003:281). Es decir, la forma en que esta contribuye al crecimiento económico, y a la creación de un marco favorable para la materialización del desarrollo sustentable. La determinación indicadores económicos, como se analizó en el indicador tecnología, depende del proceso tecnológico que se utiliza en el procesamiento de los minerales y del tipo de minería que se desarrolla. Estos están directamente relacionados con los procesos mineros, con las materias primas que se utilizan en las plantas, lo cual tiene que diferenciarse en el momento de elaborarse los indicadores. Una idea defendida a lo largo de esta investigación es la necesidad de la internalización de las externalidades ambientales por parte de las empresas mineras lo cual conduce a contabilizar lo que ellas dedican anualmente a la protección del medio ambiente, incluyendo aquí el análisis económico de los indicadores ambientales. Este enfoque incluye el problema del tratamiento de los residuales y las escombreras. Estos indicadores, sin embargo, no son suficientes para reflejar toda la acción ambiental de una empresa, de ahí que sea necesario analizar en otra pregunta lo utilizado en materia de superación ambiental. Por ello se considera que la creación de un Sistema Integral de Superación es una de las vías mediante las cuales se puede alcanzar la compensación en las empresas mineras. Esto en el sentido de que una vez que se produzca el cierre de la mina, la reubicación laboral de los obreros o las posibles reconversiones industriales que se emprendan depende de la capacidad de estos para desempeñar otros empleos. Lo anterior significa que en los presupuestos anuales de las empresas tienen que estar incluidos todos los gastos que ocasionan las acciones a las cuales se hacía referencia anteriormente, es decir, los elementos presentes en la dimensión ambiental de obligatoria consideración en todos los proyectos económicos y sociales en Cuba, a pesar de que el estado cubano, a través del Sistema Nacional de Educación, asume esta preparación como parte de su política educacional y de seguridad social que funciona como un todo único en el país. Es imprescindible señalar que la factibilidad económica depende, además, del funcionamiento de las leyes del mercado, si se toma como referencia la comercialización del producto final. Por ello las empresas mineras deben ser flexibles, de acuerdo con estas circunstancias, como para encontrar alternativas que compensen las pérdidas cuando bajen los precios de sus productos básicos. �95 Lo más económico sería poseer tecnologías flexibles que permitan a los productores adaptarse a las exigencias del mercado, las que pueden variar en dependencia de los factores externos tales como el aumento de la demanda, la elevación de los precios, crisis de los productores tradicionales, etc. Es por eso que el problema de la reconversión industrial o la asimilación de nuevas tecnologías en los procesos productivos constituyen una variable que debe ser evaluada dentro de este indicador, como una vía de alcanzar el desarrollo sustentable a través de la compensación. Estas respuestas solamente se pueden dar cuando existe un profundo conocimiento minero – geológico de la zona, las reservas estén bien estudiadas y las tecnologías existentes por su flexibilidad permitan las llamadas reconversiones industriales. Estas reservas tienen que ser expresadas en valores económicos concretos, con el propósito de conocer sí es realmente recomendable la reconversión industrial necesaria para el procesamiento de las mismas. En la elaboración de los indicadores de sustentabilidad es necesario tener en cuenta el costo de la ubicación de los sumideros, en el caso de la producción de níquel existen dos momentos importantes que analizar. El primero de ellos es la ubicación de los estériles, en las llamadas escombreras que como se conoce poseen un alto contenido de minerales con una reserva potencial para nuevos procesos industriales. El segundo es la problemática del beneficio del mineral en el que se generan importantes residuales ubicados en las llamadas presas de colas con un alto contenido de minerales que pueden ser utilizados por otras industrias en caso de existir tecnologías para ello dentro del país. No poseer la información económica necesaria sobre estas colas constituye una debilidad en cualquier tentativa de alcanzar la sustentabilidad en la minería del níquel. En la generación de residuales se pierden altos porcentajes de minerales, que pueden ser utilizados en otros procesos industriales, ante todo, porque no es solamente que estos residuales no se utilicen al no poder ser explotados con las tecnologías actuales, sino porque, además, son situados en escombreras o en presas que no poseen las características técnicas necesarias para su protección y quedan expuestas a los agentes naturales de erosión convirtiéndose en peligrosas fuentes de contaminación ambiental. En los estudios de factibilidad económica es imprescindible incluir, para conocer si un determinado proyecto minero contribuye al desarrollo sustentable, lo referido al cierre de las minas. Este es un problema nuevo que aparentemente no tiene relación con la inversión en específico, pero aquí se puede realizar una pregunta directamente relacionada con el problema del desarrollo sustentable y la justicia intergeneracional ¿cómo las comunidades mineras actuales pueden compensar a las futuras generaciones por los daños irreversibles que causan, con la explotación de las minas, a los ecosistemas de los cuáles dependerán sus vidas? No se está haciendo referencia a la no - disposición �96 de recursos minerales vitales para sus proyectos, sino a la preservación de espacios vitales donde vivir. Indudablemente este es un problema que aparentemente no debe ser incluido en los gastos de un proyecto minero, es algo ajeno a los inversionistas. Lógicamente, esto ocurriría de tenerse en cuenta solamente los indicadores económicos, entre ellos, la factibilidad económica para las generaciones actuales; es decir, las ganancias netas que percibirían los inversionistas de un proyecto. Pero esto tendría lugar únicamente si no se presta atención a las actividades que podrían desarrollar las propias comunidades cuando se agoten los recursos y las actividades a que se dedicarían las generaciones futuras. Analizado el fenómeno de esta forma concreta se propone que esto se convierta en una pregunta clave de los indicadores económicos La factibilidad económica de un proyecto minero, vista desde esta lógica, incluye la necesidad de conocer cómo una actividad minera concreta crea condiciones necesarias para la aparición de actividades económicas alternativas a las actuales. Es decir, las empresas tienen que incluir en sus estrategias de desarrollo, políticas que favorezcan la capacitación de perfil amplio de sus trabajadores y personal técnico y de dirección, para su reorientación una vez agotados los recursos que explotan, como ya se indicaba anteriormente. A continuación se muestra la tabla de este indicador con sus dimensiones y variables. Indicador Acciones claves del indicador Cumple la acción si no ¿Existe una relación costos – ganancias favorable? ¿El valor de la recuperación del mineral es favorable? ¿Los aportes al Producto Interno Bruto son aceptables? Indicadores ¿El aporte al desarrollo local es viable? económicos ¿Existe la estrategia de protección ambiental y de los trabajadores? ¿El tratamiento de residuales mineros se incluye en los presupuestos anuales? ¿Están previstas las medidas para las compensaciones? ¿Se dedican recursos financieros para el cierre de minas? ¿Existe una Estrategia económica de reinserción de los trabajadores disponibles? ¿Se conocen las utilidades económicas de las colas y escombreras? ∑ El indicador conocimiento de los derivados se convierte en un indicador de primer orden para lograr una compensación económica por los daños que ocasionan las diferentes operaciones mineras sobre la sociedad, de ahí la necesidad de conocer �97 anticipadamente cuáles serán los que ocasionará una actividad minera y la urgencia de encontrar las vías para comercializarlos como materia prima o preservarlos de la acción de los agentes erosivos del medio ambiente para cuando existan las condiciones tecnológicas para explotarlos. En la actualidad la gestión de los derivados forma parte de la estrategia general de las empresas mineras, en primer lugar, por las presiones de la sociedad para que estos se ubiquen en lugares seguros y en segundo lugar, por las ventajas económicas de su comercialización o explotación. Para comprender los derivados que generan las empresas mineras es necesario poseer, ante todo, un conocimiento de las tecnologías que ellas emplean. Como gestión de los derivados se entenderá, para los intereses de este trabajo, la comercialización de los mismos o la creación de condiciones óptimas para su almacenamiento en lugares donde se puedan utilizar con posterioridad. Lógicamente, esto encarece los costos de producción y no deben ser superiores a los costos que se generarían en cualquiera de las etapas del proceso productivo. Esto debe ser expresado en valores numéricos exactos para poder determinar si una actividad minera contribuye o no al desarrollo compensado de la comunidad a partir de considerar que en este indicador es perfectamente apreciable la relación entre las actividades humanas, el espacio, la capacidad de acogida de los mismos, y el soporte de las actividades en el medio natural. Los derivados que se pueden gestionar son aquellos que poseen condiciones para convertirse en materias primas de nuevas industrias, lo cual está en correspondencia con la ley mineral que los mismos poseen y con las demandas de mercado que existen en el momento en que ellos se producen. Cualquier acción dirigida a este propósito tiene que ser valorada aún antes de ser aprobado el inicio de las explotaciones por lo cual se sugiere que estos estudios se acompañen con el correspondiente análisis de los derivados. Los derivados que no poseen interés económico hay que reintegrarlos al medio, que es una vía de compensación por los impactos negativos que las acciones mineras ocasionan a los diferentes ecosistemas donde están situadas las instalaciones y a la posibilidad de las generaciones futuras de encontrar sustitutos a las actividades que dejan de existir como consecuencia del agotamiento de los recursos. Así la operacionalización de este indicador tendría una primera pregunta y es la relacionada con la caracterización de los derivados de los procesos tecnológicos con el objetivo de conocer su composición mineralógica, lo cual permitiría determinar su interés económico. Una segunda pregunta se relaciona con el conocimiento de los impactos negativos que estos derivados ocasionan sobre los diferentes ecosistemas y el hombre. Esta acción, la que denominaremos en lo adelante, impactos de los derivados sobre los ecosistemas y el hombre reclama de una profunda caracterización de los mismos y del conocimiento de las especies que se encuentran en la zona inmediata y mediata a la �98 mina. A través de este análisis es posible integrar un enfoque en el cual se verifique la relación entre el hombre, la naturaleza y la sociedad en todas sus dimensiones. Esto cumple con el propósito expresado en este trabajo de considerar en cada uno de los indicadores las diferentes dimensiones del desarrollo sustentable. Si estas relaciones no pueden ser expresadas concretamente, no se podrá conocer realmente cuándo una actividad es sustentable, a partir de los indicadores que se está proponiendo en el presente trabajo. El establecimiento de acciones en este indicador y en los de la integración de los recursos a su medio y evolución de los sumideros permitirá conocer la interrelación entre los derivados de la minería y los demás recursos ambientales del entorno de una mina. No cabe la menor duda de que una empresa que genere derivados, que no puedan ser procesados con sus tecnologías, no contribuye al desarrollo sustentable de la comunidad. Una acción que permitiría lograr compensar los impactos negativos que ocasiona la minería sería lograr diseñar complejos mineros que tengan en cuenta la utilización de estos derivados. Esto, lógicamente, no es posible en aquellos países con bajo nivel de desarrollo económico si no es únicamente a través de la transferencia de tecnologías o de la creación de empresas transnacionales. La existencia de los derivados depende de diferentes factores, los cuales se pueden minimizar o maximizar de acuerdo con el contexto donde se encuentre enclavada la industria. Por eso, la valoración de las políticas de gestión de los derivados y su percepción pública debe ser otra pregunta que se debe tener en cuenta en este indicador, incluyendo en la misma todo lo relacionado con el transporte de los derivados hacia los sumideros artificiales. Aquí se incluye, además, lo relacionado con las políticas de comercialización, que puede encontrar variantes muy diversas según las empresas mineras y los tipos de derivados que producen. Para hacer más manejable la recogida de información en este indicador sus preguntas se incluyen en las tablas de los demás indicadores. Un importante indicador lo constituye la integración de los recursos a su medio que es la columna vertebral de la compensación que la sociedad puede lograr en su desarrollo con relación a la explotación de los recursos minerales. El problema en cuestión se constituye, en primer lugar, cómo lograr la reinserción de los residuales al entorno, esto no se trata de la ubicación de los mismos en las escombreras, sino de la reintegración gradual y sistemática al medio de donde proceden. Lógicamente, esta integración es artificial teniendo en cuenta que después de ser procesados, los minerales pierden un alto porcentaje de sus características iniciales, sin embargo, estas transformaciones no se pueden considerar tan profundas como para no permitir la reinserción al medio (Espí, 1999a). �99 Pero la cuestión más importante no sería la integración del recurso como tal de forma aislada, sino la reinserción de este a un sistema donde interactuaba con otros elementos que desaparecieron como consecuencia de las actividades mineras. La integración de los recursos a su medio no se puede producir de forma total. Es incompleta porque aún, cuando pueda devolverse un determinado porcentaje de las características iniciales del medio ambiente donde se ubica la mina, sería necesario recomponer determinadas características especiales que facilitarán la vida de las especies que vivían en esas áreas lo cual no es posible en las condiciones actuales. Sin embargo, con la integración de los recursos a su medio se crean condiciones para restablecer las características del entorno. En segundo lugar, necesariamente, contemplaría la integración a su medio de las especies que habitaban en las áreas desmontadas por la minería, a partir del inicio de la rehabilitación de los terrenos. Para eso las empresas deben conocer previamente las características de la flora y la fauna que habita en la zona para luego, cuando se concluyan las labores de rehabilitación, devolver a su medio las que puedan encontrar allí condiciones para sobrevivir, adaptarse y multiplicarse. Esta reintegración se puede realizar directamente con las mismas especies que habitaban en estas áreas o combinándolas con otras que contribuyan a introducir transformaciones positivas en el medio y que no constituyan un peligro para las autóctonas sino, por el contrario, que puedan crear condiciones para mejorar la sobrevivencia de estas. Este tipo de enfoque es de vital importancia porque la minería no solamente impacta ecosistemas, también sus actividades ocasionan impactos negativos sobre sociosistemas situados directamente en la zona donde se ubica la mina o indirectamente. Por dos razones básicas, porque desaparecen los medios que garantizaban su subsistencia o porque se alteran sus estilos de vida por la introducción de nuevas prácticas sociales. Entonces se está abocado a encarar, en tercer lugar, la reinserción de las comunidades afectadas por las actividades mineras y por el cierre de minas. En la intención de reintegrar los recursos a su medio se puede plantear que las empresas en sus políticas de gestión deben tener en cuenta los espacios libres que deja la minería para ser utilizados como depósitos de residuales. Esto coincide perfectamente con los objetivos planteados en este indicador, considerando que estos se reubiquen en los espacios de los cuales fueron extraídos, creándose condiciones para protegerlos de los agentes erosivos naturales y aptos para desarrollar en ellos actividades alternativas. Estas pueden ser las que se realizaban antes de producirse el minado de la zona, o nuevas actividades de acuerdo con las propiedades que se les puedan devolver a estas áreas. En sentido general, las acciones de este indicador tendrían que partir de una primera pregunta en la que se analizará el conocimiento, por parte de las empresas, de las �100 posibilidades de reintegración del recurso para lo cual tiene que utilizarse toda la información que aportan los indicadores. Este análisis puede concluir que no es posible la integración del recurso a su medio, caso en el cual tendría la empresa que sugerir variables más adecuadas para minimizar los efectos de su ubicación en otros espacios artificiales. Otra pregunta estaría dirigida al análisis de las compensaciones a los recursos socio culturales que se impactan negativamente como consecuencia de la actividad minera, es decir; cómo las empresas han considerado sus obligaciones de integrar a espacios naturales o artificiales a los diferentes grupos humanos que residen en las zonas mineras o que son desplazados como consecuencia de la práctica de las actividades propias de estos proyectos. En esta pregunta, se incluyen a los recursos humanos, precisamente, por la visión que se posee acerca del análisis de las relaciones ambientales como resultado de interacciones entre elementos pertenecientes a sociosistemas y ecosistemas. Este indicador reclama la existencia de una pregunta en la cual se analicen las tecnologías disponibles para realizar la integración de los recursos a su medio y los costos de dichas operaciones. La integración, a la larga, es una necesidad para las empresas mineras porque reduce los costos de la rehabilitación de los terrenos y devuelve algunas propiedades al paisaje destruido por las actividades de la minería. Es decir, que no es necesario mover las grandes cantidades de materiales para depositar en las oquedades que resultan como consecuencia del minado, su relleno profundo se realiza con materiales procedentes de los propios terrenos, situación esta que facilita una rehabilitación más natural. A continuación se muestra la tabla de este indicador con sus dimensiones y variables. Indicador Integración de los recursos a su medio Preguntas claves del indicador ¿Se conocen los desechos con calidad para ser integrados? ¿Existe una estrategia de reubicación de los asentamientos impactados? ¿Existe una caracterización socio – cultural del entorno de la empresa? ¿Se conocen los impactos socio – culturales sobre los asentamientos humanos? ¿Existe un catastro de flora y fauna en las áreas de la empresa? ¿Se dispone de tecnologías para realizar la integración? ¿Los espacios libres se utilizan con propósitos sociales? ¿Existe un inventario de sitios patrimoniales? ¿Se considera en las operaciones los impactos sobre sitios patrimoniales? Cumple la acción si no �101 ¿Se considera la restauración y recuperación de sitios patrimoniales? ∑ La determinación de las actividades alternativas es un indicador que corrobora la tesis que defendemos con relación a la minería y la posibilidad de la existencia de un tipo de desarrollo que proteja el medio ambiente a través de compensaciones. En este sentido, se están proponiendo dos vías para el logro de la compensación de la cual se ha estado hablando a lo largo de la presente tesis, una primera en la que se analizan los impactos positivos que genera la minería sobre el medio ambiente de la zona donde se ubica la mina. Estos pueden considerarse a partir de un número de indicadores socioculturales entre los cuales agruparíamos, por ejemplo, la generación de empleos directos e indirectos que contribuyen a la incorporación al trabajo de un determinado número de personas, la creación de infraestructuras y facilidades económicas para segmentos de población directamente empleados en las minas e indirectos. La segunda vía para compensar los impactos irreversibles que la minería ocasiona como consecuencia de sus prácticas, es la creación de condiciones propicias, a partir de los recursos actuales, para que las futuras generaciones puedan encontrar alternativas para satisfacer sus necesidades materiales y espirituales, sin dejar de utilizar todos los recursos que necesitan para las actuales generaciones. Por eso, las acciones de este indicador estarían dirigidas a la existencia de estrategias que permitan a las generaciones futuras de las zonas donde se ubican los complejos mineros, cuando se agoten los recursos que ahora utilizan, el surgimiento de actividades alternativas. Para ello los gobiernos locales, provinciales y nacionales deben tener un dominio pleno de la política de empleo y superación de su localidad, que ofrezca toda la información necesaria para iniciar proyectos en las zonas en cierre o para reubicar los recursos disponibles de la forma más eficiente. Estas proyecciones exigen de una estrategia que facilite una capacitación de perfil amplio donde aparezcan condiciones para que al producirse el cierre de una mina, sobre la base de estos conocimientos, los trabajadores puedan ser empleados por otras empresas o se puedan crear nuevas sobre la base del perfil que posean. Este indicador tiene que sugerir a los decisores de políticas, a partir del aporte de la minería a los territorios y de los valores creados, qué hacer cuando se agoten todos los recursos que existían en los yacimientos. Es decir, cómo contribuye la industria minera al desenvolvimiento social de las regiones, al crear condiciones para que surjan actividades alternativas. �102 Cuando se habla de qué actividades desempeñará el personal que se emplea en las minas actuales hacemos referencia, de forma estrecha, a los puestos de trabajos que se deben crear para los que resulten disponibles de las empresas cerradas. Lo realmente importante es cómo, a partir de la cultura que poseen los diferentes grupos humanos, que viven en las comunidades mineras actuales, pueden surgir otras actividades para las cuales su cultura sirva de partida. En este sentido se considera como cultura a las tecnologías mineras, los valores y las tradiciones acumuladas por los pueblos de los asentamientos mineros. Una visión más completa de las actividades alternativas tiene como referencia obligatoria, en primer lugar, los estudios del entorno económico donde se ubica la mina con el propósito de conocer hacia que empresa reubicar los trabajadores disponibles del cierre. Y en segundo lugar, por la determinación de, a partir de las tecnologías que se disponen, posibles actividades a realizar en las instalaciones de la mina, para lo cual se apoya en las informaciones que se obtienen de los indicadores que se proponen en la tesis. Las informaciones necesarias para la toma de decisiones sobre la aparición de actividades alternativas las encontramos a partir de las acciones de otros indicadores analizados con anterioridad. La evolución de los sumideros se convierte en un importante indicador a tener en cuenta en nuestro caso, porque la naturaleza, como se conoce, es fuente de materias primas y sumideros de desechos. Precisamente por eso, el desarrollo sustentable no puede incluir únicamente a la fuente de los recursos, sino que es muy importante valorar el lugar de los sumideros. En esta dirección, por evolución de los sumideros se entienden los cambios que tienen lugar en el agua, el aire y la tierra como los sumideros naturales hacia donde se vierten los desechos y la calidad de estos a partir de la absorción de los mismos para actuar como reservorio natural de millones de especies y como condiciones imprescindibles para mantener el equilibrio de una zona. Esta es una situación particularmente importante en la cuestión de la evaluación de los elementos que intervienen en la sustentabilidad porque los problemas derivados de la saturación de los sumideros tienen un carácter global por las características de los sumideros a través de los cuales viajan contaminantes largas distancias, afectando zonas alejadas del lugar donde se generaron, especialmente el aire y las aguas. El análisis de los factores ambientales y económicos que influyen en la ubicación de un sumidero artificial y sus consecuencias para los actores ambientales de las comunidades cercanas a la zona se sitúan en una pregunta obligatoria a tener en cuenta dentro de este indicador y en la que perfectamente pueden constatarse en su integridad las relaciones ambientales. La construcción de un sumidero artificial no es únicamente una acción tecnológica, como parte del proceso industrial de una empresa minera dada, sino �103 que es una decisión política por sus implicaciones para los diferentes decisores de políticas ambientales. Este es un momento en que se verifica plenamente la relación de la empresa con la comunidad, y un nivel en el que se ponen de manifiesto las más conocidas dimensiones del desarrollo sustentable, la ambiental, la económica y la social; que en nuestra visión incluye la política. La naturaleza posee una capacidad determinada de reciclar las materias extrañas que el hombre con su actividad lanza a los diferentes ecosistemas. Esa función también es limitada, contrariamente al criterio de los desarrollistas acerca de su carácter ilimitado. Estos desechos necesitan de un tiempo para ser reciclados, según el nivel de los mismos y de la posibilidad del ecosistema para asimilarlos, tanto en los sumideros naturales como en los artificiales. Si el nivel es superior al que puede asimilar la naturaleza, se rompe el equilibrio de los ecosistemas impactados y de los situados en la misma cadena, comportamiento diferente en los sumideros referidos con anterioridad. Por eso es conveniente que exista una acción en la se tenga en cuenta la relación entre los diferentes ecosistemas ubicados en la zona donde se sitúa el sumidero y los desechos que alberga, para lo cual es necesario conocer las características de los mismos y su nivel de agresividad hacia las diferentes especies que forman las comunidades que viven en sus reservorios. Otra pregunta de este indicador, que guarda una estrecha relación con el análisis anterior sería la referida a la relación entre los desechos mineros y el tiempo necesario para, a partir del análisis de las propiedades mineralógica, que mantienen después de los diferentes procesos mineros logren ser asimilados por los sumideros. El sumidero cumple una doble función, como destino final de los desechos sociales y de las producciones de las industrias. En el caso concreto de las industrias mineras los desechos de la producción tienen que constituir una preocupación permanente en los diferentes esquemas productivos. Ellos constituyen una fuente permanente de contaminación ambiental y a largo plazo una pérdida de materias primas para futuros procesos productivos dentro de las empresas. La información pertinente para la ubicación y evolución de sumideros se puede encontrar en las tablas de los indicadores considerados de mayor generalidad. Los indicadores legales constituyen un momento decisivo en la búsqueda de la sustentabilidad. En el caso de los recursos naturales, las leyes ambientales son la expresión de una voluntad política de las clases que poseen el poder político, ordenamiento jurídico de suma importancia en la medida que protege recursos que, por su disposición en la naturaleza, se consideran difusos y aparentan ser de uso común sin una jurisdicción específica. Esto constituye una limitación en su protección y en la elaboración de los diferentes códigos ambientales. �104 Esta situación implica la necesidad de la existencia de leyes capaces de abarcar todos los objetos que protegen, tanto en su configuración técnica como en los diferentes instrumentos que propone para cumplimentar con sus articulados. Técnicamente hablando la ley tiene que quedar formulada de forma eficiente, de acuerdo con el objeto que protege y que los instrumentos que propone permitan hacerla eficiente. Por otra parte, debe ser elaborada teniendo en cuenta las demás leyes existentes en el país en materia directamente ambiental, indirectamente ambiental y las no ambientales para que sus artículos no entren en contradicción con los de otras leyes y para que se pueda cumplir lo legislado a través de los instrumentos existentes. Por otra parte, es necesario la presencia de instituciones tanto las especializadas en promulgar las leyes, que son las que garantizan que estas cumplan con los intereses de los grupos que las promueven, como aquellas que velan por el cumplimiento de lo legislado. Todo lo anteriormente lleva a proponer las siguientes acciones dentro de los indicadores legales: leyes directamente mineras y su reflejo en las mismas de las etapas de la minería lo cual sirve para conocer hasta dónde es posible proteger realmente un recurso. Otro elemento que tiene una estrecha relación con el anterior es el relacionado con los llamados instrumentos ambientales que sirvan de base para el cumplimiento de la política de desarrollo sustentable, expresada en los diferentes cuerpos legales y que lógicamente no posee una ley específica que conduzca al logro de un desarrollo en la minería que contribuya a la sustentabilidad de la comunidad. La existencia de instituciones es otra acción en este indicador a partir del análisis del papel que desempeñan las diferentes instituciones con relevancia ambiental o no que existen dentro del país para regular todas las relaciones entre el hombre, la naturaleza y la sociedad. Lo verdaderamente notorio en esta acción sería observar el funcionamiento de estas empresas dentro de la lógica del movimiento de la sociedad y cómo estas instituciones contribuyen a trazar estrategias legales para la consecución de un desarrollo sustentable amparado por cuerpos legales modernos, surgidos dentro de la más absoluta constitucionalidad. Las instituciones de carácter técnico trazan normativas que son de obligatorio cumplimiento para los diferentes sujetos mineros, que son amparadas por las llamadas ramales, que sirven de base para la elaboración de regulaciones de carácter administrativo por parte de las instituciones que actúan en representación de los intereses estatales. Interesante es analizar en este indicador, a través de una nueva interrogante, las normas ramales y su relación con las demás leyes aprobadas para la regulación de la explotación de los recursos minerales que protegen y su relación con los intereses de la economía nacional y con la infraestructura económico - social del territorio donde se ubican las empresas. �105 Todas las leyes, decretos y normas que se aprueban en el país guardan una relación con los acuerdos internacionales, que en materia ambiental han sido aprobadas por diferentes organismos, instituciones y convenciones internacionales a las cuales pertenece el país. Es decir, que la pertenencia a organizaciones mundiales generadores de acuerdos ambientales y el cumplimiento y reflejo en las leyes nacionales de lo que se ha acordado para todas las naciones acogidas a ellos, otorga credibilidad a la actuación de los países en materia ambiental. Esto en cuanto al país, en sentido general y en cuanto a las empresas, en particular, significa que deben cumplir con lo estipulado en los organismos internacionales a los que pertenecen sus ministerios o grupos ramales, por el tipo de recurso y la tecnología que se emplean en los procesos productivos. Cada actividad económica y cada nación independiente posee leyes que los inversionistas tienen que cumplir, en el caso de Cuba existe la Ley de Inversión Extranjera que promueve la búsqueda del desarrollo sustentable en sus inversiones, especialmente, en la minería, voluntad expresada por el gobierno cubano en la Ley de Minas y la Ley del medio Ambiente. Este indicador permite conocer hasta dónde una actividad cumple con lo legislado y, en consecuencia con ello, cómo tributa a la racionalidad de los diferentes proyectos nacionales, es decir, cómo las leyes se convierten en un instrumento para la concreción de una voluntad política que privilegie o no, más allá de intereses económicos, el logro de la sustentabilidad ambiental. Y lo fundamental para este indicador es conocer cómo las leyes contribuyen al logro de la compensación en una actividad tan agresiva para el medio ambiente. Pero como se ha demostrado, los indicadores de sustentabilidad para la industria extractiva se mueven dentro de un contexto más amplio donde existe un sinnúmero de indicadores ambientales y de sustentabilidad. A continuación se muestra la tabla de este indicador con sus dimensiones y variables. Indicador Indicadores legales Preguntas claves del indicador ¿Existe una estrategia de protección de los recursos renovables? ¿Se protege la biodiversidad vinculada con los yacimientos? ¿Existe una estrategia de protección de los ecosistemas asociados? ¿La empresa posee instrumentos ambientales propios? ¿La relación entre los instrumentos propios y los nacionales es efectiva? ¿La relación entre los instrumentos propios y los internacionales es efectiva? ¿Las normas ramales se reflejan en el ordenamiento jurídico empresarial? Cumple la acción si no �106 ¿Existe una validación internacional de la gestión de la empresa? ¿Existe de una Estrategia de educación jurídica? ¿Se cumple con todos los artículos de la Ley de Minas del país? ∑ Evidentemente la operacionalización de estos indicadores es una tarea de gran envergadura teórica y práctica que tiene que ser validada en una empresa minera concreta y que requiere en su solución de la participación multidisciplinaria. La propuesta que se realiza en esta tesis tiene como objetivo ofrecer un conjunto de indicadores, que evaluados de forma cualitativa brinden una visión de las relaciones ambientales, como punto de partida para la obtención de informaciones valiosas en el camino de la concreción de un desarrollo compensado, que contribuya a la sustentabilidad de la comunidad, donde se insertan los complejos mineros. Para continuar con la lógica de este análisis se hace necesario ofrecer una visión de las actividades alternativas que, en sentido general, pueden surgir en las comunidades mineras si realmente estos indicadores se convierten en un punto de partida para la toma de decisiones por parte de todos los actores implicados en los procesos ambientales. 3.6. Actividades alternativas para la sustentabilidad de la minería La lógica del análisis expuesto, a partir de validar los indicadores propuestos anteriormente, sugiere la necesidad de un análisis de las actividades, que de acuerdo con esta visión, se constituyen en alternativas de compensación posterior al cierre de minas. Estas actividades deben ser consideradas dentro de las estrategias ambientales que existen en los diferentes territorios mineros, como una dimensión presente antes de iniciarse un Proyecto minero. A continuación se analizarán cada una de estas actividades: ¾ Creación de nuevas tecnologías: La explotación de los recursos minerales en las minas, con las tecnologías actuales evidentemente ocasiona, como se ha dicho anteriormente impactos negativos, pero también aporta una experiencia positiva que se puede expresar en el proceso de aparición de nuevos conocimientos. Estos conocimientos se convierten en la base de una cultura técnica en los diferentes grupos sociales pertenecientes a la comunidad laboral minera, todo ello bien fundamentado en la idea de que las diferentes modalidades del desarrollo tecnológico están estrechamente relacionadas con la sociodiversidad, además, existe una relación compleja entre las tecnologías que una sociedad es capaz de asimilar o crear y la cultura de dichas sociedades. La idea que se defiende gira alrededor de la necesidad de que el desarrollo actual de la �107 minería se convierta en la base del surgimiento de una cultura técnica que produzca nuevas tecnologías, que sirvan de alternativas para el desarrollo de las comunidades mineras, cuando se agoten los yacimientos. Esta idea presupone el desarrollo de estrategias especiales en estas áreas, que sean capaces de crear nuevas tecnologías en la medida en que los sistemas técnicos que se ponen en práctica sean capaces de dar respuestas efectivas a los retos que van imponiendo las diferentes actividades mineras. Por sistema técnico se define a “un dispositivo complejo compuesto de entidades físicas y de agentes humanos cuya función es transformar algún tipo de cosas para obtener determinados resultados característicos del sistema” (Quintanilla, 2001:61). La explotación del mineral principal debe traer consigo la aparición de nuevos conocimientos sobre el comportamiento de la naturaleza en las condiciones del desarrollo concreto de esa minería, los cuales, de hecho, contribuyen al enriquecimiento del conocimiento humano en esa área y al surgimiento de nuevas oportunidades de desarrollo económico para los grupos que manejan dichos recursos. Pero también, obligado por la práctica, aparecen investigaciones sobre los recursos acompañantes del mineral principal, lo cual ofrece nuevas oportunidades de compensación económica al producir conocimientos que sirven para fundamentar nuevos proyectos de desarrollo en la minería y en otras actividades. Esta es una vía que tiene que generar empleos cuando se hayan agotado los recursos minerales. ¾ Espacios artificiales como patrimonio geológico – minero: El desarrollo de empleos, a partir del surgimiento de nuevas tecnologías, y teniendo como punto de partida la visión amplia que se expresó anteriormente, lleva aparejado una estrategia integral de formación de recursos humanos que debe preparar a los trabajadores de las diferentes plantas y niveles de las empresas para que enfrenten los requerimientos de otras actividades dentro del mismo sector o en otros. Es decir, hay que formar trabajadores de perfil amplio que cuando desaparezcan las opciones laborales que existen en la actualidad puedan enfrentar otras oportunidades. Esta es una variante que ve al hombre en lo individual y a los sistemas técnicos, entendidos estos como sistemas socio técnicos. Por sistema sociotécnico se entiende a los sistemas que “[…] incorporan componentes culturales, económicos y organizativos o políticos, y además funcionan y se desenvuelven en un entorno formado por otros sistemas sociales más amplios que influyen en ellos y a su vez son afectados por ellos” (Quintanilla, 2001:63-64). Esta visión se corresponde con la idea de proponer para la minería una nueva forma de ver el desarrollo a partir de las compensaciones, basadas precisamente en analizar esta actividad insertada en un sistema donde interactúa con otros componentes. El desarrollo minero, en virtud de lo �108 anterior, puede ser compensado porque existen estructuras en el interior de los sistemas sociales que permiten, principalmente compensar los desequilibrios apoyándose en correcciones de tipo sociales. Todo ello es posible porque, precisamente, “Parte del entorno social de cualquier sistema técnico es un sistema cultural que incluye conocimientos científicos y tecnológicos, pero también otros componentes culturales referidos a valores, representaciones o creencias, etc. La situación se puede resumir en los siguientes términos: la cultura forma parte de los sistemas técnicos y la técnica forma parte de la cultura” (Quintanilla, 2001:64). Especialmente, el considerar que dentro de los sistemas culturales entran los conocimientos científicos y tecnológicos, los cuales forman parte de los sistemas técnicos apunta hacia la importancia que tiene para la aparición de actividades alternativas, como vía de compensaciones, el desarrollo del conocimiento geológico – minero como base de la aparición de nuevas tecnologías que serían el punto de partida para otras fuentes de riquezas en las comunidades mineras. A partir de esta visión, se propone la conservación del Patrimonio geológico – minero como una vía de compensación por las riquezas que dejarán de percibir las generaciones actuales y futuras cuando dejen de existir los recursos primarios que ofrecían los diferentes complejos mineros. Como consecuencia de la conservación de los valores patrimoniales quedan instituciones materiales que atesoran valores, tanto como reflejo del nivel científico y las conquistas sociales de los grupos que los crearon, así como, valores intangibles. Estos últimos, los referidos a los valores de los sistemas culturales y que, indudablemente, poseen interés para otras actividades mineras, en tanto se constituyen en formas concretas de expresar la relación del hombre con la naturaleza en una actividad particularmente importante para el desarrollo de la humanidad. Por todo ello en la ordenación del territorio, en minería, hay que “prestar atención a los restos arqueológicos que existen en el entorno o hayan aparecido en el comienzo de las labores mineras, así como, la existencia de explotaciones antiguas o edificios de interés” (Carvajal & González, 2002:372). La importancia de este hecho llevó a proponer como una variable del indicador integración de los recursos a su medio, “Sitios de interés patrimonial y cultural”, como una forma de garantizar la base de esta actividad alternativa. En este mismo sentido se hace imprescindible “[...] recoger muestras de minerales y fósiles representativos [...] así como realizar fotografías de estructuras o formaciones geológicas de interés singular y de la evolución de la explotación, y recopilar información, fotografías, herramientas y útiles correspondientes a las labores antiguas [...]” (Carvajal & González, 2002:372). Esta idea debe quedar bien clara para los tomadores de decisiones, los cuales deben incluir los gastos que ocasionen dichos inventarios en los costos de los proyectos mineros. �109 Todo estos valores se convierten en fuentes directas para la aparición de actividades económicas alternativas que se expresarían en diferentes modalidades, las cuales van desde el turismo, la docencia, la investigación científica, con base en las instalaciones que quedan como consecuencia del cierre de las minas, así como, la elaboración de software, y producciones científicas en diferentes soportes a partir de todos los conocimientos científicos y tecnológicos acumulados en las comunidades que se asientan en estas áreas. ¾ Desarrollo de complejos mineros integrales: Todo el desarrollo socio productivo que posee la comunidad minera de Moa permite, a partir de la utilización de la ciencia y la tecnología mineras desarrolladas en el país, que se puedan crear complejos mineros integrales donde se exploten todos los recursos que se encuentran en los actuales yacimientos. Esto se puede hacer realidad en dos sentidos; primero, creando condiciones para explotar las colas y residuales que las empresas mineras producen como consecuencia de sus esquemas productivos. Estos residuales se pueden explotar cuando al cierre de las empresas primarias, las instalaciones existentes se reconviertan en función de los mismos o creando nuevas empresas que utilizarán, como se ha planteado en esta tesis, los recursos humanos de perfil amplio que laborarán en las instalaciones mineras y con el respaldo del potencial científico tecnológico creado en el territorio. Estas instalaciones pueden ser reconvertidas con otros fines productivos en actividades ajenas a la minería y que, precisamente, pueden surgir, sí desde la etapa de exploración, se tiene en cuenta qué sucederá cuando los recursos que existen desaparezcan totalmente. Sería necesario para ello realizar una profunda labor de Gestión de Recursos Humanos que tenga en cuenta todas las potenciales productivas del municipio. La posibilidad de la existencia de estos complejos mineros conduce a un estudio profundo, en los planes de ordenación del territorio de las reservas mineras. “Es necesario poseer una cartografía de caracterización y demarcación de potenciales futuras reservas – que hoy día no lo son por falta de tecnología adecuada -, consiguiendo de esta manera no enterrar reservas de metales que podrían ser aprovechadas en el futuro cuando exista la metodología de tratamiento que lo permita” (Carvajal & González, 2002:371). En segundo lugar, creando empresas con sistemas tecnológicos cerrados que no produzcan residuales y consecuentemente con ello se conviertan en una variante que privilegie la protección de los valores ambientales existentes en las áreas mineras. Esta es una variante, que en las condiciones actuales no está al alcance del país inmerso en una crisis económica agravada por presiones externas. Sin embargo, esta debe ser la aspiración de los países que como Cuba, encaran las tareas del desarrollo en condiciones �110 de marginalidad económica. Es importante que se tengan en cuenta los componentes de los sistemas sociotécnicos, los cuales, como se expresó con anterioridad, son de índole cultural, económica, organizativa y política. La propuesta final va encaminada a concretar en una vía los elementos materiales y espirituales que se han propuesto como alternativa de compensación. ¾ Formación de una cultura minera de la sustentabilidad: La experiencia en el desarrollo de más de 50 años en la minería del níquel y la existencia en Cuba de importantes polos mineros que se convirtieron en notables comunidades y la experiencia internacional conducen a proponer esta vía como alternativa de compensación. Se trata de formar una cultura minera de la sustentabilidad sobre la base de la relación educación – cultura - comunicación. Esta cultura minera de la sustentabilidad exige la existencia de Programas de educación ambiental para todos los miembros de la comunidad. Esto será posible si en la práctica social se entiende la cultura como un proceso de creación y difusión de valores articulados en la conciencia social y hechos realidad en el intercambio del hombre con la naturaleza como relación de dominación y subordinación. A lo largo de este Capítulo se han abordado diferentes aspectos de la problemática de la cultura en la minería. La comunicación en esta visión se propone como un proceso de creación y difusión de valores, tarea de primer orden en las comunidades que deben encontrar formas de promover los propios de las identidades a las que pertenecen los actores de cada proyecto. Es imprescindible para ello que los diferentes actores comunitarios, encargados de la formación de una cultura minera de la sustentabilidad tengan claro que la comunicación tiene una función valorativa. Esto es de gran importancia para los miembros de la comunidad pues, en la medida que otros sectores conozcan la realidad de lo que sucede, los valores que crea la minería, se produce un cambio en la percepción pública hacia la actividad, lo cual beneficia, en primer lugar, a los proyectos mineros en desarrollo y que están por llegar. En el contexto mundial, el problema de la comunicación como proceso de formación y difusión de valores y transmisión de mensajes en la opinión pública, está adquiriendo dimensiones, en ocasiones, dramáticas; pues, la globalización ha cambiado todos los paradigmas que hasta hace muy poco se tenían. Así, impulsados por unos medios de información, que en el ámbito planetario están al servicio de las potencias dominantes, difusoras de imágenes al servicio de los intereses de grandes compañías, grupos de presión y naciones centrales, los países subdesarrollados se ven forzados a la adopción de políticas que los llevan a la quiebra ante el empuje de competidores de gran fuerza �111 económica y desarrollo tecnológico. Por eso, la más acertada planeación territorial en la minería se convierte en una acción preventiva ante los posibles desafueros de las políticas dominantes en el nuevo orden económico internacional. La educación es vista como el proceso de formación de valores a través instituciones científicas que dirigen su actividad teniendo en cuenta leyes didácticas con metodologías concretas en las que a través del profesor se cumple con el encargo social de sistematizar los valores institucionalizados convirtiéndolos en leyes, categorías, hábitos, habilidades científicas y productivas. Es decir, convertir los valores de la sociedad en formas concretas de actuación a favor de la comunidad, sin perder en este proceso la visión de la identidad cultural como una forma de identificación de esta con un modelo de desarrollo, es decir, dirigir el proceso de una formación de una cultura de la sustentabilidad al fortalecimiento de la identidad, evitando la pérdida de los símbolos identitarios de las comunidades. En este sentido, la educación ambiental, como vía para formar una cultura de responsabilidad del sujeto ante el medio ambiente, con base de orientación científica, es vital para el cumplimiento del encargo social de alcanzar la sustentabilidad en la minería. Conclusiones: ♦ El desarrollo sustentable es una elaboración teórica que no responde a los intereses de los países subdesarrollados. La razón instrumental que le subyace no permite explicar en toda su riqueza el problema ambiental como resultado de relaciones sociales subjetivizadas en los marcos de una forma concreta de comprender la relación del hombre con la naturaleza. Sólo enfocando la relación naturaleza – sociedad desde el holismo ambientalista se podrán generar estrategias de desarrollo sustentables. ♦ La explotación de los recursos minerales, tomando como referencia el concepto clásico de desarrollo sustentable, tal como se expresa en el Informe de la Comisión Brundtland, es no sustentable. Las generaciones actuales solamente pueden crear condiciones para que aparezcan actividades alternativas sobre la base de la explotación de los yacimientos, de ahí la necesidad de una teoría crítica sobre esta conceptualización, que permita la transformación del entorno minero a favor de un tipo de desarrollo que contribuya a la sustentabilidad. ♦ La minería como actividad económica, por las características de sus etapas y sus procesos tecnológicos particularmente agresores del medio ambiente; especialmente, en los países subdesarrollados, necesita de una ética ambiental construida desde la perspectiva de la participación consciente del minero en el manejo de los yacimientos y de los objetos mineros que faciliten la aparición de actividades alternativas mediante la protección del patrimonio minero geológico y su inserción en programas �112 de educación ambiental que permitan la formación de una cultura minera de la sustentabilidad que encuentre su expresión en los diferentes niveles de la enseñanza en el territorio, especialmente, en la Universidad y, dentro de esta, en las sedes universitarias como unidades facilitadoras del desarrollo local. ♦ La aplicación del análisis dialéctico al estudio de la realidad minera, en proyectos concretos en Cuba y en otras regiones de Iberoamérica, sugiere que el desarrollo sustentable no es una etapa a la que se llega directamente, que depende de innumerables factores, entre estos el progreso social alcanzado por cada país. Todo esto lleva a plantear que a la sustentabilidad no se puede llegar sin transitar por las etapas de crecimiento económico y compensaciones que crean las bases para un desarrollo sustentable. Otro tipo de enfoque no es viable y se convierte en un instrumento a favor de limitar la capacidad de de desarrollarse en aquellos países en que sus economías dependen de la minería y a los cuales las instituciones financieras dejan de otorgar recursos a favor de un crecimiento calificado, desde sus posiciones, como ambientalmente negativo. ♦ La construcción de un nuevo saber acerca del desarrollo sustentable en la minería, a partir de un enfoque interdisciplinar que se fertiliza con los aportes de la minería, la geología, la metalurgia, la economía, la filosofía y otras ciencias naturales y humanas nos coloca en la posición de poder afirmar que en la relación del hombre con la naturaleza, en la minería, solamente es posible hablar de compensación por los daños que el hombre ocasiona a esta. De ahí que el concepto defendido sea el desarrollo compensado, que se inserta como una fase intermedia entre el crecimiento y el desarrollo sustentable.. ♦ Los indicadores de compensación propuestos, construidos a partir de los presupuestos teóricos de las las diferentes disciplinas que se relacionan directamente con el objeto de estudio son herramientas empíricas de invaluable valor para que las empresas, las instituciones y los decisores que a partir de su aplicación cuentan con informaciones sobre cómo contribuir desde la minería al desarrollo sustentable de las comunidades. Las acciones que se derivan de las respuestas de las acciones claves de cada indicador tienen el valor agreagado de considerar la relación directa entre las tecnologías mineras y el medio ambiente y el papel de la participación ciudadana en la generación de alternativas de compensación y gestión tecnológica. ♦ Las discusiones posteriores sobre desarrollo sustentable y tema afines pueden beneficiarse del contacto entre la reflexión conceptual y la evidencia empírica que proviene del estudio de casos concretos, de modo análogo a como se ha procedido en este documento. Este punto de vista, propio de la tendencia a la naturalización de la Filosofía de la Ciencia y la Tecnología y los Estudios Sociales de la Ciencia y la Tecnología (CTS), permite también una mayor aproximación a los dilemas éticos, �113 conceptuales, culturales, que se presentan en campos profesionales particulares, fortaleciendo la fertilización cruzada de saberes. Recomendaciones: Por la importancia que posee esta investigación para los estudios de ciencia – tecnología – sociedad que se desarrollan en el Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa “Dr. Antonio Núñez Jiménez” se recomienda: ™ Continuar las investigaciones iniciadas con esta tesis en temáticas relacionadas con la operacionalización de los indicadores, dirigiéndose hacia la búsqueda de métodos para medir la sustentabilidad en las variables de tipo sociocultural por constituir una visión más integradora de las relaciones socioambientales. ™ Sugerir a la Facultad de Minería del Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa “Dr. Antonio Núñez Jiménez” la creación de un Equipo de Investigación Multidisciplinario para introducir una asignatura dedicada a la Ética del minero. ™ Sugerir a las instituciones relacionadas con la minería en Cuba la elaboración de un Código de Ética del minero, con la participación de representantes de trabajadores, profesionales y dirigentes de las plantas existentes en el país y estudiantes y científicos de las universidades que sirva como referencia en la formación de una Ética ambiental en la industria minera. ™ Introducir en el programa de la asignatura que se cree o en las existentes, los resultados de la tesis acerca de las dimensiones de la sustentabilidad e indicadores de compensación en el desarrollo sustentable. ™ Sugerir a la Facultad de Humanidades del Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa “Dr. Antonio Núñez Jiménez” la introducción de una asignatura, en la carrera de Estudios Socioculturales, dirigida a la formación de especialistas en el manejo de los recursos patrimoniales de que dispondrán las futuras generaciones. ™ Sugerir a la Facultad de Humanidades del Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa “Dr. Antonio Núñez Jiménez” el desarrollo de proyectos de investigación en la temática de la economía ambiental y la contabilidad ambiental como una vía de concretar estrategias económicas de manejo de los recursos que queden luego del cierre de minas. �114 BIBLIOGRAFÍA: 1. 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McGRAW– Hill/INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S. A. U, 2002. p.235-246. 347. Yung, S. Desarrollo sustentable: la llegada de una nueva era. http://www.changemakers/journal/013february/yung_esp.cfm – 3/1/2005. Publicaciones del autor sobre el tema: 1. Montero, J. “El desarrollo social compensado en la minería: una alternativa ante el capitalismo neoliberal”. VIII Encuentro Internacional de Economistas sobre Globalización y Problemas del Desarrollo. Memorias. La Habana, 2006. ISBN: 959- �144 7124-72-6 2. Montero, J. Surgimiento y auge del concepto desarrollo sustentable. Cuba Socialista (Cuba), 3ra época, No.35, 2005. 3. Montero, J. El desarrollo sustentable y sus perspectivas para los países subdesarrollados. VII Encuentro Internacional de Economistas sobre Globalización y Problemas del Desarrollo. Memorias. La Habana, 2005. ISBN: 959-7124-71-8 4. Montero, J. La relación ética en el proceso de formación de valores ambientales en el marco del desarrollo sustentable. En: http://www.pucp.edu.pe/eventos/congresos/filosofia/programa_general/martes/sesion910.30/MonteroJuanManuel.pdf - 2004 5. Montero, J. La protección del patrimonio geológico - minero como una alternativa para el logro de la sustentabilidad en la minería. Conferencia Internacional sobre Patrimonio Geológico – Minero en el marco del desarrollo sostenible: Memorias. Moa, 2003. ISBN: 959-16-08235-9 6. Montero, J. ¿Es posible una minería sustentable?. “Minería y Geología” (Cuba), Vol. XIX, No. 1, 2003. 7. Montero, J. The indicators of sustainable in mining. In: Villas Boas, R., Beinhoff, C. Indicators of sustainability for the Mineral extraction industry. Río de Janeiro: CNPq/CYTeD. 2002. p.23-46 8. Montero, J. El desarrollo sustentable: una visión desde el subdesarrollo. En: Almaguer, C. et all. Compendio de trabajos de Problemas Sociales de la Ciencia y la Tecnología. Moa: CIS, 2000. �145 Publicaciones en resúmenes de eventos sobre el tema: 1. Montero, J. Política minera sustentable: perspectivas y realidades. Mesa Redonda Nacional Opciones Ambientales para la Industria minera. Moa del 16 al 18 de junio de 2004. 2. Montero, J. Las políticas de desarrollo en las áreas mineras protegidas y la sustentabilidad. II Taller de Seguridad Industrial, Salud Ocupacional y Medio Ambiente. Moa del 18 al 21 de diciembre del 2003. 3. Montero, J. Las políticas de desarrollo en las áreas mineras protegidas y la sustentabilidad. Seminario Internacional sobre Minería y Áreas Protegidas en América Latina y el Caribe. Lima, Perú del 15 al 20 de octubre de 2003. 4. Montero, J. La protección jurídica de los recursos minerales y el desarrollo sustentable en la legislación ambiental cubana. Conferencia Internacional sobre Comunidades mineras – “COMIN’2002”. Moa del 19 al 21 de febrero del 2002. 5. Montero, J. Desarrollo sustentable de la minería e indicadores de sustentabilidad. Taller Internacional de Protección del Medio Ambiente (PROTAMBI 2001). Moa del 19 al 24 de octubre del 2001. 6. Montero, J. La protección jurídica de los recursos minerales. Taller Internacional de Estudios Sociales de la Ciencia y la Tecnología. Camagüey del 21 al 27 de noviembre de 1999. 7. Montero, J. El desarrollo sustentable en la minería. Taller Internacional de Estudios Sociales de la Ciencia y la Tecnología. Camagüey del 21 al 27 de noviembre de 1999. 8. Montero, J. La protección jurídica del medio ambiente en Cuba. Taller Científico Internacional de las Ciencias Sociales 97. Cienfuegos del 4-6 de diciembre de 1997. 9. Montero, J. El desarrollo sustentable y las políticas sustentables. Taller Científico Internacional de las Ciencias Sociales 97. Cienfuegos del 4-6 de diciembre de 1997. 10. Montero, J., Castillo, L. La protección jurídica del medio ambiente. I Encuentro Internacional sobre Protección Jurídica de los Derechos ciudadanos. La Habana del 6 al 10 de noviembre de 1995. �146 Publicaciones en órganos de prensa sobre el tema: 1. Publicación seriada de 40 artículos, entre octubre de 1993 y abril de 1994, sobre la problemática de las comunidades mineras en la Emisora local “La Voz del Níquel”. Participación en eventos sobre el tema: 1. VIII Encuentro Internacional de Economistas sobre Globalización y Problemas del Desarrollo. Celebrado en La Habana del 6 al 10 de febrero de 2006 como ponente. 2. VIII Encuentro Internacional de Economistas sobre Globalización y Problemas del Desarrollo. Forum Provincial de la ANEC. Celebrado en Moa el 7 de diciembre de 2005 como ponente. Obtiene Premio Relevante. 3. I Encuentro Científico de Economía del Medio Ambiente de la Sociedad Económica del Medio Ambiente de la ANEC. Celebrado en Moa el 5 de mayo de 2005 como ponente. Obtiene Premio Relevante. 4. VII Encuentro Internacional de Economistas sobre Globalización y Problemas del Desarrollo. Celebrado en La Habana del 7 al 11 de febrero de 2005 como ponente. 5. VII Encuentro Internacional de Economistas sobre Globalización y Problemas del Desarrollo. Forum Provincial de la ANEC. Celebrado en Holguín el 20 de noviembre de 2004 como ponente. Obtiene Premio Relevante. 6. VII Encuentro Internacional de Economistas sobre Globalización y Problemas del Desarrollo. Forum Municipal de la ANEC. Celebrado en Moa el 1 de noviembre de 2004 como ponente. Obtiene Premio Relevante. 7. Mesa Redonda Nacional Opciones Ambientales para la Industria minera. Celebrada en la Ciudad de Moa del 16 al 18 de junio de 2004. 8. VI Encuentro Internacional de Economistas sobre Globalización y Problemas del Desarrollo. Celebrado en el Palacio de Convenciones de La Habana del 9 al 13 de febrero de 2004. 9. II Taller de Seguridad Industrial, Salud Ocupacional y Medio Ambiente. Celebrado en Moa del 18 al 21 de diciembre del 2003 como ponente. 10. Conferencia Internacional sobre Patrimonio Geológico – Minero en el marco del desarrollo sostenible. Celebrado en Moa del 30 de octubre al 1ro de noviembre del 2003 como ponente. 11. Seminario Internacional sobre Minería y Áreas Protegidas en América Latina y el Caribe. Celebrado en Lima, Perú del 15 al 20 de octubre de 2003 como ponente. 12. Evento del XIV Forum de Ciencia y Técnica de Instituto Superior Minero Metalúrgico (ISMM). Celebrada en junio de 2002 como ponente. �147 13. Evento Internacional de CYTED XIII, Reunión Internacional de Constitución de la Pre Red “Indicadores de Sustentabilidad para la Industria extractiva mineral. Celebrado en Carajás, Brasil del 24 al 28 de junio del 2002 como ponente. 14. Conferencia Internacional sobre Comunidades mineras – “COMIN’2002”. Celebrada en Moa del 19 al 21 de febrero del 2002 como ponente. 15. Taller Internacional de Protección del Medio Ambiente y los Georrecursos (PROTAMBI 2001). Celebrado en Moa del 19 al 24 de octubre del 2001como ponente. 16. Taller Internacional de Estudios Sociales de la Ciencia y la Tecnología. Celebrado en Camagüey del 21 al 27 de noviembre de 1999 como ponente. 17. Taller Científico Internacional de las Ciencias Sociales 97. Celebrado del 4-6 de diciembre de 1997 en la UCF como ponente (2 ponencias). 18. Taller Internacional de Protección del Medio Ambiente y los Georrecursos (PROTAMBI 97). Celebrado en Moa del 4 – 6 de junio del 1997 como ponente. 19. I Encuentro Internacional sobre Protección Jurídica de los Derechos ciudadanos. Celebrado en el Palacio de Convenciones de La Habana del 6 al 10 de noviembre de 1995 como ponente. 20. I Encuentro Nacional sobre Protección Jurídica de los Derechos ciudadanos. Celebrado en Matanzas en septiembre de 1995 como ponente. 21. I Encuentro Provincial sobre Protección Jurídica de los Derechos ciudadanos. Celebrado en Holguín en abril de 1995 como ponente. Obtiene Premio Relevante. � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tesis Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource El desarrollo compensado como alternativa a la sustentabilidad en la minería (aprehensión ético–cultural) Creator An entity primarily responsible for making the resource Juan Manuel Montero Peña Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2006 Type The nature or genre of the resource Tesis doctoral https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/d2451200727746fd7103cd55b0a3ccd6.pdf c77df1a7bdc96699616a4740eb5c348b PDF Text Text Tesis doctoral El riesgo de desastres : una reflexión filosófica Carmen Delia Almaguer Riverón �REP ÚBLI CA DE CUB A MIN IST ERI O DE EDU CAC IÓN SUP ERI OR UNI VER SID AD DE LA HAB ANA FAC ULT AD DE FIL OSO FÍA DEP ART AME NTO DE FIL OSO FÍA El riesg o de desas tres: una refle xión filos ófica TES IS EN OPC IÓN AL GRA DO CIE NTÍ FIC O DE DOC TOR EN CIE NCI AS FIL OSÓ FIC AS AUT OR: Car men Del ia Alm agu er Riv eró n TUT ORE S Dr. C. Jor ge Núñ ez Jov er Dr. C. All an Pie rra Con de La Hab ana 200 8 �REP ÚBLI CA DE CUB A MINI STER IO DE EDU CACIÓN SUPE RIO R UNI VER SID AD DE LA HAB ANA FAC ULT AD DE FIL OSO FÍA DEP ART AME NTO DE FIL OSO FÍA El riesg o de desas tres: una refle xión filos ófica TES IS EN OPC IÓN AL GRA DO CIE NTÍ FIC O DE DOC TOR EN CIE NCI AS FIL OSÓ FIC AS Car men Del ia Alm agu er Riv eró n La Hab ana 200 8 �Pág. INTRODUCCIÓN 1 CAPÍTULO I. CONSIDERACIONES TEÓRICAS NECESARIAS PARA LA COMPRENSIÓN HOLÍSTICA DEL RIESGO DE DESASTRES DESDE LA RELACIÓN NATURALEZA - CULTURA – DESARROLLO 1.1 Modernidad y riesgo 1.2 El riesgo de desastre: una visión desde las ciencias naturales, técnicas y sociales 1.3 La relación naturaleza - cultura – desarrollo desde una perspectiva filosófica 1.4 El desastre en el contexto de la relación naturaleza – cultura – desarrollo 11 19 CAPÍTULO II. LA PERCEPCIÓN SOCIAL DEL RIESGO DE DESASTRES. ESTUDIO DE CASO 2.1 La gestión del riesgo para situaciones de desastres en Cuba 2.2 La percepción social de riesgo ante situaciones de desastres: consideraciones teóricas y metodológicas 2.2.1 Los estudios sobre percepción social del riesgo: el enfoque psicométrico 2.2.2 Los estudios sobre percepción social del riesgo: el enfoque cualitativo 2.3 Estudio de caso: Consejo Popular Rolo Monterrey 2.3.1 Diseño del estudio empírico 2.3.2 Análisis de los resultados 2.3.3 Análisis comparativo de los resultados por Repartos 2.3.4 Perfiles característicos del riesgo para los peligros identificados 2.3.5 Resumen de las entrevistas en profundidad a informantes claves en el territorio 2.4 Conclusiones del estudio de caso realizado en el Consejo Popular Rolo Monterrey 23 30 35 39 43 48 52 58 66 71 72 89 90 CAPÍTULO III. MODELO CONCEPTUAL PARA LA REDUCCIÓN DEL RIESGO DE DESASTRES: UNA CONTRIBUCIÓN AL DESARROLLO LOCAL SOSTENIBLE. 3.1 Desarrollo local y gestión social del riesgo de desastres 92 3.2 La gestión social del riesgo de desastres: un modelo conceptual 97 3.2.1 Gestión del conocimiento para la gestión del riesgo de desastres 107 3.2.2 La comunicación del riesgo y la cultura de prevención como herramientas en 109 la gestión para la reducción del riesgo desastres CONCLUSIONES 117 RECOMENDACIONES 118 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS �SÍNTESIS La presente investigación argumenta que los presupuestos filosóficos que explican la relación naturaleza - cultura - desarrollo constituyen el soporte teórico apropiado para superar la visión fragmentada del riesgo de desastres que se tiene desde las distintas ciencias, incluidas las ciencias sociales, al considerar que la relación naturaleza - cultura – desarrollo, ofrece en la perspectiva filosófica marxista, una comprensión holística del riesgo y el desastre como fenómenos sociales y culturales, fundamentando además, la necesidad de la comunicación como herramienta para la gestión social del riesgo ante situaciones de desastres, en el desarrollo local sostenible. La metodología utilizada en la investigación emplea la triangulación metodológica y teórica al incluirse perspectivas de análisis provenientes de la Filosofía de la Ciencia en su “giro naturalista”, de los estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad, así como de los estudios de percepción y comunicación del riesgo. Se aplica y enriquece el método psicométrico para evaluar la percepción de la población acerca de los peligros, al incluirse la percepción sobre la vulnerabilidad como componente esencial del riesgo de desastres. Se define un modelo conceptual para la reducción del riesgo de desastre como contribución al desarrollo local sostenible. �Introducción Las causas que subyacen tras los desastres, son muchas y variadas, ellas incluyen las condiciones meteorológicas cada vez más extremas, el aumento de la densidad de la población en los centros urbanos y la concentración de las actividades económicas en ciertas regiones. Todo esto, unido al proceso de globalización facilita la propagación de virus peligrosos, agentes contaminantes y fallas técnicas. La situación antes descrita, motivó que la última década del pasado Siglo XX fuera declarada por la Organización de Naciones Unidas (ONU) como la Década Internacional para la Reducción de los Desastres Naturales (DIRDN). Posteriormente, en el año 2005 se celebra la Conferencia Mundial sobre la Reducción de los Desastres Naturales en la ciudad de Kobe de la Prefectura de Hyogo, Japón. El Marco de Acción de Hyogo para el período 2005-2015 establece la relación entre desastres y desarrollo al considerar como objetivo estratégico la integración de la reducción del riesgo de desastres en las políticas y la planificación del desarrollo sostenible1. Al mismo tiempo se plantea la necesidad de promover la participación de los medios de comunicación, con miras a fomentar una cultura de resilencia ante los desastres y la participación comunitaria en la gestión del riesgo. Sin embargo, en opinión de Lavell (1992) este tema no "compite" fácilmente con temas más establecidos y visibles para el científico social en América Latina, al continuar primando la visión del desastre como producto y no la concepción sobre estos que ponga énfasis en los procesos sociales e históricos que conforman las condiciones para su aparición. La transición de una visión de los desastres vistos como problemas para la sociedad y el desarrollo ha sido un proceso difícil, lleno de obstáculos y de hecho aún incompleto. Estos obstáculos se manifiestan particularmente en la instrumentación de soluciones donde aún predominan visiones parciales e ingenieriles, que se resisten a la introducción de enfoques que incorporen la necesidad de cambios en los parámetros de planificación, comportamiento y acción social. 1 A pesar de su aceptación, la tesis del desarrollo sostenible no está exenta de contradicciones y limitaciones. En el ámbito académico se discuten sus ambigüedades así como la conveniencia de emplear el término sustentable. Se asume el concepto de desarrollo sostenible en la investigación que se presenta atendiendo a que tanto en La Ley del Medio Ambiente cubana como en la Estrategia Ambiental Nacional 2007-2010, el concepto empleado es “sostenible” y no “sustentable”. La Ley No. 81 del Medio Ambiente consagra en su Artículo 1, lo siguiente: “… establecer los principios que rigen la política ambiental y las normas básicas para regular la gestión ambiental del Estado y las acciones de los ciudadanos y la sociedad en general, a fin de proteger el medio ambiente y contribuir a alcanzar los objetivos del desarrollo sostenible del país”. (Ley No.81 del Medio Ambiente:47) �La vulnerabilidad según Cardona (2003:9), “…está íntimamente ligada a la degradación ambiental, no sólo urbana sino en general del entorno natural intervenido o en proceso de transformación. Por lo tanto, la degradación del entorno, el empobrecimiento y los desastres no son otra cosa que sucesos ambientales y su materialización es el resultado de la construcción social del riesgo, mediante la gestación en unos casos de la vulnerabilidad y en otros casos de amenazas o de ambas circunstancias simultáneamente…”. Cuba ha dado respuesta a las direcciones priorizadas en el Marco de Hyogo, al garantizar que la Reducción del Riesgo de Desastres sea una prioridad nacional y local con una sólida base institucional para su implementación. Esta institucionalización se ha reforzado recientemente por la instrumentación de la Directiva No. 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional para la planificación, organización y preparación del país para las situaciones de desastres2. No obstante, el desarrollo de una cultura de la prevención requiere de modificar los conceptos empleados tradicionalmente para abordar el desastre como fenómeno social complejo, cuestión esta en la que se aprecian determinadas insuficiencias y en cuya solución la filosofía puede hacer una importante contribución a partir de la comprensión de la relación naturaleza – cultura – desarrollo y del enfoque holístico del riesgo. Para Cuba continúa siendo un desafío la reducción del riesgo de desastres ante los peligros identificados, teniendo en cuenta que la vulnerabilidad como variable en el análisis del desastre es un reflejo de las condiciones físicas, sociales, económicas y ambientales, tanto individuales como colectivas. Éstas se configuran permanentemente por las actitudes, conductas e influencias socioeconómicas, políticas y culturales de que son objeto las personas, familias, comunidades y países. En los últimos años, se incrementan en sentido general los desastres. Su incremento pone en evidencia cambios en la naturaleza de los principales riesgos, en el contexto donde los mismos aparecen y en la capacidad de la sociedad para gestionarlos.3 Esta problemática, no ajena a Cuba, constituye la situación problémica que origina la investigación que se presenta. La situación problémica definida genera el siguiente Problema de Investigación: ¿Cómo la comprensión filosófica marxista acerca del riesgo de desastres, en el contexto de la relación 2 Cuba. Directiva No. 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional. Planificación, organización y preparación del país para situaciones de desastre, 20/6/2005 3 “ De la comparación entre los datos de la última década (1997-2006) y los de la década anterior (1987-1996) resulta que el número de desastres aumentó un 60 por ciento, pasando de 4 241 a 6 806. En el mismo período, el número de muertos pasó de más de 600 000 a 1 200 000...”. Federación Internacional de Sociedades de la Cruz Roja y de la Media Luna Roja. Comunicado de prensa 13 de diciembre de 2007. [en línea]. Informe Mundial sobre Desastres. [Consultado: 10/3/2008]. Disponible en: http://www.cruzroja.org/notsemana/2007/dic/ WDR_pressrelease.pdf. �naturaleza - cultura – desarrollo, podría contribuir a una eficiente gestión de riesgos en el desarrollo local sostenible? Atendiendo a lo anterior es posible considerar que los presupuestos filosóficos que explican la relación naturaleza - cultura - desarrollo constituyen el soporte teórico apropiado para la comprensión del desastre como fenómeno social y culturalmente construido en el tiempo. Estos presupuestos fundamentan además la necesidad de la comunicación como herramienta para la gestión social del riesgo ante situaciones de desastres y el desarrollo local sostenible, sugiriendo y guiando la investigación cuyo título es “El riesgo de desastres: una reflexión filosófica”. A tono con la lógica planteada, el Objeto de Estudio para esta investigación lo constituye la interpretación del riesgo de desastres. El Campo de Acción: una nueva lectura del riesgo de desastres a partir de la comprensión filosófica de la relación naturaleza – cultura – desarrollo que conduce a la formulación de un modelo conceptual 4 para la reducción del riesgo de desastres. Para poder observar, identificar y evaluar los riesgos de desastres, y efectuar acciones para el mejoramiento del ciclo de reducción de los mismos, es preciso realizar investigaciones aplicadas sobre riesgos. Ello representa, a su vez, el estudio previo en la población de las percepciones sobre los peligros generadores de desastres. Plantear la necesidad del estudio de la percepción social del riesgo de desastres impone retos epistemológicos y praxiológicos que se desprenden de la revisión de la literatura sobre el tema, pues la misma revela la persistente fragmentación de temas como la conocida y cuestionada dicotomía acerca de los desastres naturales y tecnológicos. A partir de las teorías sobre la percepción del riesgo, se puede afirmar que la comunicación del riesgo evoluciona ya que la misma no es sólo un intercambio de mensajes, sino que constituye una construcción de sentido individual y colectivo. La idea de la comunicación como construcción de sentido colectivo es desarrollada con amplitud por Habermas. 5 4 Según, Ursul et al., (1985:321), “…la modelación es el método que opera en forma práctica o teórica, con un objeto, no en forma directa sino utilizando cierto sistema intermedio auxiliar, natural o artificial, el cual: a) se encuentra en una determinada correspondencia objetiva con el objeto mismo del conocimiento; b) en ciertas etapas del conocimiento, está en condiciones de sustituir, en determinadas relaciones, al objeto mismo que se estudia; c) en el proceso de su investigación, ofrece en última instancia, información sobre el objeto que nos interesa. 5 Para González (s.f.), Habermas parte de la acción comunicativa para entender la sociedad como mundo de la vida de los miembros de un grupo social, donde el concepto de mundo de la vida es complementario del concepto de acción comunicativa y es el trasfondo contextualizador de los procesos de entendimiento. La reproducción simbólica del mundo de la vida se separa de su reproducción material para entender la acción comunicativa como el medio a través del cual se reproducen las estructuras simbólicas del mundo de la vida, �En tal sentido, la comunicación social del riesgo requiere de cambios sustanciales si se desea configurar como parte de la educación para la gestión participativa del riesgo, la cultura de prevención y en términos generales de la gestión del riesgo como componente de la gestión ambiental a nivel local, lo que significa, en buena medida, conocer las percepciones sociales del riesgo y modificar los conceptos profundamente arraigados sobre el desastre como evento o fenómeno de carácter “natural” y no como una ruptura en el desarrollo que involucra la variable vulnerabilidad. Debe tenerse en cuenta, afirma Cardona (2003:23) que “…los desastres son en buena medida, una expresión de la inadecuación del modelo de desarrollo con el medio ambiente que le sirve de marco a ese desarrollo. Por este motivo, la gestión del riesgo debe ser, en forma explícita, un objetivo de la planificación del desarrollo; entendiendo desarrollo no sólo como mejora de las condiciones de vida sino también de la calidad de vida y del bienestar social…”6 La investigación defiende como idea que la reducción del riesgo de desastres tiene como sustento filosófico la relación naturaleza - cultura - desarrollo y contribuye a modelar los componentes que integran la gestión del riesgo de desastre. Objetivo General Argumentar a partir de la relación naturaleza - cultura - desarrollo, la significación filosófica del riesgo para la comprensión del desastre como fenómeno social. Objetivos Específicos • Analizar el riesgo de desastres en el contexto de la relación naturaleza – cultura – desarrollo significando mediante dicha relación el carácter dinámico y socialmente construido del riesgo y de la percepción social sobre el mismo. • Identificar las percepciones sobre los peligros atendiendo a la Directiva No. 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional en la población residente en el “Consejo Popular Rolo Monterrey” • Identificar los elementos que conforman un modelo conceptual para la reducción del riesgo de desastres, a partir de la relación filosófica: naturaleza – cultura – desarrollo y del estudio de la percepción del riesgo como contribución al desarrollo local sostenible. hallando una diferenciación funcional entre procesos de reproducción cultural, de integración social y de socialización. Finalmente, el concepto de acción comunicativa de Habermas, según González (s.f.), se refiere a la interacción de al menos dos sujetos capaces de lenguaje y de acción que (ya sea con medios verbales o con medios extraverbales) entablen una relación interpersonal. 6 En la investigación que se presenta el concepto de “desarrollo” está asociado al concepto de “desarrollo humano” formulado por el (PNUD) en 1990. �Interrogantes Científicas: • ¿En qué medida el desastre es una deuda con el desarrollo y expresión de la irracionalidad característica de la modernidad? • ¿En qué medida la vulnerabilidad social frente al desastre expresa el desequilibrio en la relación naturaleza – cultura – desarrollo? • ¿Cómo incide en la generación de los desastres el desarrollo económico, social y tecnológico generado en la contemporaneidad? • ¿Son las percepciones sobre el riesgo ante situaciones de desastre manifestaciones subjetivas de la relación naturaleza, cultura, desarrollo? • ¿Qué elementos pudieran integrar un modelo conceptual para la reducción del riesgo de desastres? • ¿Cómo modificar una cultura cuyos resultados condicionan potencialmente la ocurrencia de desastres y la desaparición del hombre como sujeto que le ha dado lugar? El tema de los desastres resulta oportuno si se toma en consideración la vocación de la Filosofía por el destino y la seguridad del hombre, con tal propósito resulta válido recordar la Tesis número 11 de Marx sobre Feuerbach7. La complejidad que representa el análisis del riesgo de desastres, desde la perspectiva filosófica, hace necesaria la integración de los fundamentos y postulados de la filosofía marxista, de los Estudios en Ciencia - Tecnología y Sociedad, así como de la Filosofía de la Ciencia en su “giro naturalista”. Esta investigación asume como perspectiva teórica útil, “el giro naturalista”8 que de modo creciente se expresa hoy como tendencia en la Filosofía de la Ciencia. El giro naturalista, enfatiza la necesidad de corroborar las consideraciones teóricas con estudios empíricos, reclamando los métodos provenientes de las ciencias naturales y de las ciencias cognitivas, al respecto Ambrogi (1999:14) considera que “… el naturalismo, movimiento filosófico y americano, propone una reorientación en el estudio de la ciencia - una reorientación que precisamente rechaza la manera 7 “Los filósofos no han hecho más que interpretar de diversos modos el mundo, pero de lo que se trata es de transformarlo”. (Marx, 1974: 24-26) 8 “…El naturalismo es un movimiento filosófico al que recientemente se ha adherido una considerable parte de la comunidad de filósofos de la ciencia. Uno de los efectos de esta adhesión ha sido el surgimiento de un nuevo consenso en la disciplina, una transformación a la que se ha llamado naturalización de la filosofía de la ciencia, la cual se encuentra en el fracaso del modelo formalista y fundacional de la filosofía prekuhniana motivación suficiente para intentar proporcionar, al fin, una alternativa a él…” (Ambrogi, 1999:14) �cómo se concibió la autonomía de la filosofía – surge en un momento en que dentro y fuera de su frontera disciplinar, se está produciendo una transformación amplia y profunda tanto del estudio de la ciencia, cuanto de la agenda de problemas a los que tal estudio debe abocarse.” Sobre la importancia del giro “naturalista” de la Filosofía de la Ciencia, Ambrogi (1999:14) considera que “… cuando la mirada inquisidora del ciudadano lego o científico- se vuelve hacia el filósofo o cuando se incluye a éste en comisiones consultivas, no es para clarificar si a pesar de todo, progresamos hacia la verdad, o cómo funciona la maquinaria mente/cerebro, o cómo la historia evolutiva puede explicar la emergencia de las capacidades cognitivas o sus normas, sino esperando un análisis responsable de las interrogantes que la ciencia y la tecnología como fuerzas poderosas de configuración de las sociedades contemporáneas vienen planteando, de manera especialmente acuciante…” Se asumen además, los presupuestos propios de los Estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad (CTS)9 dado el énfasis que los mismos ponen en los estudios de casos y los recursos que ofrecen para el análisis del riesgo de desastre en los marcos de la relación naturaleza – cultura- desarrollo. En tal sentido los estudios CTS, permiten: • Poner de manifiesto las profundas interconexiones entre el entorno socioeconómico, político, ambiental y cultural generado en una región o comunidad por los procesos de transferencia de tecnología y los niveles de vulnerabilidad que originan. • Posibilitar el cuestionamiento consecuente de las diferentes percepciones que condicionan el desarrollo tecnológico en los sujetos sociales incluyendo el riesgo de desastres por peligros de carácter tecnológico. • Orientar el proceso de innovación tecnológica hacia la adopción de medidas que reduzcan el riesgo de desastres y potencien el desarrollo sostenible. • Promover e incorporar el análisis del riesgo de desastres como un proceso construido social y culturalmente para lo cual se requiere de una formación humanista que contribuya a minimizar la visión fragmentada del mundo de carácter positivista (en técnica y natural, por un lado, y económico, social y cultural, por otro). • Propiciar la participación pública en la gestión social del riesgo. La bibliografía se refiere a todo el material consultado, lo cual deviene valioso instrumento de 9 Estos estudios en opinión de Ambrogi (1999:57-58) aunque “… ocupan un lugar menor- si es que ocupan alguno - en el giro naturalista en Filosofía de la Ciencia (…) plantean importantes retos, así como interesantes argumentos y razonables direcciones para tratar problemas cuya relevancia filosófica creo más que necesario defender y que una reorientación en el estudio de la ciencia, como el naturalismo propone, no puede desconocer” �síntesis sobre referencias de publicaciones para futuras investigaciones. Se realizaron las tareas investigativas siguientes: • Valoración de la problemática del riesgo y el desastre desde la perspectiva filosófica marxista, y de las tendencias actuales en el mundo y en Cuba, tomando en consideración, el enfoque de carácter interdisciplinario y transdisciplinario que brindan los Estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad y la Filosofía de la Ciencia en su giro naturalista. • Determinación de los aspectos teóricos y metodológicos a tener en cuenta en los estudios de percepción de los peligros y riesgos. • Procesamiento de la información cuantitativa y cualitativa obtenida en el estudio de caso planteado. • Identificación de los elementos que conforman un modelo conceptual para la reducción del riesgo de desastres, a partir de la relación filosófica: naturaleza – cultura – desarrollo y del estudio de la percepción del riesgo como contribución al desarrollo local sostenible. La metodología utilizada en la investigación emplea la triangulación metodológica y teórica al incluirse perspectivas de análisis provenientes de la Filosofía de la Ciencia en su “giro naturalista”, de los estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad, así como de los estudios de percepción y comunicación del riesgo en los marcos del desarrollo local sostenible, todas estas perspectivas resultan útiles para formular el modelo conceptual propuesto para la reducción del riesgo de desastres así como para el estudio de percepción de los peligros, y constituyen en ambos casos, resultados de la triangulación teórica y metodológica realizada. El desarrollo de los Capítulos I y III se basa en el análisis documental, teniendo como fuentes esenciales el análisis de la literatura sobre el tema e informes estadísticos. El Capítulo II constituye un estudio de caso de tipo interpretativo. El estudio de caso que se presenta es una evidencia empírica que toma en cuenta a la Filosofía de la Ciencia, en el giro naturalista, así como la utilidad de los estudios en CTS para el análisis de las limitaciones que en la gestión del riesgo existen en Cuba. El estudio de caso, combina estrategias metodológicas cualitativas y cuantitativas al utilizar la entrevista a informantes claves y la entrevista estructurada. La entrevista estructurada incluyó en su diseño la utilización del enfoque psicométrico para medir las variables o atributos del riesgo en los habitantes expuestos. El enfoque psicométrico empleó la combinación de una Escala del tipo Likert de 5 puntos con un diferencial semántico; posteriormente �los resultados se procesaron y graficaron empleando para ello el tabulador electrónico Microsoft Excel. Se utilizaron métodos teóricos, y estadísticos. Entre los métodos teóricos se encuentran: el análisis y la síntesis, la inducción y la deducción, lo histórico – lógico y el enfoque sistémico para valorar el modo de interacción y organización entre los diferentes componentes del modelo elaborado. Aporte teórico En Cuba son escasas las contribuciones de nivel doctoral sobre gestión social del riesgo ante situaciones de desastres y en ningún caso se trata de contribuciones desde la Filosofía. Sin embargo, avanzar en esos estudios es una necesidad para el país en un contexto que algunos autores han denominado “Sociedad del Riesgo”. La Filosofía debe jugar un papel en el impulso a ese trabajo científico. La presente investigación argumenta que los presupuestos filosóficos que explican la relación naturaleza - cultura - desarrollo constituyen el soporte teórico apropiado para superar la visión fragmentada del riesgo de desastres que se tiene desde las distintas ciencias, incluidas las ciencias sociales, al considerar que la relación naturaleza - cultura - desarrollo, ofrece en la perspectiva filosófica marxista, una comprensión holística del riesgo y el desastre como fenómenos sociales y culturales, construidos en el tiempo, fundamentando además, la necesidad de la comunicación como herramienta para la gestión social del riesgo ante situaciones de desastres, en el desarrollo local sostenible. Aporte práctico • Partiendo de la comprensión filosófica que ofrece la relación naturaleza – cultura – desarrollo, se elabora un modelo conceptual para la reducción del riesgo de desastres como contribución al desarrollo local sostenible. • Se aplica y enriquece el método psicométrico para evaluar la percepción de la población acerca de los peligros, al incluirse la percepción sobre la vulnerabilidad como componente esencial del riesgo de desastre. Este método se utiliza debido a la complejidad del contexto en el que se realiza el estudio de caso, en un momento en que, en Cuba, están en fase de elaboración las metodologías para los estudios de percepción de los peligros y riesgos, por lo que constituye esto un aporte práctico de importancia. Novedad científica: • En el ámbito latinoamericano y cubano no existen estudios que aborden desde la perspectiva filosófica la problemática de los desastres. La complejidad del tema objeto de estudio y la Filosofía misma, condicionaron la necesidad del enfoque interdisciplinario, en una �aproximación sui géneris que desde posiciones marxistas va al encuentro de la filosofía naturalizada, y de los estudios CTS como propuesta para abordar los grandes dilemas de la filosofía y la praxis contemporánea. • Se identifican los elementos que conforman un modelo conceptual para la reducción del riesgo de desastres a partir de la comprensión filosófica que ofrece la relación naturaleza – cultura – desarrollo y del estudio de la percepción del riesgo como contribución al desarrollo local sostenible. • La investigación al integrar el estudio de las percepciones del riesgo de desastres naturales y tecnológicos empleando el paradigma psicométrico, posibilita actualizar y profundizar en el dominio del estudio del hombre, la subjetividad y su realidad social en contextos de riesgos. • Contribuye al conocimiento sobre los desastres desde una visión filosófica en Cuba y en particular de la percepción social del riesgo de desastres en contextos altamente vulnerables. Al mismo tiempo contribuye a la búsqueda de nuevas herramientas conceptuales y metodológicas para hacer más eficaz y sistemática la comunicación del riesgo a tono con los escenarios y actores locales. La estructura del documento puesto a disposición del lector formalmente se organiza en: Introducción, Capítulos I, II, y III, Conclusiones, Recomendaciones, Bibliografía y los anexos que complementan el contenido expuesto. El Capítulo I parte del análisis de la problemática del riesgo en la Modernidad, mostrando la visión del riesgo de desastre desde las ciencias naturales, técnicas y sociales para posteriormente reflexionar sobre el desastre en el contexto de la relación naturaleza – cultura – desarrollo, al considerar el desastre como fenómeno social y problema ambiental que ocurre en la confluencia de la dinámica del desarrollo de la naturaleza y la sociedad, expresando en cada momento histórico el grado de desarrollo de la sociedad y su cultura frente a la naturaleza misma. La necesidad de un enfoque holístico del riesgo y la dialéctica peligro – vulnerabilidad permite afirmar que el marco adecuado para abordar desde la perspectiva filosófica el riesgo de desastres lo constituye la relación naturaleza - cultura – desarrollo al considerar que la sociedad y su cultura frente a la naturaleza configuran tanto la vulnerabilidad como los peligros presentes y futuros a partir de los modelos de desarrollo hasta ahora concebidos. El Capítulo II se inicia con el análisis de las fortalezas y limitaciones del modelo actual de gestión del riesgo para situaciones de desastres en Cuba, destacando entre sus limitaciones la carencia de estudios sobre las percepciones sobre el riesgo y de la cultura de prevención en el nivel local. El estudio de la percepción del peligro y el riesgo en los diferentes actores locales, incluyendo en ellos �a la comunidad, resulta esencial para el desarrollo de una cultura de prevención del desastre adecuada al contexto. El estudio de caso que se presenta constituye una crítica al modelo existente en Cuba desde una perspectiva teórica y metodológica hasta ahora no contemplada, y sirve de base para la construcción del modelo para la reducción del riesgo de desastres que se desarrolla en el Capítulo III. El estudio de caso constituye una evidencia empírica que toma en cuenta a la Filosofía de la Ciencia en el giro naturalista, así como la utilidad de los estudios en CTS para el análisis de las limitaciones que en la gestión del riesgo existen en Cuba. El estudio de caso, combina estrategias metodológicas cualitativas y cuantitativas al utilizar la entrevista en profundidad a informantes claves y la entrevista estructurada, por lo que constituye el producto de la triangulación metodológica y teórica realizada. El Capítulo III analiza la problemática del riesgo para situaciones de desastres y la importancia de su gestión en los marcos del desarrollo local sostenible, al considerarse el riesgo como una construcción social, dinámica y cambiante, diferenciado en términos territoriales y sociales que requiere de la gestión del conocimiento y la comunicación como herramientas para el desarrollo de una cultura de prevención. A partir del análisis de las funciones previstas para los Centros de Gestión de Reducción del Riesgo, se sugieren acciones concretas de gestión del conocimiento que incorporan a la Sede Universitaria como “Universidad en el Territorio”. Se establece un modelo conceptual para la reducción del riesgo de desastres como contribución al desarrollo local sostenible atendiendo a la necesidad de mejorar la forma en que se puede incidir y explicitar entre los distintos actores sociales las múltiples dimensiones del riesgo, de modo que permita el desarrollo de una cultura de prevención adecuada al contexto. El vínculo con el tema permite la aplicación de sus postulados a la labor profesional concreta que realiza la autora en diferentes momentos y modalidades, desde el punto de vista docente en la enseñanza de pre y posgrado en la asignatura Problemas Sociales de la Ciencia y la Tecnología, en el marco de proyectos del Programa Ramal del MES “Gestión Universitaria del Conocimiento y la Innovación para el Desarrollo” y como Consultora en los siguientes trabajos: • Estudio de Peligros, Vulnerabilidad y Riesgo en la Empresa Ernesto Che Guevara. Moa CESIGMA, S. A. 2006. • Estudio de Peligros, Vulnerabilidad y Riesgo en la Empresa Mecánica del Níquel. Moa. CESIGMA, S. A. 2006. • Estudio de Peligros, Vulnerabilidad y Riesgo para la nueva planta Termoeléctrica en la �Empresa Ernesto Che Guevara. Moa CESIGMA, S. A. 2007. • Estudio de Peligros, Vulnerabilidad y Riesgo para el Proyecto “Emisario Submarino” CESIGMA, S. A. 2007. CAPÍTULO I CONSIDERACIONES TEÓRICAS NECESARIAS PARA LA COMPRENSIÓN HOLÍSTICA DEL RIESGO DE DESASTRES DESDE LA RELACIÓN NATURALEZA - CULTURA - DESARROLLO El Capítulo parte del análisis de la problemática del riesgo en la Modernidad, mostrando la visión del riesgo de desastre desde las ciencias naturales, técnicas y sociales, para posteriormente reflexionar sobre el desastre en el contexto de la relación naturaleza – cultura – desarrollo, al considerar el desastre como fenómeno social y problema ambiental que ocurre en la confluencia de la dinámica del desarrollo de la naturaleza y la sociedad, expresando en cada momento histórico el grado de desarrollo de la sociedad y su cultura frente a la naturaleza misma. 1. 1 Modernidad y Riesgo Las consideraciones sobre la modernidad difieren según diversos autores. En opinión de Fuentes (2000), por modernidad no debe entenderse sólo una época histórica sino más bien posturas, pronósticos, fundamentos, aspiraciones donde se plasman metas, no de formas armoniosas, única y exclusivamente, sino también conflictivas y contradictorias. La modernidad afirma Fuentes (2000:270) “… no ha estado exenta de autocrítica y crítica por parte de la misma racionalidad moderna: Marx, Weber, la Escuela de Francfort” así lo demuestran10. Para Guadarrama (1994:96), “…la modernidad debe ser entendida como la etapa de la historia en que la civilización alcanza un grado de madurez tal que rinde culto a la autonomía de la razón y se cree fervientemente en su poder, propiciando así una confianza desmedida en la ciencia y en la capacidad humana por conocer el mundo y dominar todas sus fuerzas más recónditas, (…). De esta creencia se deriva otra aún más nefasta: considerar que el desarrollo de la técnica por sí solo producirá la infinita satisfacción humana de sus crecientes necesidades”. 10 “La originalidad de los autores de la Escuela de Francfort (desde Horkheimer a Adorno, desde Marcuse a Habermas) consiste en abordar las nuevas temáticas que recogen las dinámicas propias de la sociedad, como por ejemplo el autoritarismo, la industria cultural y la transformación de los conflictos sociales en las sociedades altamente industrializadas. A través de los fenómenos superestructurales de la cultura o del comportamiento colectivo, la "teoría crítica" intenta penetrar el sentido de los fenómenos estructurales, primarios, de la sociedad contemporánea, el capitalismo y la industrialización” (RUSCONI, 1968:38) Citado por Wolf M. [s.a.:56] �Durante la llamada Época Moderna la ciencia y la técnica son tenidas como expresiones cimeras del progreso civilizatorio. El desarrollo teórico, la experimentación y la industria generan una cultura antropocéntrica desde sus inicios mismos. Es Renato Descartes quien contribuyó decisivamente a plasmar teóricamente los ideales de la modernidad. La búsqueda de los fundamentos del saber en el “Discurso del Método” establece a la razón como fundamento de coherencia para producir un cocimiento científico nuevo por su formulación y su justificación. (Delgado, 2007) Descartes, define con claridad el nuevo ideal del conocimiento al servicio del hombre en aras de dominar a la naturaleza cuando afirma, “… pero tan pronto como hube adquirido algunas nociones generales de la física y comenzado a ponerlas a prueba en varias dificultades particulares, notando entonces cuán lejos pueden llevarnos y cuán diferentes son de los principios que se han usado hasta ahora, creí que conservarlas ocultas era grandísimo pecado, que infringía la ley que nos obliga a procurar el bien general de todos los hombres, en cuanto ello esté en nuestro poder. Pues esas nociones me han enseñado que es posible llegar a conocimientos muy útiles para la vida, y que, en lugar de la filosofía especulativa, enseñada en las escuelas, es posible encontrar una práctica, por medio de la cual, conociendo la fuerza y las acciones del fuego, del agua, del aire, de los astros, de los cielos y de todos los demás cuerpos, que nos rodean, tan distintamente como conocemos los diversos oficios de nuestros artesanos, podríamos aprovecharlos del mismo modo, en todos los usos para que sean propios, y de esa suerte hacernos como dueños y poseedores de la naturaleza…”11 La separación entre naturaleza y cultura es resultado de la cosmovisión inherente a la sociedad industrial, cuyas bases científico – técnicas consolidadas en la modernidad tienen como importante pilar el pensamiento cartesiano. El racionalismo cartesiano se refleja en una visión de la cultura que trasciende el mundo biofísico obviando que la cultura no puede ser entendida sin considerar la base biológica sobre la cual se construye, y que por otra parte la transformación de la naturaleza por el hombre y los efectos derivados de esta ofrecen la medida de su capacidad adaptativa y de su desarrollo como ser social. Los axiomas o postulados enarbolados por la modernidad parten del supuesto que el hombre al poseer a la naturaleza alcanza su felicidad en la misma medida en que logra someterla a sus intereses. La modernidad se caracteriza así por el irracional uso de los recursos naturales y 11 DESCARTES, R. El Discurso del Método. [en línea]. [Consultado: 27/02/2007] Disponible en: http://www.bibliotecasvirtuales.com/biblioteca/OtrosAutoresDeLaLiteraturaUniversal/Descartes/Discursodel Metodo.asp �concepciones igualmente irracionales del desarrollo, cuyo soporte material lo constituye el desarrollo tecnológico experimentado.12 El advenimiento del modo de producción capitalista y el desarrollo de las fuerzas productivas que en su seno tienen lugar condicionan una etapa cualitativamente diferente en la relación naturaleza – cultura – desarrollo caracterizado por el incremento de los problemas ambientales y de los riesgos en general, es un hecho indiscutible apunta Alfonso (1999:178), “…que al utilizar intensivamente los recursos naturales con ayuda de medios técnicos colosales y cada vez más poderosos, la humanidad mejoró sus condiciones de vida, pero el hombre, al transformar la naturaleza violentó la interacción entre sociedad y naturaleza y creó el problema ecológico. (...) El agravamiento de este problema es el resultado de la lógica del industrialismo, entendido como conjunto de transformaciones económicas, sociales, políticas y culturales que acompañan al desarrollo industrial…” Esta situación se torna cada vez más compleja y conduce en la década del 60 del pasado Siglo a la institucionalización de los estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad13. Desde entonces, pocos temas han tenido un “boom” social tan relevante como el vinculado al riesgo, se trata de un concepto que abordado por el sociólogo alemán Ulrich Beck constituye un tema de especial importancia en el desarrollo del conocimiento especializado. 12 Así, Blanco (1998:40) al analizar estos axiomas los considera obsoletos porque: • Dado el ritmo de contaminación del ecosistema y la capacidad de las nuevas tecnologías para su explotación, ha dejado de ser cierto que este tiene la capacidad de absorber y reciclar de modo natural los desechos y la devastación de nuestras sociedades. • El crecimiento económico está enfrentando una crisis de los patrones industrializadotes y de consumo (…) y de la depauperación de la población mundial, a la que ha conducido el esquema de explotación periférica por los países desarrollados. • El desarrollo tecnológico, lejos de traer el progreso social, ha sido puesto al servicio de dos guerras mundiales y de una secuela de dramáticos conflictos, al tiempo que ha situado a la humanidad pendiente del frágil hilo de un accidente genético o nuclear. • El creciente consumo tampoco ha aportado una vida más feliz a aquella parte minoritaria de la humanidad que lo ejerce, a espaldas de la mayoría de los habitantes de nuestro planeta. La noción de que “no solo de pan vive el hombre” cobra fuerza en sociedades de alto desarrollo tecnológico, sumidas en una galopante alienación. • La razón moderna tampoco ha materializado plenamente el reino de la libertad, igualdad y fraternidad que prometió cuando puso fin al mundo que la precedió. • El destino del ecosistema y de la humanidad está hoy “fuera de todo control racional”, precisamente por el empeño de continuar aplicando los conceptos de la razón moderna a un mundo ya cambiado radicalmente por ella. 13 Los estudios CTS buscan comprender la dimensión social de la ciencia y la tecnología tanto de sus antecedentes propiamente sociales como de sus consecuencias económicas, políticas, culturales y ambientales, es decir tanto en lo concerniente a los factores que modelan el cambio científico – tecnológico, como lo que concierne a las repercusiones éticas, ambientales o culturales de ese cambio, es en este sentido que constituyen una perspectiva teórica importante para la realización de Estudios de Peligro, Vulnerabilidad y Riesgos ante situaciones de desastres. García et al., (2001a:125) �El riesgo y la alusión a él, se hace común en los análisis económicos, políticos, jurídicos y sociológicos, por lo que la categoría de “riesgo” se incorpora tanto a la actividad práctica como cognitiva desde las más diversas posturas “…las constataciones del riesgo son la figura en que la ética (y por tanto también la filosofía, la cultura, la política) resucita en los centros de la modernización, en la economía, en las ciencias naturales, en las disciplinas técnicas. Las constataciones del riesgo son una simbiosis aún desconocida, no desarrollada, entre ciencias de la naturaleza y ciencias del espíritu, entre racionalidad cotidiana y racionalidad de los expertos, entre interés y hecho. Al mismo tiempo, no son ni sólo lo uno ni sólo lo otro. Son las dos cosas en una forma nueva. Ya no pueden ser aisladas por uno u otro especialista y ser desarrolladas y fijadas de acuerdo con los propios estándares de racionalidad. Presuponen una colaboración más allá de las trincheras de las disciplinas, de los grupos ciudadanos, de las empresas, de la administración y de la política, o (lo cual es más probable) se resquebrajan entre éstas en definiciones opuestas y luchas de definiciones.” (Beck, 1998:34-35) La problematización del riesgo requiere de una reflexión sobre las condiciones histórico – sociales que hacen posible la entrada en escena de esta categoría. El concepto de riesgo forma parte de un tipo de sociedad caracterizada por el dominio “racional” del mundo, independientemente de que los riesgos existieran desde siempre y fueran percibidos como “inseguridad” e “incertidumbre” aún cuando no se disponían de medios lingüísticos o fórmulas matemático – estadísticas que los explicaran. Se llega a afirmar incluso que las sociedades occidentales más desarrolladas son “sociedades del riesgo”, caracterizadas por la proliferación de riesgos, derivados tanto del progreso tecnológico como por aquellos que emergen de la complejidad de su organización social. De tal forma el concepto de riesgo resulta difícil de ser desestimado con independencia de que estos, de una u otra forma, estuvieran presentes en sociedades anteriores y su significado no fuera el que hoy se le atribuye, “… somos testigos (sujeto y objeto) de una fractura dentro de la modernidad, la cual se desprende de los contornos de la sociedad industrial clásica y acuña una nueva figura, a la que aquí llamamos “sociedad industrial del riesgo” (Beck, 1998:16) Lo novedoso de la relación entre riesgo y modernidad pudiera estar en la reflexión en torno al tipo de desarrollo y por tanto de cultura que condujo a su empleo. El riesgo, fruto de la modernidad y de la racionalidad instrumental que la caracteriza, instala un presente seriamente amenazado y un futuro cuya incertidumbre se hace cada vez mayor. En tal sentido Giddens (2000) considera que la idea de riesgo siempre ha estado relacionada con la modernidad aunque defiende la idea de que en el período actual este concepto asume una nueva y �peculiar importancia y opina que la mejor manera de explicar lo que esta ocurriendo es hacer una distinción entre dos tipos de riesgo. A uno de ellos lo denomina riesgo externo mientras al otro, lo denomina riesgo manufacturado. El riesgo externo según Giddens (2000) es el riesgo que se experimenta como proveniente del exterior, de las sujeciones de la tradición o de la naturaleza, mientras que el riesgo manufacturado, alude al creado por el propio impacto del conocimiento creciente sobre el mundo. El riesgo manufacturado se refiere a situaciones de las que se dispone de muy poca experiencia histórica en afrontarlas. La mayoría de los riesgos medioambientales, como los vinculados al calentamiento global, son para este autor, riesgos manufacturados. La nueva significación y la relevancia del riesgo describen un estadio de la modernidad en el cual los desastres producidos con el crecimiento de la sociedad industrial se convierten en predominantes. De acuerdo con esta idea, los países desarrollados han evolucionado desde sociedades en las que el problema central es la distribución desigual de la riqueza socialmente producida, hasta el paradigma de la sociedad del riesgo, según (Beck, 1998). La vieja sociedad industrial, cuyo eje principal era la distribución de ‘bienes’, ha sido o está siendo desplazada por una nueva sociedad estructurada, por así decirlo, alrededor de la gestión y distribución de ‘males’. El propio Beck (1998:40-41) considera que “…el tipo, el modelo y los medios del reparto de los riesgos se diferencian sistemáticamente de los del reparto de la riqueza. (…). La historia del reparto de los riesgos muestra que éstos siguen, al igual que las riquezas, el esquema de clases, pero al revés, las riquezas se acumulan arriba, los riesgos abajo. Por tanto, los riesgos parecen fortalecer y no suprimir la sociedad de clases.” Un análisis político y social del riesgo y no sólo una visión de este desde la racionalidad técnica al poner en evidencia el complejo entramado de relaciones económicas, políticas, psicológicas, sociológicas y jurídicas en el que el riesgo tiene lugar es propuesto por Beck (1998:41) cuando afirma “… las posibilidades y las capacidades de enfrentarse a las situaciones de riesgo, de evitarlas, de compensarlas, parecen estar repartidas de manera desigual para capas de ingresos y de educación diversas: quien dispone del almohadón financiero necesario a largo plazo puede intentar evitar los riesgos mediante la elección del lugar de residencia y la configuración de la vivienda (o mediante una segunda vivienda, las vacaciones, etc.). Lo mismo vale para la alimentación, la educación y el correspondiente comportamiento en relación a la comida y a la información…”. El concepto de "sociedad del riesgo" viene a sintetizar una doble y complementaria característica de la sociedad contemporánea, por una parte, la posibilidad, mayor cada día, de que se produzcan daños que afecten a una buena parte de la humanidad, se trata de daños que, bien como catástrofes �repentinas o bien como catástrofes construidas en el tiempo, están asociadas a la universalización de la tecnología, y también a los modelos económicos y culturales que las desarrollan y que constituyen la causa fundamental del incremento de las ya marcadas diferencias de clases. Si en el pasado muchas calamidades se atribuían a los dioses, a la naturaleza o simplemente al destino, en la actualidad prácticamente todos los grandes riesgos, descansan en principio en decisiones y, por tanto, son humanamente influenciables. Se comprende, así, que la noción de riesgo se encuentre entonces en el centro de las agendas políticas y académicas. En realidad son muchos y muy graves los perjuicios que se derivan del modelo actual de gestión tecnocrática del riesgo, porque, si bien los beneficios económicos de un proceso productivo contaminante son inmediatos para su autor, sus consecuencias se pueden trasladar en el tiempo o en el espacio.14 Aunque en la actualidad se suelan presentar diferenciados los riesgos ambientales y tecnológicos, como si se tratara de tipologías claramente separadas, en realidad todos los riesgos están muy relacionados entre sí, a veces inseparables e indistinguibles. El cambio climático es un riesgo ambiental y natural, pero en el que la participación del hombre y de la tecnología son protagonistas a través de la emisión a la atmósfera de gases invernadero, que resultan ser el detonante fundamental de todo el proceso. Por este motivo, en el análisis contemporáneo de la percepción y gestión de los riesgos, la noción de que los riesgos ambientales y, obviamente, los tecnológicos son una construcción social, se ha convertido en una idea central en opinión de Beck (1998), 15 y es que el dualismo naturaleza – cultura, propio de la ciencia moderna, ha sido sometido a una crítica sistemática y definitiva, siendo sustituido por un énfasis en el carácter híbrido, socio-natural, de los fenómenos ambientales. 14 No se desarrollan consideraciones sobre equidad y riesgo en el estudio de caso que se presenta aún cuando la autora reconoce como importante la diferencia de estos a nivel de territorios en el país, por considerarse que rebasan los objetivos propuestos en la investigación. Pautas para una reflexión posterior aparecen en López y Luján (2002). donde se afirma: “A pesar de todo, es también importante tener en cuenta que, como muestran aquellos riesgos que, en principio, no son susceptibles de compensación (catástrofes nucleares, destrucción de la capa de ozono, destrucción de bosques por lluvia ácida, exposición a la polución ambiental, etc.), el solapamiento no significa coincidencia y, por tanto, la distribución de riesgos y perjuicios debería formar una parte constitutiva del concepto de bienestar social. Al hablar de los impactos sociales de la ciencia y la tecnología debemos así considerar los impactos negativos y no sólo los positivos”. (López y Luján, 2002:7). El subrayado corresponde a la autora. 15 “La ignorancia de los riesgos no perceptibles, que encuentra su justificación (y que de hecho la tiene, como en el Tercer Mundo) en la supresión de la miseria palpable, es el terreno cultural y político en el que florecen, crecen y prosperan los riesgos y las amenazas. (…) En un nivel determinado de la producción social que se caracteriza por el desarrollo de la industria química (pero también por la tecnología nuclear, la microelectrónica y la tecnología genética), el predominio de la lógica, los conflictos de la producción de riqueza y, por tanto, la invisibilidad social de la sociedad del riesgo no son una prueba de la irrealidad de ésta, sino al contrario: son un motor de su surgimiento y por tanto una prueba de su realidad”. (Beck,1998:51) �El medio ambiente y los desastres son lugares de intersección y confrontación de definiciones e intereses sociales: la naturaleza y gravedad de las amenazas ambientales, las dinámicas que subyacen a ellas, la prioridad concedida a unos temas frente a otros, las medidas óptimas para mitigar o mejorar las condiciones que se definen como problemáticas, son realidades no sólo medibles y cuantificables sino también objeto y producto del debate social. Así, se nos hace visible una de las paradojas definitorias de la modernidad, ¿por qué el progreso humano lejos de eliminar o al menos, reducir los riesgos que amenazan la vida, no para de ahondarlos y expandirlos? A la indefensión de las víctimas, se añade la dificultad estructural y la insensibilidad que presentan las administraciones públicas, cuando se trata de formular políticas que reduzcan de forma efectiva los riesgos derivados del cambio tecnológico tanto por el modelo de desarrollo económico dominante, como porque los agentes responsables de las acciones generadoras de riesgos obtienen beneficios inmediatos, en tanto que sus consecuencias negativas se generan a largo plazo. No hay que olvidar que el término riesgo implica no sólo la idea de peligro y destrucción, sino también las ideas de elección, cálculo y responsabilidad. La perspectiva del riesgo sobre un determinado tema tiene sentido sólo cuando ese tema deja de ser visto como fijo o inevitable y se contempla como sujeto a intervención humana. Según Beck (1998:35) “… en las definiciones del riesgo, se rompe el monopolio de la racionalidad de las ciencias. (…) Ciertamente, muchos científicos se ponen a trabajar con todo el ímpetu de su racionalidad objetiva; su esfuerzo por la objetividad crece proporcionalmente con el contenido político de sus definiciones. Pero en el núcleo de su trabajo quedan remitidos a expectativas y valoraciones sociales y que por tanto les están dadas: ¿dónde y cómo hay que trazar los límites entre daños aún aceptables y ya no aceptables? …” Llegado a este punto, se plantean cuestiones de gran importancia, que no excluyen a los políticos o tomadores de decisiones en un sentido amplio, ni a los técnicos, ni a los científicos sociales. Algunas cuestiones para la reflexión y la acción, pudieran enmarcarse en: ¿cuál es el objeto real y efectivo de la gestión social del riesgo?, ¿resulta factible eliminarlos mediante una aplicación rigurosa del "principio de precaución" a las actividades humanas generadoras de riesgo? y, finalmente y no por ello de menor importancia, ¿cómo se ha de contribuir en cada instante y con cada una de las acciones y omisiones, a generar o agravar riesgos que amenazan la vida en todas sus formas de existencia? Tales interrogantes encuentran espacio en la literatura especializada desde principios de los años 80 del pasado siglo XX, donde frecuentemente se plantea la distinción entre estimación del riesgo y �gestión de riesgo; o más globalmente, entre evaluación de riesgo y gestión de riesgo según López y Luján (2001). Es frecuente enmarcar la evaluación en el ámbito de la ciencia y la gestión en el ámbito de la política. En el primer caso se trata de valorar desde un punto de vista técnico la probabilidad de ocurrencia de una fatalidad y de su grado de severidad16 y en el otro, de tomar decisiones en cuanto a recursos y medidas administrativas para eliminar o reducir el peligro, en lo que sería entonces, un proceso de gestión. Algunos trabajos e investigaciones sobre la problemática del riesgo ponen especial énfasis en el saber cuantitativo y de las relaciones mecánicas de causa y efecto, con lo que parecen olvidar el hecho de que tanto el “riesgo” (como el “peligro”), además de poder ser “medido” como resultado de una expresión matemática relevante, es también una vivencia social y una experiencia humana. Sin embargo, en una perspectiva diferente de la ciencia, puede afirmarse que la ciencia de la evaluación del riesgo, se distancia de la imagen idealizada que de esta prevalece aún en buena parte de la literatura, tratándose de una ciencia mayormente regulada por objetivos y fines prácticos, más que por las aspiraciones de búsqueda de la verdad17. Diversos son los términos que se han empleado para hacer referencia a este tipo de actividad: trans-ciencia, ciencia reguladora, ciencia postnormal18. 16 A pesar de que la sociología ha desarrollado su propio enfoque en la investigación del riesgo, una de las definiciones operativas del riesgo, ampliamente aceptadas por la comunidad científica, es aquella que parte de una concepción matemático – estadística del riesgo, así se considera un acontecimiento “X” al cual es posible asociar un valor de probabilidad y un daño o efecto. El riesgo, será definido por el producto de la probabilidad de ocurrencia de un daño y la vulnerabilidad o susceptibilidad del sistema para responder al mismo, esta formulación del riesgo está ligada a lo que se conoce como “riesgo objetivo”. El objetivo operativo de esta definición, es desarrollar una medida universalmente válida para el riesgo con ayuda de la cual puedan establecerse comparaciones entre distintas clases de riesgo y obtener criterios racionales de aceptabilidad de estos con relación a su probabilidad y sus consecuencias. 17 “La pretensión de racionalidad de las ciencias de averiguar objetivamente el contenido del riesgo se debilita a sí misma permanentemente: por una parte, reposa en un castillo de naipes de suposiciones especulativas y se mueve exclusivamente en el marco de unas afirmaciones de probabilidad cuyas prognosis de seguridad stricto sensu ni siquiera pueden ser refutadas por accidentes reales. Por otra parte, hay que haber adoptado una posición axiológica para poder hablar con sentido de los riesgos. Las constataciones del riesgo se basan en posibilidades matemáticas e intereses sociales incluso y precisamente allí donde se presentan con certeza técnica. Al ocuparse de los riesgos civilizatorios, las ciencias ya han abandonado su fundamento en la lógica experimental y han contraído un matrimonio polígamo con la economía, la política y la ética, o más exactamente: viven con éstas sin haber formalizado el matrimonio. (Beck, 1998: 35) 18 Es conocido el hecho de que la ciencia académica se genera en ambientes de consenso, estructurados por paradigmas bien establecidos que proporcionan estándares de control metodológico y de calidad, en la ciencia reguladora en cambio, las normas de evaluación son más difusas, controvertidas y sujetas a consideraciones políticas donde la divergencia entre expertos es común, la ciencia reguladora está sujeta a la presión de diferentes grupos de interés que difieren frecuentemente en la forma en que interpretan los resultados, por lo que son igualmente frecuentes los debates públicos. La ciencia post-normal es la que se enfrenta a problemas que pueden afectar a la supervivencia de ecosistemas o el bienestar de poblaciones, y que son de difícil definición. Muchos de los problemas ambientales o relacionados con riesgos tecnológicos podrían clasificarse �El proceso de caracterización del riesgo en la ciencia reguladora, requiere de un diálogo efectivo entre expertos y ciudadanos si se tiene en cuenta que el riesgo es una compleja configuración social multidimensional y multifuncional. Algunos principios que definen como debería tener lugar la caracterización del riesgo aparecen recogidos en el informe Undestanding Risk: Informing Decisions in a Democratic Society de 1996 del Nacional Research Council. Según el informe antes mencionado, caracterizar el riesgo requiere no sólo de una buena ciencia sino también de saber dirigir la misma hacia las cuestiones más pertinentes respecto a la decisión que eventualmente deba ser tomada, así como de una amplia comprensión de las pérdidas, daños y consecuencias para todos los agentes implicados considerando además cuestiones ecológicas, psicológicas, y éticas además de económicas, donde se señalen también los impactos para poblaciones específicas y no sólo para la población general sobre la base de un enfoque interdisciplinar. A pesar de los esfuerzos realizados en la investigación del riesgo no puede afirmarse que exista una definición unitaria o una teoría coherente del mismo. En tal sentido y siguiendo aspectos relevantes referidos por Renn19, es posible enumerar algunas aproximaciones a la concepción y evaluación de los riesgos desde la perspectiva de diferentes ciencias y disciplinas académicas, entre ellas: • La aproximación actuarial (utilizando predicciones estadísticas) • La aproximación epidemiológica y toxicológica (incluyendo la ecotoxicología) • La aproximación técnica o ingenieril (incluyendo la evaluación probabilística del riesgo). • La aproximación económica (incluyendo comparaciones de riesgo beneficio) • La aproximación psicológica (incluyendo el análisis psicométrico) • Las teorías sociales del riesgo • La teoría cultural del riesgo (usando grupos de referencia) y • La aproximación jurídica. Las perspectivas antes mencionadas, sugieren la posibilidad del análisis del riesgo de desastres desde las ciencias naturales, técnicas y sociales, si se tiene en cuenta que los diferentes enfoques sobre el riesgo varían atendiendo a la elección de metodologías, la complejidad de las medidas que utilizan y las disciplinas de las que provienen. 1.2 El riesgo de desastre: una visión desde las ciencias naturales, técnicas y sociales en esta categoría. El grado de incertidumbre es alto y al conllevar un alto nivel en las apuestas de decisión, son problemas marcadamente politizados. Ver: García et al., ( 2001b) 19 Renn, O. Concepts of risk En Krimsky, Sheldon y Holding, Dominic (eds.) Social Theories of Risk. Westport. Praeger Publishers. Citado por García I Hom, (2004:53-79). �En la teoría sobre los desastres y los riesgos, se han incorporado gradualmente los aportes de las ciencias naturales, técnicas y sociales, hasta llegar a modelos y conceptos más complejos y holísticos. Sin embargo, en opinión de Maskrey (1998) la investigación sobre los desastres y los riesgos aún ha de producir un cuerpo de teoría y terminología sólido y de amplía aceptación. • El enfoque de las ciencias naturales La investigación inicial sobre el riesgo de desastres fue dominada por los aportes de las ciencias naturales por lo que era común que estos fueran considerados como sinónimos de eventos físicos extremos denominados “desastres naturales”, así en el enfoque de las ciencias naturales, un terremoto, erupción volcánica, huracán u otro evento extremo era de por sí un desastre, de esta forma, la investigación sobre los desastres se centró en el estudio de los procesos geológicos, meteorológicos, hidrológicos y otros procesos naturales que generan estos peligros, la investigación sobre el riesgo se centraba en la ubicación y distribución espacial de las amenazas, su frecuencia, magnitud e intensidad. Este enfoque resultó reduccionista al inscribirse en el paradigma positivista “…mediante la conceptualización de los desastres como eventos inevitables, no previsibles y extremos que interrumpen procesos políticos, sociales y económicos "normales", el enfoque difunde una visión de los desastres como eventos discretos, fundamentalmente desconectados de la sociedad” dejando al margen cuestiones de responsabilidad social o política respecto al riesgo”. (Maskrey, 1998:10) Este enfoque mantiene cierta presencia, de tal modo que continúan utilizándose tanto en la literatura como en el discurso expresiones como “los efectos de un desastre" o "el impacto de un desastre" que indican en opinión de Lavell (1996) que los peligros naturales sean abordados como sinónimos de desastre. • El enfoque de las ciencias técnicas Bajo el influjo de las ciencias técnicas, se consideró que el desastre se producía si había un impacto medible en el medio ambiente, la sociedad o la economía donde se manifestara el peligro. La investigación, en este sentido, dio un salto importante, al considerarse los eventos extremos como catalizadores que transforman una condición vulnerable en desastre. El riesgo empezó a ser definido como función tanto del peligro como de la vulnerabilidad, así se considera que (RIESGO = P x V). Mientras que los modelos de riesgo de las ciencias naturales fueron básicamente modelos de amenaza o peligros, las ciencias técnicas presentaron modelos conceptuales que incorporaron la vulnerabilidad �La pareja conformada por el peligro y la vulnerabilidad que equivalen al estado de un sistema en una situación particular expuesta a un peligro, da al riesgo un aspecto multidimensional. Los factores de vulnerabilidad pertenecen a campos diversos (naturales, materiales, sociales, funcionales, en materia de decisiones, etc.) e influyen no solo considerándolos individualmente, sino también en interacción los unos con los otros, conformando así un sistema, en opinión de Chardon (1998). El enfoque de las ciencias técnicas difiere del enfoque de las ciencias naturales en el hecho de que se centra en el impacto y efecto de los eventos asociados a los peligros, y no en el evento mismo. Sin embargo, es preciso subrayar que el enfoque considera que los peligros, siguen siendo la causa de los desastres, mientras que el concepto de vulnerabilidad está utilizado solamente para explicar el daño, las pérdidas y otros efectos. Como tal, el objetivo social de muchas investigaciones de las ciencias técnicas ha sido el diseño de medidas estructurales y otro tipo para mitigar las pérdidas causadas por eventos extremos y, por ende, lograr que la sociedad sea segura. Este enfoque reconoce la existencia de responsabilidades sociales y políticas para evitar las pérdidas. • El enfoque de las ciencias sociales 20 El geógrafo Gilbert White, en los años 50 y 60 realizó un importante análisis sobre los desastres. El trabajo de White se centró en la percepción social de los peligros y cómo dichas percepciones influían en las decisiones que toma una población determinada para que su medio fuera más seguro o más peligroso. Sus investigaciones enfatizaron en que los desastres tienen causas humanas y no sólo naturales, y que las sociedades y comunidades expuestas a determinadas amenazas no son homogéneas. Esto implica que diferentes grupos sociales realizan una gestión muy diferenciada de los riesgos que enfrentan y que, por ende, la vulnerabilidad sea un valor de carácter social, que no puede reducirse al grado de pérdida que podría sufrir un determinado elemento o grupo de elementos expuestos a un peligro. Los desastres son el resultado de la ruptura del equilibrio entre la naturaleza y la sociedad expresada en la incapacidad de la sociedad de ajustarse y adaptarse adecuadamente a su entorno, tal 20 Según Lavell (2005a:27-30) “… las ideas más originales y la investigación más acabada en el área social de los desastres en particular en América Latina encuentran su salida en la publicación de un número relativamente reducido de textos durante los años 80. En la década del 90 la investigación sobre esta problemática recibe un impulso importante a raíz de la formación en 1992 de La Red de Estudios Sociales en la Prevención de Desastres en América Latina (LA RED); organización que a lo largo de la década promoverá un número importante de investigaciones, desarrollos técnicos, seminarios y conferencias, y esquemas de capacitación en el área de los desastres, promoviendo la publicación de una serie de libros y revistas que constituyen, la colección de estudios y debates conceptuales más completa que existe sobre el tema, visto desde una perspectiva social, y publicados en español.” �consideración constituye hoy una línea de indagación de características multidisciplinarias con una fuerte presencia de profesionales de las Ciencias Sociales, que promueve la idea de que los desastres representan “problemas no resueltos del desarrollo”21 en tanto la vulnerabilidad no es una variable exógena sino que por el contrario está fuertemente anclada en elementos estructurales inherentes a modelos de desarrollo. Parte de la explicación del desequilibrio que representa los desastres, reside en la consideración de que la naturaleza existe para ser dominada y utilizada, la cual está en la base de la llamada crisis ambiental de la actualidad. Otra parte de la explicación reside en el imperativo de las modalidades de crecimiento económico en boga durante las últimas décadas, pero esencialmente desde el inicio de la Revolución Industrial, tipificada entre otras cosas por la acelerada transformación de la sociedad de una relación inmediata con la naturaleza, en una donde dominan las relaciones mediatas; la urbanización, la búsqueda de la ganancia a corto plazo; el empobrecimiento de grandes masas de la población, su marginalización en el territorio y su inseguridad frente a la vida cotidiana. Los peligros o amenazas, en resumen, hacen referencia en términos genéricos, a la probabilidad de la ocurrencia de un evento físico dañino para la sociedad, y las vulnerabilidades, a la propensidad de la sociedad o un subconjunto de ésta de sufrir daños debido a sus propias características particulares. El concepto de vulnerabilidad, es un concepto de gran complejidad que debe estudiarse en un contexto amplio que comprenda los aspectos humanos, socioculturales, económicos, ambientales y políticos vinculados con las desigualdades sociales basadas en la edad, el género, y los recursos económicos entre otros. (Anexo 1) No obstante las consideraciones antes hechas, es importante reconocer que si bien los modelos conceptuales desarrollados bajo el enfoque social dan énfasis a las variables y procesos que configuran los patrones de vulnerabilidad, en ocasiones y en opinión de Maskrey (1998) subrayan tanto las causas "sociales" de los riesgos, que a veces tienden a perder de vista a las amenazas, y las interrelaciones entre amenaza y vulnerabilidad por lo que este autor considera la necesidad de un enfoque holístico del riesgo que permita incorporar los aciertos de los enfoques desarrollados por las ciencias naturales, técnicas y sociales. Maskrey (1998) propone un modelo que denomina “escenarios de riesgo” donde las relaciones dinámicas entre vulnerabilidades y capacidades, peligros y oportunidades, mitigación y sobrevivencia pueden ser caracterizadas como escenarios de riesgo en el contexto de una determinada unidad social. 21 Los desastres considerados como “problemas no resueltos del desarrollo” es una expresión de común uso en América Latina hoy en día según Lavell (2000) �En el modelo de escenarios de riesgo propuesto por Maskrey (1998) las amenazas o peligros, están ubicadas en la confluencia de los procesos sociales y naturales. Los patrones de intervención humana y en general los modelos de desarrollo soportados en la irracionalidad tecnológica, alteran de manera fundamental las características de los peligros. Así, para Maskrey (1998:20-21) “…mientras que una tempestad tropical intensa puede considerarse como un evento natural, las inundaciones y deslizamientos que provoca serían determinados no sólo por factores, como la topografía y la geología, sino también por el tipo de cobertura vegetal y uso de la tierra, factores que son socialmente y no naturalmente determinados. La deforestación, extracción de agua subterránea, sobrepastoreo, minería a tajo abierto, destrucción de manglares y construcción de infraestructura, como represas y carreteras, son todos procesos que pueden generar nuevas amenazas y exacerbar las existentes”. En otras palabras, los mismos procesos sociales, políticos y económicos, que generan la vulnerabilidad, también influyen en las amenazas y a la vez, los procesos naturales también influyen en la vulnerabilidad. En la mayoría de los casos, afirman en igual sentido Cardona y Barbat (2000), la reducción de la vulnerabilidad está ligada de manera indisoluble a la intervención de las necesidades básicas de desarrollo prevalecientes. Así Cardona (2003:9) considera que “…la vulnerabilidad de los asentamientos humanos está íntimamente ligada a los procesos sociales que allí se desarrollan y está relacionada con la fragilidad, la susceptibilidad o la falta de resilencia de los elementos expuestos ante amenazas de diferente índole. (…), la degradación del entorno, el empobrecimiento y los desastres no son otra cosa que sucesos ambientales y su materialización es el resultado de la construcción social del riesgo, mediante la gestación en unos casos de la vulnerabilidad y en otros casos de amenazas o de ambas circunstancias simultáneamente…” y en términos generales de la irracionalidad de una “cultura” engendrada por la modernidad.22 La necesidad de un enfoque holístico del riesgo y la dialéctica peligro – vulnerabilidad argumentada por Maykrey (1998) y Cardona y Barbat (2000), permiten afirmar que el marco adecuado para 22 Afirma Morin (1999:32) que, “Nuestra civilización, nacida en Occidente, soltando sus amarras con el pasado, creía dirigirse hacia un futuro de progreso infinito que estaba movido por los progresos conjuntos de la ciencia, la razón, la historia, la economía, la democracia. Ya hemos aprendido con Hiroshima que la ciencia es ambivalente; hemos visto a la razón retroceder y al delirio stalinista tomar la máscara de la razón histórica; hemos visto que no había leyes en la Historia que guiaran irresistiblemente hacia un porvenir radiante; hemos visto que el triunfo de la democracia definitivamente no estaba asegurado en ninguna parte; hemos visto que el desarrollo industrial podía causar estragos culturales y poluciones mortíferas; hemos visto que la civilización del bienestar podía producir al mismo tiempo malestar. Si la modernidad se define como fe incondicional en el progreso, en la técnica, en la ciencia, en el desarrollo económico, entonces esta modernidad está muerta” �abordar desde la perspectiva filosófica el riesgo de desastres lo constituye la relación naturaleza cultura – desarrollo al considerar que la sociedad y su cultura frente a la naturaleza configuran tanto la vulnerabilidad como los peligros presentes y futuros a partir de los modelos de desarrollo hasta ahora concebidos. 1.3 La relación naturaleza - cultura – desarrollo desde una perspectiva filosófica La relación naturaleza – sociedad y las diversas formas que esta asume expresan en cada momento histórico el grado de cultura generado por el hombre. Más allá del debate académico el reto ineludible para las culturas del siglo XXI en general, está dado, sin duda alguna, no sólo en la comprensión teórica de la relación naturaleza - cultura – desarrollo sino de una manera especial, en los modelos de valoración e intervención con los que puedan ser manejados los impactos ocasionados. Abordar la dinámica de la relación naturaleza - cultura – desarrollo presupone necesariamente la reflexión en torno a la relación naturaleza – sociedad así como la reflexión sobre la cultura y sus especificidades como categoría imprescindible para el estudio de los fenómenos sociales. La actitud asumida por el hombre ante la naturaleza condiciona en el pensamiento filosófico, desde la antigüedad hasta nuestros días, diferentes visiones sobre cada uno de estos conceptos y sobre sus nexos en particular. En principio, el problema de las interrelaciones entre la sociedad y la naturaleza para la dialéctica materialista, parte de cuatro ideas esenciales según Kelle y Kovalzon (1985:251): • El medio ambiente geográfico y la población siempre fueron y siempre serán, condiciones naturales – materiales imprescindibles para la vida de la sociedad. • Estas condiciones influyen sobre la marcha de la historia y el ritmo de desarrollo (...) • La sociedad a su turno, ejerce una influencia inversa sobre la naturaleza, transformándola, pudiendo esta influencia tener tanto resultados positivos como negativos; para su propio desarrollo. • Las condiciones geográficas y demográficas, no determinan el desarrollo de la sociedad. Históricamente todas las formas de organización social parten del medio geográfico y la población como premisas materiales de su existencia, no obstante es preciso significar el hecho de que el hombre en su actividad práctica elabora instrumentos de trabajo con los que modifica gradualmente a la naturaleza y a su propio ser. Se ha dicho por Rodríguez (1989) que el concepto filosófico de Cultura abarca todo lo sujeto a la elaboración y a la actividad creadora de los hombres para destacar el carácter creador de la misma y la existencia de una segunda naturaleza generada por la actividad del hombre, sin embargo es conveniente tener en cuenta que toda cultura transcurre sobre un medio biofísico y que necesariamente la cultura incorpora la base biológica sobre la que descansa, lo que no significa que �carezca de especificidades en tanto constituye un aspecto cualitativo de la sociedad y de los fenómenos que en ella tienen lugar, así como del nivel de desarrollo histórico alcanzado por el hombre. Según (Rodríguez, 1989:231), “…la cultura constituye un aspecto cualitativo de la sociedad y de los fenómenos sociales, aquel aspecto que mide su nivel de perfeccionamiento y desarrollo (…). El estado cualitativo de la sociedad se expresa concretamente en el nivel alcanzado por la sociedad en el desarrollo de sus fuerzas productivas, de sus relaciones sociales, de la producción material y espiritual (…). Es por eso que al relacionar la cultura con la naturaleza se capta el nivel de desarrollo y progreso de la sociedad humana, esto es, el grado de humanización de la naturaleza y del propio hombre…” Desde una aproximación filosófica se subraya la idea de la cultura como creación humana en tanto conjunto de realizaciones materiales y espirituales en las que se objetiva la multifacética actividad humana, por lo que comprende los saberes, destrezas, procedimientos, modos de actuación y resultados que se obtienen en el proceso de transformación de la realidad por el hombre. La cultura es una forma de adaptación y asimilación de entornos, que permite a las sociedades mantener cierto equilibrio con el medio externo a través de la técnica, la organización social y en el cual, el medio ambiente es la premisa necesaria, como substrato de la existencia y actuación humana. Estas ideas, aparecen en las obras de Carlos Marx y de Federico Engels. En el Capítulo V de su obra cumbre Marx (1983:139) señala: “El trabajo es, en primer término, un proceso entre la naturaleza y el hombre, proceso en que éste regula y controla mediante su propia acción su intercambio de materias con la naturaleza (…) Y a la par que (...) actúa sobre la naturaleza exterior a él y la transforma, transforma su propia naturaleza, desarrollando las potencias que dormitan en él…”. Igual importancia tiene en el análisis filosófico de la relación naturaleza – cultura -desarrollo la siguiente idea expuesta por Marx (1983:141) “…lo que distingue a las épocas económicas unas de otras no es lo que se hace, sino el cómo se hace. Los instrumentos de trabajo no son sólo el barómetro indicador del desarrollo de la fuerza de trabajo del hombre, sino el exponente de las condiciones sociales en que se trabaja…” Las tesis de Marx antes citadas resultan de significativa importancia para establecer las diferentes etapas históricas en la relación naturaleza – sociedad atendiendo al desarrollo de la actividad práctica y de las fuerzas productivas, significando con ello además, que el acto de creación de �instrumentos de trabajo y las condiciones en las que se trabaja son también indicadores del desarrollo cultural alcanzado. Al abordar desde el marxismo la relación naturaleza - sociedad es posible identificar tres grandes etapas, según Kelle y Kovalzon (1985): 1. La Revolución Neolítica: ligada al surgimiento de la agricultura y el paso de la economía apropiadora a la economía productora. 2. La Revolución Industrial: que marca el paso del trabajo artesanal al trabajo maquinizado, y la creación de la industria. 3. La Revolución Científico – Técnica: apoyada en la producción automatizada. La etapas en la relación naturaleza sociedad antes expuestas son también etapas en el desarrollo de la cultura humana al enmarcase estas en revoluciones tecnológicas, que expresan en su esencia el desarrollo alcanzado por la humanidad. De obligada referencia en el análisis de esta problemática es Ribeiro (1992) al escoger este autor a la tecnología y su desarrollo como criterio básico para el análisis de la evolución sociocultural subrayando la idea de que las sociedades humanas pueden explicarse en términos de una sucesión de revoluciones tecnológicas y procesos civilizatorios mediante los cuales la mayoría de los hombres pasan de una condición generalizada de cazadores y recolectores a otros modos, más uniformes que diferenciados. Estos modos diferenciados de ser, apunta Ribeiro, aunque varíen ampliamente en sus contenidos culturales, no lo hacen de manera arbitraria porque se enmarcan en tres tipos de requerimientos. Estos requerimientos son para Riveiro (1992:7- 8) los siguientes “…Primero, el carácter acumulativo del proceso tecnológico que se desarrolla a partir de formas más elementales hacia las formas más complejas, de acuerdo con una secuencia irreversible. Segundo, las relaciones recíprocas entre el equipamiento tecnológico empleado por una sociedad en su acción sobre la naturaleza para producir bienes y la magnitud de su población, la forma de organización de las relaciones internas entre sus miembros con otras sociedades. Tercero, la interacción entre los esfuerzos por controlar la naturaleza y ordenar las relaciones humanas, y la cultura, entendida ésta como el patrimonio simbólico de los patrones de pensamiento y conocimientos que se manifiestan, materialmente, en los objetos y bienes, en particular mediante la conducta social; e, ideológicamente, mediante la comunicación simbólica y la formulación de la experiencia social en sistemas de conocimientos, creencias y valores”. El estudio realizado por Ribeiro (1992) es importante porque demuestra que el desarrollo de las sociedades y de las culturas está regido por un principio orientador basado en el desarrollo �acumulativo de la tecnología productiva y militar; que a ciertos avances en esta línea progresiva corresponden cambios cualitativos de carácter radical que permiten distinguirlos como etapas o fase de la evolución sociocultural. Resulta interesante la idea aportada por este autor en cuanto a la evolución sociocultural como movimiento histórico de cambio de los modos de ser y vivir de los grupos humanos sobre sociedades concretas con base en el desarrollo tecnológico. La relación tecnología – sociedad según Arana y Valdés (1999) pasa a través de la cultura existente y por tanto, por sus valores, destacando la idea de que la tecnología es un fenómeno cultural y de transformación social. Si la tecnología es un hecho cultural, su práctica es la actividad de asimilación o de inclusión de los resultados de la cultura en la sociedad, lo que condiciona la estabilización y desestabilización de los sistemas culturales. Ninguna cultura es totalmente estable e inamovible. Toda cultura produce innovaciones culturales que se traducen en nuevos artefactos y técnicas que emergen en los diferentes entornos materiales, simbólicos, sociales o naturales. Existen diversos procesos de innovación, ellos pueden surgir dentro de una misma cultura como el resultado de la producción interna de algunos agentes o de la apropiación de innovaciones ajenas y pertenecientes a otras culturas, o más bien de la imposición de técnicas debida a otros agentes externos. Posteriormente se producen los procesos de aceptación, apropiación o rechazo. Estos procesos producen lo que se llaman "cambios culturales". Los "cambios culturales" implican la producción de innovaciones en la forma de nuevas técnicas y artefactos, estas nuevas técnicas y artefactos pueden transformar el medio cultural e impactar en el sistema cultural establecido, también pueden desestabilizar sistemas culturales tradicionales, cancelando sus recursos como en el caso del colonialismo según (Audefroy, 2007), quien refiere como ejemplos, el caso de la falta de agua en algunas comunidades, o las intensas sequías del final del siglo XIX que impactaron desastrosamente a las sociedades de la India, China y Brasil. Son importantes en igual sentido, las valoraciones de Pacey (1990) porque si bien el desarrollo es impensable sin la tecnología, abrigar la esperanza de una solución técnica que no incluya medidas culturales y sociales, es moverse en un terreno ilusorio. Resultan valiosas las ideas de este autor en torno a la no neutralidad de la tecnología dada la necesidad de tomar en consideración todo el conjunto de actividades humanas que rodean a la máquina y que incluyen los usos prácticos y sus funciones como símbolos de poder, entre otros, tal análisis conduce a valorar a la tecnología como parte de la vida y no como simple artefacto, pues la tecnología no actúa independientemente de los propósitos humanos y de los valores de quienes generan, aplican o toman decisiones de carácter tecnológico. �Un análisis interesante presenta Miranda (1997) sobre los elementos mediadores de la relación medioambiente y desarrollo en el contexto de la relación naturaleza – cultura - desarrollo al destacar en primer lugar que la mediación constituye un modo de realización y solución de las contradicciones de la realidad y que los elementos mediadores son justamente aquellos que posibilitan neutralizar y ablandar la oposición incluyendo en el análisis tres grupos de elementos: los de carácter operativo, direccionador y evaluador. En el primer grupo de elementos Miranda (1997) ubica a aquellos que permiten que la relación se desarrolle, incluyen por su grado de esencialidad el elemento cultural y en él al conjunto de técnicas y tecnologías que median la relación sociedad - naturaleza a través del proceso de trabajo. Es útil para la realización de esta investigación la consideración hecha también por Miranda (1997) sobre lo ambiental como un problema del desarrollo social, y a su vez como un problema de naturaleza cultural lo que resulta de gran valor para la búsqueda de soluciones prácticas frente a la problemática de los desastres. Para Delgado (2007:101) el análisis de lo ambiental con una visión integradora hace posible conceptuarlo de una manera nueva, “… la médula del asunto no está en que el hombre dañe a la naturaleza. Ella radica en que el hombre, desde sus valores – entre los que está incluido el conocimiento -, se ha enfrascado desde hace mucho tiempo en un modelo cultural de producción de entorno destructivo…” La problemática ambiental se sitúa no en sus efectos, sino en el centro mismo de la actividad humana, actividad que adopta disímiles formas en diferentes contextos culturales por lo que expresa en todos ellos el sistema de valores de los individuos y de las clases sociales que ejercen el poder, cuestiones que permiten comprender la verdadera naturaleza de los desastres, incluso de aquellos que aparentemente son “naturales”. La perspectiva dialéctica materialista que aporta el marxismo permite comprender y explicar las complejidades subyacentes en la relación naturaleza – cultura - desarrollo. “…Nada, en la naturaleza, ocurre de un modo aislado. Cada cosa repercute en la otra, y a la inversa, y lo que muchas veces impide a nuestros naturalistas ver claro en los procesos más simples es precisamente el no tomar en consideración este movimiento y esta interdependencia universales…” (Engels, 1979:149-150) Fidel Castro expuso al analizar las causas y manifestaciones actuales de la relación naturaleza – cultura - desarrollo en el “Mensaje a la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo” la multiplicidad de elementos que confirman la agresión destructiva que hoy genera el hombre, cuando afirmó “…jamás en la historia del hombre se había producido una agresión tan �generalizada y destructiva contra el equilibrio de todos los sistemas vitales del planeta. En el mundo subdesarrollado, son el propio subdesarrollo y la pobreza los factores principales que multiplican hoy la presión que se ejerce sobre el medio natural. La sobreexplotación a que se someten las tierras de cultivo o pastoreo, las prácticas agrícolas inadecuadas, la carencia de recursos financieros y técnicos, acumulan sus nocivos efectos sobre los de factores climáticos adversos…” (Castro, 1992:1) Al valorar el deterioro del medio desde una perspectiva histórica (Castro, 1992:2) señaló “…en sentido general, los mayores daños al ecosistema global han sido ocasionados como consecuencia de los patrones de desarrollo seguidos por los países más industrializados. Por su parte, las condiciones de pobreza en que vive la inmensa mayoría de la población mundial generan también severas afectaciones al medio y originan un enajenante círculo vicioso entre subdesarrollo y pobreza, por un lado, y deterioro ambiental, por el otro...” Plantear entonces una interpretación consecuente de la relación naturaleza – cultura – desarrollo en el mundo actual, consideramos debe partir del reconocimiento de que el subdesarrollo es consecuencia del orden económico internacional que se vale de los mecanismos del endeudamiento, la injusta división internacional del trabajo, el proteccionismo comercial y el manejo de los flujos financieros para profundizar la explotación de los países subdesarrollados y, por tanto, la consiguiente depredación ecológica resultante de esa situación, como analiza Castro (1992). Si bien el concepto de desarrollo es un concepto de larga evolución vinculado fundamentalmente a la teoría económica, a partir de 1990 cobra auge el concepto de “desarrollo humano” en estrecha relación con la concepción del desarrollo sostenible, según puede constatarse en el “Informe sobre Desarrollo Humano elaborado por el Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo en 1990”. Según la concepción de “desarrollo humano” del PNUD, el ser humano pasa a ser considerado como motor a la vez que objeto del desarrollo y por tanto se le atribuye la posibilidad y necesidad de participar activamente en los procesos de ampliación de sus propias oportunidades económicas y políticas. “… El desarrollo humano es un proceso mediante el cual se amplían las oportunidades de los individuos, las más importantes de las cuales son, una vida prolongada y saludable, acceso a la educación y el disfrute de un nivel de vida decente. Otras oportunidades incluyen la libertad política, la garantía de los derechos humanos y el respeto a sí mismo”.23 (PNUD, 1990:33) Tomando en consideración las ideas antes expuestas y las manifestaciones resultantes del desequilibrio actual en la relación naturaleza – cultura – desarrollo, la ciencia deberá hoy más que 23 PNUD. Informe sobre el desarrollo humano1990 [en línea]. [Consultado: 27/02/2007] Disponible en: http://pnud.sc17.info/files/InfoMundiales/IDH%201990.pdf �nunca examinar los problemas desde perspectivas diferentes y buscar explicaciones de carácter crítico tanto a los fenómenos naturales como sociales. Así, en opinión de Vessuri (2008), la “ciencia de la sostenibilidad”, emerge como nuevo paradigma de investigación y respuesta prometedora a los esfuerzos que se vienen realizando para incorporar la ciencia y la tecnología a la agenda del desarrollo, orientando la ciencia y la tecnología hacia el desarrollo sostenible. De manera que según Vessuri, (2008:26), “…la transición al desarrollo sostenible aparece como el más reciente giro en la agenda del desarrollo, por cuanto este implica atender los problemas sociales, económicos y ambientales, reduciendo el hambre, la pobreza y la inequidad, a la vez que mantiene la biodiversidad y los sistemas de soporte de la vida en el planeta…”. Soluciones a la problemática antes abordada obligan a cruzar las fronteras disciplinarias y a establecer un vínculo cada vez mayor entre las ciencias naturales y las ciencias sociales, propiciando el entrecruzamiento de métodos y perspectivas diferentes con la finalidad de lograr la comprensión y solución de los problemas socioambientales. Para tales cuestiones resulta útil la filosofía en su giro “naturalista” asumida en la presente investigación. La problemática del riesgo y el desastre, requiere de un abordaje inter y transdisciplinario al constituir un problema ambiental y por consiguiente manifestación concreta de la relación naturaleza – cultura – desarrollo. 1.4 El desastre en el contexto de la relación naturaleza – cultura – desarrollo La cuestión de los desastres ilustra la relación naturaleza- cultura - desarrollo. Un desastre, no es un sismo o huracán, sino los efectos que éstos producen en la sociedad como resultado de las carencias e insuficiencias de sus diferentes estados cualitativos de desarrollo como afirma Lavell (2000:6) “…los eventos físicos son evidentemente necesarios y un prerrequisito para que sucedan los desastres, pero no son suficientes en sí para que se materialicen. Debe haber una sociedad o un subconjunto de la sociedad vulnerable a sus impactos; una sociedad que por su forma particular de desarrollo infraestructural, productivo, territorial, institucional, cultural, político, ambiental y social, resulte incapacitada para absorber o recuperarse autónomamente de los impactos de los eventos físicos externos”. El riesgo solamente puede existir al concurrir un peligro o amenaza, con determinadas condiciones de vulnerabilidad. El riesgo se crea en la interacción de peligros o amenazas con la vulnerabilidad, en un espacio y tiempo particular dado. De hecho, peligros y vulnerabilidades son mutuamente condicionados o creados. No puede existir un peligro sin la existencia de una sociedad vulnerable y viceversa. En opinión de Lavell (s.f.:4) “…un evento físico de la magnitud o intensidad que sea no �puede causar un daño social si no hay elementos de la sociedad expuestos a sus efectos. De la misma manera hablar de la existencia de vulnerabilidad o condiciones inseguras de existencia es solamente posible con referencia a la presencia de una amenaza particular”. Al subrayar la idea de que no existe peligro sin vulnerabilidad, y viceversa, y que la relación entre ambos factores es dialéctica y dinámica, cambiante y cambiable se tiene en consideración que los peligros se deben, tanto a la dinámica de la naturaleza, como a la dinámica de la sociedad y constituyen expresión del desarrollo de la sociedad y su cultura frente a la naturaleza. Federico Engels (1974a:90) al describir el proceso de generación de lo que hoy se conoce como construcción de vulnerabilidades sociales, legó una vívida imagen de la ciudad de Manchester cuando en aquella época y como resultado de las transformaciones industriales que tenían lugar escribió, “…abajo fluye, o más bien se estanca el Irk, riachuelo oscuro como el pez y de olor nauseabundo, lleno de inmundicias (…) Río arriba desde el puente, se levantan grandes tenerías, más allá tintorerías, fábricas de carbón de huesos y fábricas de gas, cuyas aguas usadas y desperdicios terminan todos en el Irk que recibe además el contenido de las cloacas y retretes que allí desaguan”. Engels consideró la importancia del conocimiento de las leyes de la naturaleza, pues ello, coloca al hombre en condiciones de prever las repercusiones próximas y remotas de sus ingerencias en la naturaleza misma, “…y cuanto más esto ocurra, más volverán los hombres, no solamente a sentirse, sino a saberse parte integrante de la naturaleza y más imposible se nos revelará esa absurda y antinatural representación de un antagonismo entre el espíritu y la materia, el hombre y la naturaleza…”. (Engels, 1979:152) Para Engels (1979) es necesaria la experiencia, el acopio y la investigación de material histórico que permita ver con claridad las consecuencias sociales indirectas y lejanas de la actividad productiva de los hombres, para lo cual no basta el conocimiento sino que se necesita además transformar el régimen de producción y el orden social que caracteriza a la sociedad industrializada. Engels (1979:151-152) ofrece un esclarecedor análisis sobre las consecuencias no siempre previstas y calculadas de la actividad humana en los diferentes ecosistemas cuando plantea “…quienes desmontaron los bosques de Mesopotamia, Grecia, el Asia Menor y otras regiones para obtener tierras roturables no soñaban con que, al hacerlo, echaban las bases para el estado de desolación en que actualmente se hallan dichos países, ya que al talar los bosques, acababan con los centros de condensación y almacenamiento de la humedad. Los italianos de los Alpes que destrozaron en la vertiente meridional los bosques de pinos (…) no sospechaban que con ello, mataban de raíz la industria lechera en sus valles, y aún menos podían sospechar que, al proceder así, privaban a sus �arroyos de montaña de agua durante la mayor parte del año (…) Los introductores de la patata en Europa no podían saber que, con el tubérculo farináceo, propagaban también la enfermedad de la escrofulosis. Y, de la misma o parecida manera, todo nos recuerda a cada paso que el hombre no domina, ni mucho menos, la naturaleza a la manera que un conquistador domina un pueblo extranjero, (…) sino que formamos parte de ella con nuestra carne, nuestra sangre y nuestro cerebro…” Cambios como los que apunta Engels, encuentran expresión en las denominadas amenazas “socionaturales”, en opinión de Lavell (2005a), considerando que las mismas, comprenden amenazas que toman la forma de “naturales” porque de hecho, se construyen sobre elementos de la naturaleza. Sin embargo, su concreción es producto de la intervención humana en los ecosistemas y ambientes naturales, pues se producen en la intersección de la sociedad con la naturaleza. Así por ejemplo para Lavell (2005b), la destrucción de cuencas y la deforestación contribuyen en ciertos casos a un aumento en la incidencia e intensidad de inundaciones, deslizamientos y sequías; la urbanización sin infraestructuras adecuadas para el drenaje pluvial cambia el equilibrio del ecosistema local, generando inundaciones urbanas; el corte de manglares en las costas contribuye a la erosión costera y al impacto negativo de las tormentas y huracanes fenómenos que se incrementan en los países subdesarrollados. Luego, la vulnerabilidad es un componente estructural de los modelos de desarrollo imperantes por lo que sin cambios fundamentales en estos modelos, es inevitable que los desastres sigan manifestándose. El desastre es entonces el precio a pagar por las ganancias logradas, al seguir un modelo de crecimiento que garantiza la pobreza y vulnerabilidad para muchos y el bienestar para otros en la mayor parte del mundo subdesarrollado, fundamentalmente. Esta concepción tiene la intención de evitar la manipulación ideológica y política en torno a los desastres pues estos no son causa del subdesarrollo aún cuando efectivamente se reconozca el impacto negativo que tienen al hacer retroceder sus indicadores; lo verdaderamente importante está en el análisis de los impactos que el desarrollo experimentado puede haber tenido en la construcción de la vulnerabilidad, las amenazas y el riesgo, que hicieron factible que sucediera un desastre. La opción, por tanto, estaría en ver el desastre como “proceso”, concentrándose en las condiciones sociales y naturales que en su conformación e interacción proveen las condiciones para que los desastres sucedan. Según Lavell (2005a) ello significa tener un profundo conocimiento del tiempo y la historia, del territorio y de la sociedad. La relación entre el riesgo de desastres y el desarrollo es un buen punto de partida para identificar las tendencias macro de la vulnerabilidad socioeconómica. Hasta cierto punto, tanto ésta como la �vulnerabilidad ambiental se determinan por los procesos de desarrollo, y viceversa. Por tal razón, para mejorar la evaluación y análisis del riesgo de desastres y reducir los desastres en general, es indispensable conocer la forma en que los patrones de cambio social y desarrollo determinan el escenario de los desastres que han de producirse en el futuro. La reducción del riesgo de desastres se ha convertido en un requisito indispensable del desarrollo sostenible. Durante sus deliberaciones anuales, la Asamblea General de las Naciones Unidas (ONU) ha venido incluyendo la reducción de desastres en el examen de los temas relacionados con el desarrollo sostenible. En la Cumbre Mundial sobre el Desarrollo Sostenible (CMDS), del 2002, se aprobó el Plan de Acción de Johannesburgo, que incluye entre sus objetivos principales para el 2015, la reducción del riesgo y de la vulnerabilidad. Un incentivo importante para considerar la necesidad de la investigación sobre el riesgo de desastre proviene del deseo de trabajar en función del cumplimiento de los Objetivos del Milenio los que contienen temas comunes a las políticas en materia de desarrollo y de riesgo de desastres. En la Sección IV de la Declaración del Milenio, titulada “Protección de nuestro entorno común”, se reconoce el riesgo que los desastres significan para el desarrollo. En dicha sección se plantea el objetivo de: “Intensificar la cooperación con miras a reducir el número y los efectos de los desastres provocados por el hombre”. Las sociedades se tornarán resistentes cuando incorporen procesos de adaptación y gestión del riesgo en sus estrategias de desarrollo sostenible. Vista como pilar del desarrollo sostenible, la relación entre los desastres y el sistema cultural es un componente importante de la reducción del riesgo de desastres. Gran parte de los conceptos tradicionales sobre los desastres se basan en la idea de que la naturaleza y la cultura son entes separados sin tener presente que ciertos cambios culturales que ocurren en comunidades con costumbres tradicionales pueden disminuir, por ejemplo, su resiliencia para enfrentar desastres y al mismo tiempo, ciertos desastres pueden acentuar dichos cambios. Las estrategias de reducción de desastres basadas en conceptos de desarrollo sostenible deben ser proactivas y permanentes. Para ser eficaces deben fomentar el compromiso político, la justificación financiera, la sensibilidad ambiental y la sensibilidad cultural. Lo planteado hasta aquí, hace recurrente la reflexión teórica y práctica de la relación naturaleza – cultura – desarrollo, ello se explica porque no hay fenómeno social que no pueda analizarse desde una perspectiva cultural. De ahí que la relación cultura – desarrollo sea abordada por la Conferencia Mundial sobre Políticas Culturales en el año 1982. Posteriormente las ONU declaró el período 1988 -1997 como el Decenio Mundial para el Desarrollo Cultural y encargó a la UNESCO la formación �de una Comisión Mundial de Cultura y Desarrollo. En 1995 y como parte del trabajo de esta Comisión, se publica el Informe “Nuestra Diversidad Creativa”. El informe de referencia considera que la cultura no es ajena a la política de desarrollo ni un simple instrumento para alcanzar el progreso material, es por el contrario una variable fundamental para explicar las distintas pautas del cambio y un factor esencial del desarrollo. Los esfuerzos de la UNESCO por establecer el vínculo entre cultura y desarrollo guardan relación con la crisis de los modelos de desarrollo hasta ahora generados y la crisis ambiental que vive la humanidad y que pone en peligro a corto plazo la existencia misma de la especie humana.24 Y es que como plantea Delgado (2007:90-91) “…el problema ambiental se genera, a partir de la interacción de los elementos - cultura y naturaleza, que al ponerse en contacto práctico, forman una unidad. La transformación resultante – no deseada en sus consecuencias a largo plazo - , es lo que llamamos problema ambiental…”, por lo que como problema no puede ser abordado al margen del hombre y su propia historia incluyendo el nivel de conocimientos alcanzados, las tecnologías generadas y sus modos de vivir y convivir con el entorno, es necesario subrayar aquí una vez más, el papel y el lugar que corresponden en esta problemática a los sistemas socioeconómicos concretos, y a las relaciones de dominación y colonización política y económica impuestas en el mundo desde la llegada de la modernidad. El análisis de lo ambiental desde una perspectiva integradora hace posible conceptualizarlo de una manera nueva y sugiere en consecuencia la necesidad de desarrollar en sus múltiples facetas la Ética Aplicada, por lo que “…la ética ambiental operaría ampliando y adaptando los conceptos de la ética tradicional clásica y tomando asunto de las nuevas informaciones y conocimientos brindados por el avance en biología y ecología…” como propone Valdés (2005a:78). En tal sentido, la cuestión de los valores resulta relevante tanto desde el punto de vista teórico como práctico. Para Fabelo (2003:271) el reto axiológico ante esta problemática viene dado por el hecho de que es el hombre el generador de los principales peligros que amenazan su supervivencia, “…lo mismo el calentamiento global del planeta que los ataques terroristas (….), son como una especie de alaridos de la razón – de la ”razón de la naturaleza” y de la “razón de la humanidad” – ante la encrucijada en la que las ha colocado el propio hombre, guiado por esa otra razón cada vez más ajena a aquellas, la razón instrumental.” 24 UNESCO. Comisión Mundial de la Cultura y del Desarrollo. Nuestra diversidad creativa. Capítulo 8: Cultura y Medio Ambiente [en línea]. [Consultado: 5/2/2002. Disponible en: http://firewall.unesco.org/culture/ development/wccd/chapters/html-sp/chapter 8.htm �Fabelo (2003:11) señala, “... vivimos la paradójica situación de un mundo que dispone de altísimos niveles de desarrollo económico y tecnológico sobre el cual se ciñen, sin embargo, los más amenazantes peligros que haya tenido que enfrentar la humanidad en toda su historia. Peligros que provienen no de fuentes puramente naturales, no de imaginarios ataques extraterrestres, sino – he ahí la paradoja del propio accionar humano. Las catástrofes “naturales” son cada vez menos naturales…” Las valoraciones de Fabelo resultan interesantes para la comprensión del desastre como problema ambiental y por consiguiente del desarrollo ya que guardan estrecha relación con las opiniones de Lavell (2000) quien considera que los desastres son productos de desequilibrios en las relaciones entre la sociedad y su ambiente, por lo que constituyen problemas ambientales de primer orden. CONCLUSIONES DEL CAPÍTULO I • Los presupuestos filosóficos que explican la relación naturaleza - cultura - desarrollo constituyen el soporte teórico apropiado para la comprensión holística del riesgo y el desastre como fenómenos sociales y culturalmente construidos en el tiempo, al constituir el desastre un fenómeno social complejo y al mismo tiempo un problema ambiental. • Plantear el rediseño de la relación naturaleza - cultura - desarrollo desde una cosmovisión diferente a la enarbolada en la modernidad debe estar dirigida a potenciar cambios en los estilos de desarrollo hasta ahora imperantes y en los cuales la comprensión de la diversidad y de la complejidad así como de la sostenibilidad como paradigma, constituyan invariantes incorporadas a la gestión del riesgo de desastres, si se asume que estos, representan un momento de ruptura y retroceso en el desarrollo. CAPÍTULO II LA PERCEPCIÓN SOCIAL DEL RIESGO DE DESASTRES. ESTUDIO DE CASO El Capítulo se inicia con el análisis de las fortalezas y limitaciones del modelo actual de gestión del riesgo para situaciones de desastres en Cuba, destacando entre sus limitaciones la carencia de estudios sobre la percepción del riesgo y de la cultura de prevención en el nivel local. El estudio de la percepción del peligro y el riesgo en los diferentes actores locales, incluyendo en ellos, a la comunidad, resulta esencial para el desarrollo de una cultura de prevención del desastre adecuada al contexto. �El estudio de caso que se presenta, constituye una crítica desde una perspectiva teórica y metodológica hasta ahora no contemplada al modelo existente en Cuba para la gestión del riesgo de desastres. El estudio de caso es una evidencia empírica que toma en cuenta a la Filosofía de la Ciencia en el giro naturalista, así como la utilidad de los estudios en CTS para el análisis de las limitaciones que en la gestión del riesgo existen en Cuba. El estudio de caso, combina estrategias metodológicas cualitativas y cuantitativas al utilizar la entrevista en profundidad a informantes claves y la entrevista estructurada, por lo que constituye el producto de la triangulación metodológica y teórica realizada. El diseño del estudio empírico que se realiza parte de la experiencia internacional, así como de los estudios realizados en Cuba por el Centro de Investigaciones Psicológicas y Sicológicas del CITMA. Se aplica y enriquece el método psicométrico para evaluar la percepción de la población acerca de los peligros, al incluirse la percepción sobre la vulnerabilidad como componente esencial del riesgo de desastre, validando su utilidad a partir de su aplicación. El estudio de percepción social del riesgo de desastres realizado, inicia con la caracterización de los peligros y vulnerabilidades en el territorio de Moa y la caracterización socioeconómica del Consejo Popular Rolo Monterrey. En el Consejo objeto de estudio se seleccionan cuatro asentamientos que representan desde el punto de vista geográfico y económico toda su diversidad en cuanto al estado de las condiciones de vida (con condiciones favorables, medianamente favorables y desfavorables). 2.1 La gestión del riesgo para situaciones de desastres en Cuba El archipiélago cubano, por su ubicación geográfica, evolución geológica, características tectónicas, clima, relieve y desarrollo socioeconómico, presenta diversas amenazas o peligros naturales, tecnológicos y sanitarios que deben ser analizadas como base para la identificación y tratamiento de las diferentes zonas de riesgo en el país. Para Cuba es necesario reconocer que hay peligros que por su génesis y características, requieren de un análisis y tratamiento específico o diferenciado. Existen peligros que se pueden considerar recurrentes, ya que están presentes cada año y en un período especifico, como los huracanes, depresiones tropicales, penetraciones del mar e intensas sequías, pero se identifican otros, que se pueden clasificar como potenciales (enfermedades que pueden originar epidemias, epizootias, epifitias y plagas cuarentenarias, accidentes catastróficos del transporte, accidentes con sustancias peligrosas, explosiones de gran magnitud, incendios de grandes proporciones en áreas rurales, instalaciones industriales y construcciones sociales, derrumbes de edificaciones, derrames de �hidrocarburos, sísmos, deslizamientos del terreno, ruptura de obras hidráulicas y otros), cuyo pronóstico en el tiempo es impredecible. La Defensa Civil en Cuba, centra la problemática de los desastres y constituye un sistema de medidas defensivas de carácter estatal cuyo objetivo es la protección de la población y la economía nacional en los casos de desastres, así como del deterioro del medio ambiente. El sistema de medidas de Defensa Civil en Cuba, constituye un factor estratégico para la capacidad defensiva del país organizado en todos los territorios cuyas actividades se apoyan en la utilización de los recursos humanos y materiales de los órganos y organismos estatales, las entidades económicas e instituciones sociales. Las medidas de Defensa Civil en Cuba, han mostrado su efectividad frente a los huracanes, ciclones y agresiones biológicas.25 . Su estrategia se sustenta en un marco legal que comprende leyes, decretos leyes y resoluciones ministeriales. A pesar de la frecuencia e intensidad de fenómenos de carácter hidrometeorólogico y a las limitaciones económicas imperantes, Cuba cuenta con fortalezas para el desarrollo de la gestión del riesgo. Estas fortalezas se consideran, según Rodríguez y Pérez (2004:4), las siguientes: • La voluntad política que prioriza la temática • Las sinergias alcanzadas entre instituciones científicas, de ordenamiento territorial, de la vivienda, de defensa civil y universidades • La identificación de políticas, estrategias y medidas para la prevención, mitigación, preparación y respuesta a diversos plazos temporales que incluyen la rehabilitación y reconstrucción ante los desastres • La existencia de leyes, decretos leyes de defensa civil (Ley 75/1994 de la Defensa Civil y Decreto Ley 170/1997 del Sistema de Medidas de Defensa Civil)26 y normas constructivas • La planificación del desarrollo y existencia de un proceso inversionista conciliado con la Defensa Civil 25 • El fortalecimiento de las capacidades institucionales y humanas • La existencia de un sistemas de predicción, monitoreo y vigilancia de las amenazas • La formulación de planes de reducción de desastres • La organización de la población Cuba: Defensa Civil. Organización y Dirección. [en línea]. [Consultado: 13/03/2008]. Disponible en: http://www.cubagob.cu/otras_info/minfar/defcivil/defensa_civil.htm 26 CUBA. Decreto Ley 170 del Sistema de Medidas de Defensa Civil y normas constructivas 1997. Gaceta Oficial de la República de Cuba. La Habana, No. 16, 19 de mayo, 2007. p. 242. Otra no menos importante es: la Ley No.77: Ley de Inversión Extranjera. Gaceta Oficial de la República. La Habana, Año XCIII, No.3, 1995. p. 5-12. �• La información y capitación de la población alcanzados No obstante, frente a estas potencialidades Rodríguez y Pérez (2004:3) señalan entre los aspectos que en la actualidad obstaculizan el desarrollo de la gestión del riesgo, los siguientes: • La baja prioridad brindada al tema en toda su dimensión • La visión tradicional de privilegiar al desastre en el momento de producirse • La falta de asimilación del criterio local y de la participación comunitaria • El carácter de la asistencia técnica, económica y material • El desconocimiento de las funciones de los actores • La rigidez en las normas y leyes existentes • La presencia de diversidad de visiones (no se enfrenta la particularidad del caso, existe falta de participación y diálogo, las soluciones técnico administrativa son generales y no siempre son sostenibles, aspiraciones e intenciones no conjugadas entre lo local y lo externo, no se aprovechan las experiencias locales, entre otros). La visión tradicional de privilegiar al desastre en el momento en que este se produce, como señalan Rodríguez y Pérez (2004), representa una de las limitaciones más serias en materia de gestión para la reducción del riesgo de desastres, y denota insuficiencias en la manera de concebir la prevención, si toma en consideración que la misma, no puede ser ocasional ni parcial, sino permanente e integral para garantizar la seguridad y el desarrollo sostenible de los territorios. Por otra parte, aún cuando la problemática del desastre se incluye en el Capítulo IV de la Estrategia Ambiental Nacional 2007-2010, el epígrafe propuesto se reduce a desastres “naturales”, y los objetivos específicos definidos no rebasan el enfoque propio de las ciencias naturales y técnicas abordados en el Capítulo I de esta tesis; se identifica además “peligro” con “desastre” y este no se asume como un problema ambiental construido en el tiempo. Pudieran considerarse, además, otras insuficiencias, entre ellas: la carencia de estudios sobre las percepciones sobre el riesgo y de la memoria histórica de sus pobladores, así como en términos generales de la cultura sobre riesgos en el nivel local 27 , si tiene en cuenta que priman la concepciones que identifican el desastre con peligros “naturales” entre otras ya abordadas. 27 La gestión de riesgo no puede prescindir de la participación activa y protagónica de los actores afectados, así como de una consideración de las visiones o imaginarios que estos actores tengan del problema que enfrentan, de su prioridad en su agenda cotidiana, y del contexto humano y económico en que se dé, esta idea es desarrollada ampliamente por Cardona (2003a: s.p.) en su artículo ¿Cultura de la prevención? al plantear “… no hay aun una teoría que pueda hacer afirmaciones concluyentes acerca de cómo la población en forma individual o colectiva tiene una lectura del riesgo”. Se puede afirmar que en general los "imaginarios" varían notablemente de un sitio a otro o de una comunidad a otra. Sin embargo, excepto en el caso de personas fatalistas, que leen adversidad incluso en aspectos que no la reflejan, en general se puede decir que existe una aversión instintiva al riesgo, que se traduce en una subestimación o negación implícita de las personas a verse �Es preciso destacar que apoyado en el marco legal antes mencionado y las capacidades institucionales, Cuba, a través del Sistema de Defensa Civil, ha desarrollado, fundamentalmente en los últimos años, instrumentos y herramientas que establecen el carácter obligatorio de los estudios de reducción de riesgo de desastres como uno de los elementos de partida para la elaboración de los planes para la reducción del riesgo de desastres a nivel territorial, a partir de la Directiva No 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional, para la planificación, organización y preparación del país para situaciones de desastre, de junio de 2005. Como documentos rectores en este proceso están la “Guía para la realización de los estudios de riesgos” elaborada por el estado Mayor Nacional de la Defensa Civil, y la “Metodología para la estimación del riesgo” confeccionada por el Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente con la participación de varias instituciones científicas del país. Con ellas cada territorio, organismo, empresa e institución determina su riesgo de desastres y elabora su plan de reducción como resultado del trabajo de un equipo multidisciplinario e intersectorial. Por otra parte, el fortalecimiento de la capacidad de Cuba para el desarrollo de la gestión del riesgo incluye la creación de Centros de Gestión para la Reducción del Riesgo en los municipios de mayor exposición a los peligros naturales y/o tecnológicos del país. En las provincias orientales, y debido a sus particularidades, se encuentran ubicados algunos de estos Centros, uno de ellos en el municipio de Moa, perteneciente a la provincia Holguín. Los Centros de Gestión para la Reducción del Riesgo (CGRR) son un espacio físico con un equipamiento modular designado para facilitar a las autoridades del territorio el manejo de los riesgos de desastres, influyendo directamente en la reducción de las vulnerabilidades y en el fomento de una cultura de prevención de desastres y paralelamente en la preparación de la sociedad para enfrentar los peligros que puedan afectar a la población, los recursos económicos y la infraestructura del territorio. Los CGRR tienen entre sus funciones28: 1. Facilitar la evaluación y reducción del riesgo de desastres en el territorio con la participación de los especialistas de los diferentes sectores del territorio, mediante la evaluación periódica de los indicadores de peligro, vulnerabilidad y riesgo. involucradas en situaciones de peligro. Tal como se mencionó previamente, el riesgo se percibe para los demás y en muchas ocasiones, curiosamente, se rechaza o se minimiza sin fundamento hacia sí mismo; particularmente en relación con las amenazas de la naturaleza.” Estas ideas, sugieren la necesidad del estudio de percepciones sociales del riesgo en los territorios así como de la gestión del conocimiento para disminuir los niveles de vulnerabilidad existentes y garantizar en mayor medida la seguridad y calidad de vida de población. 28 Cuba: Aspectos a tener en cuenta para la creación y el funcionamiento de los centros de gestión para la reducción de los riesgos. [Documento digital]. Moa: CGRR. 12 p. [Consultado: 14/06/2007]. �2. Apoyar con el equipamiento y la información disponible al Centro de Dirección del Consejo de Defensa Provincial (Municipal) durante la respuesta y recuperación en situaciones de desastre. 3. Documentar gráficamente las acciones de reducción de desastres que se realicen en el territorio. 4. Contribuir con la preparación de las diferentes categorías de personal y para la “divulgación de las medidas de reducción de desastres”. El análisis de las funciones actualmente definidas para los CGRR, no incorporan los estudios de percepción de los peligros y riesgos en los diferentes actores locales y el monitoreo de las mismas, no incluyen además, la comunicación del riesgo como actividad sistemática a desarrollar por los diferentes medios de difusión de que dispone el territorio y es aún considerada en términos de “información puntual” y “divulgación de medidas de reducción de desastres”. Sin embargo, en el campo de la Gestión del Riesgo la "comunicación" adquiere un valor sustancial que requiere de una “gestión" cuyo objetivo lo constituya la comprensión y los cambios traducidos en conducta, actitud consciente, y proactividad en los diferentes actores locales, ello demanda además de un enfoque interdisciplinario y participativo como fundamento para la prevención y la reducción de la reducción de la vulnerabilidad. 2.2 La percepción social del riesgo ante situaciones de desastres: consideraciones teóricas y metodológicas La percepción puede ser estudiada desde diversos puntos de vista y, probablemente la consideración de todos ellos sea importante para explicar la misma y evaluar adecuadamente el comportamiento de los individuos ante situaciones de desastres. Las valoraciones de los individuos y grupos difieren frente a un mismo hecho y constituyen un producto de la percepción de quienes viven situaciones concretas de riesgo. Los criterios de valoración que juzgan los propios actos humanos, los fenómenos naturales y sus consecuencias así como la tecnología existente y los riesgos que esta comporta, son portadores de sentido y significación relativa al enmarcarse en condiciones históricas y sociales diferentes e incluso hasta contradictorias. En la concepción dialéctica del conocimiento y de la teoría leninista del reflejo, la percepción constituye el reflejo concreto sensorial de la realidad, siendo el primer escalón del conocimiento sobre el cual se levanta el reflejo del mundo en su forma abstracta, lógica y teórica, en tal sentido aparece como el eslabón inicial del procesamiento de la información por parte del individuo. (Lenin, 1983). Es según Bello y Casales (2005:187), “… un proceso activo, histórico y de carácter objetal”. �El carácter histórico de la percepción, según Bello y Casales (2005), viene dado en el hecho de que representa, como proceso, un aprendizaje social atendiendo al lugar que ocupa el individuo en el sistema de relaciones sociales en el que se desarrolla, y su carácter objetal se expresa en la racionalidad, dada en la categorización del objeto percibido y la designación del mismo por medio de la palabra, lo que adquiere especial importancia para el proceso de gestión y comunicación de riesgos. Considerada la percepción por Vielichkosky B.; V. Zinchenko; A. Luria (1982) como un proceso activo, esta puede ser comprendida como el conjunto de procesos que garantizan el reflejo subjetivo, parcial y, al mismo tiempo, adecuado de la realidad. Es el proceso mediante el cual se forma la imagen de la realidad, se corrige y se comprueba. La percepción es el proceso activo mediante el cual el individuo adquiere información sobre el ambiente que le rodea. La actividad perceptiva construye representaciones estables del ambiente a partir de patrones característicos de actividad neuronal en el cerebro, y facilita la supervivencia del individuo en su entorno a través de dos vías: dotando de contenidos al resto de actividades cognitivas y guiando las acciones del individuo. La percepción es un proceso cognitivo, de carácter espontáneo e inmediato, que permite realizar estimaciones o juicios más o menos básicos, acerca de situaciones, personas u objetos, en función de la información que inicialmente selecciona y posteriormente procesa la persona (Pastor, 2000). Sin embargo, pueden aparecer factores de diversa índole que alteren la percepción de una situación, provocando que las inferencias perceptivas de unas personas difícilmente coincidan con las de otras. Por lo que, a la hora de hablar de riesgo es inevitable tomar a las personas como seres cognitivos que buscan y procesan racionalmente la información, en tal sentido fue significativo el desarrollo de la psicología, y en ella, de los estudios cognitivistas de los años 1960 y 1970. Este proceso, marcó pautas para el desarrollo de la filosofía “naturalizada.” Ambrogi (1999:22) reconoce que “…tanta importancia como los cambios en los argumentos filosóficos para el retorno al naturalismo en epistemología, tuvieron los cambios experimentados en la psicología, en particular los estudios cognitivistas de los años 1960 y 1970 pues ellos dieron a los epistemólogos la terminología y recursos necesarios para ir más allá de la mera referencia a mecanismos psicológicos y proponer programas con especulaciones detalladas sobre tales mecanismos...”. Según Ambrogi (1999:23): “…el retorno al naturalismo en epistemología - con la reintroducción de la psicología - fue un paso decisivo para la naturalización de la Filosofía de la Ciencia, sin embargo no fue este el único como tampoco fue la Psicología la única Ciencia �Cognitiva que participó en él (…) aunque apelar a la psicología se ha transformado en un ingrediente usual del trabajo filosófico actual”. La investigación que se presenta, asume la utilidad del enfoque psicométrico proveniente de la psicología cognitiva para el estudio de la percepción social de los peligros. Sobre la base de los procesos sociopsicológicos Hollander (1967) explica la existencia de fenómenos tales como la historicidad, donde el constante registro de información puede provocar modificaciones en la idea inicial del riesgo a partir de nuevas experiencias. El autor remarca la naturaleza multivariable de la percepción como producto de variables sociales, y explica la adaptabilidad al riesgo como consecuencia de la cotidiana exposición y carencia de información novedosa. El riesgo es entonces difícilmente entendible fuera del contexto geográfico, dado que se produce y se modifica conforme se interviene en el espacio. En este sentido, las vivencias colectivas del riesgo son en parte derivadas del mosaico de riesgos que conforman el escenario local. El término “mosaico del riesgo” aportado por Cutter (1996) refiere el conjunto de peligros distribuidos en un lugar, por lo que representan el paisaje de amenazas o “hazardscape”. La autora sugiere entender el riesgo a partir de la vulnerabilidad local constituida por los peligros, el tejido social y el contexto geográfico. La aceptabilidad de los riesgos depende de la percepción que se tenga de los riesgos provenientes de las tecnologías así como de los posibles beneficios que pueden reportar estas. Para comprender las causas de algunos comportamientos de riesgo y la razón por la que algunas intervenciones son más aceptables y eficaces que otras hay que considerar tanto los riesgos como los beneficios. Es primordial además, prestar atención a los factores sociales, culturales y económicos para saber cómo percibe y comprende una persona los riesgos que corre. Análogamente, los factores estructurales pueden influir en la adopción de una u otra política de control de un riesgo dado y en el impacto final de las intervenciones destinadas a prevenir los factores de riesgo. La prevención de los riesgos deberá planificarse en el contexto de la sociedad local. La definición propuesta por Pidgeon et al. (1992) en la segunda revisión de la Royal Society sobre este campo de estudio, resulta precisa. A la luz de esta definición, enfoque que esta tesis comparte y defiende, el estudio de la percepción del riesgo desde la perspectiva de las ciencias sociales supone el estudio de las creencias, actitudes, juicios y sentimientos, así como el de los valores y disposiciones sociales y culturales más amplios que las personas adoptan frente a las fuentes de peligro. �Puy (1995), considera que la mayoría de los estudios desarrollados sobre la percepción del riesgo, adolecen de un interés real por incorporar a los modelos de percepción del riesgo factores de tipo social, cultural y/o contextual. Los primeros acercamientos a este campo de estudio asumían, según la autora, que la percepción del riesgo se podía entender como una mera percepción física de estímulos "objetivos", sólo recientemente se ha venido a considerar el riesgo como una construcción social, de ahí que, si tanto el contenido como el proceso de esa percepción son de naturaleza social, de lo que se trata no es de una simple percepción física, sino de una percepción social. Los resultados y conclusiones de los trabajos abordados por Puy (1995) sirven para poner de relieve el alto grado de subjetividad de los juicios sobre el riesgo, y la tremenda complejidad de un fenómeno que puede ser en parte explicado por las características de los riesgos, pero no de forma exclusiva, sino que también esta vinculado a las características socioculturales del sujeto que "percibe", y del contexto en el que se producen y expresan esos juicios perceptivos. Se admite por lo general que antes de interpretar los riesgos y de planear cualquier tipo de comunicación o intervención, deben comprenderse bien las percepciones básicas de la gente y sus marcos de referencia. No se puede dar por supuesto que el público general piensa en los términos y con las categorías mentales adoptados sistemáticamente por los profesionales y otros expertos en riesgos. Aunque evidente, éste es un error común al formular estrategias de intervención. La línea divisoria entre “los expertos” y “el público” no es tan nítida como puede parecer a primera vista. El público general se compone de diferentes segmentos y cada uno de esos segmentos puede tener percepciones y marcos de referencia válidos y diferentes para riesgos similares. Así pues, las estimaciones numéricas de los riesgos y de sus consecuencias, presentadas en términos científicos sobre la base de la evaluación de esos riesgos, deben comunicarse con cautela. La información sobre los riesgos y las vías para su prevención puede ser comunicada por profesionales de alto nivel y reconocido prestigio, ellos pueden ayudar a crear la atmósfera de confianza que debe existir entre todas las partes interesadas para poder adoptar intervenciones y llevarlas a cabo con éxito. �2.2.1 Los estudios sobre percepción social del riesgo: el enfoque psicométrico La corriente más prolífica de estudios sobre percepción del riesgo, afirma Espluga (2002), desde finales de los años 70 del siglo XX, proviene de la psicología cognitiva29, concretamente del enfoque psicométrico (representado por Slovic, Fischhoff, y otros investigadores del Decision Research Oregon). El paradigma o enfoque psicométrico tiene por función: 1) Traducir los conceptos teóricos a indicadores mediante la operacionalización de constructos. 2) Aportar una lógica que posibilita la construcción de técnicas que evalúen rasgos psicológicos, psicosociales o ambientales de los sujetos. 3) Facilitar la articulación entre el discurso teórico y la aplicación práctica de los fenómenos psicológicos.30 Según el paradigma psicométrico, se considera que la comprensión intuitiva del riesgo es un concepto multidimensional que no puede reducirse a un simple producto de probabilidades y consecuencias, sino que hay que integrar otros factores relacionados con todos los efectos indeseables que la gente asocia con una causa específica. En este sentido, las divergencias entre la percepción del público y la de los expertos no se deben sólo a la ignorancia de las magnitudes del riesgo definidas por los científicos, sino que hay otros elementos que las personas tienen en cuenta y que los expertos en ocasiones ignoran. Los primeros trabajos sobre percepción del riesgo según Espluga (2002) intentaban descubrir los sesgos cognitivos que la gente tenía sobre los riesgos originados por ciertas tecnologías. Se pensó que una vez conocidos dichos sesgos cognitivos se podrían poner en práctica estrategias informativas y formativas para que aquellas personas “equivocadas” acercaran su percepción a las definiciones del riesgo realizadas por los expertos y aceptarán aquellas tecnologías o actividades. Hay un cierto consenso entre la bibliografía, plantea Espluga (2002), en considerar que el debate sobre la aceptabilidad de los riesgos se inicia con un artículo de Starr (1969), quien basándose en las “preferencias implícitas” de los individuos, supuso que mediante un balance de daños y beneficios éstos son capaces de determinar hasta qué punto aceptan un riesgo. Sin embargo, con posterioridad se conoce que son muchos los parámetros que pueden usarse para caracterizar al riesgo y las 29 Para León y Montero (1995:39) “…la Psicología cognitiva surge como alternativa a la concepción conductista de la mente como caja negra inaccesible. Es difícil atribuir su aparición a un único autor, pero sí parece claro que su inicio coincide con la aparición y desarrollo de los ordenadores. El funcionamiento de estas máquinas sirve como metáfora al investigador para explorar el funcionamiento de los procesos cognitivos internos”. 30 Métodos psicométricos "Programa de estudio”– curso 2003. [en línea]. [Consultado: 22/01/2007]. Disponible en: http://www.psicologia.unt.edu.ar/programas03/mpsicometricos2003.doc �percepciones sobre el mismo, por lo que su aceptabilidad no está sólo dada en los beneficios que puedan obtenerse. Puy (1995) considera que a pesar de las limitaciones señaladas al enfoque psicométrico (tales como su carácter predominantemente descriptivo, sus pretensiones de universalidad, y las limitaciones propias de cualquier estudio correlacional), este enfoque debe ser reconocido como una aproximación metodológica útil para tratar de entender algunos de los discursos que subyacen en la percepción social del riesgo de una población, y en este sentido, pueden aplicarse a la hora de establecer un diagnóstico descriptivo que contribuya al diseño de determinadas estrategias de gestión e información sobre un riesgo determinado. El estudio desarrollado por Sjöberg y Drottz-Sjöberg (1994) reseña las percepciones de riesgos radiológicos dentro del marco general de la investigación sobre percepción del riesgo, comentando la importancia y las implicaciones que tiene la elección de la terminología empleada, incluyendo además las múltiples definiciones que se dan de riesgo para la percepción y para la comunicación del mismo. Se describen en este trabajo, los factores esenciales que influyen sobre la evaluación subjetiva del riesgo que se encuentran en la literatura y se ilustra como ellos orientan las distintas reacciones respecto del radón en el interior de edificios y respecto de la precipitación radiactiva causada por accidentes de origen nuclear. También se ejemplifican las diferencias entre las evaluaciones del riesgo realizadas por expertos y por el público, presentándose algunos modelos exitosos sobre percepción y aceptación del riesgo y extrayéndose algunas conclusiones generales de las investigaciones. Según Sjöberg y Drottz-Sjöberg (1994), la percepción del riesgo es un tema de investigación en el que se desarrolla gran actividad y citan en tal sentido la bibliografía publicada por Rormann (1991), las reseñas de Brehmer (1987), Drottz-Sjöberg (1991), y de Sjöberg (1979). Para los autores antes citados, las experiencias, las reacciones y las conductas humanas están guiadas por percepciones subjetivas de la realidad, basadas en información relativamente adecuada, de modo que las percepciones del riesgo están soportadas en experiencias subjetivas y en juicios intuitivos. Resulta oportuna para la investigación que se presenta la consideración de los autores antes mencionados sobre los riesgos como esquemas teóricos estimados o construidos según los diversos contextos, ello subraya la idea de que los juicios intuitivos sobre el riesgo están relacionados tanto con estructuras personales, cognoscitivas, emocionales y de motivación, como con los ambientes sociales, culturales y políticos, cuestión que resulta relevante para la gestión local del riesgo. La percepción del riesgo para Sjöberg y Drottz-Sjöberg (1994) depende del contexto en el que un peligro se convierte en realidad, así como del tipo de peligro de que se trata, y de la persona, o tipo �de personas que emiten el juicio. El número de personas en riesgo de convertirse en víctimas o el número de muertos/heridos provocados por un solo evento son factores importantes, tanto como si las víctimas, o aquellos expuestos al riesgo, estaban o no informados del mismo. La exposición de personas no conocedoras de un cierto riesgo, incluyendo a las futuras generaciones imposibilitadas para influir sobre los acontecimientos actuales, ha sido causa, según los autores, de intensos debates éticos. Es importante, por lo tanto, distinguir entre los contextos normales de riesgos cotidianos y los de riesgos catastróficos, así como de eventos con un impacto inmediato o los de desarrollo lento o demorado. El trabajo de Sjöberg y Drottz-Sjöberg (1994), ofrece una síntesis de los factores generalmente utilizados para explicar la percepción del riesgo, lo que sugiere la idea de abordar la percepción social del riesgo como un fenómeno complejo y multicausal. Tabla 1 (Anexo 2) De significativa importancia para la realización de los estudios de percepción de los peligros son las valoraciones hechas por los autores antes citados, al referir la necesidad de tomar en consideración cuestiones tales como: el miedo, el control que supone el individuo que puede ejercer ante el peligro, el origen de este, la elección de los sujetos, los efectos que pueden generar en la población infantil, la presencia de peligros desconocidos, la posibilidad de ser impactado en lo personal, la confianza en las autoridades e instituciones encargadas de gestionar el riesgo, la conciencia ciudadana en materia de riesgos, la relación costo-beneficio, la memoria histórica, la difusión en el espacio y el tiempo atendiendo a que los eventos raros son percibidos como más riesgosos que los comunes y corrientes así como los efectos en la seguridad personal y en las propiedades personales junto a criterios de equidad y justicia social. El estudio de las reacciones individuales y públicas al riesgo, según los autores citados, intentan mostrar qué cosas preocupan a la gente y sugieren que cuando las percepciones del riesgo estén inadecuadamente correlacionadas con las evaluaciones de los expertos en riesgos, se deberá investigar el tema con mayores detalles, completar o corregir la información faltante y suponer, incluso, que ha sido mal interpretada, o tomar acciones que mejoren el nivel sanitario y de seguridad. Es importante la consideración ofrecida en cuanto a que si bien el público puede carecer del conocimiento apropiado, es también cierto que las evaluaciones del riesgo de los expertos están, a veces, influenciadas por apreciaciones y no sólo por consideraciones reales. Algunos autores, han propuesto listas de factores que pueden estar relacionados con la aceptabilidad del riesgo, así por ejemplo, Vlek y Stallen (1980) como valora Espluga (2002), apuntan a un listado de once categorías (las siete primeras más relacionadas con la decisión individual y las cuatro restantes más generales): �• Voluntariedad de la exposición • Controlabilidad de las consecuencias • Distribución de las consecuencias en el tiempo • Distribución de las consecuencias en el espacio • Contexto de la evaluación de la probabilidad • Contexto de la evaluación de la magnitud del daño • Combinación de la probabilidad y de la gravedad del daño • Conocimiento de la actividad o tecnología (familiaridad) • Condiciones de los individuos • Consideraciones sociales (opinión pública) • Confianza en los expertos / legisladores. Otros autores como Otway (1982), según refiere Espluga (2002), elaboraron otros listados, pero advirtieron que nunca se podría listar un conjunto completo y generalizable ya que dichas características pueden ser cualquier cosa que la gente haya aprendido a asociar con la tecnología o actividad de riesgo, por lo que en cada caso concreto se podrían individuar nuevos factores. En la investigación “Percepción Social de los Riesgos y Gestión de las Emergencias Ambientales”, Puy y Aragonés (1997), presentan los resultados empíricos de una investigación inspirada en el paradigma psicométrico sobre la percepción social de riesgos ambientales en el contexto cultural español. La finalidad de su investigación, es explicar cómo las personas entienden ciertos peligros ambientales a través de diversas dimensiones de juicio, tomando en consideración las diferencias grupales en función de la edad, género y nivel educativo de los participantes, con el objetivo, de explorar además, la influencia de los factores sociales y culturales en los juicios sobre el riesgo. Al ser los individuos proclives a valorar la anticipación de los efectos que puede ocasionar una tecnología o un fenómeno natural, la percepción de riesgos pudiera resultar influenciada por el grado de preparación que los individuos tienen para enfrentar de manera efectiva los peligros y desastres en términos generales, y por lo tanto incidir en las respuestas inadecuadas o no que puedan dar ante el problema real una vez que se presenta. Teniendo en cuenta lo antes dicho, resulta significativo conocer cuáles son los peligros que la población considera como más serios, de forma que las organizaciones, puedan proporcionarles la información y el desarrollo de destrezas necesarias para enfrentar los mismos. Igualmente resulta importante conocer las variables personales y sociales predictoras de los juicios de peligrosidad que los individuos establecen porque conociendo los mismos, es posible establecer, qué condiciones �educativas o de intervención social así como qué tipos de personas son más proclives a percibir diferentes niveles de riesgo en cada contexto. Slovic y Weber (2002:7) consideran que “…una estrategia amplia para estudiar el riesgo percibido es desarrollar una taxonomía para los peligros que puede ser usada para entender las respuestas predictivas del riesgo. Un esquema de taxonomías podría explicar por ejemplo las diferencias entre estas reacciones y las opiniones de los expertos (…) El acercamiento más común a esto lo ha empleado el paradigma psicométrico, numerosos estudios llevados a cabo dentro del mismo han mostrado que el riesgo percibido es cuantificable y predecible y que las técnicas psicométricas pueden ser apropiadas para identificar similitudes y diferencias entre los grupos con respecto a las percepciones de riesgo.” Algo semejante sugiere Espluga (2002), al plantear que el paradigma psicométrico puede contribuir a explicar ciertos comportamientos ante los peligros y que las aportaciones de la teoría cultural ayudan a comprender que cada persona se halla inmersa en una red de relaciones que conforma un grupo social que privilegia unas creencias y unos valores respecto a otros, por lo que diferentes personas pueden percibir y temer a diferentes peligros, no obstante, considera el autor, se debe remarcar la importancia de la perspectiva sociológica ya que abre la puerta a una nueva dimensión para entender el funcionamiento en la práctica de la prevención social de riesgos. En un intento por comprender y explicar los comportamientos y actitudes que las personas tienen o escenifican ante el riesgo, desde las ciencias sociales se han añadido nuevas dimensiones a dicho concepto. Así, Douglas y Wildavsky (1982) citados por Espluga (2002), suponen que las creencias y valores compartidos por determinados grupos (sociales y culturales) influyen en la selección de lo que se considera o no como riesgo, de tal manera que, las personas de estos grupos se preocupan especialmente de aquellos acontecimientos o aspectos que más pueden afectar o poner en peligro sus sistemas de creencias o valores, su manera de entender y de vivir las relaciones sociales. Cada grupo social selecciona (inadvertidamente) los riesgos que “quiere” temer con la finalidad de dar coherencia a su forma de vivir y a sus propios valores e ignora el resto de los posibles riesgos que pueden ser relevantes para otros grupos sociales. Desde esta perspectiva, la percepción del riesgo y el comportamiento seguro o inseguro de los individuos puede tener que ver con su socialización en alguna de las tipologías culturales propuestas por los autores: cultura jerárquica, igualitaria e individualista. Espluga (2002) en el análisis que hace sobre la percepción social del riesgo en la dimensión sociológica, cita a Wynne (1996) quien sugiere que las percepciones sociales del riesgo no están tan directamente relacionadas con percepciones o evaluaciones de alguna cosa objetivamente existente, �sino más bien con las relaciones que las personas mantienen con las instituciones responsables de gestionar el riesgo. Según Espluga (2002), como en las estimaciones expertas del riesgo hay numerosos y elevados niveles de incertidumbre, es perfectamente racional que los individuos no se limiten a ellas a la hora de valorar las magnitudes de los riesgos y es lógico suponer que se pregunten también sobre cosas como qué tipo de confianza les merecen las instituciones implicadas en la gestión del riesgo. Las percepciones públicas y las respuestas al riesgo están basadas en juicios racionales sobre la conducta de las instituciones expertas y sobre su capacidad para ser dignas de confianza. En el proceso de investigación se consultó el trabajo “Percepción sobre Riesgos y Cultura de la Población sobre la Gestión de la Crisis” del Centro Europeo de Investigación Social de Emergencias (CEISE) de la Dirección General de Protección Civil de España realizada por García y Puertas (1991). El estudio se realizó desde una óptica global del conjunto de la población española con la finalidad de obtener una primera aproximación para iniciar el conocimiento sobre la percepción de la población y la “cultura” de los españoles acerca de los desastres y de la gestión de las crisis provocadas por emergencias. La investigación, proporcionó elementos de referencia y algunas guías básicas susceptibles de ser utilizadas en otras investigaciones de carácter limitado como zonas específicas, desastres concretos y otras. Para la obtención de la información, se aplicó un cuestionario a 1 411 personas distribuidas por áreas Nielsen31, las variables estudiadas fueron: percepción sobre la probabilidad de riesgos, riesgos sufridos alguna vez, primera sensación ante la crisis, nivel de conocimiento de planes de emergencia, de sistemas de alerta, nivel de formación y medios a través de los que se informó. Otros estudios sobre percepción del riesgo de carácter cuantitativo lo realizan Corral, Frías y González (2003), quienes analizan las respuestas dadas por 200 habitantes de una ciudad del Norte de México. El instrumento diseñado y aplicado investigaba el grado de riesgo percibido en 84 situaciones diferentes, entre las que se incluían peligros potenciales debidos a la naturaleza, el uso de las tecnologías, conductas criminales y comportamientos personales de riesgo, por lo que se valora el riesgo ambiental, social y el propiamente personal. 2.2.2 Los estudios sobre percepción social del riesgo: el enfoque cualitativo Con el objetivo de proveer las ideas necesarias para trabajos, estudios e investigaciones que fundamenten la orientación de inversiones en infraestructura física y desarrollo comunitario en la ciudad de Buenos Aires, en el área metropolitana se realizó un estudio específico de “percepción 31 Áreas Nielsen: cierta distribución geográfica de la población que se asume en las investigaciones sociológicas. Ha sido probada en numerosos estudios. �social de riesgo y opinión comunitaria sobre inversiones necesarias para la prevención y control de inundaciones” en la cuenca del arroyo Maldonado. El documento fue elaborado por la red GAO (Gestión Asociada del Oeste) a solicitud del Banco Mundial. (Balanovski, Redín y Poggiese, 2001) El marco teórico que sustenta el estudio antes mencionado, se basa en tres componentes: la reinterpretación del fenómeno de los desastres y la re-caracterización de su concepción; la actualización sobre la planificación del desarrollo con participación social y por último, el conocimiento de las perspectivas que enfrentan las poblaciones. La metodología empleada, respondió a una combinación de investigación acción y planificación participativa - estratégica, propias del paradigma cualitativo de investigación. También empleando técnicas cualitativas de investigación, Puertas (2003), realiza un trabajo sobre percepción del riesgo y actitud hacia la información de la población afectada por planes de emergencia nuclear, este trabajo permitió detectar los distintos aspectos sociales y emocionales que pueden estar presentes en la vivencia ciudadana de municipios afectados por planes de Emergencia Nuclear. Para lograr los objetivos propuestos en la investigación, eligieron técnicas cualitativas que permitieron abordar el pensamiento colectivo (representaciones mentales, normativas, costumbres), así como los sentimientos y fantasías que se despiertan ante un riesgo como el nuclear. Desde esta perspectiva se utilizaron técnicas de grupo de discusión y entrevistas abiertas, así como técnicas de análisis transaccional que permiten abordar directamente el marco de referencia grupal y las motivaciones, a veces no manifiestas, de hábitos, costumbres y actitudes. Con el objetivo de estudiar en México la manera en que los habitantes tanto de las comunidades urbanas como rurales perciben el riesgo que representa el volcán Popocatépetl, y las estrategias de afrontamiento que utilizan32, se realizó una investigación sobre el desastre desde la óptica de las Ciencias Sociales, que subraya la necesidad del enfoque interdisciplinario para el estudio de la percepción de riesgos así como el condicionamiento cultural y social de la misma33. La investigación, “Estudios de caso en: Caracas, El Salvador, Cali, y México”, analiza experiencias y tecnologías de monitoreo de amenazas para prevenir y mitigar desastres en zonas 32 Existen múltiples definiciones sobre afrontamiento y estilos de afrontamiento las que se presentan tomando en cuenta no sólo la situación sino también las características personales y los factores de índole sociocultural. El término afrontamiento se refiere a las respuestas que tiene un individuo cuando se le presenta una situación que puede ser potencialmente peligrosa. 33 Introducción. [en línea]. [Consultado: 22/01/2007]. Disponible en: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/ documentos/lps/hernandez_p_yg/capitulo1.pdf �de alto riesgo34, el estudio resulta valioso porque introduce como variable la percepción tanto de los habitantes como de las autoridades locales, propone además, un nuevo método de análisis de las variables y de los factores que juegan un papel en el proceso de los desastres urbanos retomado para ello, el método de la cartografía utilizada por la Alianza para un Mundo Responsable, Plural y Solidario promovida por la Fundación Charles Leopold Mayer. El principal objetivo de la herramienta empleada es que permite la visualización de las relaciones entre diferentes tópicos relativos al riesgo y el desastre. Un estudio de tipo cualitativo realizado durante los meses de julio y agosto de 1998 entre la población residente en zonas próximas al vertido tóxico de minas de Aznalcóllar35, en Sevilla, España, resulta útil para la presente investigación al aportar claves para el análisis sobre la percepción de riesgos en la población de la zona próxima al vertido, haciendo hincapié en los riesgos percibidos para la salud de las personas, las fuentes de información, su credibilidad, y las expectativas ante el futuro. Este estudio utilizó técnicas cualitativas combinadas, consistentes en entrevistas semiestructuradas y grupos focales. Los resultados arrojaron la existencia de una percepción de las consecuencias económicas del vertido y en un segundo plano las posibles consecuencias para la salud. Los autores del estudio antes mencionado, subrayan la importancia de considerar la gestión del riesgo no únicamente o simplemente como un asunto científico o técnico, sino más bien como cuestión profundamente conformada por juicios sociales, actitudes y valores, así como por procesos políticos y organizacionales, problemática que se inscribe en el nuevo paradigma de la «sociedad del riesgo» en el que se cuestionan el papel de los sistemas de expertos ante la incertidumbre inherente a los riesgos modernos (escapes nucleares, efecto 2000, vertidos tóxicos, vacas locas, dioxinas, ingeniería genética y otros), el estudio reivindica una vía distinta que consistiría en recuperar el protagonismo a través de la participación informada en la toma de decisiones. La investigación “Riesgo, espacio y percepción: una aproximación” de (Ley García, 2005) tiene como objetivo general explorar la relación que existe entre la construcción espacial del riesgo y la percepción social del mismo en Mexicali (México), atendiendo al desarrollo acelerado de industrialización experimentado por esta ciudad, a partir del tránsito de la industria enfocada a 34 Estudios de caso en: Caracas, El Salvador, Cali, México en zonas de alto riesgo. [en línea]. México: Instituto Politécnico Nacional: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica: Coalición Internacional del Hábitat, 2003. [Consultado: 22/01/2008]. Disponible en: http://www.hic-net.org/document.asp?PID=262 35 Percepción de riesgos ambientales: estudio cualitativo realizado en la zona del vertido tóxico de Aznalcóllard. Gaceta Sanitaria, 14 (3), (mayo 2000). [en línea]. [Consultado: 22/01/2007]. Disponible en: http://doyma.es/cgi-bin/wdbcgi.exe/doyma/mrevista.pdf?pident=13002289 �alimentos y bebidas en los años 60, a una actividad eminentemente maquiladora en los años 80 con industria electrónica, eléctrica, metalmecánica y de equipo de transporte. La investigación de (Ley García, 2005) se centra en explorar el estado de comunicación del riesgo a través de la comparación entre los riesgos urbanos “reales” y los socialmente percibidos. La pregunta central de trabajo es si ¿el riesgo construido es mayor o menor que el socialmente percibido? La autora considera que responder a esta pregunta conduce en primer lugar a explorar el nivel de conocimiento social de los peligros del entorno manifiesto en los fenómenos de invisibilidad y amplificación social y junto con ello el requerimiento de explorar el nivel de comunicación “oficial” del riesgo como elemento detonador de conflictos sociales. Sobre el particular Lavell (2005b: 36) plantea: “La subjetividad del riesgo se hace explícita en el contexto de las acciones tomadas para enfrentarlo. O sea, aún cuando el riesgo exista y pueda ser sujeto de objetivización a través de procesos científicos que pretenden medir sus dimensiones, establecer sus parámetros, en fin, medir y cuantificarlo, la decisión y la opción de enfrentar y reducirlo está condicionado por las percepciones y representaciones que existan sobre ello por parte de distintos actores sociales, las cuales, a su vez, están condicionadas, entre otras cosas, por los intereses, condiciones sociológicas y de vida, coyunturas, estatus económico y social, educación y cultura de los individuos y colectividades bajo riesgo o encargados institucionalmente para gestionarlo”. En América Latina en opinión de Lavell (2005a:36), las condiciones en que vive una gran parte de la población bajo riesgo, ayudan a explicar por qué los estudios puros de la percepción, nunca han atraído mucho a los investigadores. Así, en contextos donde la población vive en condiciones de escasez o pobreza y sus oportunidades reales de evitar o reducir el riesgo son mínimas, debido a los pocos recursos con los cuales cuentan para enfrentar el problema, la percepción que tengan no constituye una variable clave en términos de explicar su comportamiento frente al riesgo. Aún en condiciones de una percepción “correcta” de los niveles de amenaza y riesgo, el comportamiento posible estará condicionado por factores estructurales ligados al contexto vivencial y las condiciones de vida y cotidianeidad de los individuos, familias o comunidades, y no por sus niveles de percepción respecto de la situación de riesgo como tal. La importancia del conocimiento de las percepciones del riesgo para el desarrollo de una adecuada cultura de la prevención a nivel comunitario, así como las valoraciones sobre la literatura antes realizadas, guían el estudio de caso que se presenta justo en el momento en que las metodologías para tales propósitos están hoy en fase de elaboración en Cuba, lo cual le concede novedad e importancia práctica a la investigación. �El estudio de caso se inicia con la caracterización de los peligros y la vulnerabilidad en el Municipio de Moa, se caracterizan además, el medio socioeconómico del Consejo Popular Rolo Monterrey, así como los asentamientos ubicados en el mismo. 2.3 Estudio de caso: Consejo Popular Rolo Monterrey • Caracterización de los peligros y la vulnerabilidad en el Municipio Moa Para la elaboración del Capítulo en general, fueron fuentes esenciales, los documentos, mapas y registros aportados por el Consejo Municipal de Defensa y el Centro de Gestión para la Reducción del Riesgo de Desastres, ellos permitieron obtener información previa para delimitar los aspectos a tomar en consideración en la entrevista en profundidad36, así como determinar quienes debían ser entrevistados. Se controla el tiempo de permanencia en el ejercicio de las funciones de los entrevistados, fijando en este sentido, más de cinco años. La entrevista en profundidad realizada se dirigió al aprendizaje sobre acontecimientos y actividades que no se pueden observar directamente en todos los casos. (Anexo 3). En este tipo de entrevista según Taylor y Bogdan (2002:103), el “…rol de los informantes no consiste simplemente en revelar sus propios modos de ver, sino que deben describir lo que sucede y el modo en que otras personas lo perciben…”. La muestra para la entrevista en profundidad, la conformaron 20 personas consideradas para esta investigación como actores claves. Los actores claves, son miembros de una comunidad o grupo, que por su status social en ese contexto o por sus conocimientos y experiencias, representan importantes fuentes primarias de información que ayudan al investigador a penetrar en los problemas y comprender el escenario social en que se desarrolla. En el epígrafe 2.3.5, se resumen los principales criterios emitidos por los entrevistados. Se consideraron actores sociales claves: Presidente del Consejo Popular Rolo Monterrey, Delegados de Circunscripciones y autoridades de la Zona y el Consejo Municipal de Defensa así como responsables de la gestión del riesgo en las empresas del territorio, quienes ofrecieron los criterios que permitieron conocer los peligros y vulnerabilidades generadas en este contexto y que se detallan a continuación. El municipio Moa se encuentra, según la regionalización económica de Cuba realizada por Propín (1992), en la Macrorregión Económica Oriental, formando parte de la subunidad taxonómica regional Guantánamo - Moa - Baracoa (Mesorregión), que posee características socioeconómicas 36 “…Por entrevistas cualitativas en profundidad entendemos reiterados encuentros cara a cara entre el investigador y los informantes, encuentros éstos dirigidos hacia la comprensión de las perspectivas que tienen los informantes respecto de sus vidas, experiencias o situaciones, tal como las expresan con sus propias palabras. Las entrevistas en profundidad siguen el modelo de una conversación entre iguales, y no de un intercambio formal de preguntas y respuestas…” (Taylor y Bogdan, 2002:101) �mixtas agroindustriales y está compuesta por territorios predominantemente montañosos, donde a pesar de que su base industrial encuentra sus expresiones más acentuadas en la agroindustria especializada en el cultivo del café y la rama azucarera, se distingue el caso del municipio Moa por poseer una estructura económica polarizada en la minería no ferrosa, reportando también actividad en la rama química y portuaria. Moa, situada al Noroeste de la provincia de Holguín, limita al Noroeste con el Océano Atlántico, al Sur con los límites del municipio de Baracoa y Yateras (actualmente provincia de Guantánamo) y al Oeste con el municipio de Sagua de Tánamo. El territorio tiene una extensión de 732,6 km2. Su población asciende a 72 414 habitantes. Es un municipio de alto grado de urbanización con 61 836 habitantes en el área urbana. El crecimiento demográfico de la población del municipio experimenta una dinámica de crecimiento sostenido desde 1976 y en mayor medida a partir del año 2000 como se aprecia en la Tabla 2 manifestando por consiguiente un incremento de su densidad poblacional. La componente que más ha influido en la dinámica del crecimiento demográfico del municipio Moa ha sido la mecánica (migración), y no la componente natural, que se ha caracterizado por un comportamiento discreto y bajo de su tasa de natalidad y mortalidad. Tabla 2 Tasa anual de crecimiento y densidad poblacional en Moa Años 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Tasa anual de crecimiento (por mil hab.) Densidad de población (hab./km2) 2,5 2,6 3,7 8,5 5,6 6,1 9,7 95,4 95,6 96,0 96,8 97,4 98,0 98,9 El desarrollo industrial se inicia en Moa a partir de la década del cincuenta con la exploración de los yacimientos lateríticos de Moa por parte de la Nicaro Nickel Co. subsidiaria de la Freeport Sulphur Co. En enero de 1957 se inician los trabajos de construcción de la Moa Bay Minig Company devenida al triunfo de la revolución Empresa Estatal Socialista “Comandante Pedro Sotto Alba”y a partir del 1ro de diciembre de1994 Empresa Moa Nickel S.A. Comandante Pedro Sotto Alba, única empresa mixta en el territorio actualmente en proceso de expansión. En 1986 fue puesta en marcha la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara, ubicada en las proximidades del Consejo Popular Rolo Monterrey, esta Planta utiliza la tecnología lixiviación �carbonato amoniacal (proceso Caron). Está diseñada para producir 30 mil toneladas anuales, produce Oxido de Ni + Co sinterizado y en polvo y Sulfuro enriquecido de Ni + Co.37 Una tercera planta con igual capacidad y tecnología que la anterior, situada en la zona conocida por Las Camariocas, comenzó a construirse en colaboración con el CAME (Consejo de Ayuda Mutua Económica), actividad que se interrumpe con la desaparición del campo socialista. En el territorio se asientan importantes objetos industriales y varias entidades que conforman, junto a la Ernesto Che Guevara, Las Camariocas y la René Ramos Latour en Nicaro, el Grupo Empresarial Cubaníquel como complejo industrial minero metalúrgico y de investigación desde 1984. Entre estos objetos industriales se destacan la Empresa Mecánica del Níquel Comandante Gustavo Machín (1987), la Empresa de Construcción y Reparaciones de la Industria del Níquel (1974), la Unidad Básica Puerto de Moa, la Unidad Empleadora del Níquel, La Empresa de Servicios del Níquel (1993), Centro de Información y Superación del Níquel y el Centro de investigaciones del Níquel (1987), así como el Instituto Superior Minero Metalúrgico (1976) donde se forman a los profesionales para esta industria y sus dependencias. En Moa, la industrialización determina necesariamente una modificación en la ocupación social del espacio que se traduce en la intensificación del desarrollo urbano. Y en términos de desarrollo urbano se da un impulso estratégico a esta zona para consolidar el intercambio internacional y la infraestructura industrial convirtiéndose en un importante polo para el desarrollo económico de Cuba. El desarrollo de la industria del Níquel como necesidad económica del país demandó la creación de una infraestructura social en correspondencia con la demanda de fuerza de trabajo y el propio crecimiento de la población, que muestra hoy resultados favorables en la educación, la salud, el deporte y la cultura, al mismo tiempo que como resultado de este desarrollo industrial, incrementa su vulnerabilidad ante peligros de carácter diverso. • Peligros en el territorio de Moa Por su origen los peligros se clasifican en: naturales, tecnológicos y sanitarios atendiendo a la Directiva No 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional. Los peligros naturales comprenden: ciclones tropicales, intensas lluvias, tormentas locales severas, penetraciones del mar, deslizamientos de tierra, sismos, intensas sequías e incendios en áreas rurales. 37 Para la comprensión de la dinámica de desarrollo industrial experimentada por la Industria del Níquel en Moa, resulta interesante y oportuna la perspectiva que ofrecen los Estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad en torno a la relación tecnología – política, algunas consideraciones al respecto aparecen en Almaguer (2002). �Los peligros denominados tecnológicos consideran: accidentes catastróficos del transporte (marítimos, aéreos y terrestres), accidentes con sustancias peligrosas, explosiones de gran magnitud, derrames de hidrocarburos, incendios de grandes proporciones en instalaciones industriales y edificaciones sociales, derrumbes de edificaciones, ruptura de obras hidráulicas. Los peligros sanitarios están representados por enfermedades que pueden originar epidemias, epizootias, epifitas y plagas cuarentenarias. Resulta importante destacar que desde finales de la década de los 90 del pasado siglo XX se observa un incremento en el azote de huracanes, tendencia que según los expertos aumentará en el futuro. Otros fenómenos como las penetraciones del mar ocurren en zonas bajas del litoral en cualquier momento del año como consecuencia de ciclones tropicales, fuertes vientos del sur y frentes fríos. Entre las zonas más amenazadas se encuentran el litoral de Baracoa y la costa norte de Holguín. En el país existen 220 asentamientos poblacionales en zonas de penetración del mar, entre ellos, Moa. Además de los huracanes, ciclones y otros fenómenos de carácter meteorológico el peligro sísmico es real, fundamentalmente para la región Sur - Oriental por su cercanía a la principal zona sismo generadora del área del Caribe que es el contacto entre la placa del Caribe y la placa de Norteamérica. La región de Moa ha manifestado históricamente un bajo nivel de actividad sísmica, ya que no existen reportes históricos de la ocurrencia de algún terremoto fuerte con epicentro cercano a esta localidad con anterioridad a 1992, sin embargo el 20 de marzo de 1992 se registró un terremoto de magnitud Richter Ms = 4.5, a 36 km al Este de la ciudad de Moa (Chuy, 1999). Después del sismo de 1992 otros 3 sismos fueron reportados por la población de Moa con intensidad de IV grados MSK, posteriormente el 28 de Diciembre de 1998 comenzó una larga serie sísmica. Hasta el 4 julio de 1999 se reportaron 16 eventos perceptibles y fueron registrados por la red de estaciones sismológicas 437 temblores de diferentes rangos energéticos. La región de Moa ha continuado manifestando una actividad sísmica significativa. (Chuy, 1999). La ocurrencia de un sismo ocasiona pérdidas de vidas humanas y económicas pudiendo inducir desastres tecnológicos como resultado de la rotura de tuberías con el consiguiente peligro de expansión de sustancias tóxicas propias de los procesos industriales que en las Plantas niquelíferas de Moa tienen lugar, en este caso el riesgo está dado por la cantidad de personas expuestas en dependencia de la envergadura de la avería y de la dirección del viento para las sustancias en estado gaseoso. Una rotura de estas tuberías también provocaría la paralización inmediata de las Plantas de Proceso, con una repercusión económica significativa. �Dadas las características de la cuenca del Río Moa, y el régimen de precipitaciones del territorio las inundaciones de origen pluvial, constituyen el peligro más frecuente y que mayores afectaciones genera en el Consejo Popular Rolo Monterrey. Un alto riesgo inducido por el hombre es la existencia de la presa Nuevo Mundo, vulnerable a movimientos sísmicos y por ende convierte en zonas de riesgo toda el área aguas abajo de la cortina, en el caso de la rotura de ésta. Las instalaciones de la Empresa Comandante Pedro Sotto Alba Moa Níkel S. A. y parte la población de este Consejo, están ubicadas dentro de la cuenca hidrográfica del Río Moa y por consiguiente resultan vulnerables a estos peligros. Se identifican en el territorio otros peligros que se pueden clasificar como potenciales (enfermedades que pueden originar epidemias, epizootias, epifitias y plagas cuarentenarias, accidentes catastróficos del transporte, accidentes con sustancias peligrosas, explosiones de gran magnitud, incendios de grandes proporciones en áreas rurales, instalaciones industriales y construcciones sociales, derrames de hidrocarburos, deslizamientos del terreno y la ruptura de obras hidráulicas ya mencionado). En correspondencia con lo anterior pueden considerarse vulnerabilidades construidas en el territorio de Moa, las siguientes: 1. Base de Amoniaco Anhidro en el Puerto de Moa con 15000 t de capacidad de almacenaje 2. Plantas de Proceso que utilizan sustancias tóxicas peligrosas en la Empresa Pedro Sotto Alba (Balas de almacenaje de H2S con capacidad de 52 t) 3. Planta Potabilizadora de agua de la Empresa Comandante Che Guevara con 5 t de Cloro 4. Presa Nuevo Mundo con capacidad de embalse de 141 Mm3 cuya rotura provocaría afectaciones a los objetivos económicos y sociales y la población ubicada en el área de inundación (10 412 personas), además del cierre de las vías de acceso hacia los puestos de dirección para caso de desastre de algunos objetivos económicos y zonas de defensa. 5. Fondo habitacional y principales objetivos económicos. 6. Zonas bajas inundables por intensas lluvias y penetraciones del mar. 7. Vías destinadas a la transportación de productos tóxicos. 8. Tuberías cuya avería provoque escape de sustancias peligrosas en el Puerto de Moa, las fábricas Pedro Sotto Alba y Ernesto Che Guevara en especial en la base de Amoniaco, las líneas de tuberías y la potabilizadora de agua. 9. Las Empresas Che Guevara, Pedro Sotto Alba, Empresa Mecánica del Níquel y Puerto Moa, por la cantidad de sustancias químicas e incendiarias que poseen en existencia. �10. Base de combustible del Puerto Moa, con una capacidad total de almacenaje de 115 000 t, y en la tubería submarina asociada al campo de boyas. • Caracterización del Consejo Popular Rolo Monterrey El “Consejo Popular Rolo Monterrey” se ubica al Sureste de la ciudad, limita al Norte con el Océano Atlántico, al Sur con el yacimiento Moa Oriental, al Este con la presa de colas de la Empresa Comandante Che Guevara y al Oeste con el Consejo Popular 26 de Junio. Incluye tanto al Reparto Rolo Monterrey, Río Mina, Reparto Pedro Sotto Alba como a La Veguita. (Fig. 1), (Anexo 4) El centro industrial más importante en el Consejo es la Empresa Moa Nickel S.A. Comandante Pedro Sotto Alba. Otro centro laboral próximo al Consejo es el Puerto de Moa, empleado para el embarque de Níquel y Cobalto, así como para la importación de los insumos de las industrias del Níquel del Municipio, incluyendo el combustible. Existe en el Puerto una Base Receptora de Amoníaco, y una Unidad Distribuidora de Combustible con su Base de Almacenamiento, todo ello representa la probabilidad de ocurrencia de desastres en el territorio. Se ubican también en el Consejo, la Empresa de Servicios del Níquel (ESUNI) y la Empresa de Servicios Técnicos de Computación y Electrónica del Níquel. Cuenta también con un aeropuerto moderno con una pista de 2 000 metros de longitud. El Reparto Rolo Monterrey se ubica en la ciudad de Moa, al extremo Este del centro de la ciudad, limita al Norte con la Bahía de Moa, el aeropuerto y el antiguo depósito de colas, por el Este con el coto minero de la Fábrica Che Guevara, por el Sur con el depósito de colas de la Empresa Moa Nickel S.A. Comandante Pedro Sotto Alba, embalse de agua, Río Cabañas y el asentamiento de La Veguita y al Oeste con la concesión minera de Moa Nickel S.A. Pedro Sotto Alba, Río Cabañas y el Reparto Armando Mestre. En sus inicios se edificaron en este reparto, para los técnicos norteamericanos y algunos cubanos, 255 viviendas uniplantas con cubiertas de placa y amplios jardines, las que se distinguían por sus comodidades atendiendo al nivel jerárquico de su propietario. Posteriormente se construyeron varios edificios empleando la técnica soviética conocida como gran panel, que rompieron con la arquitectura tradicional del Reparto de marcada influencia norteamericana. El nivel de escolaridad de su población es alto dado el número de profesionales que residen en el mismo. Más del 70 %, de sus habitantes son trabajadores del Níquel, fundamentalmente de la Empresa Moa Nickel S.A. Comandante Pedro Sotto Alba y Comandante Ernesto Che Guevara. El asentamiento Río Mina, en el propio Reparto Rolo Monterrey, se ubica en una pendiente próxima al Río Cabañas, se caracteriza por condiciones precarias de vida manifiestas en el estado �constructivo de las viviendas, el peligro de sufrir inundaciones y por los niveles de contaminación ambiental a los que están expuestos sus habitantes por el vertimiento del licor residual (WL)38 de la Empresa Comandante Pedro Sotto Alba Moa Níkel S. A. Reparto Pedro Soto Alba Este Reparto fue generándose a partir de las edificaciones de la Empresa Constructora y Reparadora del Níquel (ECRIN), esta empresa fue reubicada como consecuencia de inundaciones sufridas. El área del Reparto Pedro Soto Alba, así como la zona sudeste del aeropuerto son vulnerables a las inundaciones de origen pluvial y frecuentemente su población resulta evacuada ante el peligro que estas representan. La Veguita La mayor parte de La Veguita se encuentra ubicada dentro de los límites establecidos en la Concesión Administrativa Minera Moa Oriental. La vida tanto económica como social de La Veguita, puede a partir de su infraestructura, catalogarse de asentamiento precario al no contar con fuentes propias de empleo, presentar altos niveles de contaminación ambiental y encontrarse ubicado sobre zonas de yacimientos de níquel, aspectos que le imponen fuertes limitantes a su crecimiento. El 99 % de la población recibe el agua a través de la red de acueducto y los residuales son evacuados en letrinas. En La Veguita no existe red de alcantarillado. En este asentamiento el estado de la vivienda es deplorable en correspondencia con el carácter de asentamiento disperso que ha experimentado un crecimiento espontáneo y desorganizado. La red eléctrica del alumbrado es deficiente y se encuentra en mal estado por conexiones realizadas de forma arbitraria y sin requerimientos técnicos. La Veguita presenta dificultades de accesibilidad, su vía principal de acceso como resultado de la explotación del yacimiento Moa Oriental, se convirtió en parte de un camino minero lo que incrementa el riesgo de accidentes. La comunicación por vía terrestre se imposibilita frecuentemente como resultado de las crecidas del río Moa Las caracterizaciones hechas, la consulta de documentos y los elementos que aportaron las entrevistas en profundidad permitieron el diseño del estudio empírico. 38 El licor residual conocido como WL se genera en la planta de precipitación de sulfuros, es de coloración azulosa y olor desagradable por la presencia de sulfuro de hidrógeno (H2S). Esta solución sale del proceso a una temperatura de 90 - 95 Co, posee partículas en suspensión de sulfuros de Ni + Co, alta acidez y varios metales disueltos. Se vierte al río Cabañas, afluente del río Moa, y finalmente al mar. �2.3.1 Diseño del estudio empírico La metodología utilizada en la investigación combina estrategias metodológicas cualitativas y cuantitativas: utiliza la entrevista estructurada como técnica del paradigma cuantitativo y la entrevista a informantes claves. Los métodos cualitativo – cuantitativo y las técnicas a ellos inherentes pueden aplicarse conjuntamente según las exigencias de la situación investigada, ellos pueden complementarse en el estudio de un mismo fenómeno, esto se denomina triangulación metodológica y se utiliza para corregir los inevitables sesgos presentes en ambos paradigmas. En este caso se utiliza para explorar y describir las diferentes percepciones del riesgo en los habitantes del “Consejo Popular Rolo Monterrey”. La metodología cualitativa es de gran utilidad para el análisis de los fenómenos complejos, para el estudio de casos, para la descripción y estudio de unidades naturales como organizaciones y comunidades concretas. (Pérez, 1994). La metodología cualitativa se asume teniendo en cuenta que permite al investigador ver el escenario y a las personas desde una perspectiva holística; las personas, los escenarios o los grupos no son reducidos a variables, sino considerados como un todo en el contexto de su pasado y de las situaciones en las que se hallan. La investigación desarrollada puede clasificarse como un caso de estudio de tipo interpretativo. Los estudios de casos de tipo interpretativo contienen descripciones ricas y densas que se utilizan para ilustrar, defender o desafiar presupuestos teóricos defendidos, antes de recoger los datos. Según Pérez (1994), los estudios de casos presentan las ventajas siguientes: • Representan un método apropiado para investigar a pequeña escala en un marco limitado de tiempo, de espacio y de recursos. • Pueden servir a múltiples audiencias y por tanto contribuir a la democratización en la toma de decisiones. • Considerados como productos pueden formar un archivo de material descriptivo lo suficientemente rico como para admitir interpretaciones posteriores. • Los estudios de casos son “un paso a la acción”, parten de ella y contribuyen a ella al dar la posibilidad de introducirlas en la práctica, sus resultados son útiles para el trazado de estrategias de desarrollo comunitario, para el autodesarrollo individual e institucional. El diseño metodológico del estudio de caso que se presenta parte de las consideraciones teóricas y metodológicas presentes en los estudios sobre percepción social del riesgo descritos, así como de �los estudios de percepción desarrollados en Cuba por el Centro de Información, Gestión y Educación Ambiental y el Centro de Investigaciones Psicológicas y Sociológicas, (CIGEA- CIPS)39. El estudio sobre la percepción social del riesgo ante situaciones de desastres naturales y tecnológicos selecciona al Consejo Popular Rolo Monterrey por considerarse su población permanentemente expuesta a peligros diversos. Se valoró la metodología elaborada para el “Estudio de apreciación de los peligros de desastres”. “Caracterización de la percepción del peligro ante desastres naturales en comunidades en lugares críticos” propuesta por el Equipo de Estructura Social y Desigualdades del Centro de Investigaciones Psicológicas y Sociológicas, (CIPS)40 del CITMA (Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente) cuyos objetivos eran: • Organizar y orientar la realización de los estudios sobre percepción del peligro ante fenómenos naturales. • Caracterizar las percepciones sobre peligros ante fenómenos naturales en poblaciones expuestas a eventos definidos. • Identificar grupos por niveles de vulnerabilidad ante el peligro. La metodología propuesta por el (CIPS) permite la clasificación de la población atendiendo a sus percepciones sobre los peligros en tres grupos: percepción alta, media y baja empleando para ello un esquema descriptivo de amplia utilización en los estudios de percepciones: la tríada conocimiento – sensibilidad – disposición al cambio, que son las categorías básicas asociadas a la incorporación de un concepto de sostenibilidad en la actividad cotidiana de los diversos actores sociales. Resultan valiosas en ella además, las dimensiones y variables que a partir de la tríada antes mencionada se definen, al abarcar estas las diferentes fases del ciclo de reducción de desastres (prevención, preparativos, respuesta y recuperación) 39 Percepciones medioambientales en la sociedad cubana actual. Un estudio exploratorio. [en línea]. [Consultado: 24/01/2002]. Disponible en http://wwwcentre.unep.net/Cuba/percepcion.htm. 40 CUBA. CITMA. Estudio de apreciación de los peligros de desastre. Perfil metodológico de la tarea “Caracterización de la percepción del peligro ante desastres naturales en comunidades en lugares críticos. Equipo de Estructura Social y Desigualdades. [documento digital]. La Habana: Centro de Investigaciones Psicológicas y Sociológicas (CIPS), 2007. �La metodología propuesta por el (CIPS)41 , no obstante lo analizado, no se consideró apropiada para la presente investigación ya que la misma sólo contempló algunos peligros de carácter natural (fuertes vientos, penetraciones del mar e intensas lluvias), excluyendo otros de igual índole y de significativa importancia para el territorio de Moa; al mismo tiempo, no previó el estudio de la percepción de peligros tecnológicos, ni la posible falta de memoria histórica y/o experiencia de desastres en la población, lo que a nuestro juicio no permite su aplicación a este contexto y por consiguiente la diversidad de escenarios posibles de riesgo y niveles igualmente diferentes de vulnerabilidad. Para el contexto minero de Moa dadas las características industriales del territorio y su ubicación geográfica, se consideró la necesidad de explorar un número mayor de peligros de carácter natural así como el estudio de las percepciones sobre los peligros tecnológicos también previstos en la Directiva No. 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional42 proponiendo para ello el empleo del paradigma psicométrico como parte del instrumento diseñado y aplicado, evaluando diez atributos del peligro al incluir la percepción sobre la vulnerabilidad y no nueve atributos como Puy y Aragonés (1997) y Slovic y Weber (2002) lo que supone un enriquecimiento del método en su aplicación. Emplear el paradigma psicométrico resulta útil en tanto las técnicas psicométricas son apropiadas para identificar similitudes y diferencias entre los grupos con respecto a las percepciones de riesgo, lo que permite contribuir positivamente a la comunicación del riesgo. Como parte de la fase de diseño del estudio, se construyó un instrumento de medida consistente en una entrevista estructurada para evaluar las percepciones del riesgo en situaciones de desastres naturales y tecnológicos con las adecuaciones antes explicadas. En el proceso de obtención de la información se consideró útil el uso de la entrevista estructurada como instrumento de recogida que homogeniza, para todos los individuos de la muestra, la información recogida a través de las preguntas planteadas. 41 “En el año 2006 el Estado Mayor de la Defensa Civil orienta a la Agencia de Medio Ambiente del CITMA la “Implementación de los estudios de peligros, vulnerabilidades y riesgos para la reducción de desastres para la Republica de Cuba”. Como experiencia piloto se tomó la Ciudad de La Habana y sus quince municipios y en esta primera etapa se concentró en el examen de tres eventos fundamentales que son los que más nos afectan, asociados a los ciclones tropicales y a los sistemas frontales: inundaciones por lluvias intensas, inundaciones por penetraciones del mar y afectaciones por fuertes vientos”. Equipo de Estructura Social y Desigualdades. Centro de Investigaciones Psicológicas y Sociológicas (CIPS.) CITMA. Estudio de apreciación de los peligros de desastre. Perfil metodológico de la tarea “Caracterización de la percepción del peligro ante desastres naturales en comunidades en lugares críticos”. Documento digital. 42 CUBA. Directiva No. 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional. Planificación, organización y preparación del país para situaciones de desastre, 2005 �El estudio de percepción del riesgo estuvo dirigido a: • Identificar la percepción del riesgo en la población del Consejo Popular Rolo Monterrey a partir de conocer cuáles son los principales peligros percibidos por su población. • Analizar las diferencias respecto a los principales peligros identificados por la población del Consejo Popular según variables sociodemográficas tales como edad, sexo y nivel de escolaridad. • Analizar las diferencias en la percepción de los peligros percibidos en los estratos objetos de estudio. • Obtener la jerarquía de peligros percibidos en cada estrato estudiado y en el Consejo Popular en general. • Estudiar las diferentes dimensiones cualitativas del riesgo según el enfoque psicométrico incorporando la dimensión vulnerabilidad a las nueve características clásicas estudiadas desde este enfoque. • Conocer mediante entrevistas en profundidad a actores claves, los riesgos, peligros y vulnerabilidades presentes en el territorio y en particular en el Consejo Popular objeto de estudio. • Diseño y composición de la entrevista estructurada Para estudiar las características socio-demográficas de los individuos entrevistados se consideraron las variables edad, sexo, nivel de escolaridad y ocupación, ya que en varios estudios ha sido comprobada existe cierta relación entre estas y las percepciones de peligros y riesgos según la literatura consultada. (Slovic y Weber, 2002; Puy y Aragonés, 1997) Con la finalidad de medir las diferentes variables o atributos del riesgo en los habitantes expuestos, se empleó el enfoque psicométrico antes mencionado, consistente en la combinación de una Escala del tipo Likert de 5 puntos con un diferencial semántico, otorgándose un punto como puntuación mínima al ítem y 5 puntos a una respuesta que otorga el valor máximo al ítem propuesto. La elección de la escala de Likert, supone que la percepción de un sujeto viene dada por el valor obtenido en cada proposición o ítem. Cabe resaltar que se utiliza esta técnica porque cada ítem se refiere a un atributo específico de la percepción del riesgo; otra cuestión a destacar de la escala escogida, es que utiliza una categorización del continuo de percepción del sujeto, graduada según la intensidad. Como la valoración que ofrecen los sujetos no supone una distribución uniforme en el continuo y no está asegurado que haya intervalos iguales, el resultado cuantitativo de la escala es de naturaleza ordinal, sin embargo, lo común es que se le trabaje como de razón o intervalo. �El análisis de los datos permite la creación del perfil característico de la percepción para cada tipo de peligro. Siguiendo la tradición psicométrica, se calcula la media aritmética de las valoraciones dadas por los sujetos a cada peligro en cada atributo o característica. A partir de esta información se construye una representación gráfica del perfil de cada peligro, y la comparación de los diferentes perfiles, ofrece una panorámica descriptiva de las valoraciones realizadas por los habitantes en cada barrio. En este esquema de análisis, se puede sustituir la media aritmética por otro índice de tendencia central como la mediana o la moda, también es posible incluir una valoración de la dispersión como la variancia (si se opta por usar medidas basadas en momentos de la distribución), o la amplitud intercuartil (si se opta por usar medidas basadas en ordenaciones). Una estrategia para resumir la estructura de datos obtenidos es el análisis de regresión múltiple aplicado a cada riesgo, de esta forma, se utiliza la medida de riesgo global como variable criterio y la puntuación en cada atributo como variables predictoras y con ello se obtiene, para cada peligro, la combinación lineal de atributos del riesgo que mejor predice el riesgo total percibido. La entrevista estructurada está formada por 3 preguntas. (Anexo 5) • La pregunta No 1, explora una única variable: el conocimiento por parte de los habitantes del Consejo Popular sobre los diferentes peligros que pueden afectarlos, y recaba información, sobre los principales peligros que el sujeto identifica en función de lo que pudiera considerar su “exposición personal”. Esta cuestión explora aquellos peligros que los individuos consideran como más importantes, ya sea por su experiencia personal, actitudes o creencias, lo cual permite comprender cuáles son los peligros a los que los sujetos se sienten mayormente expuestos, los que valoran que les afectan o pudieran afectar directamente. • La pregunta No 2 busca evaluar los diferentes variables o atributos del riesgo (variables numeradas de A1 a A11) • La pregunta (G1) es de tipo general y se dirige a obtener una estimación de la variable magnitud del riesgo percibido. La pregunta incorpora aclaraciones para estandarizar la gravedad de los desenlaces que se deben considerar (pérdidas de salud muy graves) y la latencia (tanto las consecuencias que suponen pérdidas de salud a corto plazo, como a medio o largo plazo). Para la pregunta No. 2, y atendiendo a un tipo específico de peligro, las variables son: ¾ A1: explora el factor conocimiento que tiene el sujeto sobre el peligro. �¾ A2: explora el factor conocimiento que el sujeto atribuye a los responsables de la prevención, en íntima relación con el conocimiento de los responsables, con la confianza en ellos y con la aceptación de las medidas preventivas que se proponen. ¾ A3: explora la respuesta emocional de temor, la característica más predictiva del riesgo global percibido. ¾ A4: evalúa el concepto “vulnerabilidad” o “susceptibilidad” ante el peligro, cuestión central en la gestión del riesgo. ¾ A5: explora la percepción del sujeto sobre la novedad o antigüedad del peligro, dado que la familiaridad con el peligro puede generar su no reconocimiento. ¾ A6: evalúa la percepción de la gravedad de las consecuencias, la que se corresponde con la magnitud de la pérdida, que es una de las variables constitutivas de la definición técnica de riesgo. ¾ A7: busca conocer la percepción sobre la voluntariedad o involuntariedad en la exposición al peligro. ¾ A8: se centra en el grado de control percibido, que permite descartar actitudes fatalistas (pasa cuando pasa y yo no lo puedo evitar), o por el contrario sentimientos de invulnerabilidad (a mi no me sucederá esto porque soy más habilidoso, tengo mayor experiencia, etc.) ¾ A9: trata de explorar tanto la visión que el sujeto tiene de su capacidad para realizar acciones preventivas (reducir la probabilidad de aparición del daño), como de realizar actuaciones para reducir el impacto del daño. ¾ A10: explora el potencial catastrófico que se atribuye al peligro, atributo que mantiene una relación alta y positiva con el riesgo total percibido. • A11: explora la percepción sobre la demora de las consecuencias, parámetro crítico en el momento de explicar las actitudes y el comportamiento. • Selección de la muestra Como parte de la fase de diseño del estudio se procedió a la determinación del tipo de muestreo y el tamaño muestral necesarios. Dado que el estudio está encaminado a determinar parámetros, es decir se pretende hacer inferencias a valores poblacionales (proporciones, razones) a partir de una �muestra, se planteó hacer un muestreo aleatorio estratificado43 en la población adulta mayor de 16 años, teniendo en cuenta la distribución geográfica de la población a estudiar y sus diferentes características socioeconómicas así como el grado de exposición a los peligros, se tomaron los diferentes barrios del Consejo Popular como estratos 44. Para ello es necesario precisar: • El nivel de confianza o seguridad (1-α). El nivel de confianza prefijado da lugar a un coeficiente (Zα). En este caso se escoge una seguridad del 95%, por lo que Zα = 1,96. • La precisión (d) que se desea para el estudio, la misma se estima en un 5%. • Una idea del valor aproximado de los parámetros que se quieren medir. En este caso por no tener referencia de estudios previos, se utiliza el valor p =q= 0,5 (50%) que maximiza el tamaño muestral. A través de la fórmula45 : Se calcula el número de unidades de análisis necesarias (n) para tener una muestra probabilística, que sea estadísticamente significativa y permita la inferencia de los parámetros estudiados a toda la población (N) del Consejo Popular (Fig. 2). “En el muestreo estratificado, la población de N unidades se divide primero en sub-poblaciones de N1, N2,…Nh unidades, respectivamente. Estas sub-poblaciones no se solapan y en su conjunto comprenden a toda la población. Por lo tanto 43 Las sub-poblaciones se denominan estratos. Para obtener todo el beneficio de la estratificación los valores de los Nh deben de ser conocidos. Una vez determinados los estratos, se extrae una muestra de cada uno, las extracciones deben de hacerse independientemente en los diferentes estratos. Los tamaños de las muestras dentro de los estratos se denotan n1, n2,… nh, respectivamente. Si se toma una muestra aleatoria simple en cada estrato, el procedimiento total se describe como un muestreo aleatorio estratificado”. (Cochran, 1978:125). 44 “La estratificación geográfica en la que los estratos son áreas compactas como municipios o colonias de una ciudad, es común –a menudo por conveniencia administrativa o por que se quieren datos separados para cada estrato- y generalmente viene acompañada con un incremento en la precisión, porque operan muchos factores para lograr que las personas que viven o las cosechas que se cultivan en una misma área muestren semejanzas en sus principales características. Sin embargo, las ganancias debidas a la estratificación geográfica, en general son modestas…” (Cochran, 1978:140). 45 PITA FERNÁNDEZ, S. Atención primaria en la Red 3:138-14. [en línea]. [Consultado: 06/03/2001]. Disponible en: http://www.fisterra.com. �Figura 2. Elementos de la inferencia estadística46 Teniendo en cuenta que la población total del Consejo Popular es N=3994 habitantes y el tamaño de la muestra obtenido es n=200, la fracción para cada estrato será47: En la Tabla 3 se muestran los resultados de los cálculos obtenidos para cada uno de los barrios del Consejo Popular a través de la fórmula anterior. Tabla 3. Muestra probabilística estratificada por barrios del Consejo Popular Población residente Tamaño de la Barrio (estrato) mayor de 16 años muestra Rolo Monterrey 2802 140 La Veguita 659 33 Pedro Sotto Alba 169 8 46 Ídem. En un número determinado de elementos muestrales n=∑ nh la varianza de la media muestral puede reducirse al mínimo si el tamaño de la muestra para cada estrato es proporcional a la desviación estándar dentro del estrato. Esto es: 47 Donde fh es la fracción del estrato, n el tamaño de la muestra, N es el tamaño de la población, Sh es la desviación estándar de cada elemento del estrato h, y K es una proporción constante que nos dará como resultado una n óptima para cada estrato según, Hernández-Sampieri y C. Collado (2004:221-222) �Río Mina Total 364 3994 18 199 2.3.2 Análisis de los resultados. En correspondencia con las características sociodemográficas del Consejo Popular Rolo Monterrey, el 47% de la población estudiada corresponde a la categoría “trabajadores” y el 50 % tiene nivel Medio Superior como puede observarse en las Fig. 3 y 4. 7% 13% 47% Trabajador Ama Casa Jubilado 14% Estudiante Desocupado 19% Figura 3. Distribución de la muestra por situación ocupacional 8% 3% 9% Sin Escolaridad Primaria 30% Media Media Superior 50% Superior Figura 4.Distribución de la muestra según nivel de escolaridad Atendiendo a las posibles diferencias que en la percepción del riesgo de desastre pueden representar las variables sexo y edad, la muestra estuvo conformada por un 51 % de hombres y un 49 % de mujeres, de ellos, el 57 % son adultos y el 33 % jóvenes como puede apreciarse en la Fig. 5. La población estudiada mayor de 30 años y menor de 60 años fue considerada como adulta, de ella, el �60 % lo constituyeron hombres y el 54 % mujeres, mientras que de los jóvenes (comprendidos entre los 16 y 30 años), el 33 % son varones y el 34 % hembras. Masculino Adulto mayor 9 12 Adulto Joven Femenino 54 60 33 34 Figura 5. Distribución de la muestra por edades La Fig. 6 muestra en porcientos los peligros identificados para el territorio por parte de la población entrevistada. El análisis revela que el 44 % de los entrevistados identificó el peligro “Escape de Sustancias Tóxicas” como peligro tecnológico que pudiera dañarlos, lo que se explica por la ubicación en el Consejo Popular y muy próximo al mismo de Empresas pertenecientes al Grupo Empresarial Cuba - Níquel que almacenan e incorporan en el proceso productivo un número considerable de sustancias tóxicas, esta percepción puede estar dada, además, por el hecho de que los desastres no experimentados, y a los que se les atribuye alto poder catastrófico por el número de personas que pueden ser dañadas de una vez, así como a la inmediatez de sus efectos, unido a la carencia de medios adecuados de protección, generan una percepción más alta en cuanto al temor como atributo predictivo del riesgo. El 19 % de la población entrevistada identificó a los “Huracanes” como un peligro de carácter natural que pudiera afectar el territorio, sin embargo los datos históricos y el criterio de los expertos sobre este tipo de fenómeno metereológico no respaldan esta percepción. Al respecto, las estadísticas señalan que en los últimos 165 años sólo un huracán de gran intensidad ha cruzado por el territorio de Moa; mientras que entre 1884 y 1985 el único con estas características que afectó a la provincia de Holguín fue el Flora, los días 4 y 8 de octubre de 1963. �El peligro “Rotura de presa” se identifica por el 16 % de los entrevistados, esta percepción se justifica por la proximidad de la Presa Nuevo Mundo cuya capacidad de embalse es de 141 Mm3 y su rotura provocaría afectaciones a importantes objetivos económicos y sociales y a la población ubicada en el área de inundación (10 412 personas), además del cierre de las vías de acceso hacia los puestos de dirección para caso de desastre de algunos objetivos económicos y zonas de defensa. “Las intensas lluvias” se identifican por el 12 % de los habitantes entrevistados en el Consejo Popular, esta percepción se explica por la frecuencia con que ocurre este fenómeno dado el régimen de lluvias que caracteriza a la región y las inundaciones que se registran por la ubicación de los asentamientos estudiados en las proximidades de los Ríos Moa y Cabañas. La identificación de este peligro en una proporción menor a los antes comentados sugiere determinado grado de familiarización con respecto a este peligro, así como la consideración de que se tiene mayor “control” sobre el mismo. Resulta significativo que sólo el 6 % de la población estudiada identifique el peligro “Sísmico” atendiendo al potencial catastrófico del mismo, a la inmediatez de sus consecuencias, a la vulnerabilidad a la que está expuesta la población en general del Municipio tomando en cuenta la sismicidad, la potencialidad y características de las zonas sismo generadoras que tienen mayor influencia sobre el territorio de Moa, este puede ser considerado un claro ejemplo de cuanto difieren las opiniones de los expertos y la percepción común de los ciudadanos, ello sugiere además la necesidad de la educación de la población en este sentido Otros peligros como “Accidentes catastróficos del transporte”, “Incendios de grandes proporciones y “Graves Epidemias” se identifican sólo por el 1 % de los entrevistados, sin embargo pudieran afectar severamente al territorio y en particular a este Consejo por su proximidad a importantes empresas productoras que almacenan volúmenes significativos de sustancias químicas e incendiarias, a la ubicación además del Aeropuerto y al propio Puerto de Moa. �0% 6% 1% 1% 16% Rotura Presa Escape Sustancias Tóxicas 19% Intensas Lluvias Huracanes Acc. Transporte Sismos Incendios 12% Graves epidemias 45% Figura 6. Identificación de los peligros expresada en porciento La identificación de los peligros atendiendo a la variable “sexo”, según puede observarse en la Fig. 7, permite apreciar que el peligro identificado en primer lugar por ambos sexos es el peligro “Escape de Sustancias Tóxicas”. Proporcionalmente, las mujeres identifican en mayor medida que los hombres los peligros “Rotura de presa” y “Sismos”. Resulta prácticamente proporcional la identificación de los peligros “Huracanes” e “Intensas lluvias” en ambos sexos. El peligro “Graves epidemias” sólo fue identificado por hombres mientras el peligro “Incendios de grandes proporciones” se identifica por ambos sexos con un bajo porciento. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Graves epidemias Incendios Sismos Accidentes Transporte Huracanes Intensas Lluvias Esc Sust Toxicas Rotura Presa Masculino Femenino Figura 7. Identificación de los peligros por sexos (expresada en porciento) �La identificación de los peligros atendiendo a la variable “edad”, según puede observarse en la Fig. 8, permite valorar que los jóvenes identifican en una proporción menor que los adultos los peligros “Rotura de presa”, “Escape de sustancias Tóxicas” y “Sismos”, esto pudiera estar vinculado a una baja percepción de la vulnerabilidad a la que están expuestos, cuestión esta que suele caracterizar a las personas en las edades tempranas de la vida, sin embargo identifican en proporción similar a los adultos los peligros “Intensas lluvias” y “Huracanes” probablemente porque los consideren más probables y porque reciban mayor información al respecto a través de los medios de difusión masiva. 100% 90% Graves epidemias 80% Incendios 70% 60% Sismos 50% Accidentes Transporte 40% Huracanes 30% Intensas Lluvias 20% Esc Sust Tóxicas 10% Rotura Presa 0% Joven Adulto Adulto mayor Figura 8. Identificación de los peligros por categoría de edad (expresada en porciento) La variable “nivel de escolaridad” constituye una variable interesante para el análisis de las percepciones del riesgo de desastres. La Fig. 9 muestra como los sujetos entrevistados “sin escolaridad”, identifican un número menor de peligros a diferencia de aquellos que tienen “nivel medio y superior”. El mayor número de peligros identificados corresponde a las personas entrevistadas con “nivel medio superior”. Las personas sin escolaridad no identificaron el peligro sísmico como tampoco los peligros rotura de presas, graves epidemias e incendios. Los entrevistados con nivel superior identifican en una proporción menor el peligro “Intensas lluvias” �100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Graves epidemias Incendios Sismos Accidentes Transporte Huracanes Intensas Lluvias Superior Media Sup. Media Primaria Sin Esc. Esc Sust Tóxicas Rotura Presa Figura 9. Identificación de los peligros por nivel de escolaridad expresada en porciento 2.3.3 Análisis comparativo de los resultados por Repartos Resultan interesantes los resultados obtenidos en cuanto a la percepción de los peligros en los diferentes estratos estudiados del Consejo Popular, si se tiene en cuenta que las percepciones sobre los mismos están en correspondencia con las condiciones de vulnerabilidad a las que se encuentran expuestas, así como el nivel de escolaridad promedio de su población. La Fig. 10 muestra en porcientos la identificación de los peligros en los diferentes estratos objeto de estudio. En La Veguita el 44 % de la población identifica el peligro “Escape de sustancias tóxicas”, esto está dado tanto por la cercanía de la Empresa Comandante Pedro Sotto Alba Moa Nickel S. A., así como de la Planta Potabilizadora de la Empresa Ernesto Che Guevara, ambas empresas utilizan y almacenan este tipo de sustancias en cantidades significativas. El 32 % de los entrevistados identifica el peligro “Rotura de presa”, esta percepción está generada por la proximidad de la Presa Nuevo Mundo ya referida. El 18 % de los entrevistados identifica en La Veguita como peligro que los puede afectar las “Intensas lluvias”, y aunque lo identifican en un porciento menor con respecto a otros peligros, es realmente el que se manifiesta con relativa frecuencia generando la necesidad de evacuar a una parte de su población hacia zonas más seguras. En el Reparto Pedro Sotto Alba la población entrevistada identificó en un 70 % el peligro “Escape de Sustancias Tóxicas”, ello está dado por su proximidad a la Empresa Comandante Pedro Sotto Alba Moa Nickel S. A. Un 30 % identificó el peligro “Intensas lluvias”, esta percepción resulta �baja si se tiene en cuenta que la población de este reparto por su ubicación aguas abajo de la Presa Nueva Mundo es evacuada frecuentemente ante la ocurrencia de este fenómeno. La población entrevistada del Reparto Rolo Monterrey identificó en un 66 % el peligro “Escape de Sustancias Tóxicas”, esta población se ubica próxima a las Empresas antes mencionadas así como a la Base de Amoniaco Anhidro en el Puerto de Moa. En segundo lugar identifica el peligro “Huracanes” el 19 %, mientras el 15 %, identifica el peligro “Rotura de presa”. El 9 % de los entrevistados, identificó el peligro sísmico lo que representa un porciento bajo atendiendo al nivel de empleo y escolaridad promedio de sus habitantes y el peligro potencial del mismo. En el asentamiento Río Mina, los entrevistados identificaron sólo peligros de carácter natural, así el 66% identificó el peligro “Huracanes” mientras el 39 % identificaba las “Intensas lluvias”, este asentamiento en el propio Reparto Rolo Monterrey, se ubica en una pendiente próxima al Río Cabañas y se caracteriza por condiciones precarias de vida manifiestas en el estado constructivo de las viviendas, tendederas eléctricas y ausencia de calles interiores. 100% 90% Graves epidemias 80% Incendios 70% 60% 50% Sismos Accidentes Transporte 40% Huracanes 30% Intensas Lluvias 20% Esc Sust Tóxicas 10% 0% Rotura Presa Veguita Pedro Rolo Río Mina Soto Alba Monterrey Figura 10. Identificación de los peligros en los diferentes Repartos objeto de estudio 2.3.4 Perfiles característicos del riesgo para los peligros identificados • Percepción del peligro “Rotura de presa” Los resultados se procesaron utilizando el programa Microsoft Excel que permite calcular los estadígrafos y graficar los perfiles de riesgo atendiendo a lo descrito para el paradigma psicométrico. Dado el escaso número de personas que identificaron los peligros: “Incendios de grandes proporciones”, “Graves epidemias “y “Accidentes catastróficos del transporte” se desestimó su �procesamiento. A continuación, se analizan los peligros evaluados en la población objeto de estudio. En la Tabla 4 se presentan los estadígrafos principales calculados para cada atributo y la medida del riesgo global percibido del peligro “Rotura de Presa” Tabla 4 Estadígrafos para el peligro “Rotura de Presa En la Tabla 4 se aprecia que la medida del riesgo global (G) asociada a este peligro es evaluada como alta por los habitantes entrevistados. El valor que más se repite para esta pregunta de carácter global es 5, que es el valor máximo en la escala propuesta. El 50 % de los sujetos se ubica por encima de 4. En promedio los sujetos se ubican en 4,2 (Riesgo alto). Así mismo se desvían de este valor como promedio en 0,93 unidades de la escala. En general las puntuaciones tienden a ubicarse en valores bajos y medios en un rango amplio que abarca toda la escala de medición. La Fig. 11 muestra el perfil característico del riesgo percibido por los habitantes entrevistados para el peligro 1 “Rotura de Presa” �Perfil característico del riesgo percibido Rotura Presa 1 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) No temido Baja vulnerabilidad Viejo 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Temido Alta vulnerabilidad Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Figura 11. Perfil característico del riesgo percibido para el Peligro “Rotura de presa de Presa” La Fig. 11 muestra que los atributos del riesgo que más alta puntuación reciben son el potencial catastrófico que le atribuyen al peligro (A10), la gravedad del daño que este puede ocasionar (A6), el temor ante el daño que se puede derivar del peligro (A3) y la percepción de vulnerabilidad, al considerar la posibilidad que tienen de experimentar daños a consecuencia del mismo (A4). En un segundo nivel se encuentran los atributos relacionados con el conocimiento personal sobre el peligro (A1) así como el nivel de conocimiento que consideran tienen las diferentes autoridades en el territorio sobre el mismo (A2). En un nivel más bajo según la escala se ubican las percepciones sobre el control/fatalidad del daño (A8) y (A9) evaluadas entre 2,0 y 2,2. Como aspectos significativos aparecen: que los habitantes entrevistados consideran que el peligro no es novedoso (A5), que se encuentran expuestos al mismo de manera involuntaria (A7) y que consideran que sus efectos se sentirían de inmediato (A11), estas percepciones oscilan en valores entre 1,9 y 2,3 según la escala. �El análisis de regresión múltiple realizado para describir la influencia de las diferentes variables (atributos) en la percepción del riesgo originada por el peligro “Rotura de presa“, arrojó como ecuación de regresión múltiple: G1=-0,61-0,08A1+0,28A2-0,12A3+0,15A4+0,36A5+0,32A6-0,07A7+0,23A8-0,19A9+0,40A10+0,06A11 La misma presenta un coeficiente de correlación múltiple positivo de 0,74, lo que denota, un grado alto de correlación. En la ecuación puede apreciarse que las variables (atributos) que más peso presentan son (A5), es decir la consideración sobre la novedad o antigüedad del peligro con un coeficiente de regresión de 0,36, la gravedad del daño (A6) que de este peligro se deriva con un coeficiente de regresión de 0,32 y el potencial catastrófico que le atribuyen al peligro (A10) con un coeficiente de 0,40. La Fig. 12 muestra el Perfil característico del riesgo percibido para el peligro “Rotura de Presa” atendiendo a la variable sexo. Se observa que las mujeres le atribuyen un mayor nivel de conocimiento y por consiguiente de confianza a los responsables en el manejo de este peligro pero se reconocen vulnerables en mayor medida que los hombres ante el mismo aunque expresan menos temor. El potencial catastrófico que le atribuyen ambos sexos resulta similar. Al comparar en este perfil (Fig. 13), la percepción de los habitantes de la Veguita y del Reparto Rolo Monterrey, se observa que en La Veguita sus pobladores se consideran más vulnerables y le atribuyen mayor potencial catastrófico y gravedad a este peligro que los habitantes en Rolo Monterrey, las diferencias en las percepciones se explican por una proximidad mayor de La Veguita a la presa Nuevo Mundo aunque el peligro potencialmente es el mismo. Los entrevistados entre los 30 y 60 años le atribuyen a este peligro mayor gravedad, y mayor potencial catastrófico que los restantes grupos de edades. Los entrevistados mayores de 60 años se consideran más vulnerables que el resto de los grupos de edades. (Anexo 6, Fig. 14) Las personas entrevistadas con escolaridad de nivel primario, se consideran altamente vulnerables frente a este peligro, atribuyéndole alto poder catastrófico y considerándolo como muy grave. (Anexo 6, Fig. 15) Los entrevistados del grupo “desocupados”, son los que expresan mayor temor ante este peligro y quienes le atribuyen mayor gravedad. (Anexo 6, Fig. 16) �Perfil característico del riesgo percibido Rotura Presa 1 2 3 4 5 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Ho mbres Mujeres Figura 12. Perfil característico para la variable sexos Perfil característico del riesgo percibido Rotura Presa 1 2 3 4 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Veguita Rolo Monterrey Figura 13. Perfil del riesgo percibido comparando Veguita – Rolo Monterrey �• Percepción del peligro “Escape de sustancias tóxicas” En la Tabla 5 se presentan los estadígrafos principales calculados para cada atributo y la medida del riesgo global percibido del peligro “Escape de sustancias tóxicas”. Tabla 5 Estadígrafos para el peligro “Escape de sustancias tóxicas” Atributos del Peligro “Escape de sustancias tóxicas” Estadígrafos A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 G Media 3,0 3,6 3,8 3,8 2,3 4,2 2,1 2,3 2,1 4,1 1,7 4,0 Mediana 3 4 4 4 2 5 1 2 2 4 1 4 Moda 3 4 5 5 3 5 1 2 1 5 1 5 1,49 1,48 1,49 1,48 1,47 1,51 1,46 1,42 1,45 1,46 1,38 1,30 Máximo 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Mínimo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Desv. Estándar Observaciones 90 En la Tabla 5 se aprecia que la medida del riesgo global (G1) asociada a este peligro es evaluada por los entrevistados como alta. El valor que más se repite para esta pregunta de carácter global es 5, que es el valor máximo en la escala propuesta. El 50 % de los sujetos ubica su percepción en 4. En promedio los sujetos se ubican en 4,00 (Riesgo alto). Así mismo se desvían de este valor como promedio en 1.30 unidades de la escala. En general las puntuaciones tienden a ubicarse en valores que abarcan toda la escala de medición. La Fig. 17 muestra el perfil característico del riesgo percibido por los entrevistados para el peligro 2 “Escape de sustancias tóxicas”, en ella se muestra que los atributos del riesgo que más alta puntuación muestran son el potencial catastrófico que le atribuyen al peligro (A10), la gravedad del daño que este puede ocasionar (A6), el temor ante el daño que se puede derivar del peligro (A3) y la percepción de vulnerabilidad al considerar la posibilidad que tienen de experimentar daños a consecuencia del mismo (A4). En un segundo nivel se encuentran los atributos relacionados con el conocimiento personal sobre el peligro (A1) así como el nivel de conocimiento que consideran tienen las diferentes autoridades en el territorio sobre el mismo (A2). Los habitantes entrevistados consideran que se encuentran expuestos a este peligro de manera involuntaria (A7) y que sus efectos se sentirían de inmediato (A11), consideran además que el peligro no es novedoso (A5), estas percepciones oscilan en valores entre 1,7 y 2,3 según la escala. �Perfil característico del riesgo percibido Esc. Sust. Tóxicas 1 2 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) No temido Baja vulnerabilidad Viejo 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Temido Alta vulnerabilidad Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Figura 17. Perfil característico del riesgo percibido para el Peligro “Escape de Sustancias Tóxicas” El análisis de regresión múltiple realizado para describir la influencia de las diferentes variables (atributos) en la percepción del riesgo originada por el peligro “Escape de sustancias tóxicas”, originó como ecuación de regresión múltiple: G1=0,91+0,09A1-0,06A2+0,04A3+0,17A4+0,01A5+0,47A6+0,06A7-0,26A8+0,27A9+0,02A10+0,05A11 La misma presenta un coeficiente de correlación múltiple positivo de 0,59, lo que denota un grado medio de correlación. En la ecuación puede apreciarse que las variables (atributos) que más peso presentan son (A6), es decir la consideración sobre la gravedad del daño con un coeficiente de regresión de 0,47, y el grado en que es posible evitar una situación de consecuencias negativas derivadas de este peligro (A9) con 0,27. La Fig. 18 muestra, de manera comparada, la percepción de los habitantes de La Veguita, el Reparto Rolo Monterrey y Pedro Sotto Alba para el peligro Escape de Sustancias Tóxicas. Resulta significativo que las percepciones más altas se obtienen en el Reparto Pedro Sotto Alba, ello está dado por su mayor proximidad a la Empresa de ese mismo nombre. La Fig. 19 muestra como los atributos o dimensiones del riesgo percibido, “temor, gravedad del daño y potencial catastrófico” resultan similares para la variable demográfica “edad”. �Perfil característico del riesgo percibido Esc. Sust. Tóxicas 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Muy grave Poco grave Voluntario Involuntario Evitable No evitable Controlable No controlable Catastrófico No catastrófico Demorado Inmediato Veg uita Rolo Mo nterrey Ped ro So to Alba Figura 18 Perfil del riesgo percibido comparando Veguita – Rolo Monterrey y Pedro Sotto Alba Perfil característico del riesgo percibido Esc. Sust. Tóxicas 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato < 30 años entre 30 y 60 > 60 años �Figura 19. Perfil del riesgo percibido comparando grupos de edades. Los entrevistados del sexo masculino, expresan ante el peligro Escape de Sustancias Tóxicas mayor temor, atribuyéndole mayor gravedad y potencial catastrófico que las mujeres. (Anexo 6, Fig. 20). Las personas entrevistadas con escolaridad de nivel primario se sienten las más vulnerables frente a este peligro. (Anexo 6, Fig. 21). Las amas de casa y los desocupados ubican su percepción sobre la vulnerabilidad por encima del los restantes grupos ocupacionales. (Anexo 6, Fig. 22). • Percepción del peligro “Intensas Lluvias ” En la Tabla 6 se presentan los estadígrafos principales calculados para cada atributo y la medida del riesgo global percibido del peligro “Intensas Lluvias” Tabla 6 Estadígrafos para el peligro “Intensas Lluvias” Estadígrafos A1 A2 A3 Atributos del Peligro “Intensas Lluvias” A4 A5 A6 A7 A8 A9 Media 3,8 3,6 4,3 3,9 2,2 4,1 1,9 2,3 2,4 4,3 2,0 4,0 Mediana 4 4 5 4 2 4,5 1 2 2 5 1,5 4 Moda 5 4 5 5 2 5 1 1 2 5 1 5 Desv. Estándar A10 A11 G 1,51 1,46 1,48 1,46 1,46 1,48 1,47 1,40 1,38 1,36 1,31 1,01 Máximo 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Mínimo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Observaciones 24 En la Tabla 6 se aprecia que la medida del riesgo global (G1) asociada a este peligro es evaluada por los entrevistados como alta. El valor que más se repite para esta pregunta de carácter global es 5, que es el valor máximo en la escala propuesta. El 50 % de los sujetos ubica su percepción en 4. En promedio los sujetos se ubican en 4,00 (Riesgo alto). Así mismo se desvían de este valor como promedio en 1,01 unidades de la escala. En general las puntuaciones tienden a ubicarse en valores que abarcan toda la escala de medición. La Fig. 23 muestra el perfil característico del riesgo percibido por los entrevistados para el peligro 3 “Intensas Lluvias”, en ella se muestra que los atributos del riesgo que más alta puntuación muestran son el potencial catastrófico que le atribuyen al peligro (A10), la gravedad del daño que este puede ocasionar (A6), y el temor ante el daño que se puede derivar del peligro (A3). En un segundo nivel �se encuentran los atributos relacionados con el conocimiento personal sobre el peligro (A1), así como el nivel de conocimiento que consideran tienen las diferentes autoridades en el territorio sobre el mismo (A2). Los habitantes entrevistados consideran que se encuentran expuestos a este peligro de manera involuntaria (A7) y que sus efectos se sentirían de inmediato (A11) consideran además que el peligro no es novedoso (A5), estas percepciones oscilan en valores entre 1,9 y 2,0 según la escala. Llama la atención que con respecto a este peligro es baja la percepción sobre la medida en que pueden intervenir para controlar el daño que del mismo se derive (A8), así como la percepción con respecto a la posibilidad de evitar que este peligro desencadene una situación de consecuencias negativas (A9), los valores para ambas oscilan entre 2,3 y 2,4. Perfil característico del riesgo percibido Intensas lluvias 1 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) No temido Baja vulnerabilidad Viejo 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Temido Alta vulnerabilidad Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Figura 23 Perfil característico del riesgo percibido para el Peligro “Intensas Lluvias” El análisis de regresión múltiple realizado para describir la influencia de las diferentes variables (atributos) en la percepción del riesgo originada por el peligro “Intensas lluvias“, originó como ecuación de regresión múltiple: �G1=6,78-0,07A1-0,15A2-0,01A3-0,68A4+0,15A5+0,42A6-0,16A7-0,58A8+0,75A9-0,19A10-0,32A11 La misma presenta un coeficiente de correlación múltiple positivo de 0,70, lo que denota un grado alto de correlación. En la ecuación puede apreciarse que las variables (atributos) que más peso presentan son (A6), es decir la consideración sobre la novedad o antigüedad del peligro con un coeficiente de regresión de 0,42, y la gravedad del daño (A9) que de este peligro se deriva con un coeficiente de regresión de 0,75. La Fig. 24 muestra como los habitantes entrevistados en el Reparto Pedro Sotto Alba expresan una percepción menor que los habitantes del resto de los Repartos estudiados en cuanto al “temor, la vulnerabilidad, la gravedad del daño y el potencial catastrófico”, y es relativamente baja su percepción sobre el control de este peligro. Esto es significativo y pudiera explicar la negativa sistemática de una parte de su población ante la necesidad de ser evacuados. Perfil característico del riesgo percibido Intensas lluvias 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato Veguita Pedro Soto Alba Rolo Monterrey Río Mina Figura 24. Perfil del riesgo percibido comparando los diferentes estratos estudiados Las mujeres entrevistadas expresan mayor temor, y le otorgan mayor potencial catastrófico que los hombres al peligro “Intensas lluvias”. (Anexo 6, Fig. 25), �Los entrevistados mayores de 60 años, se siente más vulnerables y le atribuyen un potencial catastrófico mayor a este peligro que las personas comprendidas en los restantes grupos de edades. (Anexo 6, Fig. 26) Las personas con nivel de escolaridad Superior, son las que mayor conocimiento sobre el peligro manifiestan, mientras los entrevistados en el grupo de los “desocupados”, son los que expresan mayor temor, considerándolo además como muy grave. (Anexo 6, Fig. 27 y 28) • Percepción del peligro “Huracanes ” En la Tabla 7 se presentan los estadígrafos principales calculados para cada atributo y la medida del riesgo global percibido para el peligro “Huracanes” La medida del riesgo global (G1) asociada a este peligro es evaluada por los entrevistados como media. El valor que más se repite para esta pregunta de carácter global es 5, que es el valor máximo en la escala propuesta. El 50 % de los sujetos ubica su percepción en 4. En promedio los sujetos se ubican en 3,5 (Riesgo medio). Así mismo se desvían de este valor como promedio en 1,02 unidades de la escala. En general las puntuaciones tienden a ubicarse en valores que abarcan toda la escala de medición. Tabla 7 Estadígrafos para el peligro “Huracanes” Atributos del Peligro “Huracanes” Estadígrafos A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 G Media 2,7 3,6 3,5 3,5 2,3 4,1 1,4 2,0 1,7 3,6 2,1 3,5 Mediana 3 4 4 4 3 4 1 2 1 4 2 4 Moda 3 5 5 4 3 5 1 1 1 4 2 5 Desv. Estándar 1,49 1,47 1,48 1,46 1,45 1,49 1,44 1,42 1,41 1,32 1,28 1,02 Máximo 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Mínimo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Observaciones 39 La Fig. 29 muestra el perfil característico del riesgo percibido por los entrevistados para el peligro 4 “Huracanes”, en ella se muestra que los atributos del riesgo que más alta puntuación muestran son el potencial catastrófico que le atribuyen al peligro (A10), y la gravedad del daño que este puede ocasionar (A6). En un segundo nivel se encuentran los atributos relacionados con el conocimiento �que consideran tienen las diferentes autoridades en el territorio sobre el mismo (A2), el temor ante este peligro (A3) y la percepción de vulnerabilidad ante la probabilidad de huracanes (A4). Llama la atención que con respecto al peligro “Huracanes” es baja la percepción sobre la medida en que pueden intervenir para controlar el daño que del mismo se derive (A8), así como la percepción con respecto a la posibilidad de evitar que este peligro desencadene una situación de consecuencias negativas (A9), los valores para ambas oscilan entre 1,7 y 2,0. Perfil característico del riesgo percibido Huracanes 1 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) No temido Baja vulnerabilidad Viejo 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Temido Alta vulnerabilidad Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Figura 29. Perfil característico del riesgo percibido para el Peligro “Huracanes” El análisis de regresión múltiple realizado para describir la influencia de las diferentes variables (atributos) en la percepción del riesgo originada por el peligro “Huracanes”, originó la ecuación de regresión múltiple: G1=1,87+0,15A1+0,17A2-0,02A3-0,19A4+0,11A5+0,36A6-0,10A7-0,33A8+0,10A9+0,26A10-0,28A11 La misma presenta un coeficiente de correlación múltiple positivo de 0,52, ello denota un grado medio de correlación. En la ecuación puede apreciarse que las variables (atributos) con más peso son (A6), es decir, la consideración sobre la novedad o antigüedad del peligro con un coeficiente de �regresión de 0,42 y (A10), que representa el potencial catastrófico atribuido a este peligro cuyo coeficiente de regresión es de 0,26. La Fig. 30 muestra el perfil del riesgo percibido para el peligro “Huracanes” atendiendo a la variable “edad”. Se observa que para los “adultos mayores”, tanto su conocimiento personal como el que consideran tienen los responsables de las diferentes instituciones y organizaciones sobre este peligro es mayor que para los grupos restantes de edades, de la misma forma la percepción sobre el “temor, la gravedad de sus consecuencias y el potencial catastrófico” lo evalúan con puntuaciones más altas, ello puede estar motivado por una experiencia mayor con respecto a sus consecuencias. Perfil característico del riesgo percibido Huracanes 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato < 30 años entre 30 y 60 > 60 años Figura 30. Perfil del riesgo percibido comparando grupos de edades Los habitantes entrevistados en La Veguita y Río Mina, expresan mayor temor ante este peligro que los habitantes del Reparto Rolo Monterrey, esto se explica por la ubicación de estos asentamientos y el estado de sus viviendas. (Anexo 6, Fig. 31). Las mujeres consideran el peligro “Huracanes” como muy grave y se siente ante el mismo, más vulnerables que los hombres. (Anexo 6, Fig. 32). �Las personas entrevistadas “sin escolaridad”, se siente como las más vulnerables frente a los “Huracanes, expresan mayor temor ante este peligro y lo consideran como muy grave. (Anexo 6, Fig. 33). Los entrevistados en el grupo “desocupados”, expresan alta percepción en cuanto a la variable “conocimiento”, tanto personal como el que le atribuyen a los responsables de la gestión del riesgo. (Anexo 6, Fig. 34). • Percepción del peligro “Sismos ” En la Tabla 8 se presentan los estadígrafos principales calculados para cada atributo y la medida del riesgo global percibido del peligro “Sismos” Tabla 8 Estadígrafos para el peligro “Sismos” Estadígrafos Atributos del Peligro “Sismos” A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 G 3,2 3,7 3,8 3,8 2,5 3,5 1,2 2,4 1,8 3,6 1,9 3,5 Mediana 3 4 4 4 2 4 1 2 1 4 1 4 Moda 3 4 5 4 2 4 1 3 1 4 1 5 Media Desv. Estándar 1,44 1,64 1,67 1,69 1,74 1,80 1,84 1,83 1,88 1,84 2,00 1,63 Máximo 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Mínimo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Observaciones 13 En la Tabla 8 se aprecia que la medida del riesgo global (G1) asociada a este peligro es evaluada por los entrevistados como media. El valor que más se repite para esta pregunta de carácter global es 5, que es el valor máximo en la escala propuesta. El 50 % de los sujetos ubica su percepción en 4. En promedio los sujetos se ubican en 3,5 (Riesgo medio). Así mismo se desvían de este valor como promedio en 1,63 unidades de la escala. En general las puntuaciones tienden a ubicarse en valores que abarcan toda la escala de medición. La Fig. 35 muestra el perfil característico del riesgo percibido por los entrevistados para el peligro 5 “Sismos”, en ella se observa que los atributos del riesgo que más alta puntuación obtienen son el potencial catastrófico que le atribuyen al peligro (A10), y la percepción sobre su vulnerabilidad (A4) así como el daño que este puede ocasionar (A3). En un segundo nivel se encuentran los �atributos relacionados con el conocimiento que consideran tienen las diferentes autoridades en el territorio sobre el mismo (A2) y la gravedad del daño que le puede ocasionar este peligro (A6). Se considera, además, el peligro sísmico como relativamente antiguo (A5) y baja la posibilidad de intervenir para controlar el daño que este peligro puede causar (A9). Consideran además que los efectos se producirían de inmediato (A11) y que se encuentran expuestos al mismo de manera involuntaria (A7). Perfil característico del riesgo percibido Sismos 1 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) No temido Baja vulnerabilidad Viejo 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Temido Alta vulnerabilidad Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Figura 35. Perfil característico del riesgo percibido para el Peligro “Sismos” El análisis de regresión múltiple realizado para describir la influencia de las diferentes variables (atributos) en la percepción del riesgo originada por el peligro “Sismos” arrojó como ecuación de regresión múltiple: G1=12,56+3,28A1-1,93A2+2,57A3-2,95A4+1,45A5-0,87A6-10,10A7+0,39A8-0,97A9-1,11A10-2,85A11 La misma presenta un coeficiente de correlación múltiple positiva de 0,99 lo que denota un grado muy alto de correlación. En la ecuación puede apreciarse que las variables (atributos) que más peso presentan son el conocimiento sobre el peligro (A1), el temor ante la posibilidad de ocurrencia del �mismo (A3) y la percepción sobre la inmediatez con la que experimentarían los efectos más nocivos de este peligro (A11). La Fig. 36 muestra como los sujetos con Nivel Superior de escolaridad evalúan la percepción sobre la vulnerabilidad y el potencial catastrófico que consideran tiene este peligro con puntuaciones más altas que las otorgadas por las personas entrevistadas con nivel de escolaridad de “Secundaria” y “Media Superior”. Las personas con Nivel Superior evalúan su conocimiento personal sobre este peligro con puntuaciones más altas que los grupos restantes y expresan un nivel menor de temor. Perfil característico del riesgo percibido Sismos 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato Media Media Superior Superior Figura 36. Perfil del riesgo percibido para el Peligro. Sismos según nivel de escolaridad Las mujeres entrevistadas, se sienten más vulnerables ante el peligro que representan los “Sismos”, y le atribuyen mayor gravedad y potencial catastrófico que los hombres. (Anexo 6, Fig. 37). El peligro “Sismos”, sólo se identifica por los habitantes del reparto Rolo Monterrey, esta cuestión denota, insuficiente educación ambiental y cultura de la prevención. (Anexo 6, Fig. 38). Las personas mayores de 60 años, se siente más vulnerable que los restantes grupos de edades, consideran a este peligro como muy grave y expresan mayor temor que los restantes grupos de edades. (Anexo 6, Fig. 39). �Las “amas de casa” entrevistadas, expresan mayor temor y vulnerabilidad frente a este peligro, lo consideran además como “muy grave”. (Anexo 6, Fig. 40). 2.3.5 Resumen de las entrevistas en profundidad a informantes claves en el territorio Las ideas expresadas permiten conocer y corroborar que: • Se desarrollan acciones planificadas para la preparación en situaciones de desastres. • Teniendo como premisa que la capacitación resulta esencial para la prevención de los desastres, en el territorio, existe un Programa de preparación para los Órganos de Mando y Dirección (Consejo de Defensa Municipal, Consejo de Defensa de Zona y Órganos de Dirección de Empresas y Entidades), dirigido a la capacitación sobre los principales peligros identificados con una duración de 8 horas en el año. • Con el objetivo de elevar la preparación de los diferentes órganos de dirección y de la población en general, se realizan los siguientes ejercicios en el año: 1. Ejercicio práctico de evacuación ante situaciones generadas por escapes de sustancias tóxicas: este ejercicio se desarrolla fundamentalmente con la población del Consejo Popular Rolo Monterrey por ser la población expuesta en mayor medida a este peligro. 2. Ejercicio práctico para la preparación de la población en caso de sismos: este ejercicio se realiza fundamentalmente con la población de los Repartos de Las Coloradas, Caribe y Miraflores 3. Ejercicio para la realización de los trabajos de salvamento y reparación de averías: se dedican de 12 a 14 horas de preparación en el año a las fuerzas que participan en tareas de salvamento y reparación de averías en particular de las industrias. • Todos los trabajadores en el Municipio reciben 5 horas de preparación para la Defensa Civil durante el año e igualmente se cumple con el Programa para la Defensa Civil instituido en el Sistema Educacional en todos los niveles. • Si bien se trabaja en la capacitación y preparación de los Órganos de Dirección, en opinión de los especialistas, este aspecto es aún insuficiente, cuestión que se expresa en el desconocimiento por parte de algunos Órganos de Dirección a Nivel de Empresa sobre la Legislación que norma la Seguridad y Protección de la Población como por ejemplo: Ley 75, Decreto Ley 170, Decreto Ley 262 y la Directiva No 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional. • En el territorio no se dispone de medios que permitan enfrentar desastres de gran magnitud. El Cuerpo de Bomberos (Comando 30) no cuenta con todos los medios que su actividad demanda y es insuficiente el número de medios de protección en manos de la población residente en las inmediaciones de los objetivos químicos para enfrentar situaciones de desastre originadas por �escapes de sustancias tóxicas. Este último aspecto representa una inquietud expresada reiteradamente por la población, por lo que puede afirmarse que existe percepción sobre el grado de vulnerabilidad al que la misma presenta. • El Consejo Popular de Rolo Monterrey resulta altamente vulnerable dada su ubicación aguas abajo de la Presa Nuevo Mundo y la cercanía de varios objetivos con peligro químico, entre ellos la Base de Amoníaco ubicada en la Empresa Puerto de Moa. Resulta, además, vulnerable ante la posible entrada de enfermedades y plagas por la presencia del Puerto y el Aeropuerto. • El asentamiento de La Veguita perteneciente al Consejo Popular Rolo Monterrey clasifica como altamente vulnerable dadas las condiciones de relativa marginalidad imperantes en este asentamiento, estas condiciones se expresan en la precariedad de las viviendas existentes, el índice de empleo, el bajo nivel cultural de su población, su ubicación en los límites de una concesión minera y la posibilidad de un escape de Cloro proveniente de la Planta Potabilizadora perteneciente a la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara. 2.4 Conclusiones del estudio de caso realizado en el Consejo Popular Rolo Monterrey • La percepción del riesgo tiene opiniones divididas y es multidimensional, ya que intervienen procesos socioculturales, valores, y las características de la personalidad individual, esta última, condicionada por factores socioeconómicos, culturales, y las experiencias vividas por los sujetos. • El peligro más sentido al ser identificado por un número mayor de personas es el peligro “Escape de Sustancias Tóxicas”. • Los “Huracanes” son considerados un peligro de carácter natural que pudiera afectar el territorio, sin embargo los datos históricos y el criterio de los expertos sobre este tipo de fenómeno metereológico no respaldan esta percepción. • La percepción del peligro “Rotura de presa” se justifica por la proximidad de la Presa Nuevo Mundo cuya rotura provocaría afectaciones a importantes objetivos económicos y sociales y a la población ubicada en el área de inundación, además del cierre de las vías de acceso hacia los puestos de dirección para caso de desastre de algunos objetivos económicos y zonas de defensa. • La percepción sobre el peligro “Intensas lluvias”, se explica por la frecuencia con que ocurre este fenómeno dado el régimen de lluvias que caracteriza a la región y las inundaciones que se registran frecuentemente. • Insuficiente conocimiento y educación frente al peligro sísmico. �• Otros peligros como “Accidentes catastróficos del transporte”, “Incendios de grandes proporciones y “Graves epidemias”, prácticamente no se identifican, lo que sugiere la necesidad de información, comunicación y educación de la población al respecto. • Elevada vulnerabilidad social. • Insuficiente cultura de la prevención. • Insuficiente educación ambiental para la prevención del riesgo de desastres. CONCLUSIONES DEL CAPÍTULO I1 • La Filosofía de la Ciencia en su giro naturalista, así como los estudios en CTS, resultan perspectivas teóricas válidas para realizar estudios de percepción social del riesgo en función de hacer más eficiente y eficaz la reducción del riesgo de desastres. • El estudio de percepción de los peligros realizado en esta investigación representa el producto de la triangulación metodológica y teórica asumida, constituyendo además, una crítica desde una perspectiva en este sentido hasta ahora no contemplada al modelo de gestión del riesgo para situaciones de desastres existente en Cuba. • Identificar las percepciones sobre los peligros naturales y tecnológicos empleando el paradigma psicométrico al que se le adicione la percepción sobre la vulnerabilidad, representa un elemento novedoso y útil para el desarrollo de una cultura de prevención del riesgo de desastre adecuada al contexto, al posibilitar la profundización en el dominio del estudio del hombre, la subjetividad y su realidad social en contextos de riesgos. • El estudio de la percepción del peligro y el riesgo en los diferentes actores locales, incluyendo en ellos, a la comunidad, puede constituirse en la base para la construcción de un modelo para la reducción del riesgo de desastres. �CAPÍTULO III MODELO CONCEPTUAL PARA LA REDUCCIÓN DEL RIESGO DE DESASTRES: UNA CONTRIBUCIÓN AL DESARROLLO LOCAL SOSTENIBLE El Capítulo que se presenta analiza la problemática del riesgo para situaciones de desastres y la importancia de su gestión en los marcos del desarrollo local sostenible al considerarse el riesgo como una construcción social, dinámica y cambiante, diferenciado en términos territoriales y sociales que requiere de la gestión del conocimiento y la comunicación como herramientas para el desarrollo de una cultura de prevención. A partir del análisis de las funciones previstas para los Centro de Gestión de Reducción del Riesgo, se proponen acciones concretas de gestión del conocimiento que incorporan a la Sede Universitaria como “Universidad en el Territorio”. Se define un modelo conceptual para la reducción del riesgo de desastres como una contribución al desarrollo local sostenible atendiendo a la necesidad de mejorar la forma en que se puede incidir y explicitar entre los distintos actores sociales las múltiples dimensiones del riesgo, generando un lenguaje común que permita el desarrollo de una cultura de prevención adecuada al contexto teniendo en cuenta que las soluciones macro, no son suficientes para lograr la reducción del riesgo a nivel local. 3.1 Desarrollo local 48 y gestión social del riesgo de desastres El nivel adecuado para el estudio de los peligros, vulnerabilidades y riesgos, es el nivel regional local porque es en los escenarios locales, con los diferentes actores del desarrollo, donde se configura el riesgo y en donde ocurre de manera recurrente un conjunto de desastres de diversas magnitudes que afectan de manera importante el desarrollo y las condiciones de vida de las poblaciones. Es también en el escenario local donde se deben establecer las prioridades de intervención con el fin de modificar las causas y los factores que hacen que las poblaciones vivan en riesgo, en los escenarios locales además, los procesos de toma de decisiones tienen una ubicación privilegiada, pues existe una mayor cercanía entre Estado y Sociedad como espacio propicio para la acción concertada. (Díaz, Chuquisengo y Ferradas, 2005). 48 “El concepto de desarrollo local lleva implícito la concepción de desarrollo, la cual no puede restringirse solamente al crecimiento cuantitativo de la riqueza o del producto per cápita e incluye necesariamente la dimensión social…” (León y Sorthegui: 11), los autores en el propio artículo añaden “…el desarrollo local ha de conducir no solo a mayores niveles de sustentabilidad, sino también a mayor equidad, despliegue y enriquecimiento de la individualidad y la vida colectiva, por tanto su dimensión única no es la económica, ni se rige por criterios definidos estrechamente desde esta perspectiva ...” (León y Sorthegui: 25). �El riesgo, producto de la interrelación de amenazas y vulnerabilidades es, al final de cuentas según Lavell (s.f.:5), ”…una construcción social, dinámica y cambiante, diferenciado en términos territoriales y sociales por lo que aún cuando los factores que explican su existencia pueden encontrar su origen en distintos procesos sociales y en distintos territorios, su expresión más nítida es en el nivel micro social y territorial o local porque es en estos niveles que el riesgo se concreta, se mide, se enfrenta y se sufre, al transformarse de una condición latente en una condición de pérdida, crisis o desastre” explicando más adelante que “….el riesgo global, total o de desastre se manifiesta en territorios definidos y circunscritos, y es sufrido por individuos, familias, colectividades humanas, sistemas productivos o infraestructuras ubicados en sitios determinados. Los desastres tienen una expresión territorial definido que varía entre lo muy local hasta cubrir vastas extensiones de un país o varios países”. (Lavell, s.f.:6) Lo anteriormente analizado, no significa que el nivel local tenga autonomía absoluta en términos de la concreción de los contextos de riesgo existentes o en términos de la intervención, dado que lo local forma parte de una dinámica determinada por niveles más globales. Sin embargo se considera conceptual y metodológicamente importante la Gestión Local del Riesgo como derivado específico del término “Gestión del Riesgo”, término además sugerido y difundido por LA RED desde 1995. 49 En la investigación se asumen las consideraciones hechas por Lavell (2003) sobre la gestión local del riesgo de desastre como un proceso social cuyo fin es la reducción, la previsión y el control permanente de dicho riesgo en la sociedad, en consonancia con el logro de pautas de desarrollo humano, económico, ambiental y territorial sostenibles. La gestión del riesgo es para Lavell (s.f.:8-9) “… no solo la reducción del riesgo, sino la comprensión que en términos sociales se requiere de la participación de los diversos estratos, sectores de interés y grupos representativos de conductas y modos de vida (incluso de ideologías y de perspectivas del mundo, la vida, la religión) para comprender como se construye un riesgo social, colectivo, con la concurrencia de los diversos sectores de una región, sociedad, comunidad o localidad concreta…”. Resulta interesante la idea expresada por el autor en cuanto al hecho de que 49 En opinión de Lavell (2005a), la idea de la Gestión del Riesgo (GR), sugiere procesos complejos y de importante arraigo en el componente social de la ecuación, de igual manera que la puesta de la atención en el riesgo, también rescata estos mismos procesos, a la vez que hace evidente el aspecto más fundamental del problema del desastre, o sea, la condición que permite que suceda. A raíz de estos cambios de concepción es que surge con mayor fuerza después del año 2000, la noción de “reducción del riesgo de desastre” a diferencia de “reducción de desastres”, término que nunca convenció, pero que de alguna forma reflejó la insistencia en mantener el desastre en el centro de la ecuación. �la gestión del riesgo no consiste simplemente en disminuir la vulnerabilidad, sino en la búsqueda de acuerdos sociales para soportar o utilizar productivamente los impactos, sin eliminar la obtención inmediata de beneficios, consideración que a nuestro juicio, articula con los principios esenciales para el desarrollo sostenible. En tal sentido, resulta importante considerar que la gestión del riesgo, no puede ser reducida a intervenciones tecnológicas, sino que ella debe estar referida al proceso a través del cual la sociedad en sus diferentes niveles de estructuración toma conciencia del riesgo, lo analiza y lo entiende, considera las opciones y prioridades en términos de su reducción, considera los recursos disponibles para asumirlo, diseña las estrategias e instrumentos necesarios para ello, negocia su aplicación y toma la decisión de hacerlo para finalmente implementar la solución más apropiada en términos del contexto concreto en que se produce o se puede producir el riesgo. Según Lavell (2005a), la gestión del riesgo de desastres, es un proceso específico de cada contexto o entorno en que el riesgo existe o puede existir. Además, es en opinión de este autor, un proceso que debe ser asumido por todos los sectores de la sociedad y no como suele interpretarse, únicamente por el gobierno o el Estado como garante de la seguridad de la población. Lo anterior da la medida de por qué el riesgo no puede considerarse solamente de forma objetiva cuando se consideran las opciones para su reducción, el riesgo es sujeto de múltiples interpretaciones desde la perspectiva de actores sociales distintos. Estas subjetividades tienen que ser tomadas en cuenta en la medida en que se desee encontrar soluciones factibles y eficaces para los problemas reales o aparentes que se enfrentan en el nivel local, por lo que resulta de inestimable valor el conocimiento sobre las percepciones del riesgo en los diferentes actores sociales así como la participación de las poblaciones afectadas o en riesgo si se asume la consideración de que es el riesgo el concepto fundamental por su carácter dinámico y social y no el desastre propiamente en tanto este constituye un producto peculiar. La gestión del riesgo es definida por Keipi, Bastidas y Mora (2005:8) “… como el proceso que permite identificar, analizar y cuantificar las probabilidades de pérdidas y efectos secundarios que se desprenden de los desastres, así como de las acciones preventivas, correctivas y reductivas correspondientes que deben emprenderse…”, los autores señalan la importancia de desarrollar la capacidad preventiva y de respuesta de los países, la que en oportunidades diversas se ha visto inhibida por el conocimiento técnico insuficiente, el pobre desarrollo institucional y la aplicación incompleta de instrumentos preventivos, lo que ha condicionado una orientación mayormente dirigida hacia los planes de emergencia con inspiración reactiva, los cuales se aplican a los efectos y no a las causas. �Es preciso considerar además la creación, como refieren Díaz, Chuquisengo y Ferradas (2005:5758) de “redes de gestión de riesgo” a partir del conocimiento. Deberá tenerse en cuenta lo planteado por Gutiérrez (s.f) cuando reconoce que el acceso al conocimiento, su difusión y aplicación consecuente en contextos, no sólo resulta necesario para alcanzar el desarrollo, sino también para alcanzar el control sobre los procesos tecnológicos y la regulación del riesgo. Ante la “invisibilidad” de los riesgos, es el saber lo que permite “reconocerlos” y “darles existencia”. Sin embargo, el saber también puede negarlos, o transformarlos ya sea minimizándolos o dramatizándolos, como afirma en su artículo América Latina ante la Sociedad del Riesgo Gutiérrez (s.f). Ideas similares aporta Sequeira (2004) en sus reflexiones sobre el papel de la información y el conocimiento adecuado para la gestión de centros de información en desastres La participación comunitaria es otro asunto vital para la gestión local del riesgo refieren Keipi, Bastidas y Mora (2005), lo que tiene según los autores, sus razones y fundamentos en el hecho evidenciado de que, en caso de cualquier tipo de desastre, quienes reaccionan en primer lugar y conocen mejor sus amenazas son los pobladores y autoridades locales, porque son además, los más interesados en promover su propio desarrollo y bienestar. De igual forma, las estrategias para la gestión local del riesgo propuesta por Díaz, Chuquisengo y Ferradas (2005:55), consideran la necesidad de la participación comunitaria sugiriendo las siguientes cuestiones: a) Reconciliar o concertar los imaginarios de la gente propiciando un acercamiento entre la ciencia y la técnica con los conocimientos tradicionales y saberes locales. Esto permitirá definir propuestas adaptadas a la realidad y fácilmente comprensibles por la gente. b) Afirmar la cultura de la participación: facilitando a la población las herramientas, conceptos, técnicas e información requerida para una adecuada gestión colectiva de riesgo y propiciar mecanismos de coordinación y consulta que permitan a todos la toma de decisiones. c) Articular la comunicación y el diálogo: formalizando los mecanismos y canales de diálogo entre las diversas instituciones. d) Negociación de conflictos y la acción concertada: aceptar y reconocer la existencia de intereses y propuestas diferenciadas como paso clave para el proceso de diálogo y negociación, sobre la base de consensos. El proceso de gestión del riesgo para la reducción de desastres tiene dos puntos de referencia temporal, con implicaciones sociales, económicas y políticas distintas: “…un primer referente es, efectivamente, el presente y la vulnerabilidad, amenazas y riesgo ya construidos, los cuales ayudan a revelar o descubrir eventos. El segundo referente temporal se refiere al futuro, al riesgo nuevo que �la sociedad construirá al promover nuevas inversiones en infraestructura, producción, asentamientos humanos etc.” (Lavell, 2003:32). Se trata de los niveles de riesgo que existirán con el proceso de crecimiento de la población y de la infraestructura lo que sugiere la necesidad de proyectar la gestión prospectiva del riesgo. La gestión prospectiva del riesgo resulta esencial para ejercer un control sobre el riesgo futuro, y puede desarrollarse a partir de la instrumentación en sistema de una serie de mecanismos, según propone Lavell, (2003:34) 1. La introducción de normatividad y metodologías que garanticen que todo proyecto de inversión analice sus implicaciones en términos de riesgo nuevo y diseñe los métodos pertinentes para mantener el riesgo en un nivel socialmente aceptable. En este sentido se requiere que el riesgo reciba el mismo peso que aspectos como el respeto del ambiente y el enfoque de género en la formulación de nuevos proyectos. 2. Crear normativa sobre el uso del suelo urbano y rural que garantizara la seguridad de las inversiones y de las personas. Además que sea factible y realista en términos de su implementación. Para esto son claves los planes de ordenamiento territorial. 3. La búsqueda de usos productivos alternativos para terrenos peligrosos, como puede ser el uso recreativo y para agricultura urbana dentro de las ciudades. 4. Impulsar normativa sobre el uso de materiales y métodos de construcción que sean acompañados por incentivos y opciones para que la población empobrecida acuda a sistemas constructivos accesibles y seguros, utilizando materias locales y tecnologías baratas y apropiadas. 5. El fortalecimiento de los niveles de gobiernos locales y comunitarios, dotándolos de la capacidad para analizar las condiciones de riesgo y de diseñar, negociar e implementar soluciones con bases sólidas y a la vez flexibles y viables. 6. Procesos continuos de capacitación de amplios sectores de la sociedad que inciden en la creación de riesgo y en la sensibilización y conciencia sobre el mismo. 7. Fortalecer las opciones para que los que sufren el riesgo demanden legalmente a los que lo provoquen. Esto sería la continuación lógica de las penalidades en contra de aquellos que contaminen el ambiente o que provoquen riesgo en el tránsito de personas y bienes. 8. Instrumentar esquemas de uso de los ecosistemas y recursos naturales en general, que garanticen la productividad y la generación de ingresos en condiciones de sostenibilidad ambiental. Conservación y regeneración de cuencas hidrográficas. �9. Reformar los currículos escolares de tal manera que consideren de forma holística la problemática de riesgo en la sociedad, sus causas y posibles mecanismos de control, y no solamente como prepararse y responder en casos de desastre. 10. El fomento de una cultura global de seguridad o una cultura de gestión continua de riesgo. 11. Promoviendo “ascensores” entre las iniciativas y necesidades sentidas en el nivel local y los formuladores de políticas en el nivel regional y nacional, de tal forma que se alimenta continuamente el proceso de transformación legislativa en beneficio de la reducción del riesgo. 12. Introduciendo o fortaleciendo incentivos económicos para la reducción del riesgo, como son, por ejemplo, primas de seguros más favorables a las actividades y construcciones de más bajo riesgo. 3.2. La gestión social del riesgo de desastres: un modelo conceptual La construcción de modelos es algo inherente al proceso de conocimiento, proceso este que se caracteriza por una sucesión de elaboraciones y sustituciones de modelos. Un modelo es una estructura conceptual que sugiere un marco de ideas para un conjunto de descripciones que de otra manera no podrían ser sistematizadas. “En todas las esferas de la actividad, la modelación actúa, (…) como cierto tipo de mediación, en la cual, la asimilación práctica o teórica del objeto, se realiza por medio de un eslabón intermedio especial: el modelo (…) la modelación como cualquier otro procedimiento cognoscitivo, no constituye un acto subjetivo puramente arbitrario…” (Ursul et al., 1985:130) Resulta importante destacar la utilidad de los modelos como construcciones intelectuales que posibilitan el estudio del objeto de interés para el investigador y que permiten que este sea manejable. En opinión de Levins (2008:195), “…un buen modelo debe ser realista, general y preciso…” aunque reconoce que no es posible satisfacer todos estos criterios a la vez, “... por lo tanto abstraemos el objeto de la realidad, limitando la extensión del modelo, su escala, y los fenómenos incluidos…” consideración asumida en el modelo propuesto en esta investigación. Los modelos parten de diferentes presupuestos teóricos y filosóficos. La eficacia de un modelo social en particular, depende del lugar, momento y tipo de población al cual se dirija. En el mundo del “desarrollo”, no existen problemas ni soluciones universales afirma Souza (2005) “Por incluir seres humanos, los problemas del desarrollo no son resueltos; son problemas cambiantes a ser interpretados contextualmente y manejados localmente (…). Por eso, el desarrollo no se somete a modelos universales, que no son malos sino irrelevantes localmente. Para “diferentes” grupos, las condiciones de bienestar socialmente relevantes, culturalmente aceptables, económicamente viables �y éticamente defendibles emergen de “diferentes” esfuerzos de innovación contextualizados a partir de sus historias locales”. Existen multiplicidad de elaboraciones teóricas, a las cuales se le han llamado “modelos teóricos”, entre los que es posible mencionar los siguientes: (Ramiro, s.f.) ƒ Modelos del cambio social ƒ Modelos de suministros ƒ Modelos de orientación sistemática ƒ Modelos de apoyo social ƒ Modelos de objetivos ƒ Modelos ecológicos ƒ Modelos de actuación. Estas teorías representan el estudio desde posiciones muy amplias (como son los modelos referidos al cambio social), los que se dedican a un aspecto específico (los modelos de objetivos) y hasta los que abordan cuestiones de método y se dirigen a la intervención comunitaria. A tenor de las diferencias que presentan estos modelos Sánchez (1991), considera que se pueden dividir en dos grandes grupos: • Modelos analíticos: Que se dividen en globales o sociales y psicosociales • Modelos operativos. Los analíticos globales o sociales son aquellos que se centran en el marco global socio-cultural del desempeño comunitario, permitiendo relacionar los fenómenos psicosociales con sus determinantes y correlatos macro sociales. Los psicosociales se inscriben en el nivel mesosocial, ligando dos términos básicos; individuo y sistema social a varios niveles. En los modelos operativos se pueden distinguir; los más conceptuales y valorativos que defienden los objetivos o metas de actuación y los más formales, dinámicos y relacionales, que centrándose en la acción y sus efectos, guían y orientan la realización de la intervención comunitaria. Es verdaderamente difícil orientarse en el infinidad de modelos, aportes, criterios y teorías por un lado, y por el otro lado, propuestas de programas de intervención, que muestran las dimensiones del método científico comunitario y sus diversas aplicaciones en los distintos contextos en los cuales es difícil ver la correlación con su marco teórico contextual. El modelo propuesto en la presente investigación, es una herramienta teórica para la prevención del riesgo de desastres cuyo objetivo es articular diversos saberes y disciplinas que han alcanzado �distintos grados de desarrollo50, y que son esenciales para la gestión del riesgo de desastres a nivel local al permitir visualizar el riesgo de desastre como problema ambiental que requiere de cambios en el orden cultural. Para la formulación del modelo se toma como premisa fundamental el enfoque marxista, que considera el contexto histórico social concreto como elemento esencial para la generación del conocimiento, lo que posibilita la asunción de las particularidades del sistema social cubano, en tanto prisma para la interpretación de la prevención del riesgo de desastres. La estructura que se le ha conferido al modelo no puede considerarse definitiva y, de hecho, da pie a la inclusión de otros elementos y al desarrollo de nuevas investigaciones. La introducción de otros elementos podría propiciar el estudio de nuevas relaciones y las modificaciones del modelo permitirían el necesario enriquecimiento del mismo y el mejoramiento de su heurística. Los principios en que se sustenta el modelo son: 9 Carácter crítico: presenta una visión hasta ahora no contemplada en Cuba sobre la prevención para la reducción del riesgo de desastres, tomando en consideración a la Filosofía de la Ciencia en su giro naturalista y a los Estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad. 9 Consistencia lógica: se refiere a la lógica interna de sus partes, las proposiciones que la integran están interrelacionadas entre sí, no existen repeticiones, contradicciones internas o incoherencias entre ellas. 9 Carácter abstracto: no hace referencia a cosas u objetos tangibles e integra en su configuración conceptualizaciones propias de diferentes campos de conocimiento, no obstante, el modelo conserva la autonomía relativa de cada campo de saber. 9 Es icónico: introduce una representación gráfica en la que se recoge la problemática. 9 Flexibilidad: por la posibilidad de aplicarse a otros contextos, y por su capacidad de actualización y reajuste. En un análisis de riesgo, el contexto, la capacidad de la gestión y los actores relacionados determinan los límites, las razones, el propósito y las interacciones a 50 Una propuesta de mapa conceptual para las áreas de investigación de riesgos, crisis y desastres es desarrollado en España por (Cortés, 2002). �considerar. Cualquier análisis que se realice debe ser congruente con el contexto y tenerlo en cuenta en todos los aspectos que le sean relevantes, de lo contrario el análisis del riesgo y por consiguiente su gestión, sería totalmente inútil e irrelevante. 9 Parsimonia: se entiende como sencillez, cualidad deseable que no significa superficialidad, sino que permite explicar mayor cantidad de fenómenos con menos proposiciones. 9 Generalidad: viene dada por la capacidad de de su extensión a otros contextos. La multiplicidad de relaciones que demanda el conocimiento de lo social, exige una visión lo más totalizadora posible, que contenga la conexión entre el todo y lo singular, la que no es posible abarcarla con una actitud reduccionista. 9 Participativo: la gestión para la reducción del riesgo de desastres, guarda estrecha relación con los temas de gobernabilidad, coordinación interinstitucional y participación ciudadana. En este sentido, la comunidad local es un actor principal con intereses legítimos sobre su hábitat y medio ambiente y que como actor activo no sólo tiene el interés sino el derecho y la responsabilidad de tomar acciones para prevenir daños ocasionados por los fenómenos naturales, las actividades industriales y su propia actividad cotidiana. (PNUMA, 2001) • Modelo conceptual. El modelo para la reducción del riesgo de desastres que se propone (Fig. 41), parte de la relación naturaleza - cultura – desarrollo como totalidad compleja teniendo en cuenta para ello el enfoque en sistema51 como modo de pensar las relaciones, e interconexiones en contextos, así como el hecho de que ninguno de los elementos que lo conforman puede ser reducido al otro, conservando su identidad, y el sistema de contradicciones que le es inherente. En el análisis contextual de la relación naturaleza - cultura – desarrollo, se toman como puntos de partida los criterios antes abordados, así como la comprensión de la tecnología en su sentido amplio, considerando a esta elemento cultural que modifica gradualmente y de forma sustancial el entorno natural, generando a su vez un conjunto de peligros e incrementando la vulnerabilidad y por 51 “Por sistema, queremos decir una conceptualización de una parte de la realidad definida por un conjunto de elementos interrelacionados. Los elementos pueden ser, moléculas, organismos, máquinas o incluso conceptos abstractos (…). El comportamiento y las propiedades de un sistema surgen no solo de las propiedades de sus elementos constituyentes, sino también en gran medida de la naturaleza e intensidad de las interrelaciones dinámicas entre ellas. Esto es especialmente cierto en los sistemas socio ecológicos, que podemos definir como las unidades básicas para el desarrollo sostenible” (Gallopín et al., 2008:37). �consiguiente los riesgos. Se subraya además la necesidad de incorporar la comunicación del riesgo a la cultura de la prevención de desastres como herramienta para la gestión social del riesgo, y el desarrollo sostenible a nivel local. La contextualización de la relación naturaleza – cultura – desarrollo en el modelo propuesto, requiere de una dimensión relacional, considerada por la autora de primer orden, dadas sus implicaciones para la prevención del riesgo de desastres. Esta dimensión integra como elementos esenciales: los principios morales, la gestión del conocimiento y las decisiones políticas, sin los cuales, no es posible garantizar la sostenibilidad a largo plazo, razón por la cual, debe permear la gestión del riesgo en todas sus fases y momentos. Los principios morales, la gestión del conocimiento y las decisiones políticas, se operacionalizan en las acciones y funciones de los Centros de Gestión para la Reducción del Riesgo, dirigidas como su nombre indica, a la gestión del riesgo de desastres, cuyo fin, es la prevención y el control del riesgo en consonancia con pautas de desarrollo humano, económico, ambiental y territorial, proceso que requiere de la comunicación del riesgo de desastres como herramienta para el desarrollo de la cultura de prevención y de la educación ambiental de los actores locales. Por la trascendencia de la gestión del conocimiento, de la comunicación del riesgo y de la cultura de prevención como herramientas en la gestión para la reducción del riesgo de desastres, se desarrollan los epígrafes 3.2.1 y 3.2.2 El modelo incorpora la percepción de los actores locales sobre los peligros y riesgos, incluyendo en entre los actores, a las comunidades y asentamientos humanos en el territorio, así como a los medios de comunicación, los que pudieran contribuir a modelar las percepciones sobre los peligros en los diferentes actores locales, ampliando y modelando sus imaginarios sobre el riesgo en la misma medida en que describe las especificidades de los escenarios de riesgo construidos. Ello debe constituir una línea de trabajo específica del CGRR atendiendo a lo anteriormente planteado. • Escenarios de riesgo Los escenarios son, descripciones narrativas de conjeturas, riesgos y factores ambientales, y constituyen una secuencia de eventos futuros. Los escenarios de riesgo, asumen un carácter hipotético, aportan información consistente, relevante, reveladora, verosímil y clara sobre el futuro, por lo que resulta una historia sobre lo que podría suceder, y no necesariamente sobre lo que sucederá. La construcción de escenarios de riesgo se hace a partir de la interacción que puede darse entre un peligro o amenaza con las vulnerabilidades presentes en los territorios. El objetivo principal es tener �una visión global de roles e interacciones para identificar prioridades en las intervenciones a desarrollar. Si importante es identificar, cuantificar y estimar el peligro, es mucho más importante aún, el conocer y analizar los factores de vulnerabilidad que presentan los diversos escenarios, entiéndase, las principales concentraciones poblacionales, las principales áreas de desarrollo agropecuario, minero, piscícola, forestal e industriales, las reservas naturales, las cuencas hidrográficas entre otros. El escenario de riesgo debe representar y permitir identificar el tipo de daños y pérdidas que puedan producirse en caso de presentarse un peligro en condiciones dadas de vulnerabilidad. Existen diferentes formas de representar dicho escenario: desde un mapa de riesgos hasta un cuadro que relacione las diferentes variables consideradas, y sus efectos. 52 • Percepción del riesgo Es particularmente importante para establecer cuáles son los escenarios de riesgo, tener presentes las percepciones de riesgo de las personas y el contexto socioeconómico y ambiental en que viven “El concepto de riesgo delimita, (…), un peculiar estado intermedio entre seguridad y destrucción, donde la percepción de riesgos amenazantes determina pensamiento y acción”. (Beck, 2000:10) La gestión para la reducción del riesgo de desastres requiere de un estudio que evidencie cuáles son las percepciones que tienen los diferentes actores sobre los riesgos a los que pueden estar expuestos y se realiza con la finalidad de identificar las necesidades de información existentes en el público, ello implica detectar las necesidades sociales de comunicación presentes en determinadas condiciones. Las nuevas tendencias en materia de amenazas y vulnerabilidad ponen en entredicho procedimientos y métodos tradicionales y exigen abordar la evaluación del riesgo en forma integral y exhaustiva. • Comunicación del riesgo El cuadro de la izquierda en la Fig. 41, incluye la comunicación del riesgo de desastres como elemento esencial para el desarrollo de la cultura de prevención, (entendida la comunicación como comunicación para el desarrollo), al mismo tiempo se incluyen ambas en el ámbito de la educación ambiental al considerar el desastre como un problema ambiental que implica una ruptura con el desarrollo y por consiguiente una problemática para la gestión ambiental del territorio. (Ver, epígrafe 3.2.2). • 52 Educación Ambiental DPAE - FOPAE. Capítulo II: El escenario de riesgo y su construcción. [en línea]. Colombia. [Consultado: 29/01/07]. Disponible en: http://www.sire.gov.co/portal/page/portal/sire/componentes/formacionComunidad/ Documentos/dpae3/cdos_9.html �En la actualidad, la configuración progresiva de nuevas formas de emergencias y desastres, especialmente en el espacio el urbano, sitúa los problemas de la degradación ambiental como un punto central de análisis, ello alude a modos particulares de interrelación entre múltiples transformaciones ambientales urbanas - físicas, naturales, sociales y políticas. Sin embargo, como ha sido típico en los estudios de desastre, se ha prestado mayor atención a los fenómenos físicos detonadores y a los impactos y respuestas a estos eventos, particularmente los referidos a la vulnerabilidad estructural o física de las edificaciones, que al contexto concreto del desastre y a los procesos históricos que han conformado las condiciones de riesgo y vulnerabilidad social de las ciudades afectadas. En materia de desastres, el concepto se refiere a las importantes alteraciones ambientales que éstos generan y que, en cierto sentido, los definen como tales. Esto plantea otro motivo más para despojar el concepto de medioambiente de las connotaciones que lo reducen a "entorno natural", resultando clave asumir que la totalidad ambiental está configurada por "lo natural, lo físico, lo social, y lo político en sentido amplio. Por esta vía, se comprende la importancia de la Educación Ambiental en su sentido más amplio. La Educación Ambiental para la prevención del riesgo de desastres, deberá ser entendida como un proceso permanente, no restringido a ningún ámbito educativo en particular y cuyo objeto principal, aunque con diferencias de contexto, lo constituya la preparación de las personas para que sean coresponsables en la protección y conservación de los ecosistemas en que habitan, y sobre todo una progresiva tendencia hacia la visión del desastre como construcción social y problema ambiental. Desde el punto de vista de la prevención de desastres, el papel fundamental de la Educación Ambiental consiste en formar conciencia de que la protección del medio es una acción social indispensable, y en aportar conocimientos y capacidades para actuar con este horizonte. Este es un punto sumamente sensible según afirma Delgado (2007), pues en su opinión, no se trata simplemente de restablecer equilibrios, o de encontrar tecnologías mejores o peores para alcanzar la sostenibilidad, sino que es preciso, superar la consideración cultural que presupone la idea dicotómica y reductora de la naturaleza a entorno exterior, que persiste hoy en la sociedad occidental. • Cultura de la prevención La cultura de prevención del riesgo, ha de proveer al hombre de un marco conceptual que permita la orientación de los sujetos en la complejidad de las condicionantes del desastre como fenómeno social y problema ambiental. La cultura de prevención es “… un cuadro de comportamiento racional y estable que, generalizado en una sociedad, se caracteriza por la práctica habitual de la �acción colectiva anticipada y sistemática para tratar de evitar que los desastres ocurran y, en caso de que ello no resulte posible, para amenguar sus efectos y, por otra parte, para reducir la vulnerabilidad.”53 (Beltrán, 2005a:33) Nuevos enfoques de educación formal y no formal, capacitación y comunicación se hacen necesarios para que los ciudadanos identifiquen la vulnerabilidad como elemento clave en la construcción del riesgo y por lo tanto del desastre. Es necesario que las personas tomen conciencia que el riesgo es posible intervenirlo o modificarlo al reducir las condiciones de vulnerabilidad, y comprendan que, los fenómenos de la naturaleza son amenazas o peligros en la medida en que los asentamientos humanos son vulnerables. Para Delgado (2007), en el transcurso del desarrollo de la cultura occidental el hombre ha perdido la capacidad de producir una reflexión valorativa múltiple, que en ocasiones hace ver el lado económico de las cosas, o el humano, o el natural, o el social, o el político, y con frecuencia el valor económicamente entendido se superpone al resto de las formas de valoración humana. La cultura de la prevención es esencial pues hasta el presente el énfasis ha estado puesto mayormente en los preparativos y la respuesta como fases del ciclo de reducción de desastres. La consideraciones antes hechas, permitiría el desarrollo de una eficaz gestión social del riesgo en todas las fases del ciclo de reducción de desastres y una contribución estratégica al desarrollo local sostenible como se sugiere en el cuadro de la derecha en la Fig. 41. • Ciclo de reducción de Desastres El ciclo de reducción de desastres prevé las actividades relacionadas con la prevención, los preparativos, la respuesta y la recuperación, para cada uno de los peligros apreciados en los territorios, cuyo contenido tendrá en cuenta lo siguiente:54 La prevención: se realiza permanentemente y constituye la etapa más eficaz de la reducción de los desastres, incluyendo medidas relacionadas con la reducción de la vulnerabilidad y el fortalecimiento de los sistemas de vigilancia y pronósticos, así como el cumplimiento de los requerimientos impuestos a las inversiones que se deben realizar en la etapa de proyecto durante el proceso de compatibilización del desarrollo económico y social con los intereses de la Defensa Civil. En el caso de las situaciones de desastre de origen tecnológico se incluye el incremento de las medidas de seguridad y en las de origen sanitario las medidas de bioseguridad de las instalaciones 53 El subrayado en negritas corresponde a la autora. CUBA. Directiva No. 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional. Para la planificación, organización y preparación del país para situaciones de desastres, ANEXO NO. 2 “IDEA GENERAL PARA ORGANIZAR EL PROCESO DE REDUCCIÓN DE DESASTRES EN EL PAÍS”. La Habana, 2005. p. 2223 54 �de crianza y desarrollo de las especies. La divulgación de las medidas de Defensa Civil constituye también una importante medida preventiva Los preparativos: medidas y acciones que aseguran una respuesta óptima e incluye la elaboración de las decisiones y los planes de reducción de desastres y su actualización, así como la preparación de todas las categorías de personal. Comprende además las actividades que se desarrollan antes del impacto de un peligro, con el objetivo de reducir sus daños. La respuesta: medidas y acciones que comienzan cuando es inminente el impacto de un peligro potencialmente destructivo o cuando este ocurre. Se define como el ejercicio de la dirección y el mando para la conducción de las acciones, sobre la base de las decisiones y los planes de reducción de desastres aprobados en cada instancia. Se planifica teniendo en cuenta el establecimiento de las fases previstas para cada peligro de desastre. La recuperación: medidas y acciones que comienzan cuando se aprecia que el peligro ha dejado de afectar el territorio y no representa una amenaza para el mismo o esté controlada la situación que originó la respuesta. Incluye dos etapas, la rehabilitación y la reconstrucción; la rehabilitación estará dirigida al restablecimiento de los servicios más importantes, entre ellos, el abastecimiento de agua, la elaboración de alimentos, la asistencia médica y el suministro de energía eléctrica. Comprende además el proceso de evaluación de daños y la atención a los damnificados; la reconstrucción se encaminará a la construcción y recuperación de edificaciones, instalaciones de todo tipo y de la infraestructura. Para alcanzar niveles más eficientes y eficaces en la información y divulgación de las medidas de protección de la población y la economía en todo el ciclo de reducción de desastres se requiere de una estrategia de comunicación científicamente fundamentada y de las campañas de propaganda anuales correspondientes55, es por eso que se considera en la presente investigación de extraordinaria importancia el estudio de las percepciones sobre los peligros y riesgos en los territorios. Convivir con el riesgo, no es aceptarlo, es tratarlo adecuadamente para minimizar su impacto, por ello, es indispensable la Gestión del Riesgo como un reto para conquistar el desarrollo sostenible de la sociedad cubana. La gestión del riesgo, requiere de la gestión del conocimiento y ocupa por esta razón un lugar clave en el modelo propuesto, consideraciones al respecto se desarrollan en el epígrafe 3.2.1. 55 CUBA. Directiva No. 1 del Vicepresidente del Consejo de Defensa Nacional. Para la planificación, organización y preparación del país para situaciones de desastres. “LA INFORMACIÓN Y DIVULGACIÓN DE LAS MEDIDAS DE DEFENSA CIVIL EN LA REDUCCIÓN DE DESASTRES. La Habana, 2005. p. 39 �Naturaleza - Cultura - Desarrollo Principios Morales Gestión del Conocimiento Educación Ambiental Cultura de prevención Comunicación del Riesgo de Desastres Actores Locales Gobierno Municipal Decisiones políticas Desarrollo Local Sostenible Centro de Gestión para la Reducción de Riesgos Medios de comunicación Gestión del Riesgo Ciclo de Reducción de Desastres Escenarios de Riesgos Percepción Figura 41. Modelo conceptual para la reducción del Riesgo de Desastres y su relación con el Desarrollo Local 3.2.1 Gestión del conocimiento para la gestión del riesgo de desastres En el espacio local, los riesgos difícilmente pueden separarse, están ligados a los procesos agrícolas, al manejo de suelos, de construcción de viviendas, al turismo y otros, son parte integrante del desarrollo local, cuestión sensible en los territorios en particular con actividades mineras por las características e importancia que reviste esta actividad económica. En el desarrollo local de comunidades mineras, la minería genera impactos tanto positivos como negativos en el modo de vida de la comunidad, en los flujos humanos y financieros así como en el medio ambiente, generando e incrementando los peligros y la vulnerabilidad de sus habitantes. �Para dar respuesta de manera eficiente a sus funciones, los CGRR necesitan instrumentar procesos de gestión del conocimiento que permitan abordar en toda su complejidad la problemática del riesgo, y propicien la implementación, seguimiento y evaluación de políticas y programas sociales orientados a la reducción de la vulnerabilidad y la sostenibilidad de los territorios. La gestión del conocimiento a nivel local deberá comprenderse como un proceso complejo de generación, asimilación, administración y circulación de informaciones, datos, saberes y valores necesarios que garanticen en su aplicación la solución de los problemas de carácter local y contribuyan así a la elevación de la calidad de vida de la población sobre la base del desarrollo sostenible y la participación ciudadana. (Núñez; Félix y Pérez, 2006) La Gestión del conocimiento en el desempeño del Centro de Gestión para la Reducción del Riesgo deberá: a) Orientarse al conocimiento de las percepciones sobre los peligros en los diferentes actores locales. b) Proporcionar información clara sobre los riesgos de desastre y las distintas formas de protección, incorporando en los procesos de comunicación del riesgo la perspectiva de género y los factores culturales y sociales que caracterizan al territorio. c) Fortalecer las redes entre los expertos, los planificadores y los encargados de la gestión en materia de desastres reforzando los procedimientos para utilizar los conocimientos especializados y tradicionales disponibles incorporando en mayor medida a profesionales de las ciencias sociales y humanísticas. d) Fomentar el diálogo y la cooperación entre el Gobierno Local, las entidades productivas y de servicios, la Sede Universitaria del territorio, centros de investigación, de proyectos, de capacitación y en sentido general a todos los profesionales que, desde diferentes perspectivas teóricas y metodológicas se ocupan de la reducción de los riesgos de desastre alentando la conformación de una red de conocimientos para la temática. e) Promover el uso, la aplicación y la asequibilidad de las últimas tecnologías de la información y la comunicación, las tecnologías espaciales y los servicios conexos, así como las observaciones terrestres, para contribuir a la reducción del riesgo de desastre, en particular para la formación, el intercambio y la divulgación de información entre las distintas categorías de usuarios. Por los aspectos anteriormente mencionados, en opinión de Coca, (s.f), tanto en el ámbito de la educación formal como de la no formal, se vislumbran amplios derroteros no sólo para hacer análisis de riesgos en disciplinas y contextos específicos, aspecto que constituye un elemento vital para abordar el territorio y sus dinámicas sociales en un contexto más amplio de hábitat, sino �también para avanzar en el conocimiento técnico y científico de manera que se den las premisas para generar investigaciones adecuadas para la región y la generación de un capital humano más comprometido con la reducción de la vulnerabilidad física, cultural y social.” El Programa Ramal del Ministerio de Educación Superior en Cuba “Gestión Universitaria del Conocimiento y la Innovación para el Desarrollo” (GUCID) constituye el marco apropiado para la conformación de redes de conocimiento, para la solución de las problemáticas inherentes al desarrollo local sostenible de los territorios incluyendo los estudios de peligro, vulnerabilidad y riesgo al incorporar a la Sede Universitaria Municipal (SUM) como actor del desarrollo local. La Sede Universitaria, aglutina a una buena parte de los profesionales del territorio y deberá contribuir sustancialmente a ampliar la capacidad técnica y social para responder, desde las diferentes carreras y disciplinas y en particular desde las ciencias sociales y humanísticas a las necesidades del contexto y de los diversos sectores de la población, fundamentalmente de aquellos que viven en condiciones altas de vulnerabilidad por su exposición y susceptibilidad ante peligros de carácter natural y tecnológico. Para Núñez; Félix y Pérez (2006:10), “…la misión epistémica preferente de las SUM, operando dentro de un modelo contexto céntrico, residirá más bien en actuar como agentes locales, dinamizadores, capaces de identificar problemas y colaborar en la gestión del conocimiento que facilitará su solución”. La “nueva universidad cubana”, amplía su encargo social al propiciar soluciones a partir de la gestión del conocimiento en función de los “Estudios de Peligro, Vulnerabilidad y Riesgo”, así como en el desarrollo de los denominados, institucionalmente, “Centros de Gestión para la Reducción del Riesgo” (CGRR). En tal sentido, la existencia de la Sede Universitaria como universidad en el territorio que forma profesionales en carreras de Licenciatura en Psicología, Sociología, Comunicación Social, Derecho, Estudios Socioculturales y Contabilidad entre otras, constituye una fortaleza para el desempeño del Centro de Gestión del Riesgo en el Municipio una vez que se tiene en cuenta el carácter cada vez más cognoscitivo de todas las actividades económicas, técnicas, sociales y políticas así como la rapidez de los cambios en estos campos, que hacen que la información sea la materia prima a procesar e integrar en conocimiento. Promover la gestión eficiente del conocimiento comprende el establecimiento de un acceso equilibrado a los conocimientos relevantes para incrementar la calidad de vida de los ciudadanos a nivel de los territorios y se alcanza no sólo mediante la formación profesional sino desarrollando también capacidades para producir, difundir y aplicar conocimientos y extenderlos al resto de los �procesos sustantivos inherentes a la universidad en el denominado modelo contexto – céntrico. (Souza, Cheaz y Calderón, 2001) La Sede Universitaria Municipal, debe desempeñar entonces un rol protagónico en el desarrollo sostenible del territorio y al igual que los demás agentes de la comunidad está obligada a pensar, a reformular conceptos, a promover la investigación participativa y la investigación – acción, a explorar nuevos caminos, asumiendo la dinámica del desarrollo socioeconómico. La posibilidad de contar con la ayuda del conocimiento acumulado a partir del nivel local, hasta el regional, sobre la evaluación del riesgo y la vulnerabilidad, forman la base de la construcción de políticas de desarrollo que incorporan la probabilidad de ocurrencia de desastres. Cuando a escala local existen datos e información puntual, es más fácil prevenir desastres, así es que las bases de datos y las evaluaciones del riesgo, poseen un valor adicional, y su ausencia hace imposible conocer la geografía cambiante del riesgo y los factores que forman o producen la vulnerabilidad y el daño. Por otra parte, los instrumentos de medición que se han desarrollado permiten combinar la información extraída de diversos contextos para considerar la posibilidad de un desarrollo humano sostenible que incorpore el riesgo y la vulnerabilidad a nivel local empleando como herramienta eficaz la comunicación del riesgo. 3.2.2 La comunicación del riesgo y la cultura de prevención como herramientas en la gestión para la reducción del riesgo desastres Desde diversos enfoques y perspectivas en las últimas décadas el tema de la comunicación del riesgo, suscita la atención de un número creciente de especialistas de las ciencias sociales quienes reconocen las posibilidades teóricas y metodológicas que la comunicación encierra para el cambio y la transformación social, cuestión a la cual prestan atención filósofos marxistas y no marxistas. Desde las ciencias sociales, el problema de la comunicación y su determinación concreta no resulta fácil, su complejidad viene dada en tanto constituye una forma concreta de expresión de la actividad humana, que requiere en los marcos del desarrollo social ser abordada desde la síntesis de planos diversos que incluyen lo político, lo jurídico, lo ético, lo artístico, lo psicológico, lo sociológico y lo filosófico. En su connotación filosófica, la comunicación expresa “… la relación objetiva-subjetiva entre sujetos, es decir, como intercambio de actividad intersujetos que sobre la base de la práctica social encarna la síntesis de lo objetivo-subjetivo en un proceso recíproco de producción, distribución y consumo engendrado en la actividad…”. (Pupo 1990:119) Para Pupo (1990:120-121), “… la comunicación es social, por su contenido y esencia e individual por la forma en que se despliega la sustancia social por sujetos individuales…” afirmando además �que “... en este devenir interactivo las relaciones sociales se realizan en un contexto concreto – individual, matizado además por la psicología peculiar de los sujetos…”. Esta idea resulta valiosa para comprender la importancia de modelos de comunicación del riesgo que partan de las peculiaridades y escenarios locales concretos, así como de la psicología de sus habitantes. A tono con lo anterior, es importante subrayar en tal sentido lo planteado por L. P. Bueva citado por Pupo (1990:122) cuando afirma que “…del mismo modo que la sociedad no existe al margen de los individuos que la integran, las relaciones no existen al margen de la actividad vital real y la comunicación de las personas.”, revelando de esta forma la dialéctica de lo general, lo particular y lo singular como principio metodológico de la dialéctica materialista. La actividad en tanto que modo de existencia y desarrollo de la realidad social, expresa lo universal, mientras que sus manifestaciones o modos de organización representan lo particular y la comunicación como modo de intercambio de actividad y expresión concreta de las relaciones sociales, emerge como el momento singular de dicho proceso histórico social. La dialéctica de interacción: actividad - relaciones sociales – comunicación deviene en un proceso de conversión reciproca de lo material y lo ideal, que expresa a su vez, de manera histórica concreta la dinámica misma de la relación naturaleza - cultura – desarrollo, si se asume desde posiciones marxistas el papel del trabajo en la transformación de la naturaleza y del propio hombre, y el lugar que en este proceso junto al trabajo corresponde al lenguaje como sistema de signos y símbolos, como envoltura material del pensamiento y posibilidad real para desarrollar el pensamiento lógico abstracto, expresión de la experiencia histórico social, de la cultura y el desarrollo mismo de la sociedad hasta hoy. Una comprensión sistémica de la comunicación presupone una concepción sistémica del hombre y la actividad y representa una premisa para la planificación del trabajo con el hombre. A tono con lo anterior Pupo (1990:132) resalta la importancia de la planificación consciente y planificada de la comunicación sobre la base de considerar que “… la intelección de la comunicación en su naturaleza sistémica, permite revelar su estructura y funciones, tanto en el nivel científico teórico, como en sus propias derivaciones socioprácticas. Al mismo tiempo, sobre la base del conocimiento de causa se desecha la espontaneidad y se planifica consciente y científicamente a tenor con los fines que se persiguen…” La idea anterior resulta valiosa para la investigación que se presenta en tanto partiendo del valor heurístico, metodológico y axiológico de la comunicación, hace posible proyectar la comunicación social del riesgo como actividad cotidiana, sistemática y en general como herramienta de gestión que modifique los conceptos sobre el riesgo y el desastre, ampliando las bases para una cultura de �prevención a nivel local, contribuyendo en los marcos del desarrollo local sostenible al replantear en términos de sostenibilidad la relación naturaleza – cultura - desarrollo. La comunicación del riesgo es definida por la National Academy of Sciences como “…un proceso interactivo de intercambio de información y opinión entre individuos, grupos, e instituciones. Involucra múltiples mensajes sobre la naturaleza del riesgo y otros mensajes no estrictamente sobre el riesgo, que expresan preocupaciones, opiniones, o reacciones a los mensajes de riesgo o al orden legal e institucional establecido para la gestión de riesgo”56 (Covello et al., 2001:383) En el análisis de riesgos, existen diferentes tipos de comunicación. Los aspectos técnicos se debaten entre gestores, evaluadores, Defensa Civil, el sector productivo y la población. A la hora de decidir cuál es la mejor manera de controlar un riesgo y de ejecutar las decisiones, la comunicación entre los gestores de riesgos y los diferentes actores sociales resulta esencial, constituye un debate en el que no sólo están presentes criterios técnicos sino además puntos de vista éticos, sociales y económicos a fin de tomar una decisión que se adecue al objetivo y sea aceptable para todas las partes la gestión de riesgos debe asegurar una comunicación adecuada. La comunicación de riesgos evoluciona sobre todo gracias a los estudios de la percepción de riesgos. La comunicación social del riesgo requiere hoy de cambios sustanciales si se desea configurar como parte de la educación para la gestión participativa del riesgo, la cultura de prevención y, en términos generales, de la gestión del riesgo como componente de la gestión ambiental a nivel local, lo que significa, en buena medida, conocer las percepciones sociales del riesgo y modificar los conceptos profundamente arraigados sobre el desastre como evento o fenómeno de carácter “natural” y no como una ruptura en el desarrollo que involucra la variable vulnerabilidad. La comunicación no puede estar exclusivamente orientada al ámbito de la información, por tal motivo, es preciso entender que la universalidad de los fenómenos comunicativos albergan también comprensiones y representaciones colectivas, expresiones sociales, sentidos compartidos y contextos tan disímiles que, sin lugar a dudas, modelan y decantan la naturaleza misma de la información, contribuyendo a caracterizar al individuo mismo en sus múltiples interacciones. El diseño de la comunicación de riesgos integra los resultados del estudio de percepción, preocupaciones de la población, su nivel de información, lo que quieren y necesitan saber sobre el 56 (Trad. de la autora) �riesgo y las medidas de protección que deben adoptar. Una campaña de comunicación de riesgos busca sensibilizar a la población y comunicar los riesgos y las medidas preventivas. Los resultados de los estudios de percepción sirven también para definir los “conceptos rectores” en la comunicación de riesgos, los "medios” que se utilizarán y cuáles serán los “mensajes”, es por ello que si bien las estrategias iniciales de comunicación de riesgos funcionaban de “arriba abajo”, actualmente se prefiere una forma dialéctica en la comunicación de riesgos que anime a todos los actores sociales a participar activamente en el proceso comunicativo. El estudio de percepción de riesgos ayuda a identificar con mayor precisión al público al cuál se dirigen los mensajes, es decir, al sector de la población al que se le dirige la comunicación de riesgos y también los conceptos rectores de las estrategias y mensajes específicos de acuerdo al tipo de riesgo al que están expuestos y al nivel de conocimiento que poseen sobre los mismos. Luís Ramiro Beltrán (2005: XI) citado por Alfonzo, afirma que “…la comunicación es la herramienta crucial para hacer posible la materialización de la cultura de prevención, en virtud de su poderío pedagógico, de su capacidad para educar en el sentido de modelar multitudinariamente conductas propicias al bien social. Más allá de dar noticia de hechos y opiniones y de difundir conocimientos, la comunicación inspira actitudes y enseña prácticas” La comunicación se entiende según Cardona (2001:4) como un proceso complejo, permanente, multilateral y recíproco de intercambio de información entre actores institucionales y actores sociales, que mediante la generación de confianzas mutuas, la identificación de intereses compartidos y la construcción de un lenguaje común, contribuye a sembrar y a consolidar la incorporación de la prevención en la cultura, lo que también se conoce como la Cultura de la Gestión del Riesgo. La gestión de la comunicación le otorga “valor” a la gestión del riesgo, dinamiza, promueve, influye, persuade, facilita la comprensión, modifica conductas y actitudes. Confundida muchas veces con información, la comunicación se eleva ya al rango de proceso imprescindible en toda acción preventiva o de respuesta, en toda planificación destinada a la reconstrucción o a la rehabilitación, en caso de desastre. Ella provee los aspectos básicos para que emisores y receptores se relacionen acertadamente, interactúen proactivamente y puedan establecer una óptima retroalimentación. Las funciones que debe desempeñar la comunicación sobre desastres, según Beltrán (2005b), son la informativa y la formativa, la primera entendida como provisión de datos, hechos y la formativa consistente en la labor persuasiva, esta última, puede comprenderse a nuestro juicio como el proceso dirigido a modelar las percepciones del riesgo y la conducta generadora de �vulnerabilidades y por consiguiente del desastre como aspecto crucial en materia de cultura de la prevención. En materia de comunicación del riesgo, es posible identificar según Beltrán (2005b:38-39), dos áreas específicas, una denominada “comunicación educativa” consistente en un proceso de enseñanza aprendizaje de conocimientos, actitudes y prácticas apropiadas para alcanzar la reducción del riesgo de desastres, evitando los mismos, mitigando sus efectos y, lo que a nuestro juicio es mas importante, reduciendo la vulnerabilidad ante estos, y una segunda de “información pública” dirigida a la divulgación clara prudente y oportuna de datos correctos sobre la incidencia, el desarrollo y las consecuencias del desastre con la finalidad de procurar en la población el comportamiento adecuado así como a favorecer los nexos entre las autoridades políticas y técnicas en el territorio. La elección de los medios a utilizar se relaciona con el nivel de información con que cuenta el público; el conocimiento que tienen acerca del riesgo, su forma de percibirlo, el interés por conocer sobre el riesgo y las formas de protegerse, su nivel de escolaridad, grado de participación y de los medios con los que normalmente obtiene mayor información Un plan de comunicación de riesgos integra los objetivos y estrategias a través de los cuales se comunicarán los riesgos a una población que está siendo afectada o puede verse afectada por un riesgo. De esta forma los distintos medios y mensajes que se utilicen tendrán una mejor distribución y con ello un mayor impacto. Actualmente, el universo de datos que puede manejar cualquier persona o institución es de tal volumen que es necesario calificar o jerarquizar la información para posteriormente ser transformada en comunicación eficaz. En los contenidos de documentos de consenso global, como el Marco de Acción de Hyogo o los Objetivos del Milenio, se pone énfasis en la comunicación del riesgo, la difusión de todo lo que permita conocer, saber y comprender acerca de la reducción de la vulnerabilidad. De este modo, la comunicación del riesgo sería la confluencia o síntesis de la información del peligro o amenaza más la información de las características de las vulnerabilidades, por lo que es posible en opinión de Bratschi (s.f) inferir que la comunicación social del riesgo adquiere “dos momentos” en su implementación: a) Sensibilizando a la sociedad para que autoperciba su debilidad ante determinada amenaza y descubra sus fortalezas para disminuir las consecuencias negativas de tales amenazas. b) Promoviendo acciones que reduzcan su vulnerabilidad, de modo que se prepare adecuadamente para enfrentar cualquier evento que pueda convertirse en desastre. �La comunicación es un acto humano, y en gestión del riesgo es importante tener en cuenta, cuestiones como: claridad, oportunidad, adaptabilidad, eficiencia y precisión, por eso también se necesita una gestión de la comunicación. Planificar la comunicación según Bratschi (s.f) trae beneficios como: • Hacer de la comunicación una herramienta para la educación y multiplicación del trabajo en prevención. • Identificar las necesidades de información existentes en las comunidades ubicadas en zonas de riesgo y orientar los mensajes hacia fines preventivos. • Promover en las comunidades la apropiación de la información y generar un proceso mediante el cual sus miembros identifiquen su vulnerabilidad y las opciones para hacer gestión preventiva. • Aprovechar los recursos existentes para distribuir mensajes preventivos. El reto consiste en impulsar un proceso comunicativo que avance del conocimiento hacia la toma de decisiones y acciones por parte de la población. Se requiere por lo tanto planificar y evaluar permanentemente las acciones en comunicación. “La concienciación del riesgo y de otros desastres susceptibles de producirse (…), no sólo compromete a la educación formal y sistemática, a las instituciones relacionadas con el tema y a la educación asistemática e informal de los medios de comunicación. También se necesita una planificación que involucre las acciones de las tres áreas mencionadas en forma permanente y con una programación a corto, mediano y largo plazo”. (Brastchi, 1995: p117). Es por ello que Villalobos (2001) considera que el concepto de comunicación para la reducción del riesgo de desastres deberá constituir un proceso planificado y articulado, que no desprecia ningún modelo ni recurso técnico disponible y su cometido esencial es facilitar el diálogo entre todos los actores locales con la intención de propiciar un cambio cultural. La autora, subraya la importancia del cambio cultural resaltando así, la idea de la necesidad de cerrar la brecha entre la generación del conocimiento científico – técnico, la gestión de normas políticas y técnicas y la apropiación social de la información, de manera que esta información se convierta en conocimiento y éste a su vez se traduzca en decisiones y acciones sociales concretas. De ahí la importancia de que las acciones de comunicación estén ligadas a las estrategias para prevenir los desastres. Lo conveniente es insertar en el flujo cotidiano de información, los contenidos de prevención de desastres y así hacer de este tema, también un tema cotidiano en el desarrollo de la región, zona o área. �En la medida en que la prevención se inserte en los procesos de desarrollo, la población estará menos expuesta a amenazas de origen natural o tecnológico. Una comunidad vulnerable a los desastres, debidamente informada y educada, puede implementar medidas de desarrollo sostenible donde incluyan la reducción del riesgo, teniendo en cuenta el crecimiento económico y el desarrollo local. De manera tal que para Villalobos (2001) aplicar sistemáticamente la comunicación a la gestión integral del riesgo, supone adscribirla metodológicamente al ciclo para el manejo del riesgo en todas sus fases y por otra parte tener en cuenta que la comunicación no es solo una cuestión de qué decir, sino de cómo y a quién decirlo. Solo así se alcanzará un cambio duradero en los comportamientos y las actitudes y una cultura para la prevención. En realidad, como plantea Cardona (2003a), en el caso del riesgo y los desastres lo más adecuado es la incorporación de la prevención en la cultura, dado que lo que se intenta no es cambiar la cultura sino que la actitud preventiva sea parte, desde todo punto de vista, de las costumbres y hábitos de la sociedad. Para desarrollar una cultura de prevención, la comunicación en opinión de Beltrán (2005b:54) “…debe ostentar tres características principales: universalidad, profundidad y perdurabilidad.” En opinión de este autor, la universalidad viene dada por la necesidad de alcanzar con ella a todos los ciudadanos teniendo en cuenta las diferencias de edad, sexo, ocupación, nivel educacional y lugar de residencia así como las diferencias entre las propias comunidades La profundidad en opinión de Beltrán (2005b:55) se entiende como la modificación a partir de la comunicación misma de aptitudes que procuren la disminución de las condiciones de vulnerabilidad y la voluntad de “hacer” antes de que el desastre ocurra todo lo necesario para minimizar su impacto, por perdurabilidad de la comunicación continúa Beltrán (2005b:56) “… se entiende el logro de la estabilidad por un largo plazo de un comportamiento generado por la persuasión…” Para Beltrán (2005b:56) “…la sumatoria sinérgica de la universalidad, la profundidad y la perdurabilidad confiere a la comunicación el poderío requerido para forjar la cultura de prevención…” aunque reconoce que “…esta construcción sociocultural tomará necesariamente un largo plazo porque es imposible generar semejante cambio radical de conducta multitudinaria en breve lapso…” Con los medios de comunicación disponibles se puede estar relativamente informado sobre los diferentes desastres que hoy acontecen, y sin embargo, saber muy poco en materia de prevención de riesgos, razón por lo cual la comunicación sobre el riesgo de desastres debería ser planificada y estar incorporada a la gestión para la reducción del riesgo de desastres de forma tal que contribuya al desarrollo de una cultura de la prevención y al desarrollo local sostenible. �CONCLUSIONES DEL CAPÍTULO I1I • La reducción del riesgo de desastres como esencia de la gestión requiere de un modelo conceptual que incorpore la percepción social del riesgo, la gestión del conocimiento, la comunicación y la educación ambiental para el desarrollo de una cultura de prevención en función del desarrollo local sostenible. • La Gestión del Conocimiento en el desempeño del Centro de Gestión para la Reducción del Riesgo constituye un elemento esencial para la prevención del riesgo de desastres en función del desarrollo local sostenible. • Nuevos enfoques incorporados a la cultura de prevención del desastre se hacen necesarios para que los ciudadanos identifiquen la vulnerabilidad como elemento clave en la construcción del riesgo y del desastre, ello requiere del desarrollo de la educación formal y no formal, así como de la comunicación sistemática del riesgo de desastres. CONCLUSIONES 1. Los Estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad dado su carácter crítico, interdisciplinario y transdisciplinario, así como el giro naturalista que de modo creciente se expresa como tendencia en la Filosofía de la Ciencia, constituyen perspectivas teóricas adecuadas para el estudio de la problemática del riesgo de desastres ya que permiten respaldar las consideraciones teóricas con estudios empíricos que emplean métodos provenientes de las ciencias naturales y cognitivas. 2. La visión del desastre que se tiene desde la perspectiva de las ciencias particulares se amplía si se considera la perspectiva filosófica que ofrece la relación naturaleza – cultura - desarrollo al permitir esta relación el análisis del desastre como fenómeno social complejo y problema ambiental que ocurre en la confluencia de la dialéctica del desarrollo de la naturaleza y la sociedad, expresando en cada momento histórico el grado de desarrollo de la sociedad y su cultura frente a la naturaleza misma. 3. Emplear el paradigma psicométrico para evaluar la percepción de la población sobre los peligros y riesgos, incorporando la percepción sobre la vulnerabilidad, resulta útil en tanto las técnicas psicométricas son apropiadas para identificar similitudes y diferencias entre los grupos con respecto a las percepciones de riesgo, lo que permite integrar además, el estudio de las percepciones del riesgo de desastres naturales y tecnológicos, así como actualizar y profundizar �en el dominio del estudio del hombre, la subjetividad y su realidad social en contextos de riesgos. 4. El modelo conceptual para la reducción del riesgo de desastres propuesto, constituye una contribución al desarrollo local sostenible cuyo objetivo es generar sobre bases científicas, un lenguaje común entre los diferentes actores locales que permita el desarrollo de una cultura de prevención adecuada al contexto teniendo en cuenta que las soluciones macro, no son suficientes para lograr la reducción del riesgo a nivel local. RECOMENDACIONES • Incorporar en el desarrollo de investigaciones filosóficas que aborden cuestiones de carácter interdisciplinario la perspectiva que ofrece la filosofía naturalizada, así como la proveniente de los Estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad, por considerarse adecuadas para la solución de los grandes dilemas de la filosofía y la praxis contemporánea. • Desarrollar investigaciones sobre la percepción del riesgo desde la perspectiva de género por considerarse a las mujeres usualmente como más vulnerables. • Desarrollar investigaciones sobre gestión del riesgo que incorporen los métodos propios de la prospectiva estratégica. • Instrumentar las acciones enunciadas en la presente investigación para la gestión del conocimiento por los centros de Gestión para la Reducción del Riesgo de Desastres. • Desarrollar investigaciones sobre comunicación del riesgo de desastres que tomen en consideración el modelo propuesto en esta investigación y conduzcan al diseño de estrategias de comunicación para su reducción. • Los niveles de vulnerabilidad social existentes justifican instrumentar el modelo para la reducción del riesgo de desastres propuesto en esta investigación. �ANEXOS �ANEXO 1 La promoción de una perspectiva social sobre los desastres se ha visto acompañada del necesario desarrollo de conceptos analíticos relacionados con la idea de la vulnerabilidad humana o social. Dichos conceptos ofrecen un complemento necesario a los avances realizados en el estudio de los factores de riesgo físico o natural, hechos dentro de las ciencias naturales o básicas. Durante los últimos diez años, han sido desarrollados varios marcos conceptuales complementarios relacionados con los niveles y componentes de la vulnerabilidad humana a los desastres. Posiblemente el más elaborado y desagregado de estos esquemas es el desarrollado por Gustavo Wilches-Chaux (1989) quien identifica diez componentes o niveles de la vulnerabilidad global en los desastres: Ver: WWILCHES-CHAUX, G. Fundamentos éticos de la gestión del riesgo. [en línea]. [Consultado: 20/02/2008]. Disponible en: http://www.ucentral.edu.co/NOMADAS/nunmeante/21-25/nomadas-22/4-gustavo%20fundamentos-ok.pdf y Evolución de los riesgos naturales en el Borde Costero IX Región. [en línea]. [Consultado: 20/10/2007]. Disponible en: http://berlin.dis.ufro.cl/borde_costero/Capitulo09.pdf. La vulnerabilidad física (o localizacional) Se refiere a la localización de grandes contingentes de la población en zonas de riesgo físico; condición suscitada en parte por la pobreza y la falta de opciones para una ubicación menos riesgosa, y por otra, debido a la alta productividad (particularmente agrícola) de un gran número de estas zonas (faldas de volcanes, zona de inundación de ríos, etc.), lo cual tradicionalmente ha incitado el poblamiento de las mismas. La vulnerabilidad económica Existe una relación inversa entre ingreso per cápita a nivel nacional, regional, local o poblacional y el impacto de los fenómenos físicos extremos. O sea, la pobreza aumenta el riesgo de desastre. Más allá del problema de los ingresos, la vulnerabilidad económica se refiere, de forma a veces correlacionada, al problema de la dependencia económica nacional, la ausencia de presupuestos adecuados, públicos nacionales, regionales y locales, la falta de diversificación de la base económica, etc. La vulnerabilidad social Referida al bajo grado de organización y cohesión interna de comunidades bajo riesgo, que impiden su capacidad de prevenir, mitigar o responder a situaciones de desastre. �La vulnerabilidad política En el sentido del alto grado de centralización en la toma de decisiones y en la organización gubernamental, y la debilidad en los niveles de autonomía para decidir en los niveles regionales, locales y comunitarios, lo cual impide una mayor adecuación de las acciones a los problemas sentidos en estos niveles territoriales. La vulnerabilidad técnica Referida a las técnicas inadecuadas de construcción de edificios e infraestructura básica utilizadas en zonas de riesgo. La vulnerabilidad ideológica Referida a la forma en que los hombres conciben el mundo y el medio ambiente que habitan y con el cual interactúan. La pasividad, el fatalismo, la prevalencia de mitos, etc., todos estos factores aumentan la vulnerabilidad de las poblaciones, limitando su capacidad de actuar adecuadamente frente a los riesgos que presenta la naturaleza. La vulnerabilidad cultural Expresada en la forma en que los individuos se ven a sí mismos en la sociedad y como conjunto nacional. Además, el papel que juegan los medios de comunicación en la consolidación de imágenes estereotipadas o en la transmisión de información desviante sobre el medio ambiente y los desastres (potenciales o reales). La vulnerabilidad educativa En el sentido de la ausencia, en los programas de educación, de elementos que instruyan adecuadamente sobre el medio ambiente o el entorno que habitan los pobladores, su equilibrio o desequilibrio, etc. Además, se refiere al grado de preparación que recibe la población sobre formas de un comportamiento adecuado a nivel individual, familiar y comunitario en caso de amenaza u ocurrencia de situaciones de desastre. La vulnerabilidad ecológica Relacionada con la forma en que los modelos de desarrollo no se fundamentan en "la convivencia, sino en la dominación por la vía de la destrucción de las reservas del ambiente (que necesariamente conduce) a ecosistemas que por una parte resultan altamente vulnerables, incapaces de autoajustarse internamente para compensar los efectos directos o indirectos de la acción humana, y por otra, altamente riesgosos para las comunidades que los explotan o habitan �La vulnerabilidad institucional Reflejada en la obsolescencia y rigidez de las instituciones, especialmente las jurídicas, donde la burocracia, la prevalencia de la decisión política, el dominio de criterios personalistas, etc., impiden respuestas adecuadas y ágiles a la realidad existente. Las distintas combinaciones de estos niveles de vulnerabilidad tienen un claro y diferenciado efecto en términos del impacto de un evento físico en una matriz social particular. ANEXO 2 Tabla 1 Factores generalmente utilizados para explicar la percepción del riesgo Factor/parámetro Condiciones hipotéticas para percepciones más altas del riesgo o de la ponderación del mismo Factores relacionados al tipo de peligro Catástrofe potencial Capaz de causar alto número de muertes/lesionados en el tiempo, o en relación con un solo evento, en comparación con los riesgos normales Aceptación voluntaria Involuntario Grado de control incontrolable Conocimiento Poco conocido para el individuo Incerteza científica Poco conocido o desconocido para la ciencia Controversia Incierta, hay distintas opiniones sobre el riesgo Temor Terrible, temor por el tipo de consecuencias Historia Recurrente, ocurrencia previa de accidentes Aparición de los efectos Repentina, falta de advertencias previas o importantes efectos inmediatos Reversibilidad Irreversible, las consecuencias no pueden ser reguladas o remediadas. Factores relacionadas al contexto social Equidad Basada en una injusta distribución de riesgos y de beneficios Beneficios Incerteza respecto a beneficios Confianza Dirigida o estimada, por autoridades o expertos no confiables Atención de los medios Altamente expuesto y presentado emocionalmente en los medios de comunicación masiva Disponibilidad de la información Se percibe información no confiable o insuficiente, los rumores crecen en importancia Niños involucrados Abarca a niños o a fetos Generaciones futuras Afecta a futuras generaciones en forma injusta o irrevocable Identidad de la víctima Causa daño a alguien conocido o querido Factores relacionados con el contexto de las opiniones sobre el riesgo o las ponderaciones Blanco del riesgo Ponderaciones de los riesgos para otros y no para uno mismo Definición del riesgo Énfasis sobre las consecuencias en contraste con las probabilidades �Marco contextual Estrechamente relacionado en el tiempo con una experiencia personal negativa o con una situación que induce a una mala disposición. Factores relacionados con características individuales Género Las mujeres expresan más alta percepción del riesgo que los hombres. Educación Personas de menor educación emiten generalmente estimaciones más altas Edad Las personas mayores generalmente emiten estimaciones más altas Ingreso Las personas de menos ingresos generalmente emiten estimaciones más altas Sensibilidad psicológica Las personas más ansiosas generalmente emiten estimaciones más altas Habilidades personales Las personas que no tienen conocimientos o entrenamiento sobre riesgos emiten estimaciones más altas ANEXO 3 Guía para la entrevista en profundidad a informantes claves en el territorio En opinión de Taylor y Bogdan (2002:119), “…la guía de la entrevista no es un protocolo estructurado. Se trata de una lista de áreas generales que deben cubrirse con cada informante. En la situación de la entrevista el investigador decide cómo enunciar las preguntas y cuándo formularlas. La guía de la entrevista sirve solamente para recordar que se deben hacer preguntas sobre ciertos temas.” Las cuestiones a explorar en las entrevistas realizadas fueron: • Funcionamiento del Consejo Popular • Principales problemas del Consejo Popular • Amenazas socionaturales presentes • Valoración sobre el desarrollo de las actividades productivas de las Empresas del Grupo Empresarial Cuba - Níquel en el Consejo o próximas al mismo, que pudieran generar situaciones de desastres. • Vulnerabilidad social en el territorio y en el Consejo Popular • Actividades de capacitación para la reducción del riesgo de desastres que se desarrollan • Comportamiento de la población objeto de estudio ante el peligro de intensas lluvias • Medios disponibles para enfrentar situaciones de desastres de gran magnitud en el territorio �Anexo 4 224400 Leyenda Medio Socioeconómico 223900 0 200 1 400 223400 1 3 222900 2 222400 13 12 10 7 4 8 9 6 14 5 11 221900 221400 1 Empresa Moa Nickel S.A Comandante Pedro Sotto Alba 2 Aeropuerto Rolando Monterrey 3 Instalaciones del Puerto 4 Cadena de edificios 5 Viviendas Río Minas 6 Restaurante Balcón 7 Farmacia y óptica 8 Semiinternado Camilo Cienfuegos 9 Escuelas Secundaria Básica Rolo Monterrey y José Martí 10 Hospital Pediátrico Pedro Sotto Alba 11 Círculo Social 12 Círculo infantil Los Mineritos 13 Cine Ciro Redondo 14 Empresa de Servicios del Níquel ESUNI Otros Símbolos 1 Presas de cola Ríos y arroyos 220900 220400 697600 698100 698600 699100 699600 700100 700600 701100 701600 Figura. 1 Elementos más significativos del Medio Socioeconómico en el Consejo Popular Rolo Monterrey �ANEXO 5 Entrevistador _________________________________ Fecha _________________ No _________________ Con el objetivo de perfeccionar la estrategia de prevención ante los peligros naturales, tecnológicos y sanitarios que pudieran afectar el territorio y su persona, el Centro de Gestión de Reducción del Riesgo de la Defensa Civil desarrolla el presente estudio. Le agradeceríamos su valiosa colaboración al contestar y le garantizamos el carácter anónimo de sus respuestas. Características socioeconómicas del entrevistado: Provincia Municipio Consejo Popular. Barrio o Comunidad. Sexo. Masculino Femenino Edad. _____años Joven adulto Adulto mayor Nivel de instrucción vencido. Sin escolaridad primaria secundaria Situación ocupacional. Trabajador Ama de casa Jubilado Tiempo de residencia en el Consejo _____años .Menos de 1 año De 1 a 3 años Mas de 3 años 1) Medio superior superior Estudiante Desocupado Dentro de los tipos de peligro que existen. ¿Cuáles a su juicio pudieran afectar el territorio? Escoja todos los que considere, pero indicando los tres más importantes. Huracanes Sismos Intensas lluvias Plagas Intensas sequías Derrame de petróleo Graves Epidemias Rotura de presas Escape de sustancias tóxicas Incendios de grandes proporciones Accidentes catastróficos del transporte Penetraciones del mar �2 Del peligro de mayor importancia mencionado en la pregunta No. 1, diga: A.1. ¿En qué medida usted conoce el riesgo asociado a este peligro (daños que puede causarle, posibilidades que tiene de experimentar estos daños, etc. 1 2 3 4 5 Nivel de conocimiento muy bajo Nivel de conocimiento bajo Nivel de conocimiento intermedio Nivel de conocimiento alto Nivel de conocimiento muy alto A.2 ¿En qué medida considera que los responsables de la prevención en su comunidad conocen el riesgo asociado a este peligro? 1 2 3 4 5 Nivel de conocimiento muy bajo Nivel de conocimiento bajo Nivel de conocimiento intermedio Nivel de conocimiento alto Nivel de conocimiento muy alto A.3 ¿En qué grado usted le teme al daño que se puede derivar de este peligro? 1 2 3 4 5 En grado muy bajo En grado bajo En grado intermedio En grado alto En grado muy alto A.4. La posibilidad de que Ud. experimente un daño como consecuencia de este peligro es: 1 2 3 4 5 Posibilidad muy baja Posibilidad baja En grado intermedio Posibilidad alta Posibilidad muy alta A.5 En términos de novedad o antigüedad, este peligro es para su comunidad: 1 2 3 4 5 Muy antiguo Antiguo Ni antiguo/ ni nuevo Nuevo Muy nuevo /Novedoso A.6 En caso de producirse, la gravedad del daño que le puede causar este peligro es: 1 2 3 4 5 Gravedad muy baja Gravedad baja Gravedad intermedia Gravedad alta Gravedad muy alta �A.7 Para usted, la voluntariedad o involuntariedad en su exposición a este peligro es: 1 2 3 4 5 Involuntaria Algo involuntaria Ni involuntario/ni voluntario En cierta medida voluntaria Voluntaria A.8 En caso de producirse una situación de riesgo, ¿en qué medida usted puede intervenir para controlar el daño que puede causarle este peligro? 1 2 3 4 5 Control muy bajo Control bajo Control intermedio Control alto Control muy alto A.9. ¿En qué grado usted puede evitar que este peligro desencadene una situación de consecuencias negativas? 1 2 3 4 5 En grado muy bajo En grado bajo En grado intermedio En grado alto En grado muy alto A.10 ¿En qué grado este peligro que puede dañar a un gran número de personas de una sola vez? 1 2 3 4 5 En grado muy bajo En grado bajo En grado intermedio En grado alto En grado muy alto A.11 En caso de ocurrir ¿cuándo se experimentarían los efectos más nocivos de este peligro? 1 2 3 4 5 Inmediatamente Casi de inmediato Inmediatez intermedia Con cierto retardo Retardadamente G1. ¿Cómo valora el riesgo de accidente o de enfermedad muy grave asociado a este peligro? Considere que los accidentes o enfermedades muy graves pueden ocasionar muerte, pérdida de miembros, de capacidades funcionales, enfermedades crónicas que acortan la vida o reducen su calidad, ya sea de manera inmediata o a mediano/largo plazo. 1 2 3 4 5 Riesgo muy bajo Riesgo bajo Riego intermedio Riesgo alto Riesgo muy alto �ANEXO 6 Perfil característico del riesgo percibido Rotura Presa 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato < 30 años entre 30 y 60 > 60 años Figura 14. Perfil característico según grupos de edades Perfil característico del riesgo percibido Rotura Presa 1 2 3 4 5 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Primaria Demorado Media Media Sup. Superior �Figura 15. Perfil característico según nivel de escolaridad Perfil característico del riesgo percibido Rotura Presa 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Temido Alta vulnerabilidad Nuevo Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) No temido Baja vulnerabilidad Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato Trabajador Ama Casa Jubilado Estudiante Desocupado Figura 16. Perfil característico según grupos ocupacionales Perfil característico del riesgo percibido Esc. Sust. Tóxicas 1 2 3 4 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Masculino Femenino Figura 20. Perfil característico según sexos �Perfil característico del riesgo percibido Esc. Sust. Tóxicas 1 2 3 4 5 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Sin Esc. Demorado Primaria Secundaria M. Superior Superior Figura 21. Perfil característico según nivel de escolaridad Perfil característico del riesgo percibido Esc. Sust. Tóxicas 1 2 3 4 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Trabajador Demorado Ama Casa Jubilado Estudiante Desocupado Figura 22. Perfil característico según grupos ocupacionales �Perfil característico del riesgo percibido Intensas lluvias 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Masculino Femenino Figura 25. Perfil característico según sexos Perfil característico del riesgo percibido Intensas lluvias 1 2 3 4 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado < 30 años entre 30 y 60 > 60 años Figura 26. Perfil característico según grupos de edades �Perfil característico del riesgo percibido Intensas lluvias 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Sin Esc. Demorado Primaria Secundaria M. Superior Superior Figura 27. Perfil característico según nivel de escolaridad Perfil característico del riesgo percibido Intensas lluvias 1 2 3 4 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Trabajador Demorado Ama Casa Jubilado Estudiante Desocupado Figura 28. Perfil característico según grupos ocupacionales �Perfil característico del riesgo percibido Huracanes 1 2 3 4 5 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Demorado Veguita Rolo Monterrey Río Mina Figura 31. Perfil del riesgo percibido comparando los diferentes estratos estudiados. Perfil característico del riesgo percibido Huracanes 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato Masculino Femenino Figura 32. Perfil característico según sexos �Perfil característico del riesgo percibido Huracanes 1 2 3 4 5 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Conocido (expuestos) Conocido (responsables) No temido Temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Inmediato Sin Esc Demorado Primaria Secundaria M. Superior Superior Figura 33. Perfil característico según escolaridad Perfil característico del riesgo percibido Huracanes 1 2 3 4 Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Temido No temido Baja vulnerabilidad Alta vulnerabilidad Viejo Nuevo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato Trabajador Ama Casa Jubilado Estudiante Desocupado Figura 34. Perfil característico según grupos ocupacionales �Perfil característico del riesgo percibido Sismos 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato Masculino Femenino Figura 37. Perfil característico según sexos Perfil característico del riesgo percibido Sismos 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato Rolo Monterrey Figura 38. Perfil del riesgo percibido Reparto Rolo Monterrey �Perfil característico del riesgo percibido Sismos 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato < 30 años entre 30 y 60 > 60 Figura 39. Perfil característico según grupos de edades Perfil característico del riesgo percibido Sismos 1 2 3 4 5 Conocido (expuestos) Conocido (responsables) Desconocido (expuestos) Desconocido (responsables) Temido No temido Alta vulnerabilidad Baja vulnerabilidad Nuevo Viejo Poco grave Muy grave Involuntario Voluntario No evitable Evitable No controlable Controlable No catastrófico Catastrófico Demorado Inmediato Trabajador Ama Casa Jubilado Estudiante Figura 40. Perfil característico según grupos ocupacionales �REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ALFONSO, P. 1999. Algunas consideraciones sobre los impactos ambientales de los modelos de desarrollo actuales. En: Colectivo de Autores. Tecnología y Sociedad. La Habana: Editorial Félix Varela, 1999. p. 178-184 2. ALFONZO, A. 2005. Comunicación e información: prioridad entre las acciones de prevención de riesgos ante los desastres. En BELTRAN, R. (ed.). Comunicación Educativa e Información Pública sobre Desastres en América Latina. 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Title A name given to the resource El riesgo de desastres: una reflexión filosófica Creator An entity primarily responsible for making the resource Carmen Delia Almaguer Riverón Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2008 Type The nature or genre of the resource Tesis doctoral https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/d6dcfdc354da6691a36441d7ab1988db.pdf ab545781b249cf054078032a7192c5d2 PDF Text Text Tesis doctoral EDURECIMIENTO MEDIANTE EXPLOSIVOS DELACERO HADFIELD Miguel Ángel Caraballo Núñez �REPÚBLICA DE CUBA MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALURGICO “DR. ANTONIO NÚÑEZ JIMÉNEZ” FACULTAD DE METALURGIA Y ELECTROMECÁNICA DEPARTAMENTO DE MECÁNICA RESUMEN ENDURECIMIENTO MEDIANTE EXPLOSIVOS DEL ACERO HADFIELD Tesis presentada en opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Técnicas AUTOR: M. Sc. Ing. Miguel Angel Caraballo Núñez TUTORES: Dr. C. Urbano Ordóñez Hernández Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría Facultad de Mecánica Departamento de Construcción de Maquinaria Dr. C. Benito Casals García Empresa Mecánica del Níquel “Gustavo Machín” Dr. C. Arístides Alejandro Legrá Lobaina Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Facultad de Metalurgia y Electromecánica Departamento de Matemática y Computación MOA, 2004 �SINTESIS El trabajo realiza una investigación, sobre la influencia de las cargas de impacto generadas por la energía de detonación de una sustancia explosiva en las regularidades del comportamiento del acero Hadfield, obteniéndose modelos lineales de mínimos cuadrados estadísticamente significativos que muestran una tendencia creciente de sus propiedades mecánicas y funcionales en la misma medida que se incrementan las variables independientes del proceso de experimentación (δ y k), las cuales están relacionadas con los valores de presión de detonación (Pd) y energía específica (Ee), que representan los parámetros de detonación de la sustancia explosiva empleada. Se utilizaron técnicas de microscopía óptica, y de difracción por rayos x para la caracterización metalográfica y la determinación del estado tensional de las muestras; al mismo tiempo se realizaron ensayos de dureza y desgaste abrasivo gravimétrico. A partir del análisis de los resultados, fue posible establecer el mecanismo de endurecimiento del material fundamentado por el incremento de los defectos de empaquetamiento de acuerdo con los mecanismos de deslizamiento y maclado; los cuales se producen por la acción combinada de los efectos del tensionamiento de la estructura cristalina de la red, la reducción del tamaño promedio de los granos, y el incremento de la acritud como resultado del trabajo de deformación en frío. Finalmente se describe el procedimiento tecnológico de endurecimiento mediante explosivos, que permite duplicar el tiempo de explotación de piezas de equipos de laboreo minero utilizadas por la industria cubana del níquel fabricadas de acero Hadfield, con un significativo efecto económico, social y ambiental. INTRODUCCION La Industria Cubana del Níquel con 60 años de creada, a partir del año 2000 constituye la primera fuente de exportación del país y se encuentra enfrascada en un proceso de ampliación de sus capacidades y modernización de su tecnología, y con ello equipos y aparatos para su desarrollo, lo que permitirá ir incrementando su papel en la economía nacional. En la resolución económica del V Congreso del Partido Comunista de Cuba (1997) se plantea que para la recuperación y desarrollo de la economía cubana es necesario intensificar el desarrollo de la industria minero metalúrgica, y como objetivo estratégico incrementar la producción de concentrados de níquel con mayor eficiencia en las inversiones. Para cumplir estos lineamientos a mediano y largo plazo, se requiere que paralelamente al crecimiento progresivo de la producción se perfeccionen los parámetros y regímenes de trabajo de las instalaciones y el equipamiento tecnológico, para explotar de una forma más racional y eficiente las grandes reservas de recursos minerales existentes en los yacimientos niquelíferos de la región oriental de Cuba y se perfeccione el sistema de extracción minera; lo que garantizará la existencia de un proceso productivo continuo. El costo de producción del níquel está incrementado en gran medida por el elevado consumo energético debido a que una parte significativa del equipamiento utilizado se encuentra en fase de deterioro progresivo, exigiendo grandes esfuerzos para sustituir o recuperar los dispositivos, agregados y piezas que conforman los componentes principales del equipamiento. En el costo de extracción del níquel y en la eficiencia de su proceso tecnológico, incide de forma especial el deterioro prematuro provocado por la acción simultánea de la abrasión y el impacto, en diversos componentes de equipos de laboreo minero tales como: los dientes de las palas excavadoras, los martillos de las trituradoras y las paletas de las lavadoras de mineral entre otras. Estas piezas se fabrican de acero al alto manganeso (Hadfield), teniendo en cuenta �la propiedad que éste posee de aumentar su dureza en las superficies de contacto, con el incremento del trabajo de deformación en frío. Todos estos elementos muestran como rasgo distintivo de su comportamiento, el desgaste intenso que sufren al entrar en contacto con el mineral; lo que no garantiza las condiciones de longevidad durante el servicio de operación, e implica pérdidas económicas considerables y un efecto negativo en la calidad ambiental de las secciones de trituración y molienda y los diversos frentes mineros. El desgaste es menos acentuado prácticamente en la fase final de explotación de estas piezas, cuando sus valores iniciales de dureza han sido casi duplicados; pero también cuando la pérdida de su configuración inicial la inhabilitan para el servicio. A pesar de la gran variedad de factores que influyen en la situación planteada, tales como: tipo del mineral laterítico, abrasividad, régimen de explotación, etc, se distinguen por su significación en el alargamiento del período de trabajo de estos elementos, las propiedades mecánicas y funcionales que puedan desarrollar, en particular la dureza. Las propiedades mecánicas y funcionales idóneas en el acero Hadfield para la eficaz explotación del equipamiento que lo utiliza, se han tratado de obtener por diferentes vías; tanto mediante la aplicación de tecnologías y procedimientos en el material fundido, como por la utilización de técnicas de recuperación mediante el empleo de depósitos soldados. Uno de los procedimientos que ofrece perspectivas más alentadoras para lograr el endurecimiento preliminar por trabajo de deformación en frío, y así las características preoperacionales requeridas para el incremento del período de explotación de las piezas que utilizan este material, lo constituye el empleo de energía a alta velocidad; en particular la generada por la detonación de una sustancia explosiva. En la búsqueda bibliográfica realizada, se aprecia una gran variedad de enfoques con relación a la descripción del mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield y las regularidades de su comportamiento mecánico y funcional; sin embargo no queda claro su fundamentación cuando el material es sometido a las cargas de contacto que se producen a partir de la propagación de un pulso generado por la detonación de una sustancia explosiva. Teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto, se plantea la siguiente situación problémica: Situación problémica: Desde el punto de vista científico, existe diversidad de enfoques con relación a la fundamentación del mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield y las regularidades de su comportamiento mecánico y funcional; y desde el punto de vista tecnológico, se manifiesta desgaste prematuro de piezas fabricadas de este material debido a que las mismas inician su explotación con una baja dureza relativa. Lo anterior da lugar a un insuficiente aprovechamiento de su capacidad de trabajo. A partir de la situación problémica planteada y del análisis del estado del arte en la temática, el problema científico a investigar se define de la siguiente forma: Problema Científico: Las teorías existentes no fundamentan adecuadamente el mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield ni explican las regularidades de su comportamiento mecánico y funcional, en condiciones de aplicación de cargas explosivas con energía específica de 3x106 Nm/kg y presión de detonación entre 4 y 7 GPa. Sobre la base del problema científico se establece el objeto de la investigación, los objetivos del trabajo y la hipótesis científica. Objeto: El acero austenítico al alto manganeso tipo Hadfield. Objetivo General: • Fundamentar el mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield con el uso de explosivos y las regularidades de su comportamiento mecánico y funcional. �Objetivo Específicos: • Establecer las regularidades del comportamiento mecánico y funcional del acero Hadfield, a partir de los resultados del trabajo experimental. • Argumentar el mecanismo de endurecimiento mediante explosivos del acero Hadfield, a través del análisis metalográfico, la difracción por rayos x y los modelos matemáticos que sean obtenidos de los datos experimentales. • Establecer el procedimiento tecnológico de endurecimiento mediante explosivos de piezas fabricadas de acero Hadfield. Hipótesis Científica: Si se aplican al acero Hadfield, cargas de impacto generadas por la energía de detonación de una sustancia explosiva, puede provocarse en éste la aparición de un estado tensional de compresión que incrementa su dureza y la resistencia al desgaste abrasivo, según un mecanismo de endurecimiento por deslizamiento y maclado. Consecuentemente con el cumplimiento de los objetivos propuestos y la hipótesis planteada, constituyen novedades y aportes del trabajo las siguientes: Novedades Científicas: • Se establecen las regularidades del comportamiento mecánico y funcional del acero Hadfield en presencia de cargas explosivas. • Se demuestra la acción simultánea del maclado y el deslizamiento y no las transformaciones de fases, como fundamentación del mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield en presencia de cargas explosivas. Novedad Tecnológica: • Se establece un procedimiento tecnológico, técnicamente factible y económicamente racional, para el endurecimiento mediante explosivos de piezas fabricadas de acero Hadfield. Aportes Metodológicos: • La introducción de los nuevos conocimientos desarrollados, acerca de las regularidades del comportamiento mecánico y funcional y el mecanismo de endurecimiento mediante explosivos del acero Hadfield, en temáticas vinculadas a Metalurgia, Mecánica y Minería. • La utilización de los métodos de investigación empleados y la caracterización de los parámetros del proceso de endurecimiento, como referencia bibliográfica para futuros trabajos investigativos. Para asegurar el aporte de las novedades científicas, dar cumplimiento a los objetivos declarados y confirmar la hipótesis del trabajo se realizan las siguientes tareas. Tareas del Trabajo: 1. Establecimiento del estado del arte y sistematización de los conocimientos y teorías relacionadas con el objeto de estudio. 2. Planificación del diseño experimental de la tesis y fundamentación de las variables del proceso. 3. Preparación de las Probetas y Accesorios, y realización de los experimentos de la tesis. 4. Obtención de las regularidades del comportamiento mecánico y funcional del acero Hadfield, y de los parámetros que caracterizan su capacidad de endurecimiento por trabajo de deformación, bajo las condiciones estudiadas. 5. Análisis de los resultados y fundamentación del mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield ante cargas explosivas. 6. Establecimiento e implementación del procedimiento de endurecimiento mediante explosivos de piezas fabricadas de acero Hadfield. �CAPITULO I. MARCO TEORICO DE LA INVESTIGACION I.1. Introducción Se hace un análisis del estado del arte, en relación con la caracterización del acero austenítico al alto manganeso (Hadfield) y la interrelación composición química–estructura–propiedades; además de las particularidades de las transformaciones estructurales del material durante el trabajo de deformación en frío, con énfasis en el análisis de su mecanismo de endurecimiento y las tensiones residuales que se generan en el proceso. En objetivo que se plantea en el capítulo es: realizar un análisis de la bibliografía existente que permita definir el estado del arte en la temática abordada y sustentar los resultados alcanzados en la investigación. I.2. Generalidades acerca del acero al alto manganeso (Hadfield) y su empleo industrial en Cuba. Son amplias las aplicaciones en la industria del acero Hadfield, teniendo en cuenta que su resistencia al desgaste se incrementa a pesar de su relativa baja dureza inicial, cuando es sometido al trabajo de golpeo continuo combinado con fricción (Varela, 2003). Sin embargo los procedimientos tecnológicos y soluciones referenciados en la literatura, no aseguran un alargamiento significativo del período de vida útil de las piezas fabricadas de este material. Los resultados obtenidos en la caracterización de la estructura de este tipo de aleación (Martínez, 1981; Martínez y Goyos, 1989) y la optimización de la tecnología del tratamiento térmico (Mariño, 2000), constituyen un importante paso de avance en la consecución de una estructura de austenita homogénea, requisito indispensable en el éxito de cualquier proceso ulterior de deformación plástica del acero Hadfield. Para piezas y componentes desgastados se plantean alentadoras alternativas empleando depósitos de soldadura de acero austenítico al alto manganeso (Torres, 2002). El empleo industrial en Cuba de procedimientos tecnológicos para el endurecimiento del acero Hadfield con el uso de explosivos, es exclusivamente referido en un reporte de aplicación de investigadores del CENIC (Meriño, 1977), trabajos preliminares llevados a cabo por el coordinador del grupo de trabajo de los metales con explosivos del ISMMMoa (Casals, 1997); e investigaciones realizadas por el autor en esta temática (Caraballo, 1997a, 1997b, 1999, 2000, 2004a, 2004b). I.2.1. Composición química típica de los aceros auteníticos al alto manganeso (Halfield). La composición química estándar del acero austenítico al alto manganeso tipo Hadfield de se establece en la norma ASTM A128 (AFNOR/AIR: Z120M12 (old); DIN: Nº 1.3401, X120Mn12; GOST: Γ13). Según su composición química se puede considerar como un acero hipereutectoide altamente aleado. Los elementos de aleación se mueven entre límites bien definidos y aportan propiedades específicas al material. Es significativo el papel que tiene el manganeso (en el rango de 12 a 14 %) conjuntamente con el carbono (para valores entre 0,9 y 1,4 %) en el incremento de la resistencia mecánica, particularmente la resistencia a la tracción y la elongación relativa, al igual que en la resistencia a la abrasión y la capacidad de endurecimiento por golpeo. I.2.2. Formación de la estructura austenítica del acero al alto manganeso (Hadfield). El acero Hadfield, es un acero que después de la colada y a temperatura ambiente posee una estructura austenítica, con carburos excesivos del tipo (Fe,Mn)3C que se forman en los bordes de los granos y disminuyen la resistencia y ductilidad del acero (Guliaev, 1983). El tratamiento térmico de austenizado recomendado para obtener una estructura de austenita homogénea libre de carburos, se consigue calentando la aleación a temperaturas superiores a la �línea de precipitación de carburos (1 050 0C – 1 100 0C), seguido de un mantenimiento y un posterior enfriamiento rápido que impida una nueva segregación de fases secundarias en el interior y el borde de los granos. Según el diagrama estructural del sistema Fe-Mn–C (Mangenese Centre, 1998), para el intervalo entre 12 y 16 %, de manganeso y contenidos de carbono superiores al 0,4 % la estructura del acero empieza a ser enteramente austenítica. Esta estructura se mantiene sin cambios hasta que se alcanzan contenidos de carbono aproximadamente de un 1 %, en que aparece la fase carburo en el acero. I.2.3. Propiedades físico, mecánicas y funcionales del acero al alto manganeso (Hadfield). En diversas bases de datos se hace referencia a las propiedades físico y mecánicas a temperatura ambiente, obtenidas en el acero Hadfield fundido y templado hasta conseguir la austenización completa. Otros autores abundan sobre el comportamiento físico, mecánico y funcional del acero Hadfield en diferentes condiciones (Adler et al, 1986; Zuidema et al, 1987; Villca, 1992; Chu et al, 1995; Wilson y Not, 1996; Fucheng y Tinquan, 1997; Dong et al, 1998; Ogel, 1998; Torres, 2002). A modo de resumen, se puede plantear que las referencias presentan gran diversidad de criterios en relación con las propiedades físico, mecánicas y funcionales, del acero Hadfield fundido y austenizado, en dependencia de su composición, estructura y método de deformación empleado. En los trabajos analizados no se exponen modelos experimentales o teóricos que relacionen las propiedades mecánicas (Resistencia Mecánica y Dureza) y funcionales (resistencia al desgaste abrasivo), con la variación de las condiciones de aplicación de las cargas de impacto generadas por la detonación de una sustancia explosiva. I.3. Transformaciones estructurales del acero al alto manganeso (Hadfield) durante el trabajo de deformación en frío. Existen diversas teorías para explicar el mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield, tanto a partir de la influencia térmica en su estructura como por la aplicación de cargas externas. Variadas son también en este último caso, las condiciones de aplicación de las cargas externas y el nivel de respuesta correspondiente en el material. I.3.1. Mecanismo de endurecimiento del acero al alto manganeso (Hadfield). Existen dos grandes teorías para explicar el mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield. Una de las teorías fundamenta el criterio de la transformación de la austenita a martensita al ser sometidas al efecto del golpeo (Morozovshaya, 1963; Hadbroken y Brower, 1966; Lajtin, 1973; Sarkar, 1980; Kuzmin y Samojostki, 1984; Avner, 1985; Desforges et al, 1989; Southwell y Young, 1990; Tokonami y Otsuka, 1990; Zeemaun et al, 1992; Bortoni et al, 1992; Pickering, 1996; Caian, 1997; Fucheng y Tingquan, 1997; Speidel, 1998; Dong et al, 1998; Asamura et al, 1998; Ando et al, 2000; Larmi, 2000). El otro criterio predominante establece que la gran capacidad de endurecimiento del acero austenítico al manganeso se debe a la acritud, en algunos casos dando prioridad a la ocurrencia del mecanismo de deslizamiento, en otros al maclaje, y algunos a la combinación de ambos (Barinov, 1976; Guliáev, 1983; Kozlov, 1986; Adler, et al, 1986; Herrera y Gallardo, 1986; Arzamazov, 1989; Belyashin et al, 1990; Yakimov y Krasikov, 1990; ASM, 1992; Chumlyakov et al, 1997; Chumyakov et al, 1998; Rodríguez, 1998; Ogel, 1998; Villca, 1992; Bayoumin y Latif, 1995; Subramanyam et al, 1999; Lalonde, 2000; Reynolds, 2000). Algunos pocos dejan entrever la posibilidad de que el mecanismo de endurecimiento de la austenita de los aceros Hadfield, tenga carácter dual; es decir, que bajo determinadas condiciones se endurezca por acritud, y en otras se endurezca por �transformación martensítica inducida por la deformación plástica (Oda et al, 1997; Manganese Centre, 1998; Wilson y Knott, 1996; Chu et al, 1995; Xie y Zhu, 1999; Yun-Hua et al, 2000). Los autores Zuidema et al (1987), Lalonde (1998) y Xiaoyan y Yujiao (2001), asocian el endurecimiento por fases secundarias, con el mecanismo de endurecimiento de los aceros austeníticos al manganeso. A modo de resumen, se puede concluir que la bibliografía consultadas se refieren generalmente a la influencia en el mecanismo de endurecimiento de los aceros austeníticos al alto manganeso del tipo Hadfield, de factores tales como: la composición química en elementos de aleación, la magnitud y velocidad de aplicación de las cargas dinámicas aplicadas por los métodos tradicionales, y el rango de las tensiones, entre otras. En general se presenta una gran diversidad de enfoques con relación a la explicación del mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield, sin embargo no queda claro su fundamentación ni la influencia del mismo sobre las propiedades que de el dependen, cuando el material es sometido a las cargas de contacto que se producen a partir de la propagación de un pulso generado por la detonación de una sustancia explosiva. Se llega a la conclusión de que las dos hipótesis más aceptadas, relacionadas con el mecanismo de endurecimiento de los aceros austeníticos al alto manganeso del tipo Hadfield, son: la del endurecimiento por formación de estructuras martensíticas de deformación plástica, y la del endurecimiento por acritud del acero. I.3.2. Tensiones residuales. Las piezas de acero austenítico al manganeso, de forma general se encuentran sometidas durante el trabajo al impacto repetido de alta energía. Según Guliáev (1983), la durabilidad de una pieza depende de la acción repetida de las cargas. Tal es el caso de los procesos de destrucción paulatina como son: el desgaste abrasivo, la fatiga y la fluencia. El nivel de tensionamiento del metal lo caracterizan según Barret (1957) y Cullity (1967), las tensiones residuales de primer género. Es por ello que la magnitud de las tensiones residuales, después de la deformación plástica, serán un indicador del estado tensional de la pieza durante la primera etapa de la destrucción por fatiga Los valores de tensiones en la red cristalina se verán influenciados por la magnitud de las cargas aplicadas al material y la velocidad de aplicación de dichas cargas, entre otros factores que someten el enrejado cristalino a esfuerzos de tracción y compresión, y cuyos átomos constituyen barreras u obstáculos al movimiento de las dislocaciones (Callister, 1999). Según Alfonso (1990), Alfonso y Martín (2000) y Torres (2002), el control de las tensiones de primer género tiene una gran importancia práctica, ya que permite elevar considerablemente la seguridad de las instalaciones, máquinas y mecanismos durante su explotación. En resumen, todas las referencias resaltan la importancia de la determinación de las tensiones residuales de primer género, para caracterizar el nivel de tensionamiento del metal que ha sido deformado plásticamente. En algunas de ellas, muestran el resultado de su determinación en el acero Hadfield por difracción de rayos x; aunque no reportan la aplicación de dicha técnica cuando este material se deforma por la acción de una carga explosiva. I.4. Conclusiones del Capítulo I. El análisis de las fuentes bibliográficas consultadas permite plantear las siguientes conclusiones: 1. Las condiciones de servicios exigidas a piezas que trabajan bajo la acción simultánea de abrasión e impactos repetidos, requieren el empleo del acero al alto manganeso (Hadfield) con una composición en su estructura que contenga entre 0,9 y 1,4 % de carbono y entre 12 y 14 % de manganeso. Para esta composición, la estructura es de austenita con �pequeñas colonias de carburos, los cuales pueden ser disueltos y eliminados aplicando adecuadamente el tratamiento térmico de austenizado. 2. La bibliografía consultada, aporta información sobre el valor de propiedades físicas, mecánicas y funcionales del acero Hadfield fundido; pero son escasas las referencias a modelos teóricos o experimentales, y en ninguno de ellos se muestran las regularidades del comportamiento de dichas propiedades en correspondencia con la variación de las condiciones de aplicación de las cargas de impacto generadas por la energía de detonación de una sustancia explosiva. 3. El análisis bibliográfico refleja gran variedad de enfoques con relación a la explicación del mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield, sin embargo no queda claro su fundamentación (si es por formación de estructuras martensíticas de deformación plástica, o si el endurecimiento es por acritud del acero u otra causa) cuando el material es sometido a las cargas de contacto que se producen a partir de la propagación de un pulso generado por la detonación de una sustancia explosiva. 4. Las tensiones residuales de primer género, caracterizan el nivel de tensionamiento del acero Hadfield deformado plásticamente, y su determinación se puede realizar a partir de la difracción por rayos x. No obstante, las referencias consultadas no reportan la aplicación de esta técnica en el acero Hadfield deformado por una carga explosiva. CAPITULO II. MATERIALES Y METODOS II.1. Introducción El objetivo del capítulo es: fundamentar las propiedades a investigar y explicar los métodos, procedimientos y condiciones experimentales para la solución del problema. II.2. El empleo de los explosivos industriales para la consolidación de metales. La forma más efectiva de reacción explosiva, para el endurecimiento de metales es la detonación, definida como: difusión de la reacción por la masa de sustancia explosiva con una velocidad supersónica, constante para cada sustancia y altura límite de la carga, condicionada por el paso de una onda de detonación. La selección de la sustancia explosiva para producir el endurecimiento reviste gran importancia, y los criterios fundamentales para su elección son: la velocidad de detonación y la energía específica del explosivo (Drury, 1980). En este sentido, pudieran ser utilizados varios tipos de sustancia explosiva, en particular los combinaciones o mezclas sólidas y las mezclas de sustancias sólidas y líquidas. En todo caso si las propiedades no están totalmente definidas por el fabricante, estas pueden ser determinadas de forma experimental. La intensidad inicial de la onda de choque que el medio recibe, depende de los parámetros de detonación (Vd, Pd, Ee, ρ) y de las propiedades del medio, siendo: Vd la velocidad de detonación, Pd la presión de detonación, Ee la energía específica en relación a masa de sustancia explosiva, y ρ la densidad de la sustancia explosiva (Mohanty, 1981; Pernia, 1988). Para la realización del trabajo investigativo de la tesis se utilizó como sustancia explosiva industrial el TECTRON 100 (Ulaex, 2000), emulsión encartuchada en mangas de polietileno de diferentes diámetros, única sustancia explosiva que se comercializa en la actualidad en Cuba, el cual cumple con todos los requerimientos exigidos para la realización del endurecimiento del acero Hadfield. La presión de detonación se obtiene por la expresión 2.1 ρ × Vd 2 Pd = (2.1) 4 �Si la carga explosiva está en contacto íntimo con la superficie del metal, la presión ejercida sobre la misma por los gases de la explosión, es igual a la presión termoquímica (Pe). La presión termoquímica o presión máxima disponible para efectuar un trabajo (Pe) es igual a la mitad de la presión de detonación (Pernia, 1988). Pd Pe = (2.2) 2 II.2.1. Determinación de los parámetros de trabajo de la sustancia explosiva, para los experimentos de la tesis. En la realización de los experimentos de la tesis, se han escogidos dos variables a partir de las cuales es posible considerar los principales parámetros de detonación de la sustancia explosiva utilizada. Las variables escogidas después de un estudio preliminar del tema son: el espesor de la carga explosiva δ, y el número de impactos k. Nos estaremos refiriendo a ellas para la realización práctica de los experimentos de la tesis, teniendo en cuenta que son fáciles de controlar como parámetros de la experimentación. Las variables δ y k fueron escogidas por las consideraciones siguientes: El numero de impactos (k): es una variable cuantitativa, se puede repetir cuantas veces sean necesarias (obteniéndose un nuevo resultado en cada impacto) y se ajusta a la característica que posee el acero Hadfield de variar sus propiedades mecánicas por impactos repetidos. Teniendo en cuenta cada valor de k, se podrá conocer el valor total de la energía de golpeo acumulada, considerada la misma como el producto de la magnitud k por la energía de golpeo unitaria (energía específica en relación a masa de sustancia explosiva) que recibe la probeta en cada impacto. El espesor de la carga explosiva (δ): Se estima en ella una influencia considerable sobre la cantidad de sustancia explosiva a utilizar, y en consecuencia sobre el efecto de endurecimiento que se produzca. Es una magnitud que se relaciona con las propiedades energéticas de la sustancia explosiva empleada, estando vinculado en primer lugar con la velocidad de detonación del paquete explosivo y en segundo lugar con las presiones que se generan en las proximidades del frente de detonación, entre otros factores; en la medida en que se incrementan estos valores desde una magnitud crítica y hasta un valor límite. A cada una de las variables se le fijaron tres niveles, teniendo como base para la selección la información proporcionada por la firma comercializadora de explosivos y la experiencia de trabajo acumulada por el grupo de tratamiento de metales con el uso de explosivos, radicado en el Instituto Superior Minero Metalúrgico Dr. “Antonio Núñez Jiménez” de Moa. Los niveles escogidos de las variables son: Variable k: • Nivel 1: 1 • Nivel 2: 2 • Nivel 3: 3 Los números enteros 1, 2 y 3 corresponden a la sucesión de impactos que recibirán las probetas. Variable δ: • Nivel 1: 10 mm • Nivel 2: 22,5 mm • Nivel 3: 35 mm Los espesores 10 mm, 22,5 mm y 35 mm, se corresponden con diámetros intermedios de la carga explosiva entre su magnitud crítica y la límite. �La presión de detonación (Pd) y la presión máxima disponible para efectuar el trabajo (Pe), son calculadas por las expresiones 2.1 y 2.2, respectivamente. Los resultados del cálculo se muestran en la tabla 2.1 Tabla 2.1 Presiones que se generan en las proximidades del frente de detonación. Pd (Mpa) Pe (Mpa) δ (mm) 10 4485,72 2242,86 22,5 6486,72 3243,36 35 7187,50 3593,75 La energía de golpeo unitaria, se obtiene a partir de la energía específica en relación a masa de sustancia explosiva (Ee), considerando el volumen de sustancia explosiva empleada en cada experimento; magnitud que depende del espesor (δ) considerado. La energía de golpeo acumulada (Ega), se obtiene considerando la energía de golpeo unitaria (Egu) por el número de impactos (k) que reciben las probetas. Los niveles de energía de golpeo acumulada se muestran en la tabla 2.2 Tabla 2.2 Niveles de energía de golpeo para cada experimento Ega (Nm) Egu (Nm) δ (mm) k=1 k=2 k=3 35 1908467,537 3816935,074 5725402,611 22,5 1051502,762 2103005,524 3154508,286 10 439349,4361 878698,8722 1318048,3083 II.3. Planificación del Diseño Experimental. Definidas las variables y sus niveles, se procedió a la realización de los experimentos, utilizando un diseño factorial (Juran, 1993). El número de experimentos resultó igual a 9. La matriz de este diseño de experimento se muestra en la tabla 2.3. Tabla 2.3 Matriz del diseño de experimento No. Exp. X1 X2 k δ 1 1 1 35 3 2 0 1 22,5 3 3 -1 1 10 3 4 1 0 35 2 5 0 0 22,5 2 6 -1 0 10 2 7 1 -1 35 1 8 0 -1 22,5 1 9 -1 -1 10 1 En cada experimento se realizaron tres réplicas, por lo que el total de experimentos fue de 27. Al analizar el aspecto de la reproducción para decidir cuantas réplicas realizar en cada experimento, se tuvo en cuenta que en los posibles modelos que pudieran obtenerse a partir de la matriz experimental se consideran los que incluyen las relaciones lineales entre las variables y sus interacciones, por lo que sería necesario examinar el error experimental de cada variable y de sus interacciones, cosa que solo puede hacerse si se tienen tres o más réplicas; ya que con una réplica la media µ de los valores para un experimento coincide con el valor de la réplica y ∑ xi − µ (donde n es el número de réplicas) es nulo; con dos el error experimental ee = n réplicas los resultados de la media y del error experimental pueden estar influenciados por una �medición anómala (lo cual sería contraproducente) y además la varianza S 2 ∑ (xi − µ ) = 2 n −1 tendría una dificultad semejante. Considerando que la validación de las normas y procedimientos y el nivel de acreditación de los laboratorios y equipamiento que se utilizarían para desarrollar las mediciones permitía una alta precisión con muy pocas posibilidades de que se introdujeran errores sistemáticos; y que además, el nivel de aseguramiento, riesgo y obstaculización de cada experimento con explosivos era alto, lo cual implicaba que debía seleccionarse el número mínimo de réplicas que garantizará la confiabilidad de los resultados; se decidió que en las corridas experimentales se realizaran solo tres réplicas. II.4. Descripción de la técnica experimental Los experimentos de la tesis han sido desarrollados en los laboratorios del Centro de Investigaciones Metalúrgicas (CIME), acreditado por el Órgano Nacional de Acreditación de la República de Cuba según Resolución de otorgamiento 06-2003 y Registro No. 074 del 17 de Enero de 2003; en correspondencia con el cumplimiento de las exigencias establecidas en la NC ISO/IEC 17025 “Requisitos Generales para la Competencia de los Laboratorios de Ensayo y Calibración” y demás regulaciones complementarias. Fue utilizado también, el laboratorio de Materiales de la Facultad de Mecánica del ISPAJE, y en el laboratorio de Análisis Estructural adjunto al Instituto de Materiales y Reactivos (IMRE), perteneciente a la Facultad de Física de la Universidad de la Habana. La obtención y preparación de las probetas y accesorios para el trabajo experimental, se realizaron en las instalaciones de la Empresa Mecánica del Níquel “Comandante Gustavo Machín”. Las aplicaciones industriales del trabajo se desarrollan en diferentes plantas de la Empresa Ernesto Che Guevara. La aplicación de cargas explosivas a las probetas y a las piezas reales, se realiza en el polígono de tratamiento de los metales con explosivos del ISMMMoa. II.4.1. Preparación de las Probetas y Accesorios para el trabajo experimental. Fueron fundidas probetas cilíndricas de acero Hadfielden las instalaciones del Taller 08 de la Empresa Mecánica del Níquel “Comandante Gustavo Machín”. La descripción de las tecnologías de moldeo, fundición y tratamiento térmico de las probetas, aparecen descritas en De la Cruz y Leyva (2003). Fueron empleadas la norma ASTM: A 128 / A 128 M-90, y las especificaciones técnicas que se establecen en Departamento Técnico de Fundición (2003). Una vez fundidas las probetas y efectuadas las pruebas para el control de la calidad según la especificación A 781/ A 781 M (Anual Book of ASTM Standard, Vol 01.02), se les realizó un análisis químico para determinar su composición química; se empleó un espectrómetro multicanal marca ESPECTROLAB en régimen de chispa, con fuente de 300 Hz y 15 s de análisis. El análisis se realizó, para muestras fundidas escogidas aleatoriamente. A cada una se le realizó un total de 4 tomas de composición. La precisión de la medición de la composición química fue de 0,0001%. El equipo calculó los promedios por cada una de las muestras. Se dispone además del análisis químico realizado durante el proceso de fundición. La composición química promedio calculada, se muestra en la tabla 2.4 Tabla 2.4 Composición química promedio de las muestras de acero Hadfield. C Si Mn P S Cr Mo Ni Al Cu V Fe 1,16 0,42 13,78 0,017 0,012 0,17 0,10 0,13 0,0271 0,16 0,03 83,9939 Se puede apreciar que la composición química de las muestras, se encuentra dentro de los límites establecido para cada elemento según las conclusiones del epígrafe I.2.1. �Fueron obtenidas cámaras de pruebas en las cuales serían introducidas las probetas para la aplicación de las cargas explosivas. Las cámaras de pruebas se utilizan con la finalidad de aprovechar al máximo la energía que se genera en la detonación de la carga explosiva. Los ensayos de aplicación de la carga explosiva en las probetas de acero al alto manganeso, involucra la realización de las siguientes operaciones: • Introducción de las cámaras de prueba en posición vertical y el agujero ubicado hacia arriba en una abertura practicada en la tierra. • Marcaje de cada probeta y su colocación en los agujeros de las cámaras de prueba, y llenado de este con sustancia explosiva. Debe asegurarse el contacto de la superficie de la probeta con la carga explosiva. • Ubicación del detonador en la sustancia explosiva. • Conexión del detonador eléctrico con la fuente de energía y realización de la explosión. II.4.2. Ensayos Metalográficos en las probetas de acero al alto manganeso. Como referencia fueron utilizadas las normas ASTM: E 407-70 (reaprobada en 1989) y E 3-80 (reaprobada en 1986). El tamaño del grano, se determinó según norma ASTM: E 112-88. La preparación y observación metalográfica se efectuó en un plano seccionado de la probeta, paralelo al plano exterior de referencia (el plano de referencia es el que recibe directamente el impacto de las cargas explosivas). Las muestras fueron desbastadas con una secuencia acorde a lo establecido en el POSCT(LM)-02. El pulido se realizó según el procedimiento PO-SCT(LM)-03. El ataque químico se realizó utilizando Nital al 2 %. Fue empleado para la observación de las microestructuras, un microscopio óptico metalográfico modelo Neophot 30 con lentes planocromáticas HD y cámara de video marca COHO acoplada a la computadora Las variables de salida son: Y1 = Estructura metalográfica típica Y2 = Evidencias de deformación plástica Y3 = Tamaño del grano II.4.3. Ensayos de Difracción por Rayos X, en las probetas de acero al alto manganeso. Los ensayos de difracción por rayos x para el análisis cualitativo y cuantitativo, se realizaron en un Difractómetro HZG – 4A de la Freiberger Prezisionsmechanik. La medición se realizó en el plano de referencia de la probeta, bajo las siguientes condiciones: I=30 mA, V=30 kV, longitud de onda λ = 0,15182 nm (1,54182 Å). El análisis se realizó desde un valor angular 2θ = 10 0 hasta 2θ = 100 0; el paso empleado fue de 0,2 0 con un tiempo de irradiación de 5 s, para caracterizar cualitativamente las fases presentes en la muestra. Para la caracterización cuantitativa, el rango de mediciones va desde un valor angular 2θ = 67 0 hasta 2θ = 79 0, con un paso de 0,05 0 y un tiempo de 15 s. Para el análisis cualitativo de los difractogramas fue empleado el software Analize, y la base de datos de la International Center for Diffraction Data (ICDD, 2000). Para la realización del análisis cuantitativo, se registran los parámetros correspondientes al difractograma; es decir, el semiancho físico del pico, el ángulo de bragg, y la distancia interplanar correspondiente. Como herramienta de trabajo se utilizó el software Origin 5.0 Profesional para determinar el ángulo de bragg y los semianchos de los picos. Las variables de salida son: Y1 = Angulo de difracción o de bragg (0) Y2 = Semiancho de los picos del difratograma (0) �Y3 = Valor de la suma de las tensiones principales normales de primer género (MPa) Y4 = Valor de las tensiones tangenciales de primer género (MPa) II.4.3.1 Utilización de los difractogramas de rayos x, para la determinación de las tensiones de primer género. La metodología utilizada para la medición del incremento de las tensiones producto del trabajo de compresión dinámica de las cargas explosivas aparece descrita en (Barret, 1957; Cullity, 1967, Alfonso y Martin, 2000; Buraya, 2001; Lectures Notes, 2001; Torres, 2002). Se utilizó el método que prevé el empleo de muestra patrón. Las tensiones tangenciales, se determinan a través de la expresión 2.4 desarrollada por Schmid y reflejada en Chen et al (2000) y Torres (2002). v σ • mks = τ c (2.4) El coeficiente de Schmid para cuerpos policristalinos, toma diferentes valores para el maclado y para el deslizamiento, lo cual posibilita la determinación de las tensiones tangenciales en ambos casos. Estos valores de tensiones tangenciales permiten determinar si la deformación del material después de alcanzar el límite de fluencia de cizallamiento [τfc], tiene lugar por maclado o por deslizamiento de acuerdo a las siguientes desigualdades: (2.5) Si τcs ≥ [τfc] ⇒ El material fluye por deslizamiento. (2.6) Si τct ≥ [τfc] ⇒ El material fluye por maclado. II.4.4. Ensayos para la evaluación de la Macrodureza y Microdureza, en las probetas de acero al alto manganeso. Para la medición de la macrodureza, se utilizó un durómetro universal marca IBERTEST MODELO DU-200 de fabricación española, ubicado en el laboratorio de Propiedades Mecánicas y Tribológicas del CIME.La medición de la huella se realizó con la ayuda del microscopio Neophot 30 del laboratorio de Metalografía del propio centro. Para la medición de microdureza Vickers se empleó el microdurómetro de procedencia japonesa marca SHIMADZU. La medición de macrodureza se realizó sobre el plano superior de referencia, y la microdureza en un plano seccionado paralelo al plano de referencia. Los experimentos para la evaluación de la Macrodureza y Microdureza, se realizaron de acuerdo a las normas cubanas que se relacionan a continuación: NC 04-10: 72 Ensayos de dureza Brinell en materiales metálicos. NC 04-11: 72 Ensayos de dureza Vickers en materiales metálicos. Las variables de salida fueron: Y1 = Macrodureza de las probetas en HB. Y2 = Microdureza en profundidad de las probetas en HV. Y3 = Coeficiente de endurecimiento de las probetas (n) y de resistencia (c). Y4 = Grado de acritud de las probetas (N). II.4.4.1 Parámetros que caracterizan el endurecimiento por trabajo de deformación. Entre los parámetros que caracterizan el endurecimiento por trabajo de deformación en frío, varios autores coinciden en señalar a los coeficientes de endurecimiento (n) y de resistencia (c), y el grado de acritud (N) (Katarzynski, et al, 1969; Sakwa, et al, 1984; Mata, 2002; Alfonso, 1995, 2002). Los parámetros c y n, caracterizan al coeficiente de resistencia del metal a la penetración y al coeficiente de endurecimiento por deformación respectivamente, se obtienen a partir de las mediciones de dureza y se expresan por la ley de Kick modificada por Meyer, mediante la expresión 2.7 �P = cd n (2.7) El grado de acritud estará dado por el máximo valor de la microdureza y la magnitud de la misma en el núcleo de la probeta, obtenidos de los perfiles de microdureza (Alfonso, 1995, 2002), y se determina haciendo uso de la siguiente expresión. Hµ max − Hµbase × 100 (2.8) N= Hµbase En la investigación, se introduce además un nuevo parámetro que no ha sido reflejado con anterioridad en la literatura consultada. Se le ha denominado Capacidad de Endurecimiento (Ce). Este parámetro es capaz de caracterizar de un modo integral la capacidad que posee un material de adquirir dureza, se introduce por el nivel de información que proporciona acerca del proceso de endurecimiento por trabajo deformacional en frío del acero al alto manganeso, cuando se dispone de las bases de datos correspondientes a la mediciones de las tensiones de primer género así como las de dureza y de desgaste abrasivo gravimétrico, cuyos comportamientos dependen del primero. El parámetro capacidad de endurecimiento, considera en sí mismo a las variables: tensiones de primer género, macrodureza y desgaste abrasivo gravimétrico. II.4.5. Ensayos para la evaluación del Desgaste Abrasivo, en las probetas de acero al alto manganeso. El ensayo de desgaste abrasivo se realizó en una instalación de tipo FARGO, ubicada en el laboratorio de Propiedades Mecánicas y Tribológicas del CIME. El método utilizado fue el gravimétrico o de diferencia de peso. Para expresar el desgaste abrasivo por el método gravimétrico o de diferencia de peso (Martínez y Goyo, 1989; Martínez 1981; Álvarez y González, 1995), se utiliza la expresión: PP = Gi - Gf (2.9) El experimento, se realizó de acuerdo a la norma cubana: NC 04-79: 87 (Ensayos de desgaste abrasivo en aceros). Fue consultada también la norma ASTM: G 65-94. Como variable de salida se considera el desgaste abrasivo gravimétrico (PP): Y1 = Desgaste abrasivo gravimétrico de las probetas (g). II.5. Desarrollo del procedimiento tecnológico para el endurecimiento mediante explosivos de piezas de equipos de laboreo minero utilizadas por la industria cubana del níquel, fabricadas de acero Hadfield. Las aplicaciones industriales del trabajo, lo constituyen el desarrollo del procedimiento tecnológico para el endurecimiento mediante explosivos de piezas de equipos de laboreo minero utilizadas por la industria cubana del níquel, fabricadas de acero Hadfield. Se estableció el procedimiento de endurecimiento mediante explosivos, para los martillos de las trituradoras de sínter M–8-6B de la Planta de Calcinación y Sínter de la Empresa Comandante Che Guevara y para los dientes de la pala excavadora ESH–5/45 M, utilizados en la extracción del mineral laterítico de la Mina de la propia Empresa. En ambos casos es importante determinar la magnitud de la presión de trabajo y la energía de golpeo que recibirán las piezas que serán sometidas al proceso de endurecimiento mediante explosivos; y de hecho fijar en cada caso la configuración del paquete explosivo que será utilizado en dicho procedimiento. Teniendo en cuenta la diversidad en las formas y configuraciones de las superficies a endurecer, y el hecho de que el propio proceso de endurecimiento será aplicado a una parte específica de la pieza (superficie de trabajo) y no a todo su volumen, se define una forma de configuración plana de la carga explosiva para establecer el procedimiento de endurecimiento. �Las cargas explosivas planas tienen un comportamiento diferente al de las cargas explosivas cilíndricas, en particular en lo que respecta a la velocidad de detonación. Es por ello que se hace necesario obtener experimentalmente la ley de variación y el gráfico correspondiente de velocidad de detonación vs altura de carga explosiva. Se aplicó el método de Dautriche el cual aparece descrito en Pernia (1988) adaptado por Casals (1997) a las condiciones reales de la geometría de una carga plana, fueron realizados los experimentos necesarios y se obtuvo la ecuación de regresión que relaciona la altura de la carga explosiva (H) con su velocidad de detonación (Vd), para el TECTRON 100 (Palmero, 2000). Los resultados de los experimentos se exponen en el anexo 1 (figura 3). Los valores escogidos de altura de carga son de 15, 20, y 25 mm. Utilizando las expresiones 2.1 y 2.2, se calculan la presión de detonación (Pd) y la presión máxima disponible para efectuar el trabajo (Pe) respectivamente. Los resultados del cálculo se muestran en la tabla 2.5 Tabla 2.5 Presiones aplicadas a las piezas para el endurecimiento por explosivos. H (mm) Pd (MPa) Pe (MPa) 15 4 600 2 300 20 10 350 5 175 25 14087,50 7043,75 El valor de la energía de golpeo unitaria considera el cálculo de la masa explosiva, y éste se realiza a partir de la determinación del volumen de cada paquete explosivo. La energía de golpeo acumulada será calculada a partir de la energía de golpeo unitaria (Egu) y del número de impactos (k) que recibirá cada pieza. Los niveles de energía de golpeo acumulada, se muestran en la tabla 2.7 Tabla 2.7 Niveles de energía de golpeo acumulada. Ega (Nm) H Dientes Martillos (mm) k=1 k=2 k=3 k=1 k=2 k=3 15 5549543,476 11099086,95 16648630,43 1049329,352 2098658,704 3147988,056 20 7546363,682 15092727,36 22639091,05 1493168,127 2986336,254 4479504,381 25 9618896,933 19237793,87 28856690,8 1988491,771 3976983,542 5965475,313 En términos generales, el procedimiento de endurecimiento mediante explosivos de las piezas fabricados de acero Hadfield involucra la realización de las siguientes operaciones: • Abertura de un canal en la tierra para la introducción de la pieza. • Introducción de la pieza en la tierra de forma vertical, de manera tal que las superficies de trabajo queden al descubierto. • Aplicación de la sustancia explosiva en las superficies de trabajo. • Ubicación del detonador en la sustancia explosiva. • Conexión del detonador eléctrico con la fuente de energía y realización de la explosión. II.6. Análisis de regresión para determinar la influencia del tratamiento con explosivos, en el comportamiento del acero hadfield. El tratamiento estadístico de los resultados experimentales se realiza para obtener los modelos experimentales y comprobar su idoneidad. Para ello, se utilizaron los paquetes estadísticos Microsoft Excel 2000 y Tierra Versión 2.5B (Legrá, 2004). En este programa, cuando se determinan los parámetros de los modelos mínimos cuadrados, se efectúan simultáneamente las pruebas de comprobación de la validez estadística de los coeficientes del modelo, por medio de la prueba t de Student, y de su validez global a través de la prueba F de Fisher, el Análisis de Varianza y la determinación del Coeficiente de Correlación �Se seleccionaron como variables independientes, el espesor de la carga explosiva (δ) y la cantidad de impactos que recibe cada probeta (k). Las variables dependientes o funciones respuestas son: Tensiones principales normales de primer género (σ 1ºgen) Semiancho físico del pico (Wl) Macrodureza (HB) Microdureza en profundidad (HV) Coeficiente de endurecimiento (n) y de resistencia (c) Grado de acritud (N) Desgaste abrasivo gravimétrico (PP) Capacidad de endurecimiento (Ce) Entre estas variables dependientes, se destaca por el nivel de información que pudiera proporcionar acerca del proceso de endurecimiento por trabajo deformacional en frío con el uso de explosivos del acero al alto manganeso, la variable capacidad de endurecimiento (Ce). Se trata en este caso de una variable estadísticamente multivariante obtenida por componentes principales, capaz de caracterizar de un modo integral la aptitud del material para el endurecimiento, debido a que incluye en sí misma el comportamiento de la dureza, el desgaste abrasivo gravimétrico y las tensiones residuales. Los modelos desarrollados en este trabajo, serán válidos en aquellos casos en que se empleen las variables de entrada con los niveles establecidos para este estudio, y para condiciones de experimentación similares a las utilizadas en el mismo. II.7. Conclusiones del Capitulo II. 1. Los parámetros de detonación (Vd, Pd, Ee) constituyen los principales factores energéticos de los explosivos industriales para el trabajo de endurecimiento de metales, y ellos pueden ser considerados a partir de las variables del proceso experimental: espesor de la carga explosiva δ y número de impactos k (cada una de ellas evaluadas en tres niveles), mediante la utilización de un diseño factorial de planificación de experimentos que ofrece la posibilidad de estimar la incidencia de dichas variables en el comportamiento mecánico y funcional del acero Hadfield, así como los posibles efectos de la interacción. 2. Los ensayos realizados durante el trabajo investigativo (Metalografía, Difracción por Rayos X, Dureza y Desgaste Abrasivo) en laboratorios debidamente acreditados, permiten establecer las regularidades del comportamiento del acero Hadfield en las diferentes condiciones de aplicación de las cargas explosivas, y describir el mecanismo de endurecimiento en esas condiciones. 3. El procedimiento tecnológico descrito en el epígrafe II.5, establece la secuencia tecnológica para el endurecimiento mediante explosivos, de piezas de equipos de laboreo minero utilizadas por la industria cubana del níquel, fabricadas de acero Hadfield CAPITULO III. RESULTADOS EXPERIMENTALES Y SU DISCUSIÓN III.1. Introducción En este capitulo se exponen los resultados derivados del trabajo experimental, y a partir de los mismos, los modelos matemático estadísticos que describan las regularidades del comportamiento mecánico y funcional del acero Hadfield, endurecido mediante explosivos en las condiciones descritas en los experimentos. Así mismo se revela a partir del análisis metalográfico, la difracción por rayos x, y los modelos obtenidos; el mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield en las referidas condiciones. �Finalmente, se realiza una evaluación del procedimiento tecnológico para el endurecimiento mediante explosivos, de piezas de equipos de laboreo minero utilizados por la industria cubana del níquel fabricados de acero Hadfield. El objetivo del capítulo es: realizar la valoración crítica de los resultados y a través de ella, explicar los fundamentos científicos que dan solución al problema planteado a partir de la interpretación de las regularidades observadas. III.2. Modelos experimentales del comportamiento mecánico y funcional del acero Hadfield ante cargas explosivas. Se modeló estadísticamente a través del análisis de regresión, la influencia de las diferentes condiciones de aplicación de las cargas explosivas, en el comportamiento de diversas propiedades mecánicas y funcionales de muestras fundidas de acero austenítico al alto manganeso del tipo Hadfield. Este análisis se realizó atendiendo a los principios enunciados en el epígrafe II.6. III.2.1. Comportamiento de las tensiones principales normales de primer género en probetas de acero Hadfield. • Modelo matemático estadístico de la tensión principal normal de primer género (σ 1ºgen). σ1ºgen = (629.14)+(7.32)(δ)+(140.54)(k) (3.1) En la figura 2.1 del anexo 2 se muestra gráficamente el comportamiento de la tensión. Como se puede apreciar, la tensión principal normal de primer género tiene un comportamiento creciente siguiendo una ley lineal con un coeficiente de correlación (R) de 0,93. El modelo cumplió satisfactoriamente todas las pruebas estadísticas para su validación. De acuerdo al modelo experimental obtenido y como se puede observar en los gráficos correspondientes, el incremento de las variables del proceso de experimentación que representan los parámetros de detonación de la sustancia explosiva empleada, trae consigo un aumento del tensionamiento de la red en las muestras fundidas de acero austenítico al alto manganeso del tipo Hadfield. Este aumento es consecuencia directa del trabajo de deformación en frío provocado por la acción de las cargas explosivas y obedece a la reducción observada en las distancias interplanares del metal tensionado. III.2.2. Comportamiento del semiancho físico del pico en probetas de acero Hadfield. • Modelo matemático estadístico del semiancho físico del pico (Wl). Wl = (0.61)+(4.04x10-3)(δ)+ (0.12)(k) (3.2) Como se puede apreciar en la figura 2.2 del anexo 2, el valor del semiancho físico del pico se incrementa en la misma medida en que crecen las variables que representan los parámetros de detonación de la sustancia explosiva. Este aumento tiene lugar siguiendo una ley lineal con un coeficiente de correlación (R) de 0,86. El modelo cumplió satisfactoriamente todas las pruebas estadísticas para su validación. Del análisis metalográfico que se describe en el epígrafe III.3.1 es posible establecer que se produce una reducción en el tamaño del grano una vez que las probetas son sometidas al efecto de las cargas explosivas; sin embargo el grano que se ha reducido mantiene aproximadamente igual su tamaño promedio, cualesquiera fueran las condiciones en que fueron aplicadas las cargas explosivas. Al mantenerse aproximadamente igual el tamaño promedio de grano en cada una de las probetas, se puede asumir entonces que su aporte al perfil del máximo de difracción es el mismo para cada caso, y por tanto la contribución al crecimiento del semiancho físico del pico es atribuible exclusivamente al incremento del tensionamiento de la estructura cristalina, lo cual a su vez se relaciona con crecimiento de la �densidad de defectos observados en los granos de la estructura mediante el análisis metalográfico. Resulta evidente la tendencia al crecimiento del semiancho físico del pico (ver figura 2.2), en correspondencia con el incremento de la densidad de defectos que genera el proceso de deformación plástica (micrografías que se muestran en las figuras 3.3, 3.4 y 3.5); en la misma medida que se hace mayor el espesor de carga explosiva empleada y mayor el número de impactos al que fue expuesta la muestra. III.2.3. Comportamiento de la macrodureza en las probetas de acero Hadfield. • Modelo matemático estadístico de macrodureza (HB). HB = (194.67)+ (2.21)(δ)+ (42.84)(k) (3.3) En la figura 2.3 del anexo 2 se muestra gráficamente el comportamiento de la macrodureza De acuerdo al modelo experimental obtenido y como se puede observar en el gráfico correspondiente, el incremento de las variables del proceso de experimentación que representan los parámetros de detonación de la sustancia explosiva empleada, trae consigo un aumento de la macrodureza en las muestras fundidas de acero austenítico al alto manganeso del tipo Hadfield. Este aumento tiene lugar siguiendo una ley lineal con un coeficiente de correlación (R) de 0,94. El modelo cumplió satisfactoriamente todas las pruebas estadísticas para su validación. Como el comportamiento de la dureza es función del estado tensional del material, se obtuvo el modelo experimental de macrodureza en relación a la tensión principal normal de primer género. En la expresión 3.4 y la figura 2.4 del anexo 2, se muestra la tendencia de crecimiento de la macrodureza respecto a la tensión. • Modelo matemático estadístico de macrodureza (HB) respecto a la tensión. HB = (23.25)+ (0.28)(σ1ºgen) (3.4) El modelo de mínimo cuadrado obtenido tiene un coeficiente de correlación (R) de 0,97. Este modelo cumplió satisfactoriamente todas las pruebas estadísticas para su validación. III.2.4. Comportamiento de la microdureza en las probetas de acero Hadfield. El comportamiento de la microdureza que refleja el modelo experimental de mínimos cuadrados cuya expresión general está dada por la ecuación 3.5; tiene lugar siguiendo una ley lineal con un coeficiente de correlación (R) de 0,94. En este caso también se han cumplido todas las pruebas estadísticas para su validación. • Modelo matemático estadístico de microdureza (HV). HV = (-96.77)+(1.71)(δ)+(26.94)(k)+ (2.28x10-2)(RADIO) (3.5) El modelo y los gráficos correspondientes (ver figura 2.5 del anexo 2), muestran que la microdureza medida en la profundidad tiene una fuerte dependencia del radio o la profundidad a la que se realiza la medición (el coeficiente de correlación parcial más elevado del modelo obtenido, es el que corresponde al radio). El perfil de microdureza se orienta con valores máximos en el borde exterior del plano dónde se realizaron las mediciones; y ésta disminuye según una ley lineal hacia el interior del núcleo de la probeta. El modelo y los gráficos de tendencia, también muestra un incremento en los perfiles de la microdureza de cada una de las probetas del diseño experimental, mientras mayores aumentos se tenga de las variables del proceso (δ y k). En el análisis metalográfico que se describe en el epígrafe III.3.1, se demuestra que las técnicas experimentales utilizadas en la investigación no detectan la existencia en la matriz austenítica de estructuras del tipo martensítico ni de fases secundarias precipitadas (sobretodo del tipo carburo); esto se corrobora por el análisis cualitativo de la difracción por rayos x. Por �ello se puede afirmar que su macrodureza depende de la microdureza de la matriz metálica, y por lo tanto, el comportamiento de la macrodureza y la microdureza en el borde externo del plano en las probetas estudiadas coinciden en un grado significativo. La elevación de la dureza a nivel cristalino, se comprobó que era provocado por una deformación por compresión de la red cristalina y consecuentemente por el incremento de las tensiones residuales. Mediante la difracción por rayos x, se ha podido determinar que las distancias interplanares de la red cristalina disminuyen en la misma medida en que se incrementa la presión de detonación y la energía de golpeo acumulada por las probetas; es decir, con un incremento de los valores de las variables δ y k, se produce un aumento de la deformación de la red cristalina y de su tensionamiento. Como el valor de la suma de las tensiones principales normales de primer género depende fundamentalmente de la deformación de la red cristalina, aumentando en la misma medida que se reducen las distancias interplanares de dicha red (Barret, 1957; Cullity, 1967, Alfonso y Martin, 2000; Buraya, 2000; Lectures Notes, 2000; Torres, 2002), al aumentar la presión de detonación y la energía de golpeo también hubo un incremento del valor de las tensiones normales de primer género, y esto a su vez trajo consigo un incremento de las tensiones tangenciales de primer género. Finalmente se produce un incremento de la dureza por las causas explicadas. III.2.5. Coeficiente de endurecimiento y de resistencia en probetas de acero Hadfield. A partir de la base de datos de los ensayos de macrodureza se obtuvieron los modelos de mínimos cuadrados ln (P) vs ln (d), con el objetivo de determinar el coeficiente de endurecimiento (n) y el coeficiente de resistencia (c), correspondientes a cada uno de los 27 experimentos realizados en la tesis. El coeficiente de correlación en todos los casos osciló entre 0,996 y 0,999. Con las datas obtenidas, se modeló el comportamiento de cada uno de estos coeficientes respecto a las variables del proceso (δ y k). Las expresiones matemáticas de dichos modelos se muestran en las ecuaciones 3.6 y 3.7 • Modelo matemático estadístico del coeficiente de endurecimiento (n). n = (2.03)+ (-1.87x10-4)(δ)+ (2.78x10-3)(k) (3.6) • Modelo matemático estadístico del coeficiente de resistencia (c). c = (158.79)+ (1.76)(δ)+ (35.05)(k) (3.7) El modelo del coeficiente de endurecimiento (n) no cumple las pruebas estadísticas para su validación; el coeficiente de correlación (R) es igual a 0,16. Un análisis de los valores de la media aritmética (2,036081) y de la desviación estándar (0,017942) muestra que el coeficiente de variación es muy pequeño (0,008812) lo cual quiere decir que este parámetro es prácticamente constante. El valor del coeficiente de endurecimiento (n) resultó ser aproximadamente igual a 2, lo cual coincide con la magnitud correspondiente al de los metales completamente endurecidos por deformación en frío (Dieter, 1967). En la figura 2.6 del anexo 2, se muestra el gráfico del comportamiento de n para cada uno de los experimentos. El coeficiente de resistencia (c) sin embargo, tiene un comportamiento creciente de acuerdo con una ley lineal cuando se incrementan la presión de detonación y la energía de golpeo acumulada por las probetas, evaluadas a través de las variables del experimento δ y k (ver figura 2.7 del anexo 2). El modelo experimental obtenido tiene un coeficiente de correlación (R) de 0,96. Este modelo cumplió satisfactoriamente todas las pruebas estadísticas para su validación. En el caso del acero Hadfield endurecido mediante explosivos, lo que sucede en realidad es que para que el penetrador logre la misma huella (d) en el material sometido al ensayo de �dureza, se requiere mayor carga (P) sobre el penetrador en la misma medida en que se hace mayor la magnitud de los parámetros de la detonación considerados en los ensayos; y es por esta razón que el coeficiente de resistencia (c) tiene un comportamiento creciente. Y esta tendencia se mantiene independientemente de que la recta que se logra en el sistema de coordenadas ln P – ln d, en cada uno de los ensayos, mantenga aproximadamente la misma pendiente durante los mismos (valores de n aproximadamente iguales). Como resumen parcial se puede decir que en las condiciones de realización de los ensayos de dureza de la tesis, se ha demostrado que el coeficiente de endurecimiento (n) tiene tendencia a un valor constante (aproximadamente igual a 2); mientras que el coeficiente de resistencia (c) crece en la misma medida que se intensifican los valores de las variables independientes. Este resultado confirma el incremento del tensionamiento de la red y el endurecimiento del material, puesto que el mismo ofrece mayor resistencia a la penetración una vez deformado plásticamente. A partir de las bases de datos del experimento de microdureza, también fue posible obtener el coeficiente de endurecimiento (n) y de resistencia (c), en profundidad, utilizando modelos de mínimos cuadrados ln (P) vs ln (d). Al igual que con la macrodureza, en este caso se obtuvieron también modelos experimentales de c y n; pero estos se realizan respecto a las variables del proceso (δ y k), y además respecto al radio en el que fue medida la microdureza. Las expresiones matemáticas de dichos modelos se muestran en las ecuaciones 3.8 y 3.9. • Modelo matemático estadístico del coeficiente de endurecimiento (n) respecto a el radio. (3.8) n = (2.19)+(-1.60x10-3)(δ)+(1.58x10-2)(k)+(-2.12x10-5)(RADIO) • Modelo matemático estadístico del coeficiente de resistencia (c) respecto a el radio. c = (-5.65x10-2)+(9.28x10-4)(δ)+(1.78x10-2)(k)+ (1.24x10-5)(RADIO) (3.9) El gráfico correspondiente de c, se muestra en la figura 2.8 del anexo 2. En este caso se mantienen las mismas tendencias explicadas en la determinación de dichos coeficientes durante el ensayo de macrodureza. El modelo de mínimo cuadrado del coeficiente de endurecimiento (n) no cumple las pruebas de validación estadística, y su coeficiente de correlación (R) es de 0,16. El modelo del coeficiente de resistencia (c) cumplen las pruebas de validación, y el coeficiente de correlación (R) resultó igual a 0,83. A modo de conclusión se puede afirmar que durante las mediciones de dureza, se identifica el coeficiente de resistencia (c) como un parámetro característico de la capacidad del material de endurecerse a consecuencia del incremento de las tensiones residuales de primer género. El coeficiente de resistencia (c) crece según una ley lineal a nivel de macrodureza, en función de las variables del proceso (δ y k); y mantiene ese mismo comportamiento a nivel de microdureza, en cada una de las profundidades consideradas. Pero en este último caso se considera también como variable independiente el radio en el cual se mide la microdureza. III.2.6. Grado de acritud en probetas de acero Hadfield. Utilizando la expresión 2.20, se calcula el grado de acritud en cada una de las probetas del plan experimental de la tesis. El modelo de mínimos cuadrados que describe su comportamiento en relación con las variables del plan experimental, tiene lugar de acuerdo a una ley lineal, con un coeficiente de correlación (R) de 0,95; este modelo cumple con todas las pruebas estadísticas para su validación. • Modelo matemático estadístico de grado de acritud (N). N = (11.82)+ (1.12)(δ)+ (21.01)(k) (3.10) En la figura 2.9 del anexo 2, se muestra gráficamente el comportamiento del grado de acritud. �El modelo reflejado en la Expresión 3.10 y el gráfico correspondiente, muestra que el grado de acritud de muestras fundidas de acero Hadfield, tiene valores crecientes en la medida que se incrementan la presión de detonación y la energía de golpeo acumulada por las probetas. Este resultado está condicionado por la aptitud del material para adquirir dureza por trabajo de deformación en frío. III.2.7. Comportamiento del desgaste abrasivo gravimétrico en las probetas de acero Hadfield. Por el modelo experimental descrito por la expresión 3.11 y el gráfico de tendencia correspondiente (figura 2.10 del anexo 2), se establece que al ser sometidas las muestras fundidas de acero Hadfield al efecto de una carga explosiva, el incremento de las variables que representan a sus parámetros de detonación, trae consigo una disminución del desgaste gravimétrico (aumento de la resistencia al desgaste abrasivo). La disminución del desgaste gravimétrico tiene lugar de acuerdo a una ley lineal, con un coeficiente de correlación (R) de 0,95. El modelo cumplió satisfactoriamente todas pruebas estadísticas para su validación. • Modelo matemático estadístico de Desgaste Abrasivo Gravimétrico (PP) (3.11) PP = (3.28x10-2)+(-2.04x10-4)(δ)+(-5.75x10-3)(k) La causa fundamental de la disminución del desgaste gravimétrico como resultado del incremento de la presión de detonación y la energía de golpeo acumulada por las probetas, es el aumento de la dureza de las mismas de acuerdo con lo expuesto en el epígrafe III.2.3; que relaciona el incremento de la dureza, con el efecto provocado por una deformación por compresión del enrejado cristalino, en el aumento del valor de la suma de las tensiones principales de primer género y del endurecimiento por acritud de la matriz austenítica. Esto se explica mediante los modelos experimentales de mínimos cuadrados (expresiones 3.12 y 3.13) y los gráficos correspondientes (figuras 2.11 y 2.12 del anexo 2) que relacionan el desgaste gravimétrico con la macrodureza de las muestras y las tensiones principales normales de primer género. Los modelos se describe según una ley lineal y cumplen satisfactoriamente todas pruebas estadísticas para su validación. El coeficiente de regresión del modelo de desgaste gravimétrico es de 0,96; y para el modelo de desgaste gravimétrico es de 0,93 • Modelo matemático estadístico de Desgaste Abrasivo Gravimétrico (PP) con respecto a la macrodureza. PP = (5.63x10-2)+(-1.19x10-4)(HB) (3.12) • Modelo matemático estadístico de Desgaste Abrasivo Gravimétrico (PP), con respecto a la tensión. PP = (5.34x10-2)+(-3.41x10-5)(σ1ºgen) (3.13) III.2.8. Capacidad de endurecimiento en probetas de acero Hadfield. Para medir la capacidad de endurecimiento se parte de tres atributos que pueden medirse directa o indirectamente, estos son: macrodureza (HB); desgaste abrasivo gravimétrico (PP) y tensiones normales de primer género (σ). Si se conoce un conjunto de mediciones de estos atributos para un material sujeto a diferentes condiciones de deformación plástica, se puede explorar la posibilidad de expresar de manera compactada dichos atributos en un solo parámetro. Para ello se aplica el Método de Componentes Principales según se explica en Alfonso (1989). El primer paso es tipificar las tres variables que se denominarán X1, X2 y X3, mediante una transformación del tipo: X i* = Xi − µ σ , (3.14) �Donde µ es la media aritmética del atributo Xi y σ es su desviación estándar; i = 1,2,3. Para cada variable se tienen n mediciones. El segundo paso es obtener la matriz de correlación R de los atributos estudiados. Esta matriz es siempre definida positiva. El tercer paso es obtener los valores propios y los vectores propios de la matriz, los cuales son reales y positivos dadas las características de R. Se denominan V1, V2 y V3 a estos valores propios, y sean los vectores propios: W1=(w11,w12,w13) W2=(w21,w22,w23) (3.15) W3=(w31,w32,w33) Se pueden obtener nuevos valores de las variables mediante las transformaciones siguientes: Y1k = w11 X1k + w12 X2k + w13 X3k Y2k = w21 X1k + w22 X2k + w23 X3k (3.16) Y3k = w31 X1k + w32 X2k + w33 X3k Donde k=1,2,…,n Ahora se determina el porcentaje que aporta cada valor propio Vi a la suma de ellos. El valor propio que más aporta es el que corresponde a la variable Yi que contiene mayor información útil respecto a los atributos originales. Para los datos analizados se obtuvieron los vectores propios: W1=( 0.80, 0.30, -0.51) (3.17) W2=( 0.58, -0.57, 0.58) W3=( 0.12, 0.76, 0.63) Los valores propios calculados son: V1 = 1.98x10-2 V2 = 2.91 (3.18) V3 = 6.65x10-2 Se puede observar que el segundo valor propio constituye el 97.12% de la suma de los valores propios lo cual quiere decir que los valores Y21, Y22, ..., Y2n resumen casi toda la información contenida en las mediciones de X1, X2 y X3. Ahora se puede establecer que el parámetro Y2 denominado Capacidad de Endurecimiento (Ce), compacta la información de los atributos originales HB, PP y σ mediante la siguiente transformación lineal: Ce = 0.58 x HB’ -0.57 x PP’ (3.19) + 0.58 x σ’ Siendo: HB − µ HB HB' = DEHB PP − µ PP PP' = DEPP σ − µσ σ '= DEσ Donde: DEHB, DEPP y DEσ D: Desviación estándar de la macrodureza, el desgaste abrasivo gravimétrico y la tensión normal, respectivamente. El parámetro integrador (Ce) obtenido por Componentes Principales, tiene valores que oscilan entre -2,72 y 2,68. Por razones de una mayor comprensión en la práctica industrial, conviene expresarlo entre 0 y 1. Los valores del coeficiente de endurecimiento (Ce) se transformaron en este caso, mediante la expresión 3.20 Ce(n) = 0,18xCe+0,50 (3.20) �Se puede establecer también que (Ce) es una función de δ y de k, cuando se utiliza el procedimiento de endurecimiento mediante explosivos. La expresión 3.21 ofrece el modelo experimental de mínimos cuadrados de la capacidad de endurecimiento (Ce), y la figura 2.13 del anexo 2 ilustra el comportamiento de este parámetro respecto a δ y k Ce= (5.30)+(8.05x10-2)(δ)+(1.74)(k) (3.21) El coeficiente de correlación (R) del modelo es de 0,96; las pruebas estadísticas para su validación se cumplen satisfactoriamente. Como se aprecia, la capacidad de endurecimiento (Ce) tiene un comportamiento creciente en la misma medida que se incrementan las variables del proceso de experimentación, y este resultado se corresponde con la hipótesis de que al incrementar las tensiones residuales de primer género y en consecuencia la dureza, se reducen los niveles de desgaste mejorando el comportamiento del material en correspondencia con el mecanismo de endurecimiento que explica el fenómeno. III.3. Mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield La fundamentación del mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield en las condiciones de aplicación de las cargas explosivas descritas en los experimentos (energía específica de 3x106 Nm/kg, y presión de detonación entre 4 y 7 Gpa), se realiza a partir de los resultados de los experimentos, teniendo en cuenta: el análisis metalográfico y el ensayo de difracción por rayos x realizado. Se considera además, el comportamiento de las regularidades relacionados con las propiedades mecánicas y funcionales del acero Hadfield, expresadas en los modelos experimentales obtenidos. III.3.1. Análisis metalográfico de las probetas de acero Hadfield. El análisis metalográfico con microscopía óptica, realizado a las probetas patrón que no habían recibido ningún trabajo de deformación debido a la acción dinámica de las cargas explosivas, demuestra que existe una estructura típica de austenita con tendencia a formación dendrítica, como se ilustra en las micrografías a y b de la figura 3.1. En estas probetas no se encontraron evidencias de deformación plástica y se observan más bien granos de forma irregular y configuración con tendencia equiaxial. El tamaño promedio del grano según norma es el No. 1, y este resultado se corresponde con lo reflejado en la literatura; según Guliaev (1983), CIME (1993) y Callister (1999) el manganeso, se encuentra entre los elementos que contribuyen a que aumente el tamaño de los granos o dendritas. Con relación a las muestras sometidas a condiciones diferentes de aplicación de las cargas explosivas, según el diseño del plan experimental; en el análisis metalográfico con microscopía óptica se observa una estructura de austenita en forma de granos deformados (ver a modo de ejemplo las micrografías a y b de la figura 3.2). Según Guliaev (1983), en el proceso de deformación plástica el grano austenítico se deforma, se aplasta, y de equiaxial pasa a tener los ejes desiguales; y lo observado concuerda con este criterio. La textura de deformación plástica observada como resultado del trabajo de compresión dinámica, se distingue por la presencia de líneas características de los planos de deslizamientos o de los planos de maclas en cada una de las micrografías de las probetas tratadas con explosivos (micrografía de las figuras 3.3, 3.4 y 3.5). La demostración de la ocurrencia de uno u otro mecanismo será abordado más adelante, pero resulta evidente a juzgar por lo que se observa en las micrografías de referencia, que la densidad de defectos que identifican la presencia de uno u otro mecanismo de deformación, es mayor cuanto mayor es el espesor de carga explosiva empleada y mayor el número de impactos al que fue expuesta la muestra. Esto se corresponde con el criterio de que la densidad de los deslizamientos y de las �Figura 3.1 a Micrografías de Probetas Patrón, captadas a 519x. a Figura 3.2 Micrografías de acero Hadfield deformado por explosivo, captadas a 101x b b �a Figura 3.3 b c Micrografías de muestra de acero Hadfield captadas a 519x, tratadas con 35 mm de espesor de carga explosiva y 3 impactos (a), 2 impactos (b), y 1 impacto (c). a Figura 3.4 b c Micrografías de muestra de acero Hadfield captadas a 519x, tratadas con 22,5 mm de espesor de carga explosiva y 3 impactos (a), 2 impactos (b), y 1 impacto (c). a Figura 3.5 b c Micrografías de muestra de acero Hadfield captadas a 519x, tratadas con 10 mm de espesor de carga explosiva y 3 impactos (a), 2 impactos (b), y 1 impacto (c). �maclas en el acero, crece con el aumento de la presión de las ondas de choque hasta alcanzar aproximadamente 13 GPa (Casals, 1997). La presión de trabajo durante el trabajo experimental osciló entre 4 y 7 GPa. A partir de la observación de las micrografías de probetas tratadas con explosivos y las probetas patrón que no recibieron tratamiento; no es posible afirmar que bajo la acción de las cargas de choque generadas al detonar la sustancia explosiva, se haya producido la precipitación de fases secundarias sobre todo del tipo carburo en la matriz austenítica. De modo que puede inferirse que el mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield tratado con explosivos no está asociado el endurecimiento por precipitación de fases secundarias. Utilizando la norma ASTM E – 112 – 88, se determinó que a las probetas tratadas con explosivos le corresponde un tamaño promedio del grano entre 2 y 3. Esta dimensión del grano es aproximadamente la misma para cada una de las probetas que recibieron el efecto de las cargas explosivas, independientemente del número de impactos y el espesor de carga escogidos. Es decir, que se puede considerar que luego del tratamiento con explosivos el tamaño promedio de grano se reduce de 1 a entre 2 y 3 en todas las probetas, cualesquiera fueran las condiciones del experimento; y esta es otra de las causas del incremento de la dureza en el acero Hadfield endurecido mediante explosivos. Según Callister (1999), la causa por la que una disminución del tamaño de grano trae como consecuencia un aumento de la dureza se debe a dos factores. El primero es que al disminuir el tamaño aumenta el número de fronteras de grano en una misma área, esto provoca una elevación de las tensiones a nivel cristalino. El otro es que en los metales y aleaciones policristalinas, los bordes de los cristales constituyen un obstáculo ante el que se acumulan las dislocaciones. En la observación metalográfica, no se detecta la presencia de estructuras de tipo martensítico; de modo que tampoco podrá asociarse el mecanismo de endurecimiento mediante explosivos del acero Hadfield, a la formación de estructuras de tipo martensítico. Los resultados parciales obtenidos del análisis metalográfico, muestran como el posible mecanismo de endurecimiento por acritud durante el proceso de deformación plástica, a los mecanismos de maclado, de deslizamiento o la combinación de ambos mecanismos. III.3.2. Análisis de difraccción por rayos x de las probetas de acero Hadfield. Se realizó el análisis cualitativo de la difracción por rayos x, para la caracterización de las fases y el análisis cuantitativo para la determinación de las tensiones residuales, a partir de los difractogramas obtenidos. III.3.2.1. Análisis cualitativo de la difracción por rayos x. En el análisis cualitativo de los difractogramas de todas las muestras evaluadas durante la difracción de rayos x, solo se detecta la presencia de una sola red cristalina, la de la austenita, lo cual coincide con la valoración que han hecho otros autores sobre este acero (ASM Volume 11, 1992; Torres, 2002). Los máximos de intensidad de los rayos x difractados se corresponden en todos los casos con los pertenecientes al patrón de difracción de la austenita. Las posiciones de los máximos de intensidad (picos) de los difractogramas obtenidos en la difracción de rayos x, de acuerdo a los índices racionales de Miller son: • Pico 1 (111): Entre 420 y 440 • Pico 2 (200): Entre 480 y 500 • Pico 3 (220): Entre 720 y 740 • Pico 4 (311): Entre 880 y 900 • Pico 5 (222): Entre 940 y 960 Los difractogramas correspondientes a todas las muestras tratadas con explosivos (probetas 1 a la 9) y el de la muestra patrón (probeta 30) se supornen unos a otros. Este resultado se puede �apreciar en la figura 3.6, e indica que existe coincidencia en la posición de los picos de difracción, y en consecuencia la composición fásica de su estructura es similar. III.3.2.2. Análisis cuantitativo de la difracción por rayos x. En los epígrafes III.4.1 y III.4.2, se describen los modelos estadísticos de mínimos cuadrados del comportamiento de la tensión principal normal de primer género y el del semiancho físico del pico. Con respecto a la tensión tangencial de primer género, se diferencia la magnitud de tensión tangencial para el maclado, y la de tensión tangencial para el deslizamiento, en correspondencia con la utilización de coeficiente de Schmid escogido. La deformación plástica en los metales puede desarrollarse a partir del mecanismo de deslizamiento, a partir del mecanismo de maclado y también de la combinación de ambos mecanismos. El criterio de decisión lo establece el cumplimiento de las desigualdades contenidas en las expresiones 2.4 y 2.5. Según los valores determinados de tensión tangencial para el maclado y para el deslizamiento, recogidos en la tabla 3.1, se puede apreciar que el menor valor de tensión tangencial obtenido es de 198,60 MPa (correspondiente a la tensión tangencial para el maclado de la probeta 9a), y dicho valor supera la magnitud límite de fluencia de cizallamiento (175 MPa). Se puede decir entonces, que el material fluye por deslizamiento y a la vez fluye por maclado; por lo que los granos deformados en realidad poseen una textura de deformación caracterizada por líneas típicas de los planos de deslizamientos y de los planos de maclas, y tal y como se revela en las micrografías de las figuras 3.16, 3.17 y 3.18 Es resumen, en el proceso de deformación plástica de las muestras fundidas de acero Hadfield sometidas a las cargas de impacto que genera la energía de detonación de una sustancia explosiva, se revela la ocurrencia de los mecanismos de deslizamiento y maclado para lograr el endurecimiento del material por acritud. III.3.3. Fundamentación del mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield en presencia de las cargas explosivas. Teniendo en cuenta los resultados combinados del análisis metalográfico, del análisis de difracción por rayos x, y la evaluación de las regularidades que reflejan los modelos experimentales del comportamiento de las propiedades mecánicas y funcionales del acero Hadfield, en relación con las variables del proceso de experimentación que representan a los parámetros de detonación de la sustancia explosiva empleada como fuente de energía; se explica el mecanismo de endurecimiento de este material en las condiciones descritas. La metalografía óptica no revela la presencia de la fase martensita en la estructura, lo cual se corrobora con el análisis cualitativo de la difracción por rayos x, dónde solo se confirma la estructura de austenita en el metal fundido. Al no haber sido observadas con las técnicas utilizadas en la investigación, ninguna otra fase en la matriz austenítica ni detectarse que se haya producido la precipitación de fases secundarias sobre todo del tipo carburo; entonces no es posible atribuir el mecanismo de endurecimiento del material a la formación de estructuras de tipo martensítico ni relacionarlo con la aparición de fases precipitadas por comprensión dinámica. La austenita, única red cristalina detectada en las muestras, es una estructura cúbica centrada en las caras con un 74 % del volumen ocupado por los átomos, en la cual los planos octaédricos {111}y las direcciones <110> son sistemas compactos (Dieter, 1967). En esta estructura existen cuatro sistemas de planos (111) de densidad atómica predominante, y cada uno contiene tres direcciones <110>, por lo que en total se presentan doce sistemas de deslizamiento. La existencia de suficientes sistemas de deslizamiento en la austenita, garantiza �Figura 3.6 Comparación entre los difractogramas de las muestras tratadas con explosivos (Probetas 1 a la 9), y la probeta patrón (Probeta 30). Tabla 3.1 Tensiones Tangenciales para el maclado y para el deslizamiento No. Replica a Replica b τdes. τmac. τdes. τmac. Replica c τdes. τmac. Exp. δ k (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) 1 35 3 544,98 314,65 526,59 304,03 539,01 311,20 2 22,5 3 498,24 287,66 489,62 282,68 500,14 288,75 3 10 3 435,69 251,54 434,04 250,60 425,65 245,75 4 35 2 503,93 290,94 505,38 291,78 518,73 299,49 5 22,5 2 440,74 254,46 431,31 249,02 426,10 246,01 6 10 2 414,12 239,09 428,04 247,13 424,74 245,22 7 35 1 395,87 228,56 374,40 216,16 401,27 231,67 8 22,5 1 378,25 218,38 356,36 205,74 379,49 219,10 9 10 1 343,98 198,60 347,35 200,54 384,24 221,84 �que haya siempre un plano y una dirección con orientación adecuada disponible para que se produzca la micro-deformación plástica. Fue comprobado a través del análisis metalográfico y de difracción por rayos x, que el incremento de las variables δ y k además de aumentar los niveles de tensiones residuales de primer género, produce un incremento de los defectos de empaquetamiento y favorece la reducción del tamaño de los granos, es decir favorece el endurecimiento por deformación plástica de la matriz austenítica. Del modelo experimental de mínimos cuadrados se determinó un incremento de las suma de las tensiones principales de primer género (de 872 a 1315 MPa en las probetas del experimento). El incremento de estos valores debido a la deformación de la red (provocados por los esfuerzos de compresión), tiene como consecuencia el aumento de la densidad de dislocaciones y el endurecimiento por acritud de las muestras. La densidad de dislocaciones aumenta en el metal como resultado del trabajo en frío, a través de la multiplicación de las dislocaciones existentes previamente. Según Guliáev (1983), el movimiento de un par de dislocaciones genera el movimiento de centenares y centenares de ellas; consecuentemente, la distancia promedio de separación entre las dislocaciones disminuye, y este fenómeno provoca el apilamiento de dichos defectos. El aumento de la densidad de dislocaciones resultante frena el movimiento del resto de las dislocaciones. Como resultado del frenaje del movimiento de las dislocaciones, se incrementa la resistencia a su desplazamiento lo que provoca una elevación de las tensiones en el enrejado cristalino. Para vencer a las fuerzas de repulsión de las dislocaciones de un mismo signo y de los puntos de intersección de las diferentes dislocaciones, se requiere un gasto de energía complementaria. Por esta razón, es que el aumento del número total de dislocaciones, va acompañado del endurecimiento por deformación. Debido a que la deformación plástica representa en sí el movimiento de las dislocaciones por los planos de deslizamiento con su salida a la superficie de los cristales, es que el surgimiento de cualquier tipo de obstáculo capaz de dificultar el movimiento de las dislocaciones provoca el endurecimiento del policristal y el incremento de su resistencia (Alfonso, 2002). Entre los referidos obstáculos están, ante todo, otras dislocaciones que se encuentran en el cristal. Este frenaje al movimiento se logra a través de la reducción del tamaño de grano, como ha sido demostrado como consecuencia del endurecimiento por deformación plástica (acritud). De acuerdo a la bibliografía (Laudon, 1988; Prevey, 1987; Cullity, 1967 y Barret, 1957), en el ensanchamiento de los picos de difracción, influye la reducción del tamaño del grano y el aumento del trabajo de deformación en frío del metal, el cual provoca un aumento de la densidad de dislocaciones, defectos de apilamiento reticular, y un incremento de las tensiones residuales de segundo género. Se ha demostrado que el incremento del semiancho físico del pico, se debe exclusivamente a los defectos que aparecen en la estructura luego de la compresión dinámica, y que se identifican en las micrografías de la tesis mediante las líneas características de los planos de deslizamiento y los planos de maclas. El incremento de la dureza en las probetas de la tesis (de 270 a 400 HB entre las probetas del experimento, a partir de un valor inicial promedio igual a 190 HB en las probetas patrón), se produce entre otras causas, por la reducción que provoca en el tamaño del grano la acción de las cargas explosivas. Según Callister (1999); Guliáev (1978); Subramanyam et al (1999); y Buraya (2001), los bordes de los granos son una barrera para el desplazamiento de las dislocaciones. Al reducirse el tamaño de grano, aumenta el número de barreras que frenan el desplazamiento de las dislocaciones; esto se debe a que el desorden atómico existente en el borde de grano traerá como resultado una discontinuidad de los planos de deslizamiento de un �grano a otro. Es decir, la reducción del tamaño del grano austenítico lo hace más duro y más resistente debido a que aumenta el área total de fronteras de grano que impiden el movimiento de las dislocaciones (Alfonso, 2002). Del análisis metalográfico se llega a la conclusión que como consecuencia del trabajo de deformación en frío realizado por la acción de las cargas explosivas, se origina una textura de deformación plástica con la presencia de líneas características de planos de deslizamientos y de planos de maclas, lo cual se confirma en el análisis cuantitativo de difracción por rayos x, al comprobarse que las tensiones tangenciales obtenidas para el deslizamiento y el maclado superan el valor límite de tensión al cizallamiento (198,60 MPa mayor que 175 MPa), lo cual confirma que el material fluye por deslizamiento y fluye por maclado en correspondencia con el cumplimiento de las desigualdades contenidas en las expresiones 2.15 y 2.16. El maclaje se produce en las direcciones <112>, sobre la misma familia de planos {111}, de densidad atómica predominate que ha sido considerado en la deformación por deslizamiento (Dieter, 1967). El mecanismo de endurecimiento de las muestras fundidas de acero Hadfield, en las condiciones de realización de los experimentos (energía específica de 3x106 Nm/kg y presión de detonación entre 4 y 7 GPa), se explica por la ocurrencia de los mecanismos de deslizamiento y maclado; como ha quedado demostrado a través de la observación metalográfica, el análisis de difracción por rayos x y la evaluación de las regularidades del comportamiento mecánico y funcional del material en las condiciones descritas. La aparición de los planos de deslizamiento y de los planos de maclas en el acero Hadfield tratado con cargas explosivas, estará condicionado por el aumento de las variables asociadas con el estado tensional de la red (tensiones de primer género), combinado con la reducción del tamaño de los granos, y el incremento de la acritud como resultado del aumento de la densidad de dislocaciones, todo lo cual trae como consecuencia la elevación de la microdureza y la macrodureza, de la resistencia al desgaste gravimétrico, del coeficiente de resistencia a la penetración, del grado de acritud, y del parámetro integrador que refleja la capacidad de endurecimiento del metal. III.4. Evaluación del comportamiento de piezas fabricados de acero Hadfield endurecidas mediante explosivos. Martillos Los martillos de las trituradoras de sínter de la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara, fundidos de acero Hadfield en la Empresa Mecánica de Níquel, tienen en condiciones normales de explotación (cuando no están tratados con explosivos) una duración promedio de hasta 480 horas con una frecuencia de trabajo de 12 horas diarias, por lo que en un año de trabajo se utilizan hasta 10 juegos de 18 martillos en una trituradora. A consecuencia del tratamiento con explosivos según el procedimiento descrito en el epígrafe II.5 y antes de la puesta en explotación, se comprobó que la dureza de los martillos tuvo un incremento promedio superior al 80 %. En mediciones realizadas de forma sistemática durante su explotación, se comprobó un incremento hasta el 110 % luego de 76 horas de trabajo, y al cabo de 800 horas de labor su dureza promedio se mantiene aproximadamente igual. Los martillos que no fueron tratados con explosivos, sólo alcanzan un incremento de 28 % en sus valores promedio de dureza durante sus primeras 76 horas de trabajo, para similares condiciones de explotación. Sin embargo, el endurecimiento provocado por las condiciones de operación de los mismos hace que se alcance al cabo de 500 horas de explotación el doble de su dureza inicial y estos valores se mantienen durante el resto del tiempo que duró la prueba. �En el período de prueba correspondiente a los meses de Mayo a Julio de 2003, los registros de operaciones de la planta de calcinación y sínter de la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara ofrecían el resultado de 853 horas de trabajo con los martillos tratados con explosivos, aún en condiciones adecuadas para continuar su explotación por lo que se decidió mantener el trabajo de los mismos. Hasta ese momento se había duplicado el promedio estimado de vida útil de estos artículos. La prueba con los martillos, se realizó colocando en la máquina trituradora nueve martillos tratados con explosivos y nueve sin tratar, con el objetivo de exponer todos los martillos al mismo régimen. La ubicación dentro de la trituradora de cada martillo, fue convenientemente dispuesta de modo que estuvieran uniformemente distribuidos en las seis secciones del equipo, martillos tratados y sin tratar con explosivos. Se realizaron mediciones periódicas del peso de cada martillo, con el objetivo de determinar el ritmo de desgaste que se produce en condiciones reales de explotación. La figura 3.7 muestra el comportamiento de este indicador. Interpretando los resultados que se ilustran en la figura 3.7, se puede apreciar que los martillos tratados con explosivos muestran luego de mas de 800 horas de trabajo, un desgaste significativamente inferior al promedio de los martillos que no recibieron el tratamiento. El ritmo de desgaste entre los martillos que recibieron tratamiento con explosivos es variado, y se acentúa en la medida que disminuyen los parámetros de detonación de las cargas explosivas aplicadas. El mejor comportamiento corresponde al martillo tratado con el mayor espesor de carga explosiva (H = 25 mm) y el mayor número de impactos (k = 1). Si se tiene en cuenta solamente un incremento del doble duración en la explotación de estos artículos, solo se requerirán 5 juegos de martillos para una trituradora en un año de trabajo. Dientes En el caso de los dientes de las palas excavadoras, a partir de un análisis estadístico realizado en una muestra de 6 excavadoras por un período de tiempo de 3 años, cuya frecuencia de trabajo osciló entre 16 y 20 horas diarias; se pudo determinar que el cambio de los dientes no tratados con explosivos se realiza entre los 6 y 8 meses de explotación de los mismos. Entre los dientes más agredidos por el proceso de desgaste están los situados en los bordes de la cuchara. Cuando no se tratan con explosivos, los dientes de las palas excavadoras entran en funcionamiento con una dureza promedio de 200 HB aproximadamente; y con posterioridad incrementan paulatinamente su dureza hasta alcanzar valores cercanos a los 400 HB, prácticamente al final de su vida útil. Los dientes endurecidos previamente con explosivos, incrementan su dureza entre 420 y 480 HB; y con posterioridad, realizan su trabajo manteniendo esta dureza promedio según se pudo comprobar en sistemáticas mediciones realizadas a este parámetro durante el período de prueba. Las pruebas realizadas en la mina de la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara, muestran el resultado de la explotación durante 12 meses de varios juegos de dientes tratados con explosivos, en idénticas condiciones de operación que los dientes que no habían sido tratados con explosivos. A partir de este resultado es posible afirmar, que la aplicación del procedimiento tecnológico de endurecimiento mediante una explosión de los dientes, incrementa al doble la durabilidad de los mismos. III.4.1. Valoración económica, social y ambiental. El desgaste prematuro de las piezas fabricadas de acero Hadfield incrementa sensiblemente los costos del mantenimiento. Estas piezas se ubican en equipos que son en la mayoría de los casos parte integrante de una planta de proceso. Si el sistema no está disponible en el momento requerido porque precisa mantenimiento, la planta completa puede pararse e incurrir en costos elevados. Cuando la planta opera a plena capacidad el costo se aproximará al valor �836 hr 760 hr 684 hr 608 hr 532 hr 456 hr 380 hr 304 hr 228 hr 152 hr 76 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 Peso (kg) Comportamiento del Desgaste de los Martillos Horas de trabajo (hr) Figura 3.7 Comportamiento del desgaste de los martillos. H=25; k=3 H=20; k=3 H=15; k=3 H=25; k=2 H=20; k=2 H=15; k=2 H=25; k=1 H=20; k=1 H=15; k=1 Sin T/E �de la producción durante el período de tiempo de la parada, más el costo propio de la reparación. Si la operación está por debajo de la plena capacidad, el costo se aproximará al tiempo de trabajo necesario para alcanzar la producción requerida. Martillos El costo unitario de adquisición de los martillos de las trituradoras de sínter sin tratamiento con explosivos es de 24,24 USD. Para una trituradora de 18 martillos el costo asciende a la cifra de 436,32 USD. Teniendo en cuenta que la duración promedio de un juego de martillos que no ha recibido el tratamiento de endurecimiento mediante explosivos es de hasta 480 horas, lo cual equivale a utilizar en un año de trabajo hasta 10 juegos de martillos, se requeriría en igual período de tiempo una erogación de 4 363,20 USD para adquirir los martillos que requiere una sola trituradora. El tratamiento con explosivos involucra la realización de una serie de operaciones que incrementa el costo unitario de cada martillo de acuerdo con la expresión 2.32 (Cobas, 1997; Palmero, 2000; De la Cruz y Leyva, 2003). Qte = Qm+Qmo+Otg (3.22) Siendo: Qmo = 1,18 USD Otg = 0,67 USD El costo de materiales (Qm) lo determina el costo de adquisición del detonador eléctrico y del explosivo, estando en función este último de la masa de sustancia explosiva empleada. Para el cálculo del costo del explosivo se considera que los martillos serán tratados con el mayor espesor de carga explosiva (H = 25 mm) y el mayor número de impactos (k = 3). En estas condiciones, Qm = 5,02 USD El costo del tratamiento con explosivo de un martillo será, Qte = 6,87 USD (Palmero, 2000; De la Cruz y Leyva, 2003). Es decir, el costo unitario de cada martillo será ahora la suma del costo de adquisición mas el costo del tratamiento con explosivos, y asciende a la cifra de 31,11 USD. Para una trituradora de 18 martillos será 559,98 USD La duración promedio de un juego de martillos que han recibido tratamiento con explosivos es superior a las 960 horas, por lo que solo se requerirá el empleo de 5 juegos de martillos en un año, y esto equivale a 2 799,90 USD. Con este resultado será posible entonces reducir en la mitad las compras de nuevos martillos, disminuir los volúmenes de inventario y propiciar un incremento de los índices de eficiencia operacional, por lo que el costo de la actividad de mantenimiento será menor. En un año de trabajo para una sola trituradora, el efecto económico de la aplicación del procedimiento tecnológico de endurecimiento mediante explosivos de los martillos es superior a 1 563,30 USD. Se debe señalar además que el impacto económico estará acentuado por el ahorro de portadores energéticos no cuantificados en la investigación pero que pudiera llegar hasta un 10 % según fuentes especializadas, si se tiene en cuenta que la reducción de los niveles de desgaste de los martillos exige menos esfuerzos en el accionamiento electromecánico del equipo. Desde el punto de vista social y ecológico teniendo en cuenta las evidencias de contaminación sónica y deterioro de la calidad ambiental del entorno en la sección de trituración, un elemento de gran importancia lo constituye la reducción de grandes volúmenes de polvos nocivos a la salud del hombre, expulsados a la atmósfera debido a las actividades de limpiezas provocados por la realización de tareas de mantenimiento en ciclos muy cortos. Al mismo tiempo al disminuir el ritmo de desgaste de los martillos, se reduce el desbalance del equipo y a su vez, vibraciones y ruidos excesivos de grandes magnitudes, desajuste y falta de hermeticidad. �Dientes Cada pala excavadora utiliza cuatro dientes que tienen una duración promedio cuando no son tratados con explosivos de seis meses. El costo de adquisición unitario de cada diente sin tratamiento con explosivos es de 700 USD, por lo que en una sola excavadora en un año de trabajo será necesario utilizar 5 600 USD para la adquisición de estos artículos. El tratamiento con explosivos de los dientes considera de forma similar a los martillos los costos de mano de obra y otros gastos. En relación al costo de materiales, se tiene en cuenta la masa de sustancia explosiva empleada. En este caso los dientes también se consideran tratados con el mayor espesor de carga explosiva (H = 25 mm) y el mayor número de impactos (k = 3), por lo que se obtiene un costo de materiales: Qm = 18,34 USD. El costo del tratamiento con explosivo de un diente será, Qte = 20,19 USD (Cobas, 1997). Al igual que en los martillos, el costo unitario de cada diente será ahora la suma del costo de adquisición mas el costo del tratamiento con explosivos, y asciende a la cifra de 720,19 USD. Para una excavadora de 4 dientes será 2 880,76 USD. La duración promedio de un juego de dientes que han recibido tratamiento con explosivos se duplica y alcanza los doce meses de explotación, por lo que solo se requerirá el empleo de un juegos de dientes en un año de trabajo, y esto equivale a los 2 880,76 USD correspondientes a una sola trituradora. El efecto económico de la aplicación del procedimiento tecnológico de endurecimiento mediante explosivos de los dientes sería superior a 2 719,24 USD. Se puede afirmar que el lograr incrementar el tiempo de vida útil de los dientes, contribuye en determinada medida a un mejor aprovechamiento de las posibilidades productivas de las excavadoras. Es decir con el aumento de su durabilidad se reporta otras ventajas tales como: la reducción del costo de explotación y de mantenimiento del equipo, ahorro de portadores energéticos, y la disminución del volumen de inventario de estos elementos, con lo cual podrían disminuir importaciones y derivar recursos hacia otros renglones. III.5. Conclusiones del Capitulo III. 1. Se establecen las regularidades del comportamiento mecánico y funcional del acero Hadfield endurecido mediante explosivos. Los modelos experimentales describen la interacción entre las mismas según una ley lineal, y cumplen satisfactoriamente todas pruebas estadísticas para su validación. 2. Los resultados del análisis metalográfico, revelan en las muestras fundidas de acero Hadfield una estructura de austenita con tendencia a formación dendrítica, antes y después del tratamiento con explosivos, lo cual se confirma con el análisis cualitativo de la difracción por rayos x. No se detectó la presencia de estructuras de tipo martensítico ni la aparición de nuevas fases por el trabajo de compresión dinámica, de modo que no se puede atribuir a estas causas el mecanismo de endurecimiento mediante explosivos del acero Hadfield. Se comprobó la reducción del tamaño del grano austenítico. 3. El análisis metalográfico revela las líneas características de los planos de deslizamiento y de los planos de maclas, siendo mayor la densidad de estos cuanto mayor es el espesor de carga explosiva empleada y mayor el número de impactos. Las tensiones tangenciales de primer género para el deslizamiento y el maclado, superan la magnitud de tensión limite al cizallamiento (198,60 MPa mayor que 175 MPa); lo que demuestra que el material fluye por deslizamiento y a la vez fluye por maclado, y esto confirma el resultado del análisis metalográfico 4. El mecanismo de endurecimiento de las muestras fundidas de acero Hadfield, se fundamenta por la ocurrencia de los mecanismos de deslizamiento y maclado, lo cual se producen a consecuencia del aumento de las variables asociadas con el estado tensional de �las muestras (tensiones residuales de primer género y semiancho físico del pico) combinado con la reducción del tamaño de los granos, y el incremento de la acritud como resultado del trabajo de deformación en frío; en correspondencia con el aumento de los parámetros que caracterizan la capacidad de endurecimiento del material.. 5. El procedimiento tecnológico de endurecimiento mediante explosivos de piezas fabricadas de acero Hadfield, es técnicamente factible y económicamente racional. En un año de trabajo para una sola trituradora, el efecto económico de la aplicación del procedimiento tecnológico de endurecimiento en los martillos es superior a 1 563,30 USD, y para el caso de los dientes de las palas excavadoras rebasa la cifra de 2 719,24 USD en igual período. Desde el punto de vista social y ambiental se contribuye a evitar los riesgos de contaminación sónica y la expulsión a la atmósfera de polvos nocivos a la salud humana. CONCLUSIONES GENERALES 1. Se establecieron las regularidades del comportamiento mecánico y funcional del acero Hadfield endurecido mediante explosivos. Se produce un incremento de las tensiones principales normales de primer género y de la dureza de 872 a 1315 MPa y de 270 a 400 HB respectivamente, y una disminución del desgaste gravimétrico de 0,02524 a 0,00981 g. 2. La observación metalográfica y el análisis de difracción por rayos x, demuestran la ocurrencia de los mecanismos de deslizamiento y maclado (el menor valor de tensión tangencial para el deslizamiento y el maclado, supera la magnitud de tensión límite al cizallamiento). No se detectó la presencia de estructuras de tipo martensítico ni la aparición de fases precipitadas por compresión dinámica. 3. El mecanismo de endurecimiento del acero Hadfield en presencia de cargas explosivas, se fundamenta por el incremento de los defectos de empaquetamiento de acuerdo con los mecanismos de deslizamiento y maclado. 4. La ocurrencia de los mecanismos de deslizamiento y maclado se produce a consecuencia del tensionamiento de la estructura cristalina de la red, la reducción del tamaño promedio de los granos, y el aumento de la acritud y de los parámetros que caracterizan la capacidad de endurecimiento del material como resultado del trabajo de deformación en frío. 5. El procedimiento tecnológico de endurecimiento mediante explosivos, de piezas fabricadas de acero Hadfield que utiliza la industria cubana del níquel, duplica la durabilidad de las mismas con un significativo efecto económico (1 563,30 USD para los martillos de una trituradora de sínter, y 2 719,24 USD para los dientes de una excavadora, en un año de trabajo). RECOMENDACIONES 1. Aplicar el procedimiento tecnológico descrito en el trabajo, para el endurecimiento mediante explosivos de las piezas fabricados de acero Hadfield. 2. Considerar en futuras investigaciones, la utilización de técnicas de microscopía electrónica de transmisión o de fuerza atómica para la posible detección de la fase martensítica en muestras de acero Hadfield, endurecidas mediante explosivos con presión detonación superior a 7 GPa 3. Utilizar los métodos de investigación empleados en la tesis y la caracterización de los parámetros del proceso de endurecimiento, como referencia en futuros trabajos investigativos. 4. Emplear en la realización de las actividades académicas, los nuevos conocimientos desarrollados en la investigación. �REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. ADLER, P H; et al. Strain Hardening of Hadfield Manganese Steel. Mettallurgical and Materials Transactions. A. Volume 17 A. October 1986. p 1725 AGUILAR, F. Los explosivos y sus aplicaciones. Editorial Labor, S.A. 1978 ALFONSO, E; MARTIN, J. Aplicación de la Ley de Wolf – Bragg en la determinación de las tensiones residuales de primer género. Memorias del II Taller Internacional de Didáctica de la Física “DIDACFISU’ 2000”. Universidad de Matanzas “Camilo Cienfuegos”. 2000. 7p. 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Vd: Pd: Ee: ρ: Pe: δ: k: Egu: m: V: Vpro: Ega: σ 1ºgen : msks : τcs : mskt: τct : c: n: N: Ce: Ce(n): PP: H: HB: HV: Wl : Qte: Qm: Qmo: Otg: Velocidad de detonación [Nm] Presión de detonación [MPa] Energía específica en relación a masa de explosivo [Nm/kg] Densidad del explosivo [kg/m3] Presión termoquímica o presión de trabajo [MPa] Espesor de la carga explosiva [mm] Número de impactos que recibe la probeta Energía de golpeo unitaria [Nm] Masa de sustancia explosiva [kg] Volumen de sustancia explosiva [m3] Volumen de la probeta [m3] Energía de golpeo acumulada [Nm] Suma de las tensiones normales principales de primer género [MPa] Coeficiente de Schmid para el deslizamiento en cuerpos policristalinos. Tensión tangencial de deslizamiento de primer género [MPa] Coeficiente de Schmid para el deslizamiento en cuerpos policristalinos Tensión tangencial de maclado de primer género [MPa] Coeficiente de resistencia del metal a la penetración Coeficiente de endurecimiento por deformación Grado de acritud Capacidad de endurecimiento Capacidad de endurecimiento (normalizada) Desgaste abrasivo gravimétrico (g) Altura de la carga explosiva [mm] Macrodureza Microdureza en profundidad Semiancho físico del pico Costo del tratamiento con explosivos Costo de materiales Costo de la mano de obra Otros gastos �PRODUCCIÓN CIENTÍFICA DEL AUTOR RELACIONADA CON LA TESIS DOCTORAL Ponencias presentadas en Eventos Científicos: 1. Aplicaciones industriales de los explosivos en el trabajo de los metales. (CIDIM’97) 2. Investigación sobre el endurecimiento mediante explosivos del acero al manganeso. (EXPLO’99) 3. Investigación sobre el endurecimiento mediante explosivos del acero al manganeso. (CCIM’2000) 4. Mejoramiento de la calidad de equipos y accesorios de laboreo minero, mediante el endurecimiento por explosivos del acero Hadfield. (CINAREM’2000) 5. MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL ACERO AL ALTO MANGANESO (HADFIELD), MEDIANTE EL ENDURECIMIENTO POR EXPLOSIVOS. (COBIM’2001) 6. Mejoramiento de la calidad de equipos y accesorios de laboreo minero, mediante el endurecimiento por explosivos del acero al alto manganeso. (Taller Materiales’2003) 7. Investigación sobre el endurecimiento mediante explosivos del acero al manganeso. (CINAREM’2004) PUBLICACIONES DE PONENCIAS PRESENTADAS EN EVENTOS CIENTÍFICOS: 1. Aplicaciones industriales de los explosivos en el trabajo de los metales. (CIDIM’97) 2. Investigación sobre el endurecimiento mediante explosivos del acero al manganeso. (CCIM’2000)( isbn 959-261-010-x) 3. Investigación sobre el endurecimiento mediante explosivos del acero al manganeso. (CINAREM’2004) (isbn 959-16-0258-4) PUBLICACIONES EN REVISTAS CIENTÍFICAS: 1. Recuperación de equipos y piezas por la tecnología de conformación y soldadura por explosivos. (Revista Minería y Geología, Vol XIV, No 2, 1997) 2. Comportamiento de piezas de acero Hadfield endurecidas mediante explosivos. (Revista Minería y Geología; Volumen XX; No. 1; 2004) 3. Comportamiento físico del acero Hadfield, en presencia de cargas explosivas. (Revista Minería y Geología; Volumen XX; No. 2; 2004) �ANEXO 1 Figura 1. Gráfico del comportamiento de la velocidad de detonación (Vd) vs diámetro (δ), para cargas cilíndricas. Figura 2. Gráfico del comportamiento de la presión de detonación (Pd) vs diámetro (δ), para cargas cilíndricas. �Velocidad de detonación vs Espesor de carga explosiva Velocidad de detonación (m/s) y = -0,7314x 3 + 33,713x 2 - 174,27x + 1633 R2 = 0,9891 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Data del experimento Polinómica (Data del experimento ) 0 5 10 15 20 25 Espesor de carga explosiva (mm) 30 Figura 3. Gráfico del comportamiento de la velocidad de detonación (Vd) vs altura (H), para cargas planas �ANEXO 2 Figura 2.1 Gráfico del comportamiento de la tensión principal normal de primer género, respecto a las variables δ y k Figura 2.2 Gráfico del comportamiento del semiancho físico del pico, respecto a las variables δ y k �Figura 2.3 Gráfico del comportamiento de la macrodureza, respecto a las variables δ y k Figura 2.4 Gráfico del comportamiento de la macrodureza, respecto a la tensión. �Figura 2.5 Gráfico del comportamiento de la microdureza, respecto a las variables δ y k y el radio. �Figura 2.6 Gráfico del comportamiento del coeficiente de endurecimiento (n) para cada uno de los experimentos Figura 2.7 Gráfico del comportamiento del coeficiente de resistencia (c), respecto a las variables δ y k. �Figura 2.8 Gráfico del comportamiento del coeficiente de resistencia (c), respecto a las variables δ y k, y el radio. �Figura 2.9 Gráfico del comportamiento del grado de acritud, respecto a las variables δ y k Figura 2.10 Gráfico del comportamiento del desgaste abrasivo gravimétrico, respecto a las variables δ y k �Figura 2.11 Gráfico del comportamiento del desgaste abrasivo gravimétrico, respecto a la macrodureza. Figura 2.12 Gráfico del comportamiento del Desgaste Abrasivo Gravimétrico, con respecto a la tensión. �Figura 2.13 Gráfico del comportamiento de la capacidad de endurecimiento (Ce). � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tesis Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Endurecimiento mediante explosivos del acero hadfield Creator An entity primarily responsible for making the resource Miguel Ángel Caraballo Núñez Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2004 Type The nature or genre of the resource Tesis doctoral https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/acf61a8c4163578c2069c44812e70cc7.pdf 7ecc3d9416a0bdc11092252913aa84da PDF Text Text TESIS Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela Persis Dulce Milagros González Maza �Página legal Título de la obra: Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela, 62 pp. Editorial Digital Universitaria de Moa, año.2015 -- ISBN: 1. Autor: Persis Dulce Milagros González Maza 2. Institución: Instituto Superior Minero Metalúrgico ¨ Dr. Antonio Núñez Jiménez¨ Edición: Lic. Liliana Rojas Hidalgo Corrección: Lic. Liliana Rojas Hidalgo Digitalización. Miguel Ángel Barrera Fernández Institución de los autores: ISMM ¨ Dr. Antonio Núñez Jiménez¨ Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2015 La Editorial Digital Universitaria de Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Ave Calixto García Iñeguez # 75, Rpto Caribe Moa 83329, Holguín Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://www.ismm.edu.cu/edum �Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Facultad de Geología y Minería Departamento de Geología Título: Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela Tesis en opción al título académico de Máster en Geología Autora: Ing. Persis Dulce Milagros González Maza. Esp. Mayo, 2015 �Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Facultad de Geología y Minería Departamento de Geología Título: Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela Tesis en opción al título académico de Máster en Geología Autora: Ing. Persis Dulce Milagros González Maza. Esp. Tutor: DrC. Gerardo Orozco Mayo, 2015 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. ÍNDICE Pág. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………….…… 1 CAPÍTULO I- CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS Y AMBIENTALES DEL ÁREA DE ESTUDIO............................................................................................. 1.1. Introducción..………………………………………………………..………..…. 1.2. Basamento teórico……………………………………………………….………. 1.2.1. Contaminantes……………………………………………………………. 1.2.2. Ciclo de metales pesados……………………………………………….. 1.2.3. Origen de los metales en el medio acuático…………………………… 1.2.4. Circulación de metales en ecosistemas estuariales…………………. 1.2.5. Interacción metal-sedimento……………………………………………. 1.2.6. Eutrofización……………………………………………………………… 1.2.7. Estuarios como ambiente adecuado para realizar estudios de contaminación…………………………………………………………………….. 1.3. Investigaciones precedentes……………………………………………………. 1.4. Aspectos geológicos regional…………………………………………………… 1.4.1. Marco fisiográfico…………………………………………………………. 1.4.2. Marco geológico estructural……………………………………………... 1.4.3. Aspectos geológicos locales…………………………………………….. 1.4.4. Marco sedimentológico actual…………………………………………… 1.4.5. Marco geológico ambiental por metales pesados…………………….. 8 8 8 9 10 12 13 15 17 17 20 30 30 31 31 32 32 CAPITULO II. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN………………………... 2.1. Introducción.………………………………………………………………………. 2.2. Metodología de la investigación utilizada para la realización del trabajo de investigación……………………………………………………………………… 2.2.1. Recopilación y análisis de la información existente sobre el tema en estudio…………………………………………………………....... 2.2.2. Levantamiento de información geológica y ambiental del área de estudio....…………………………………..………………………………. 2.2.3. Monitoreo de las muestras de sedimentos: Técnicas de monitoreo utilizadas…………………………………………………………………… 2.2.4. Análisis y determinaciones químicas: Método analítico e Instrumentos de medición……………………………………………….. 2.2.5. Análisis y determinaciones físicas: Método analítico e Instrumentos de medición……………………………………………….. 2.2.6. Cartografía geológica: mapas de distribución de elementos pesados 2.2.7. Evaluar los niveles de concentración de metales……………………. 34 34 CAPÍTULO III. RESULTADOS…………………………………………………….….. 3.1. Características geológicas ambientales del área de estudio……………….... 3.1.1. Factores Geológicos……………………………………………………….. 43 43 43 35 35 35 36 37 39 41 I �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. 3.1.2. Factores Humanos………………………………………………………..... 3.1.3. Descripción de los Sedimentos superficiales del área de estudio……. 3.2. Identificación de la variedad y concentraciones de elementos metálicos pesados existentes en los sedimentos del área de estudio y el factor de concentración…………………………………………………………………….... 3.2.1. Variedad de metales pesados y sus concentraciones…………………. 3.2.2. Elaborar mapas de distribución del contenido de los metales pesados contaminantes en sedimentos en el Campo Urdaneta de la cuenca del Lago de Maracaibo…………………………………………... 3.3. Evaluar los niveles de toxicidad que producen esos elementos….…………. CONCLUSIONES…………………………………………………………………….. RECOMENDACIONES………..…………………………………………………….. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………..…….… ANEXOS……………………………………………………………………………....... . 46 49 51 51 57 59 62 63 64 75 II �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. ÍNDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1. El sistema biológico de los elementos para plantas terrestres (Glicofitas)…………………………………………………………………………….. Figura 2. Ciclo de metales entre los diferentes compartimientos de un ambiente estuarino………………………………………………………………..... Figura 3. Diagrama que representa un Sistema Natural Integral……………… Figura 4. Ubicación geográfica del Lago de Maracaibo, Estado Zulia Venezuela…………………………………………………………………………….. Figura 5. Metodología de trabajo empleada para el desarrollo de este estudio………………………………………………………………………………… Figura 6. Ubicación de los puntos muestreados en la zona de estudio………. 12 15 20 30 Figura 7. Espectrómetro de absorción atómica…………………………….......... 34 37 38 Figura 8. EstereomicroscopioZeiss, Discovery V12……………………………. 40 Figura 9. Mapa geológico de la Cuenca del Lago de Maracaibo………………. 44 Figura 10. Ríos que drenan a la Cuenca del Lago de Maracaibo……………… 45 Figura 11. Imagen Satelital del área de estudio que refleja factores antropogénicos y litogénico al 2001……………………………………………… 48 Figura 12. Gráfico de ladistribución granulométrica de los sedimentos superficiales de la zona de estudio……………………………………………….. Figura 13. Fotografía de la Muestra CU-1………………………………………… 50 51 Figura 14. Gráfico que muestra la comparación del resultado de As(Evaluado por EAA) vs valores de riesgo relativo (ER-L, NOOA)………………………… 54 Figura 15. Gráfico que muestra la comparación del resultado de Hg (Evaluado por EAA) vs Valores de Riesgo Relativo (ER-L y EM-L, NOOA)……………………………………………………………………………… 55 Figura 16. Mapa de Distribución del Metal Arsénico en el área de estudio……………………………………………………………………………… 58 Figura 17. Mapa de Distribución del Metal Mercurio en el área de estudio………………………………………………………………………………. 59 III �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. ÍNDICE DE TABLAS Pág. Tabla 1. Métodos analíticos empleados en la evaluación de los parámetros físicos y químicos en los sedimentos superficiales del Campo Urdaneta……………………………………………………………….. Tabla 3. Numeración y abertura de tamices………………………………… 35 36 40 Tabla 4. Límites máximos permisibles según la guía de calidad para metales (ppm)…………………………………………………………………... 42 Tabla 5. Resultados del tamizado……………………………………………. 49 Tabla 6. Metales presentes en la zona de estudio…………………………. 52 Tabla 2. Ubicación de los puntos muestreados…………………………….. Tabla 7. Comparación de la concentración de los metales obtenidos vs ER-L y EM-L NOOA (1995)…………………………………………………… Tabla 8. Grado de contaminación…………………………………………… Tabla 9. Grado de contaminación por Arsénico en el área de estudio….. Tabla 10. Grado de contaminación por Mercurio en el área de estudio... 53 60 60 60 IV �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. INTRODUCCIÓN El Lago de Maracaibo, punto de partida para la evaluación de la contaminación ambiental de esta investigación, ha sido tema de estudio en cuanto a la acción litogénica, así como la antropogénica durante las últimas décadas por cientos de científicos y organismos que pretenden proponer soluciones que mitiguen los efectos negativos que hemos venido generando sobre este fenómeno geológico. Es por ello que es necesario definir a través de una minuciosa revisión bibliográfica el tipo de estructura y/o ambiente geológico al que se referirá este trabajo, puesto que de ello dependerán las características que se le atribuyan para tal estudio. Basado en los procesos geológicos que durante más de 40 millones de años ha evolucionado la cuenca del Lago de Maracaibo, estos han dado origen a su vez diferentes aspectos geológicos a considerar dentro de su sistema. El Lago de Maracaibo es una gran depresión estructural rodeada de montañas, en la que confluyen diversos ríos, y se comunica con el Mar Caribe a través del Golfo de Venezuela, y con este último, mediante un estrecho de 40 km de largo, 5-7 km de ancho y 15 m de profundidad. Esta profundidad es consecuencia del dragado del canal de navegación, a través del cual penetra agua salina a este cuerpo de agua (Sutton, 1976), este gran fenómeno natural la ha permitido definir como un estuario. Término sustentado por las siguientes investigaciones: Según Marcovecchio et, al. (2013), en su publicación titulada Procesos Químicos en Estuarios expresa que la Zona Costera (ZC) es una región de transición entre los componentes marino y continental del planeta. Es ampliamente reconocida como uno de los más importantes elementos de la biosfera con una amplia diversidad de ambientes y recursos. Por su parte Carrasquel (2011) en su publicación el Lago de Maracaibo es un estuario, manifiesta que ―es el único de su tipo en el país, y como referencia mundial. Lo define como un bioma o ecosistema importantísimo para el desarrollo de diversas especies de vida. En esta misma publicación explica ¿por qué es un estuario?, definiendo la palabra estuario, la cual vino a nuestro vocabulario del latín, estuarium, que quiere decir 1 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. un área bajo las influencias de las mareas. Hoy en día la definición más usada es que un estuario es un área de la costa donde el agua dulce proveniente de la tierra se mezcla con el agua del mar. Observándose en estos lugares dos factores ambientales de gran importancia, las mareas, la cantidad y ritmo de flujo de agua dulce. Aquí los nutrientes de la tierra se mezclan en el estuario con flujo de las mareas (tidal water), resultando este lugar muy fértil y productivo. En este mismo sentido, Antoranz, et, al. (2001), en su investigación Tidal currents and mixing in the Lake Maracaibo estuarine system, dan lugar a la definición del Lago de Maracaibo como un estuario, tal como sigue, ―El sistema estuarino del Lago de Maracaibo es un sistema océano-lago oscila junto conectado a través de un parcialmente mezclado estuario. Finalmente, respecto a esta temática, Marcucci (2000) en el trabajo denominado ―Características de los estuarios de Venezuela y manejo ecológico de los sedimentos dragados‖, expone el Lago de Maracaibo como un sistema estuarino, tal como se muestra a continuación, "Los sistemas estuarinos de Venezuela, como los del mundo entero, representan zonas ideales de desarrollo, debido a la facilidad de acceso y a la presencia de agua dulce y de recursos pesqueros. Sus características de transición entre los medios continentales y marinos, así como la complejidad de los procesos físicos que allí ocurren son de gran interés para los hombres de ciencia. Adicionalmente, en el caso de Venezuela, la presencia o cercanía de recursos tal como el petróleo en el sistema estuarino del Lago de Maracaibo, proporciona importancia a estas zonas con respecto al transporte por vía acuática y a los problemas de sedimentación de las vías de navegación (ver anexo 1). Basado en lo anteriormente expuesto, la importancia de este estudio sobre este fenómeno geológico, radica, en que este tipo de ambiente constituye una de las áreas más perturbadas del planeta, donde la contaminación, la eutrofización, la industrialización, los desarrollos urbanos, la reclamación de tierras, la producción agrícola, la sobrepesca, entre otros factores, impactan de manera continua la sustentabilidad de este tipo de ambiente. 2 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Así, el mayor reto que enfrenta la comunidad industrial y urbana hoy en día, es cómo administrar correctamente el uso de esta importante y vital área, de tal manera que las futuras generaciones puedan también disfrutar de sus recursos visuales, culturales, ambientales, energéticos y alimenticios. Una reciente evaluación de los impactos de la contaminación marina y costera desde fuentes terrestres, muestra que estos ambientes están en constante degradación y en muchos sitios se ha intensificado este problema (Vázquez et al., 2005). Tomando lo referido en este último aporte y tal como se evidencia en los países del mundo entero, son los problemas ambientales que dan lugar a la degradación y deterioro de sus cuencas hidrográficas. Ya que grandes cantidades de contaminantes se producen a diario sobre la superficie terrestre, ocasionando daños que podrían ser irreversible sobre el ambiente, es así como día a día la llamada industrialización va tomando más terreno en la naturaleza y a la propia humanidad, esta última cae irremediablemente víctima de su propio consumo, contaminando desproporcionalmente su hábitat y el de muchos seres vivos sobre la faz de la tierra. Muchos de los avances tecnológicos han llevado al hombre a la utilización de sustancias altamente contaminantes como lo son los metales pesados, es por ello que hoy en día existen diversas ciencias, herramientas y estrategias que permiten previamente identificar, valorizar y jerarquizar los impactos ambientales, así como el diseño de medidas de control, mitigación o corrección, necesarios en toda evaluación de impactos ambientales. La ubicación del Lago de Maracaibo ha sido propicia desde el punto de vista industrial ya que al borde de dicha cuenca se ubicaron las grandes industrias petroquímicas para el procesamiento del petróleo extraído en ella y en consecuencia, empezaron a desarrollarse de forma intensa otras industrias, de alimentos y construcción, como respuesta a una población en crecimiento que demandó mayores recursos y viviendas. De esta forma el litoral del lago se convirtió en lo que pudiera llamarse una ―herradura industrial‖. Aunado a todo lo anteriormente expuesto el Ministerio del Ambiente (1995), declaró que las fuentes de contaminación del Lago de Maracaibo, además de la salinidad creciente, son seis: 3 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela.  Residuos petroleros: ocasionados por derrames debidos a fallas en las tuberías y en las actividades de extracción y transporte de crudo.  Residuos petroquímicos: los cuales se generan en el área de El Tablazo, muchos de ellos de tipo eutroficantes o de acción tóxica y persistente, como fenoles, mercurio, compuestos fosfatados y nitrogenados.  Residuos orgánicos y fertilizantes: acarreados por los ríos y drenajes pluviales de las áreas agropecuarias de la región.  Descargas térmicas de ríos: como el Paraguachón y el Táchira, cuyas aguas son utilizadas para la producción de energía eléctrica.  Residuos líquidos industriales: los cuales van directamente al lago, provenientes de industrias localizadas en los márgenes y de otras que drenan sus despojos en los ríos de la hoya hidrográfica del lago.  Residuos líquidos domésticos: descargados directamente al lago o sobre sus tributarios. Demostrando con ello que las fuentes de contaminación, han actuado durante años, utilizado el lago como recipiente o almacén de desechos líquidos y sólidos, logrando con ello la progresiva y constante alteración del hábitat de este inmenso recurso, que no se podrá restaurar por procesos naturales a una velocidad superior a la del consumo por los seres humanos, es decir se ha convertido en un recurso no renovable. En el lago se producen diversos productos, como rubros alimenticios, materiales de construcción, extracción de minerales y recursos no renovables, entre otros, que ocasionan altos niveles de desechos con variados niveles de toxicidad, al mismo tiempo son cientos de fuentes hídricas que desembocan en este gran depósito de diversidad de contaminantes, así mismo se plantea que la problemática puede estar directamente responsabilizada por la carencia de conciencia de lo que significaba el medio ambiente y el riesgo de su contaminación, así como la necesidad de políticas tributarias y jurídicas que exigieran el respeto a la naturaleza, que involucra a entes productores públicos y privados, que durante décadas han llevado a cabo la extracción y/o producción de algún rubro comercial. 4 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Como parte del medio ambiente contaminado por las actividades socioeconómicas en el Lago de Maracaibo y sus alrededores, se encuentran los sedimentos, a partir de la incorporación de los mismos elementos químicos y compuestos contaminantes nocivos, en concentraciones mayores de las habituales y con efectos adversos sobre algunos organismos, incluido el hombre. Tal es el caso de la contaminación que ha venido sufriendo el Lago de Maracaibo, específicamente el campo Urdaneta ubicado al oeste, el cual se ha visto afectado por los desechos/residuos, generados por el hombre o de génesis antropogénica, como los desechos de la industria química, petrolera, minera y los residuos urbanos/domésticos o sociales en general, por tanto, esta investigación aborda el estudio de la contaminación por metales pesados, a través de los niveles de peligrosidad/toxicidad; y, a su vez, la afectación que estos puedan llegar a causar sobre el medio. En este mismo sentido el Lago de Maracaibo, se constituye en el cuerpo de agua más grande del occidente de Venezuela y uno de los más grandes del continente americano, ubicado al noroeste del país, y específicamente el campo Urdaneta que constituye el área de estudio de la presente investigación, que a pesar de las diversas investigaciones producto del impacto a nivel mundial hasta el presente, los trabajos relacionados con las concentraciones de metales pesados en dicha área son escasos. El desconocimiento de la magnitud de la contaminación de los sedimentos del campo Urdaneta del Lago de Maracaibo por metales pesados, constituye el problema de la presente investigación, no hay suficiente información sobre la acumulación de los metales pesados en los sedimentos superficiales de dicha área, así como la proveniencia de los mismos y el riesgo que pudiera ocasionar la concentración de estos elementos químicos. Es importante el conocimiento de la contaminación por metales pesados en sedimentos en el campo Urdaneta de la cuenca del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela, con el propósito de identificar las concentraciones y distribución de los contaminantes y lograr establecer estrategias de acción para que organismos gubernamentales o no, logren implementar estrategias para minimizar los daños que se han producido sobre el Lago de Maracaibo. 5 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Mediante el presente estudio se evaluara 16 metales pesados en el sedimento superficial del área Urdaneta del lago de Maracaibo, seis (6) de los cuales ya se tiene precedente en la cuenca: Cobre, Cadmio, Cromo, Plomo, Vanadio y Níquel, al mismo tiempo se evaluará la presencia de otros elementos como Mo, Se, Zn, As, Co, Mg, Be, Hg, Sb, Ti, sugeridos en la literatura de Galán (2008). El estudio comprende la determinación de sus niveles de concentración y distribución, mediante la toma de muestras de fondo del sedimento superficial para ser analizadas por medio del espectrofotómetro de absorción atómica. Esto con el propósito de identificar el riesgo que representa para la salud pública y el efecto en las cadenas alimenticias, es decir, el riesgo potencial (concentración perjudiciales) de los sedimentos de la zona de estudio, sobre el agua y los organismos de este ecosistema, tomando otras referencias de estudios previos para comparar la variabilidad o no de concentración y distribución de los metales presentes en las muestras, debido al tipo de actividad comercial/industrial, así como cantidad de asentamientos urbanos en las adyacencias del área de estudio. De manera que puedan proponerse algunas acciones para que sean tomadas en cuenta por los entes protectores del ambiente y que logren de esta manera mitigar dichos daños. En esta investigación, se definieron los siguientes elementos: Objeto: Los sedimentos superficiales del Campo Urdaneta. Campo de acción: La contaminación por metales pesados en los sedimentos del campo Urdaneta. Objetivos de la Investigación: Para llevar a cabo tal estudio fue necesario plantear los siguientes objetivos: Objetivo General: Determinar la contaminación por metales pesados en sedimentos en el campo Urdaneta de la cuenca del Lago de Maracaibo. Objetivos Específicos: 1. Evaluar las características geológicas ambientales del área de estudio. 6 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. 2. Identificar la variedad y concentraciones de elementos metálicos pesados existentes en los sedimentos del área de estudio y el factor de concentración. 3. Elaborar mapas de distribución del contenido de los metales pesados contaminantes en sedimentos en el campo Urdaneta de la cuenca del Lago de Maracaibo. 4. Evaluar los niveles de toxicidad que producen esos elementos. Hipótesis: si se identifica la variedad de elementos metálicos, se cuantifican sus concentraciones y se evalúan los niveles de toxicidad, es posible determinar el grado de contaminación por metales pesados en los sedimentos del campo Urdaneta del lago de Maracaibo.  Variables: Identificar la variedad de elementos metálicos, cuantificación de sus concentraciones, determinación de los factores de concentración, evaluación de los niveles de toxicidad.  Unidad de observación: Recomendar en función de los resultados, acciones que permitan mitigar la afectación del impacto ambiental.  Términos lógicos o relacionales: Contaminación del ambiente. 7 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. CAPÍTULO I. CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS Y AMBIENTALES DEL ÁREA DE ESTUDIO 1.1. Introducción La contaminación de los sistemas costeros es uno de los problemas ambientales más frecuentes a escala mundial. Su origen puede ser atribuido a diferentes fuentes, entre las que destacan la operación de refinerías, la actividad de tanqueros, los derrames, y los aportes de desechos industriales que se originan en la costa o son transportados por corrientes y ríos. Entre los diferentes contaminantes, los hidrocarburos y metales pesados han sido de gran interés debido a su ubicuidad, concentración y toxicidad en los organismos de los ambientes costeros marinos (Sadiq 1992, Grant 2002). Tales elementos tienen lugar en el Lago de Maracaibo, donde se hace necesario el estudio de la contaminación por metales pesados en sedimentos en el campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. A continuación se presenta una serie de basamento teórico referente a la contaminación por metales pesados a nivel mundial, regional y local que aborda el área de estudio. 1.2. Basamento Teórico La presencia en los sedimentos de contaminaciones nocivas de algunos elementos químicos y compuestos (contaminantes) es un tipo especial de degradación que se denomina contaminación. El contaminante está siempre en concentraciones mayores de las habituales (anomalías) y en general tiene un efecto adverso sobre algunos organismos. Por su origen puede ser geogénico (procede de la roca madre, actividad volcánica o del lixiviado de mineralizaciones) o antropogénico (residuos peligroso derivados de actividades industriales, agrícola, mineras, entre otras, así como residuos sólidos urbanos), Galán (2008). Una intensa interacción de ambientes caracteriza a las zonas costeras del mundo y el balance de estas interacciones origina ecosistemas como son los estuarios y las lagunas costeras, con características ambientales únicas (clima, geomorfología, hidrología, circulación, procesos de mezcla), regidos a su vez por procesos físicos, químicos y biológicos de una muy alta dinámica. Tanto los mencionados procesos como 8 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. los propios ambientes costeros (lagunas y estuarios) están sujetos a cambios que varían ampliamente en escala geográfica, tiempo y duración, y que al combinarse crean sistemas biológicamente muy productivos, pero vulnerables a las presiones ambientales, tanto naturales como generadas por diversas actividades humanas. Los estuarios en la actualidad poseen una relevancia aún mayor en cuanto al desarrollo socioeconómico de la humanidad. Grandes civilizaciones e importantes ciudades se han fundado y han prosperado a la cercanía de un estuario. Los principales puertos del mundo se encuentran en estuarios. Ello no sólo se debe a sus condiciones de protección sino que a través de los ríos, los estuarios tienen una rápida llegada al interior del continente. Una de las formas más económicas de transporte de mercaderías es por agua, por lo tanto, aprovechar este recurso previo a la exportación de los bienes de un país es sólo una consecuencia lógica de su ubicación. La riqueza y diversidad de recursos presentes en los estuarios y en las lagunas costeras conllevan la correspondiente concentración de actividades y asentamientos humanos a lo largo de los litorales y estuarios en todo el mundo. Se estima que más de la mitad de la población humana (65%), vive en (o cerca de) las costas (Small, 2003), y a pesar de que la densidad varía ampliamente en las diferentes regiones del planeta, hay una tendencia general de la gente a moverse desde regiones continentales hacia las costas (Costanza, 1994). 1.2.1 Contaminantes Constituyen compuestos tóxicos los que causan inhibición o destrucción de la actividad biológica. La mayoría de estos materiales provienen de las descargas domésticas, prácticas agrícolas o de origen natural. Entre estos contaminantes se encuentran disolventes, detergentes, cianuros, metales pesados, ácidos minerales y orgánicos, colorantes, herbicidas, plaguicidas entre otros (Tebbutt, 1990). Entre los contaminantes habituales en los sistemas de agua superficiales pueden mencionarse: - Contaminantes no conservativos: Incluyen a la mayoría de sustancias orgánicas, algunas sustancias inorgánicas y muchos microorganismos, que se degradan por los procesos naturales de autopurificación, de tal forma que sus concentraciones se reducen con el tiempo. La descomposición de estos materiales depende de cada 9 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. contaminante en particular, de la calidad del medio receptor, de la temperatura y de otros factores ambientales. - Contaminantes conservativos: Incluyen sustancias inorgánicas que no son afectadas por los procesos naturales o de tratamientos de aguas, por lo que las concentraciones de estos contaminantes solo se pueden reducir por dilución. Su presencia en un sistema limita su uso. Un grupo que destaca en los sistemas acuáticos en general, principalmente por su efecto nocivo en todos los eslabones de la cadena trófica son los metales pesados, siendo unos de los más peligrosos por sus efectos el cadmio y el plomo. 1.2.2. Ciclo de metales pesados De los 89 elementos de origen natural solamente 10 (oxígeno, silicio, hierro, aluminio, calcio, potasio, sodio, magnesio, titanio, e hidrógeno) representan más del 99% del peso de la corteza de la Tierra. Los otros 79 (incluyendo los gases inertes) se conocen como ―elementos traza‖ (Navrátil, 2002). Para la clasificación moderna son aquellos cuyo contenido en la Tierra es aproximadamente 0,0001% o menos e incluso suele usarse como sinónimo del término metal pesado (Bashkin, 2002). En Geoquímica los elementos traza presentan una concentración en la corteza terrestre menor al 0,1% en peso (Navrátil, 2002). A pesar de su baja abundancia muchos elementos traza poseen implicancias substanciales a nivel químico y biológico en cualquier ecosistema acuático o terrestre natural; algunos son esenciales y requeridos como micro-nutrientes para la vida de las plantas, los animales o el Hombre (Soto-Jiménez, 2011; Bashkin, 2002); también tienen roles importantes en la economía, la ecología, la agricultura, la medicina, la toxicología, entre otros (Navrátil, 2002). El término ―metal pesado‖ ha recibido muchas definiciones a lo largo del tiempo, basadas en diferentes criterios tales como: densidad (ej.: mayor a 4 g/cm3, otros mayor o igual a 5 g/cm3, etc.), número atómico (ej.: los que tienen número mayor a 20), peso atómico (aquellos metales con un peso atómico alto, o con una alta masa atómica y que incluye particularmente a los metales de transición que son tóxicos y no pueden ser procesados por los organismos vivos), e incluso algunas propiedades químicas o la toxicidad. Existe una tendencia a asumir que los llamados ―metales pesados‖ 10 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. (denominándose asi al grupo de metales y metaloides) y sus compuestos están asociados con la contaminación y tienen propiedades potencialmente tóxicas o ecotóxicas (Duffus, 2002). De acuerdo a un reporte técnico de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) la clave para evaluar la toxicidad potencial de los elementos metálicos y sus compuestos es comprender la biodisponibilidad, la cual depende de los parámetros biológicos y de las propiedades fisicoquímicas de tales elementos, de sus iones y sus compuestos (Duffus, 2002). Los metales, componentes naturales de los ambientes (Prego, 2003) se encuentran usualmente a bajas concentraciones y por ende no causan efectos deletéreos serios sobre la salud humana (Zhou et al. 2008) ni sobre la biota en general. Incluso a muy bajas concentraciones o disponibilidad para los organismos vivos puede indicar deficiencia de ciertos elementos traza con consecuencias negativas sobre la estructura y fisiología de los organismos. Los metales pueden ser agrupados de diferentes maneras. Se tomará la clasificación de Kennish (1998) y de Soto-Jiménez (2011), que considerando las siguientes categorías: - Metales de transición (ej. Cu, Co, Fe, Mn, Zn) incluyen aquellos elementos traza esenciales que se necesitan para realizar las funciones metabólicas vitales en lo organismos, siendo requeridos a bajas concentraciones, aunque se convierten en tóxicos a altas concentraciones. - Metaloides (semimetales) (Ag, As, Cd, Pb, Cr, Hg, Se, Sn) que incluyen los elementos traza no esenciales o no requeridos para las actividades metabólicas, es decir no tienen ninguna función biológica conocida, y que son tóxicos incluso a bajas concentraciones. En las células vegetales los elementos micronutrientes (Cu, Fe, Co, Mg, Mo, Ni y Zn) cumplen funciones esenciales para la biosíntesis, formación de ácidos nucleicos, substancias de crecimientos, clorofilas y metabolitos secundarios, carbohidratos y lípidos, como también para la resistencia al estrés (Appenroth, 2010). 11 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. 1.2.3. Origen de los metales en el medio acuático Los metales ingresan al ambiente acuático (ríos, estuarios, mares y océanos) a partir de procesos naturales o geogénicos (incluyendo la erosión y desgaste de rocas, lixiviado o lavado lento de suelos/rocas, sedimentación de unidades geológicas dentro de la cuenca, actividades volcánicas, emisiones hidrotermales del mar profundo o incendios forestales) y procesos antropogénicos (derivados de actividades humanas como desarrollo y crecimiento de centros urbanos, actividades agrícolas-ganaderas, hundimiento de residuos, accidentes de navegación, minería, refinerías-actividades petroleras asociadas, fundición de minerales, galvanoplastia y otras operaciones industriales), que llegan por medio del transporte atmosférico, descargas de ríos, escorrentías difusas, o vertidos directos (Salomón, 1984; Franca et al., 2005; Zhou et al., 2008; Du Laing et al., 2009b; Tijani et al, 2009; Viers et al 2009; Bai et al. 2011). Figura 1. El sistema biológico de los elementos para plantas terrestres (glicofitas). Fuente: Market (1994), tomado de Marcovecchio (2013). 12 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Las rocas y los suelos son considerados la principal fuente natural de metales en el ambiente, metales están contenidos en la red cristalina mineral (litogénica) y pueden quedar libres por efecto de la meteorización (proceso sinérgico de desgaste mecánico y erosión química naturales). Cuanto menores sean los fragmentos mayor es la superficie disponible para el ataque químico y cuanto más débiles sean las uniones de los elementos trazas de las rocas es más común que formen minerales (Salomón, 1984). Las actividades humanas son usualmente mayores en aguas estuarinas y costeras como también en las cuencas fluviales, particularmente en aquellas localizadas cerca de asentamientos urbanos y actividades industriales (Kennish, 1998; Prego y CobeloGarcía, 2003; Franca et al., 2005; Reboreda, 2007; Du Laing et al., 2009b; Duarte et al., 2010). Se considera a los ríos como el principal vehículo de transporte del material rodado desde los continentes hacia los océanos, que incluye metales pesados y otros constituyentes químicos. Los ríos transportan estos materiales en forma disuelta y como sólidos (suspendidos y como carga del sedimento del lecho). La distribución relativa de los elementos entre las fases soluto y partículas depende de la partición y movilidad de los componentes químicos (metales) durante el desgaste y el transporte (Ip et al., 2007). Los mecanismos de transporte dependerán de la naturaleza y concentración del mineral, de la presencia de ligandos orgánicos en la fase de disolución, de la naturaleza y la cantidad de partículas minerales presentes (Viers et al., 2009) y de la cantidad de materia orgánicas presentes (Du Laing et al., 2009a). Los metales traza que están asociados con la materia orgánica son liberados durante el proceso de degradación de la misma (Martínez, 2001; Duarte et al., 2010). 1.2.4. Circulación de metales en ecosistemas estuariales Los estuarios son ambientes complejos y dinámicos (Ip et al., 2007), considerados únicos entre los sistemas acuáticos, que presentan cambios graduales en variables ambientales como la salinidad y variables biológicas, acoplados a un alto grado de turbidez lo que conduce a la deposición de fango en las zonas intermareales (Elliot, 2002). A la vez son ambientes seleccionados para el desarrollo y crecimiento de numerosas actividades humanas que generan en consecuencia aumento de la población (Prego, 2003), aumento de la demanda de alimentos, mayor uso de 13 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. fertilizantes, incremento de fábricas e industrias, entre otros, lo que hacen que dichos sistemas se tornen sensibles a la contaminación por metales entre otras sustancias inorgánicas y orgánicas (Botté et al 2007, Marcovecchio et al, 2010). Los principales responsables del ingreso de metales a los estuarios son la deposición atmosférica, los aportes fluviales (ríos, arroyos) y la descarga directa de efluentes, ya sea como metales disueltos o particulados (materia suspendida); y cuyos efectos iniciales se producen en la zona costera. Los metales traza disueltos pueden ser adsorbidos sobre óxidos metálicos (ej. óxidos de hierro o aluminio) o ser captados por los organismos (ingeridos con la dieta) (Borch et al, 2010). Como metales particulados, pueden depositarse a través de condiciones de anoxia en los sedimentos desde donde pueden ser liberados por disolución reductora, quedando entonces disponibles para la precipitación o el reciclaje (Benjamín 1992, Blasco et al. 2000). Numerosos estudios sobre el comportamiento de estos elementos químicos en estuarios muestran que los procesos, físicos, químicos, biológicos e hidrodinámicos que allí tienen lugar cumplen un papel fundamental y variable en relación con el flujo de metales desde la tierra hacia el mar (Martínez, 2001), como se puede apreciar en el diagrama de la Figura 2. Es aún tema de discusión saber con certeza cuán rápido los metales pueden acumularse en los organismos marinos o hasta dónde estás acumulaciones son reversibles. En este punto es importante conocer como se transportan los compuestos químicos sintéticos, se acumulan los elementos tóxicos en los sedimentos del fondo y su forma de ingresar en las cadenas tróficas pudiendo terminar finalmente en el hombre (Benjamín, 1992). Los metales, incluyendo aquellos que aparecen a niveles traza son componentes normales del agua de mar y son requeridos por la biota en cantidades muy pequeñas, sin embargo algunos de ellos reciben un particular interés considerando su fuerte toxicidad aún a concentraciones muy bajas (Hg, Pb, Cd) (Botté et al, 2007; Marcovecchio et al., 2007). 14 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Figura 2. Ciclo de metales entre los diferentes compartimientos de un ambiente estuarino Fuente: Marcovecchio J. (2013). 1.2.5. Interacción metal-sedimento El principal depósito natural o reservorio para los metales en los ecosistemas estuariales lo constituye el sedimento (Salomons, 1984), el cual actúa como un almacén altamente concentrado de metales, con concentraciones de varios órdenes de magnitud superior a los de las aguas adyacentes, tanto intersticiales como suprayacentes (Rubio et al., 2000). La acumulación de metales en los sedimentos se determina por los aportes debido a la descarga de aguas residuales industriales y urbanas o la deposición atmosférica, pero también por la capacidad de los sustratos a unir y liberar metales, que se rige por el pH del sedimento, la capacidad de intercambio catiónico, el contenido de materia orgánica, las condiciones redox y el contenido de cloruros. Estas propiedades determinan el tipo y estabilidad del metal, y su absorción o precipitación, y también están relacionadas con la movilidad, biodisponibilidad y toxicidad potencial del metal (Du Laing et al., 2008c). 15 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Por ello el estudio de metales en los sedimentos estuariales asi como sus características fisicoquímicas (potencial redox, tamaño de grano) constituyen un rasgo significativo ya que los sedimentos son la fuente secundaria (o en ocasiones primaria) de metales para los ambientes acuáticos estuariales (Bufflap, 1995). El origen de los sedimentos que se depositan en un estuario es variable, pueden ser marinos, provenir de los sistemas terrestres adyacentes y llegar a través cursos de agua dulce, o ser sedimentos orgánicos generados in situ. La sedimentación elimina metales de la columna de agua (Bufflap, 1995) evitando de esta manera que sean transferidos a la biota y/o que ingresen a las cadenas tróficas marinas. La concentración y biodisponibilidad de metales encontrados en los sedimentos estuarinos depende de varios factores incluyendo, potencial redox, pH, salinidad, especies disueltas de metales y la composición del sedimento (Duquesne et al., 2006). En algunos estuarios, las concentraciones de metales en las partículas en suspensión no difieren significativamente de aquellas en el sedimento superficial bentónico, y ello sería consistente con la presencia de partículas finas re-suspendibles (Langston et al., 2010). El estudio de las concentraciones de metales asociados a diferentes tipos de sedimento y a diferentes tamaños de grano tiene gran implicancia en la biodisponibilidad de metales para los invertebrados bentónicos, particularmente moluscos que se alimentan de los depósitos de partículas y de partículas en suspensión, quienes a su vez constituyen importantes componentes de la dieta de peces y aves estuarinas (Duquesne et al., 2006; Zhou et al., 2008). Así, cambios en las condiciones ambientales (corrientes de marea, olas, vientos), actividades de los organismos bentónicos o bioturbación, los procesos de mineralización en la interface sedimento-agua (precipitación, adsorción, absorción, solubilización, formación de sulfuros) (Duarte et al., 2010), procesos de oxidación mediada por las raíces de las plantas (Reboreda, 2007) y las actividades humanas tales como el dragado y refulado, pueden causar no solo la resuspensión del sedimento estratificado (óxido-reductor) y la mezcla con el agua de columna oxigenada (Bufflap y Allen, 1995) sino que también juegan un papel fundamental en la remobilización de los metales acumulados (Salomons, 1984), con la consecuente redistribución de dichos 16 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. metales en el ecosistema, la alteración en la fase disuelta y la posterior incorporación biológica (Atkinson et al., 2007). 1.2.6. Eutrofización Un incremento de nutrientes, especialmente de N y P, acelerado por el aporte de fuentes antropogénicas, puede conducir a graves problemas de eutrofización en los ambientes acuáticos (Raboubille et al., 2001; LOICZ, 2001; Ruttenberg, 2005, Lillebø et al., 2005; Camargo y Alonso, 2007; Heisler et al., 2008). La eutrofización es la producción acelerada de materia orgánica, particularmente algas, en un cuerpo de agua (Briker et al., 1999). Como resultado de este crecimiento desmesurado de las algas una gran variedad de impactos en el ecosistema pueden ocurrir, incluyendo el florecimiento de algas tóxicas, el agotamiento del oxígeno disuelto y la pérdida de la vegetación acuática sumergida. Esto produce un efecto negativo en la calidad del agua y en la salud de los ecosistemas. Durante muchos años, la eutrofización ha sido reconocida como un problema en los sistemas de agua dulce; y hace unas pocas décadas que fue creciendo la preocupación de la presencia generalizada de las condiciones de eutrofización en los sistemas estuarinos (Briker et al., 1999). 1.2.7. El Estuarios como ambientes adecuados para realizar estudios de contaminación. Los estuarios son un excelente ejemplo de las complejas interacciones que normalmente se producen en ambientes costeros. Un gran número de factores interactúan simultáneamente, haciendo más difícil la predicción exacta de los procesos que los caracterizan (Perillo, 1995). La flora y la fauna que se desarrollan en un estuario están bien adaptados a esa drástica variabilidad (por ejemplo, cambios en la salinidad, períodos secos / húmedos, dirección de las corrientes de marea, etc.), pero sufren significativamente los cambios artificiales que son inducidos por la siempre creciente actividad humana, en y alrededor de los estuarios, o incluso a cientos o miles de kilómetros tierra adentro. Las estructuras artificiales (por ejemplo, puertos, 17 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. embarcaderos), dragado de canales de navegación (incluida la eliminación de material) o construcción de represas en el río son sólo ejemplos de las condiciones físicas que tienen un gran impacto en la comunidad biológica. También hay que considerar el impacto adicional que produce la entrada de contaminantes y las correspondientes cargas de nutrientes y fertilizantes (Perillo et al., 2009). Tal y como se ha referido previamente, los estuarios son importantes corredores para el intercambio de masa entre las cuencas hidrográficas continentales y el mar. Desafortunadamente, los ecosistemas estuariales ubicados río abajo (en el extremo de la cuenca hidrográfica), con frecuencia sufren un significativo efecto de degradación debido a desarrollos generados aguas arriba, asi como a la contaminación del agua de la cuenca asociada. Por lo tanto, es importante que las causas de tales degradaciones sean diagnosticadas y entendidas cabalmente, para poder tomar medidas adecuadas para proteger y restaurar la salud de los ecosistemas estuariales (Meng y Liu, 2010). Para considerar adecuadamente el tema en cuestión, es conveniente recordar la definición científica de contaminación marina. Esta se define como la introducción por acción del hombre de cualquier sustancia o energía en el medio marino (incluidos los estuarios) que produzca (o pueda producir) efectos nocivos, tales como daños a los recursos vivos y a la vida marina, peligros para la salud humana, obstaculización de las actividades marítimas incluida la pesca y otros usos legítimos del mar, deterioro de la calidad del agua de mar para su utilización y menoscabo de los lugares de esparcimiento (GESAMP, 2011). Así, resulta muy importante tener presente esta definición y aplicarla plenamente, teniendo siempre presente que la sola presencia de una sustancia potencialmente tóxica en un sistema natural no determina la existencia de contaminación, sino que resulta imprescindible la ocurrencia de efectos nocivos (Bellas et al., 2011). Esto no es, sin embargo, una tarea fácil, ya que los desechos industriales, agrícolas y urbanos, dragados, y modificaciones en el sistema de reasignación de usos de suelos entre otros- han producido problemas de contaminación y eutrofización, y han afectado 18 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. a la composición y distribución de especies y el funcionamiento del sistema (Scheffer et al., 2003 ; Atkins et al., 2007). No sólo las actividades humanas directas son responsables de estas acciones previamente mencionadas, ya que -por ejemplo- los cambios climáticos que conllevan aumento de lluvias torrenciales y escorrentías asociadas, pueden estimular la movilización de contaminantes antiguos retenidos en los sedimentos. De la misma manera, eventos extremos de inundaciones de ríos en regiones mineras pueden generar una considerable contribución al ingreso de Hg adsorbido en partículas hacia la zona costera y sistemas (Figura 3). El aumento de la urbanización y de la utilización de las zonas costeras para actividades de recreación está acompañado por actividades tales como la reclamación y recuperación de tierras, dragado de canales de navegación, accesos y áreas de maniobras de zonas portuarias, el bombeo de sedimentos y la construcción de instalaciones complementarias de los puertos comerciales y/o deportivos. Consecuentemente, los efectos ambientales están aumentando continuamente. Estos estudios hacen hincapié en que tanto los ecólogos estuariales como los administradores de recursos necesitan: (i) un buen conocimiento de las características ambientales de los sistemas bajo estudio o sometidos a su jurisdicción; (ii) los datos cuantitativos sobre los conjuntos flori-faunísticos de aquellos sistemas, considerando las escalas espaciales y temporales; (iii) la capacidad de predecir de modo confiable las especies que puedan ocupar cualquier sitio de los estuarios; y, (iv) una comprensión acabada de las consecuencias ecológicas del cambio ambiental (Valesini et al., 2010). A manera de síntesis, la literatura internacional presenta numerosos trabajos en los que se presentan informaciones sobre la presencia, concentraciones y distribución de distintos grupos de contaminantes en ambientes estuariales, y sus componentes abióticos y biológicos. Esto, junto con los análisis previamente comentados, indica que estos ambientes resultan sumamente adecuados como para llevar adelante estudios de contaminación. Simultáneamente, el intenso uso que hace la sociedad humana de los estuarios determina la importancia de esas evaluaciones. Marcovecchio, et, al. (2013). 19 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Figura 3. Diagrama que representa un sistema natural integral. Se indican las influencias naturales (líneas cortadas) y las antropogénicas (líneas llenas). A1 y A2: influencias naturales y/o antropogénicas sobre el sistema físico. B1 y B2: Idem sobre el sistema físico-químico. C: efectos humanos directos sobre el sistema biológico. Fuente: Adaptado de Jonge et al. (2003) y Covelli et al. (2007). 1.3. Investigaciones Precedentes El tema de contaminación ambiental generado por las elevadas concentraciones de metales pesados, ha sido revisado y discutido en varias partes del mundo, incluyendo Venezuela y concretamente el Lago de Maracaibo, tal como se muestra a continuación: Agudelo L. et al. (2005), menciona la fitorremediación como la alternativa para absorber metales pesados de los biosólidos, por medio de esta investigación, los autores pretenden demostrar que la fitorremediación constituye una alternativa eficaz y económica para realizar procesos de descontaminación de metales pesados en biosólidos, los cuales provienen especialmente de los tratamientos de aguas residuales, sin causar deterioro en los sedimentos en los que son aplicados, disminuyendo la contaminación no solo de este, sino también del agua y de los que a partir del medio donde se encuentre, puedan llegar a cualquier organismo vivo. 20 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Aguirre G. et al. (2009), evaluaron la toxicidad no específica en sedimentos portuarios, una aproximación al contenido de contaminantes críticos, analizando la calidad de sedimentos de cuatro puertos chilenos con diferentes actividades de cabotaje, en función del contenido de materia orgánica (MOT), hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs), metales traza (Cd, Pb y Cu) y toxicidad no específica. El índice de contaminación urbana e industrial (ICUI) referido al contenido de metales, reveló como más contaminados a Iquique y Talcahuano; en cambio el índice de adición de HAPs a San Vicente (IA HAPs), al igual que la toxicidad. En este sentido los autores exponen la incidencia de múltiples actividades industriales que desarrollan en las adyacencias del área de estudio, que mediante la implementación de puertos comerciales, pesqueros y/o de cabotaje en el interior de las bahías. Araúz D. et al. (2013), realizaron el estudio del ―Nivel de Contaminación y Distribución Espacial de Metales Pesados en sedimentos superficiales de Bahía Damas, Isla Coiba‖ donde determinaron los metales pesados (Cr, Cu, Cd y Pb) en sedimentos superficiales de Bahía Damas en Isla Coiba para establecer los niveles de línea base y de contaminación. Las concentraciones medias de metales pesados en los sedimentos del área de estudio oscilaron: Cr (88,32a 94,63 μg/g), Cd (1,84 -3,53 μg/g), Cu (41,47- 48, 7μg/g) y Pb (1,09 - 3,80 μg/g), siendo la distribución de estos metales gradual y estacional, reflejando un incremento de la concentración hacia la parte de mar afuera en periodo seco e intermedio. Ávila H. et al (2010), en su estudio denominado ―Distribución de metales pesados en sedimentos superficiales del Lago de Maracaibo, Venezuela‖, recolectaron 52 muestras en 13 estaciones ubicadas estratégicamente a lo largo de la cuenca del Lago de Maracaibo, durante 1999 a 2001, obteniendo como resultado la identificación de los metales Cu, Cd, Cr, Pb, V y Ni, cuyas concentraciones de metales en sedimentos superficiales del Lago de Maracaibo, son similares a las reportadas en sistemas acuáticos con alta actividad petrolera. Ávila, H; et al (2014), en su trabajo de ―Determinación de metales pesados en sedimentos superficiales costeros del Sistema Lago de Maracaibo, Venezuela‖ establecieron como objetivo del estudio: Identificar áreas costeras con concentraciones 21 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. críticas de Pb, Cr, Cd, Ni y V en sedimentos superficiales costeros del sistema Lago de Maracaibo, utilizando el Análisis de Componentes Principales (ACP). La tendencia en los metales en la zona costera evaluada es de concentraciones altas hacía la zona de desembocadura de los ríos tributarios de la zona sur del Lago y de manera puntual algunas estaciones en la zona norte, estas últimas relacionadas con actividades industriales. Al comparar las concentraciones de metales obtenidos en este estudio con los valores de riesgo relativo para sedimentos de ambientes marinos y estuarinos (ERL, Environmental Response-Low), reportados por la NOAA. Porcentaje de excedencia en cada punto muestreado (pm=8) al límite permisible por la ER-L (NOAA1995) para Cd> 5; Cr>80; Ni>30; Pb > 35 mg/kg. Solo se muestran los metales que exceden la norma. Cañizares R. (2000), llevo a cabo el estudio de la Biosorción de metales pesados mediante el uso de biomasa microbiana, este consiste en la utilización de microorganismos como biosorbentes de metales pesados, ofrece una alternativa potencial a los métodos ya existentes para la destoxificación y recuperación de metales tóxicos o valiosos presentes en aguas residuales industriales. Castañé P. et al. (2003), desarrollaron el trabajo titulado, ―Influencia de la especiación de los metales pesados en medio acuático como determinante de su toxicidad‖, cuyos resultados muestran que la concentración total del Cd no es un buen predictor de su toxicidad para las algas y que su especiación puede afectar la disponibilidad del mismo para los organismos en medio acuático y, consecuentemente, determinar la magnitud de su toxicidad. Cervantes Y. et al. (2011) en el artículo ―Metales traza en sedimentos de la Bahía de Cayo Moa (Cuba): Evaluación de la contaminación‖ evalúan los niveles de cuatro elementos traza arsénico (As), cobre (Cu), plomo (Pb) y zinc (Zn) en sedimentos superficiales de la bahía de Cayo Moa, en la cual la actividad humana ha incidido desde mediados del pasado siglo, paralelamente al desarrollo de una de las regiones mineras más importante de Cuba. Para evaluar el grado de contaminación de los sedimentos se utilizaron tres métodos fundamentales: la comparación con otros ecosistemas marinos, la determinación del nivel de enriquecimiento metálico mediante el cálculo del Factor de 22 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Contaminación, y la interpretación de los datos obtenidos con base en criterios de calidad. El rango de concentraciones varió entre 7-153 μgg-1 para As, 18-175 μgg-1 para Cu, 5-62 μgg-1 para Pb y de 46-527 μgg-1 para el Zn. La distribución espacial de las concentraciones mostró valores altos en toda la bahía y zonas aledañas, con variaciones según el elemento analizado; los mayores niveles de As se encontraron en las desembocaduras de los ríos Moa y Cayo Guam. Los resultados muestran una elevada concentración de As, Cu, Pb y Zn; los niveles de contaminación revelados en este estudio permiten clasificar algunos puntos analizados como altamente contaminados o con un potencial de riesgo biológico alto. Corona J. (2012), en el documento presentado como ―Contaminación Antropogénica en el Lago de Maracaibo, Venezuela‖, presenta una revisión bibliográfica exhaustiva sobre el impacto ecológico de la contaminación antropogénica en aguas, biota y explotación pesquera del sistema de Maracaibo. Donde establece que esta problemática ambiental, ha generado un desequilibrio ecológico de los componentes bióticos y abióticos del estuario; ofreciendo de esta manera una visión amplia sobre las repercusiones ecológicas en el lago. Díaz Rizo O. et al. (2008), realizaron el ―Análisis ambiental por activación neutrónica de sedimentos de la Bahía de La Habana‖, a través de la activación neutrónica instrumental de sedimentos superficiales de la bahía de La Habana, Cuba. Se reportaron las concentraciones de 23 elementos (metales pesados y trazas), reportándose, por primera vez un grupo importante de elementos tierras raras (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb y Lu). La normalización de los resultados a un metal de referencia demostró la presencia antropogénica de Sb, Ba, As, Cr y Zn producto de la descarga de residuales domésticos e industriales. Farina O. et al. (2013) en su ―Evaluación de la Contaminación por Mercurio en la Biota Acuática, Aguas y Sedimentos de la Cuenca Alta del río Cuyuní, Estado Bolívar, Venezuela‖ evaluaron el alcance de la contaminación por mercurio en la cuenca alta del rio Cuyuni, determinándose la concentración de mercurio en 36 muestras de agua, 25 muestras de sedimentos y 145 muestras de tejido de peces (n=131) e invertebrados acuáticos (cangrejos, camarones y caracoles) (n=14), correspondientes a 56 especies 23 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. identificadas, provenientes de las estaciones ubicadas en las cinco áreas focales en la cuenca alta del Cuyuni. El rango de valores de concentración de mercurio obtenidos en los sedimentos fue de 6.55 a 421.53 ppb, con factores de enriquecimiento (FE) >1 en 16 estaciones, indicando una entrada de mercurio antropogénica. Las concentraciones mínimas y máximas de Hg en agua fueron 2.01 y 20.13 ppb respectivamente, donde el metal asociado a los sólidos suspendidos represento entre el 1.30 y 63.35%. Como regla general, la concentración de mercurio en el tejido del musculo de peces fue mayor que en invertebrados. García N. et al. (2012) en su ―Evaluación Preliminar de Riesgos para la Salud Humana por Metales Pesados en las Bahías de Buenavista y San Juan de los Remedios, Villa Clara, Cuba‖ llevaron a cabo una caracterización de los principales focos contaminantes de la bahía San Juan de los Remedios, fundamentalmente en las industrias que vierten sus residuales directamente al mar sin tratamiento alguno y que contienen gran variedad de sustancias tóxicas orgánicas y químicas. Estos residuales, son vertidos en los ríos que desembocan en esta bahía. Se realizó una evaluación del riesgo que constituye para la salud humana la presencia de metales pesados en los cuerpos de agua poniendo en riesgo la vida de las personas que habitan en la ciudad de Caibarién. Guzmán C. (2011) realizó la ―Evaluación de contaminantes en agua y sedimentos del Río San Pedro en el estado de Aguascalientes‖ con la finalidad de estudiar el nivel de contaminación del río y la probable infiltración de contaminantes al acuífero del Valle de Aguascalientes, para ello tomó muestras de agua y sedimentos de 50 sitios seleccionados a lo largo del río. Evaluó además 17 pozos aledaños al río (a menos de 300 m). Se realizaron dos campañas de muestreo, una en temporada de sequía y otra posterior a las lluvias. Se determinó pH, oxígeno disuelto, DBO5, DQO, P-total, N-total, fenoles, anilinas, detergentes (SAAM), coliformes fecales y metales pesados (Al, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb y Zn). El agua del río San Pedro presentó en algunos sitios contaminación moderada por Al y Fe. De acuerdo con los criterios de la Agencia de Protección al Ambiente de los Estados Unidos, todos los sedimentos presentaron contaminación por As; el 50% de los mismos por Pb y Zn, el 25% con Cu y 24 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. aproximadamente el 13% con Mn y Cr. Tres sedimentos presentaron contaminación moderada por Fe y otros tres por Hg. Hansen M. (2013). Metodología para determinar la liberación de metales del sedimento al agua en lagos y embalses. Aunque el sedimento en cuerpos de agua puede actuar como fuente secundaria de contaminantes disueltos, no se conocen criterios que establezcan esta relación. En este trabajo se propone una metodología para estimar los riesgos de contaminar el agua por liberación de metales acumulados en sedimento. Se evaluó la distribución de cadmio, cobre, cromo, hierro, manganeso, níquel, plata y zinc entre agua y sedimento en ambientes experimentales que varían entre oxidados y reducidos. La metodología desarrollada, que combina evaluación experimental con modelación hidrogeoquímica, permite evaluar diferentes escenarios de contaminación del agua en contacto con el sedimento. El conocimiento de la disolución reductiva de metales es imprescindible para poder mitigar efectos a la salud y para la toma de decisiones sobre tratamientos de agua. Herrera J. et al. (2012) en la ―Evaluación de metales pesados en los sedimentos superficiales del río Pirro. Laboratorio de Manejo del Recurso Hídrico, Escuela de Química, Universidad Nacional, Costa Rica‖ analizaron por espectrofotometría de absorción atómica la concentración de Cd, Ag, Se, Sn, Ni, Cr, Cu, B, Zn, Hg, Ba, Pb, Mn, As y Al en los sedimentos superficiales del sector medio del río Pirro (Heredia, Costa Rica). Las concentraciones de estos elementos fueron muy elevadas para la mayoría de las sustancias analizadas en todos los puntos de muestreo seleccionados. Su distribución no fue homogénea, ni presentó un patrón geográfico marcadamente definido, pudiéndose encontrar altos niveles distribuidos a lo largo del transecto estudiado. Ibárcena L. (2011). Estudio de la Contaminación por Metales Ecotóxicos en Sedimentos en la Bahía de Ite, Provincia de Jorge Basadre Grohmann de Tacna, determinando la incidencia que tendrían los mismos sobre la fauna bentónica de la zona, como consecuencia del vertimiento por más de 35 años de los relaves mineros provenientes de las minas de Toquepala y Cuajone. Los resultados obtenidos de los metales ecotóxicos Cu, Zn, As, Cd, Hg, Pb, Fe, analizados que se encuentran en los sedimentos 25 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. superficiales de la Bahía de Ite, en orden decreciente son: Fe > Cu > Zn > As > Pb > Cd > Hg. Los valores promedios reportados son los siguientes: Cu = 608.063 mg/kg, Zn = 9.923 mg/kg, As = 8.66 mg/kg, Cd = 0.41 mg/kg, Hg < 0.01 mg/kg, Pb = 8.472 mg/kg, Fe = 33078.63 mg/kg. Luque C. (1993). Distribución de metales pesados en sedimentos de las Marismas del Odiel (Huelva, So. España). Analizado la distribución y contenido total de metales pesados (Co, Cu, Fe, Mn, Ni y Pb) en sedimentos de las Marismas del Odiel (SO España). Las concentraciones de estos elementos, obtenidas por espectrofotometría de absorción atómica, fueron muy elevadas para la mayoría de los elementos analizados. Su distribución no es homogénea, ni presenta un patrón geográfico marcadamente definido, pudiéndose encontrar altos niveles repartidos por toda la marisma. Existe cierto gradiente topográfico, con mayores concentraciones en puntos de menor cota. Los puntos de muestreo más aislados de la incidencia mareal y los más expuestos a mar abierto registraron los niveles más bajos. Los metales que superaron los límites máximos permisibles (según Long et al., 1995) en sedimentos fueron: Cd total (1.28 ± 0.77 μg g-1), Ni total (107.51 ± 23.02 μg g-1), Pb total (44.50 ± 18.97 μg g-1) y V total (48.98 ± 6.88 μg g-1); en las almejas (según Nauen 1983): Cd (0.28 ± 0.13 μg g-1), Cr (4.27 ± 2.29 μg g-1), Ni (2.83 ± 2.33 μg g-1), (2.29 ± 1.10 μg g-1) y V (1.85 ± 1.15 μg g1). Machado A. et al. (2010). Influencia de una planta termoeléctrica en la concentración de V y Ni en sedimentos en la ciudad de Maracaibo, Venezuela. Márquez A. et al. (2008). Concentraciones de metales en sedimentos y tejidos musculares de algunos peces de la Laguna de Castillero, Venezuela. Con el propósito de detectar alteraciones en el productivo ecosistema de la Laguna de Castillero (Caicara del Orinoco, municipio Cedeño del estado Bolívar, Venezuela), se presentan resultados de mediciones granulométricas y de las concentraciones de los metales pesados: Fe, Mn, Zn, Pb y Co realizadas en junio 2001 sobre los sedimentos superficiales y del tejido muscular de varias especies autóctonas de peces (Plasgiosium squamossimos, Pigocentrus cariba, Pheudoplastyloma fasciatum, e Hypostomus spp realizadas en junio 2001. Utilizando técnica de espectrofotometría de absorción atómica 26 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. con llama de aire acetileno, se determinó que, las concentraciones de metales más altas están representadas por manganeso, zinc y plomo. Se encuentran valores elevados en la concentración de Pb y Zn, hecho atribuido al estrés que ejercen las actividades antropogénicas circundantes sobre la Laguna de Castillero. Menéndez M. (2004), realizo el estudio sobre la eutrofización y calidad del agua de una zona costera tropical, donde determino que la calidad del agua costera está siendo alterada por el incremento de los desechos propios de las actividades humanas; los nutrientes nitrógeno y fósforo generados por estas fuentes pueden acrecentar el desarrollo del proceso de eutrofización en el ambiente costero. El Estado de Yucatán, México, es una zona tropical sometida a las presiones que representan su desarrollo económico, por el crecimiento de la densidad de la población y el aumento del vertido de desechos. El subsuelo de esta región es un sistema cárstico de carbonato de calcio que favorece la infiltración del agua y de contaminantes al acuífero. Durante el año 2000, las principales fuentes de nutrientes de Yucatán, fueron en orden de importancia, los aportes continentales procedentes de la porcicultura y avicultura, la agricultura, la precipitación atmosférica y los desechos de origen humano -domésticos, públicos, urbanos e industriales-; estos nutrientes ingresan al litoral de Yucatán por la descarga del agua subterránea en la costa, con una proporción N:P =194,9:1. Morán E. (2012). Impactos recientes de los cambios ambientales en los recursos hídricos superficiales de la cuenca del Duero. La disponibilidad de recursos hídricos ha sido históricamente un factor limitante de desarrollo en los países de la cuenca mediterránea. En este trabajo se analizó la evolución y variabilidad recientes (19612005) de los recursos hídricos superficiales el caudal en los ríos en una de las cuencas hidrográficas de mayor entidad de la Península Ibérica, y los factores ambientales responsables de su evolución. Los resultados del trabajo muestran un descenso notable y generalizado en los caudales en la región, acompañado de un cambio en los regímenes fluviales. La evolución del clima, con unas precipitaciones muy variables pero sin tendencias notables a largo plazo, y unas temperaturas en aumento, explica en parte, pero no en su totalidad, el descenso hidrológico. En las cabeceras fluviales se ha detectado un incremento significativo de la cubierta vegetal durante el periodo de estudio, el cual parece estar participando en gran medida en el descenso de caudales. 27 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Por otro lado, la regulación por medio de embalses está incrementando en la cuenca y con ello contribuyendo al cambio hidrológico en la región. Los resultados obtenidos ofrecen la base conceptual para proyectar la disponibilidad futura de los recursos hídricos en los escenarios de mayor escasez como consecuencia del cambio climático venidero. Ramos R. et al. (2012), mediante la investigación, ensayos de toxicidad con sedimentos marinos del occidente de Venezuela, obtuvieron que la actividad de las refinerías es una de las principales fuentes de contaminación marino costera a nivel mundial. En este trabajo se evaluó la toxicidad de sedimentos potencialmente impactados por el Centro Refinador Paraguaná, ubicado en la costa occidental de Venezuela, utilizando bioensayos de toxicidad crónicos. Dicha toxicidad se evaluó con larvas del camarón Litopenaeus vannamei y con poliquetos Scolelepis texana durante 28 días y 10 días, respectivamente. Ambos bioensayos indicaron una alta toxicidad para sedimentos aledaños a la refinería, con respecto a sedimentos de la misma región con menor influencia de la refinería y a sedimentos de una zona control. Los sedimentos aledaños a la refinería tuvieron concentraciones relativamente elevadas de metales pesados como el cromo, níquel y zinc; y presencia de hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs > 1000 ppb). Este estudio está enmarcado dentro del primer trabajo de riesgo ecológico ambiental realizado en Venezuela. Sotero V. et al. (2013). Contenido de metales pesados en agua y sedimento en el bajo Nanay. Se presenta en este estudio la evaluación de la concentración de metales pesados en agua y mercurio en sedimentos del rio Nanay. Según los resultados de análisis de agua el plomo y mercurio se encuentran presentes en concentraciones mayores que lo indicado por las normas nacionales. El plomo tanto en creciente es en promedio de 0,111 ppm y 0,053 ppm respectivamente y el mercurio en vaciante se encuentra en 0,008 ppm. Del mismo modo la presencia de mercurio es alta en los sedimentos que acompañan a este rio con 1,636 ppm en creciente y 3,03 ppm en vaciante. 28 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Universidad del Zulia (2004). importante mencionar que Biodiversidad en el Campo Urdaneta Oeste, es Evaluar la diversidad biológica en el Campo Urdaneta Oeste, a fin de obtener y compilar información de línea base, y divulgar la diversidad biológica, a través de la elaboración de catálogos y películas. Tal información es útil, no solamente a Shell Venezuela, S.A. sino que aunado a ello sirve para establecer proyecciones de los efectos naturales y antropogénicos sobre la biodiversidad en esta área, pero también al público en general, para conocer y apreciar mejor la fauna que los rodean. se explica la composición de esta biodiversidad en Campo Urdaneta Oeste, por qué conservarla y cómo Shell Venezuela, S.A. funcionando en el área, está pendiente del valor de esta biodiversidad para las futuras generaciones y se preocupa porque la población de Campo Urdaneta Oeste, Estado Zulia, Venezuela, y el mundo preserve la biodiversidad reinante. Valdés J. et al. (2014), llevo a cabo la investigación sobre el contenido de Cu, Pb y Zn en sedimentos y organismos bentónicos de la bahía San Jorge (norte de Chile): Acumulación y biotransferencia en sistemas costeros submareales. Dicho trabajo consistió en la medición del contenido de Cu, Pb y Zn para evaluar su enriquecimiento en sedimentos y sus eventuales procesos de biomagnificación en cadenas tróficas bentónicas de siete sectores de la bahía. Obteniendo que el contenido medio de Cu, Zn y Pb fue 103.6, 72.6 y 38.6 mg kg–1, respectivamente, en los sedimentos y 28.3, 32.5 y 21.9 mg kg–1, respectivamente, en los organismos. Al mismo tiempo determino el índice de geoacumulación, indicando algún grado de enriquecimiento de metales en los sectores donde se realizan actividades industriales; Los resultados de este trabajo sugieren una alta variabilidad temporal en el contenido de metales en los sedimentos y organismos bentónicos, lo cual puede ser explicado por la modificación de factores naturales y antrópicos dada por la actividad industrial y los asentamientos humanos cercanos que controlan el ingreso y acumulación de estos metales en la zona costera de la bahía San Jorge. Zamora A. et al. (2010). Las actividades de la industria petrolera y el marco ambiental legal en Venezuela. Una visión crítica de su efectividad. La explotación de petróleo y gas natural tiene efectos ambientales específicos que dependen de la ubicación de los yacimientos y de las técnicas utilizadas para extraer los productos brutos. La prevención 29 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. y control de los impactos ambientales generados por las actividades de la industria petrolera es uno de los principales problemas que enfrenta la sociedad venezolana, por tanto, la existencia de un marco legal que regule dichas actividades a fin de minimizar el daño al ambiente se hace imprescindible. Este trabajo constituye un análisis del marco ambiental legal vigente en Venezuela, en lo relativo a la industria petrolera, indicando las fortalezas y debilidades de la normativa con el fin de ampliar el conocimiento del derecho ambiental venezolano y contribuir con la inclusión de los aspectos ambientales en la toma de decisiones para el desarrollo económico-social en un contexto de manejo sustentable de los recursos energéticos del país y del mundo. 1.4 Aspectos geológicos regional 1.4.1 Marco fisiográfico La cuenca del Lago de Maracaibo (Figura 4), limitada por la Sierra de Perijá al oeste y el flanco occidental de Los Andes y la Serranía de Trujillo al este, ocupa una depresión tectónica de unos 52.000 kilómetros cuadrados de extensión, donde se han acumulado más de 10.000 metros de espesor de sedimentos cuyas edades se extienden desde el Cretácico hasta el Reciente. Un fenómeno fisiográfico interesante es el hundimiento o subsidencia de ciertas zonas costeras del Lago de Maracaibo como son Lagunillas y Tía Juana. Figura 4. Ubicación Geográfica del Lago de Maracaibo, Estado Zulia Venezuela. Fuente: Google Eart (2015). 30 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. La región presenta gran variedad climática debido a la presencia del Lago y la influencia de los sistemas montañosos vecinos. Las lluvias muestran gran variación espacial y temporal; las mayores precipitaciones ocurren al sur-oeste del Lago (> 2800 mm/año), pero disminuye progresivamente hacia el norte, hasta el clima semiárido de Maracaibo, con menos de 600 mm/año, y el clima árido de la Península de Perijá (< 200 mm/año). Sin embargo, en la misma zona norte, en las laderas de la Sierra de Perijá, se registran más de 1500 mm/año, a una distancia en la horizontal de menos de 80 km. La temperatura media varía de 27,5º C en la costa del Lago a 24º C hacia los piedemonte de Perijá y los Andes. El mayor escurrimiento se registra al sur del Lago, en la planicie del Catatumbo, con valores de 1000-1800 mm/año; el más bajo se presenta en las áreas costeras del Golfo de Venezuela, con valores promedios anuales inferiores a los 200 mm. En la planicie aluvial del Lago, el escurrimiento varía entre 600 y 1400 mm/año. La vegetación en la región es muy variada: hacia el norte, en la Península de La Guajira y la planicie de Maracaibo, prevalece el espinal tropical y el matorral tropical semideciduo; la planicie aluvial del lago está ocupada por bosque tropical; hacia el piedemonte, el bosque tropical se encuentra en las partes más bajas; el bosque premontano y montano siempre verde en las partes más altas. 1.4.2. Marco geológico estructural Tectónicamente se relaciona con el levantamiento post-Eoceno de la Sierra de Perijá y de la Cordillera de Los Andes. La gran mesa de agua que ocupa la parte central de la cuenca está enmarcada por llanuras casi sin relieve, parcialmente anegadizas, que se extienden hasta las estribaciones de las serranías circundantes, donde afloran rocas de edad variable entre el Terciario Inferior y el Precámbrico (?). 1.4.3 Aspectos geológicos locales El campo Urdaneta, ubicado en la región noroeste del Lago de Maracaibo, ocupa una extensión de 1.682 kilómetros cuadrados, que representa el 11.73% de la superficie total del Lago, que a su vez en un macro contexto está situada al oeste de Venezuela. 31 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. 1.4.4 Marco sedimentológico actual La composición granulométrica o tipos de sedimento varían ampliamente en el sistema del Lago de Maracaibo. Aunque se puede decir que en la zona costera del sistema predominan las arenas en sus diferentes tipos, esta proporción va a estar influencia por varios factores en particular. Si se encuentran en una zona cerca a la desembocadura de un río, se nota un incremento sustancial de las arcillas o en cambio en zonas muy cercanas por ejemplo, la Laguna de Sinamaica, la predominancia es de suelos netamente fangosos con un porcentaje alto de limo (Parra-Pardi, 1979; Rodríguez, 2000). 1.4.5. Marco geológico ambiental por metales pesados El Lago de Maracaibo puede considerarse como un cuerpo de agua con un estado trófico avanzado, debido a que en este sistema son descargados grandes volúmenes de agua residuales urbanas e industriales sin tratamiento previo, que sumadas a las descargas de nutrientes por escorrentía y a los eventuales derrames petroleros, contribuyen a su deterioro ambiental (Rodríguez, 2000). En la cuenca del Lago de Maracaibo, se puede detectar diferentes fuentes de metales, desde las relacionadas con el uso de pesticidas y descargas domésticas e industriales, hasta las actividades de la industria petrolera, la cual involucra además de la producción y transporte de crudo, la industria Petroquímica, el procesamiento de gas y la extracción de carbón en minas a cielo abierto (Rodríguez, 2000). Con relación a las descargas domésticas e industriales, estas se encuentran principalmente en Maracaibo, San Francisco, Mérida, Valera y Cúcuta y a excepción de algunos reportes generados por organismos estatales (ICLAM, MARN) los cuales realizan evaluaciones puntuales de algunas de estas fuentes, en la actualidad no existe un inventario de su ubicación exacta y la caracterización de cada efluente (Rodríguez, 2000). La presencia de metales pesados en agua, sedimentos y biota del Lago de Maracaibo ha sido reportada por diferentes estudios, entre los más recientes están Ávila (2003), 32 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Esclapés y Galindo (2000), ICLAM (2001), Pardi y col. (1979), Rodríguez (2000) cuyos valores se han venido incrementando, particularmente en las especies que integran la cadena trófica del ecosistema, llegándose a determinar en algunos casos concentraciones que superan el límite permisible para consumo humano (ICLAM, 1988). Diversos procesos específicos tales como difusión de sedimentos anóxicos, resuspensión de sedimento y dragado entre otros, comúnmente reintroducen metales concentrados en los sedimentos hacia la columna de agua (Kennish, 2002). Lo anterior es particularmente importante en el Lago de Maracaibo donde existe un alto aporte antropogénico y la influencia del intervalo de mareas, el cual posee un elevado porcentaje de partículas finas que ayudan a la fijación de los metales y su transporte hacia otras zonas. Otro factor a considerar es la formación de zonas anóxicas, las cuales tienden a retener metales y por cambios en las condiciones ambientales, se condiciona a la transferencia de los metales a la columna de agua, actuando el sedimento como fuente de polución; debido a que los metales no permanecen fijos y pueden ser liberados a la columna de agua (Bautista, 1999). Pardi (1986) mencionó ―Es evidente que el hipolimnio cónico es la porción del lago donde ocurre la mayor acumulación de materia orgánica e intensos procesos de reducción‖. Sin embargo, no solo ocurre la retención por las condiciones de anoxia existentes en el cono hipolimnético, sino, también la liberación de nutrientes y metales, los cuales son incorporados eventualmente al epilimnio, debido a la disminución del hipolimnio salino. 33 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. CAPÍTULO II. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 2.1. Introducción Para la evaluación de la contaminación por metales pesados en sedimentos superficiales del campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, Venezuela, se estableció una metodología de trabajo (figura 5) que permitiera reunir la información necesaria sobre el área, los métodos y análisis a través de los cuales se han venido rigiendo las diversas instituciones geológicas ambientales a nivel mundial/nacional. Figura 5. Metodología de trabajo empleada para el desarrollo de este estudio. Fuente: Elaboración propia (2015). En este trabajo se definió las características geológicas ambientales del área en estudio, se identificó la variedad y concentraciones de elementos metálicos pesados existentes en los sedimentos del campo Urdaneta; y, a su vez, se evaluó los niveles de toxicidad, a través del factor de concentración que producen esos elementos. 34 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. 2.2. Metodología utilizada para la realización del trabajo de investigación El plan de trabajo descrito anteriormente en la figura 5, fue planteado para cubrir a través de trabajo de campo, laboratorio y oficina, la evaluación de la concentración y variabilidad de metales pesados, que originan contaminación ambiental, estas etapas, se describen, a continuación (tabla 1): Tabla 1. Métodos analíticos empleados en la evaluación de los parámetros físicos y químicos en los sedimentos superficiales del Campo Urdaneta Parametros Unidades Método Ambientales Adimensional Observación Textura %Arena %Arcilla %Limo Tamizado mg.kg‫־‬¹ Espectrofotometria de Adsorción Atómica Metales Descripción Revisión bibliográfica de la geología ambiental local y revisión histórica de la variación de relieve/aporte de sedimentos, a través de Google Eart. Descripción de la fraccion gruesa a tráves de Lupa, con objetivo 10X y con fotografia acoplada. Digestión con ácido nítrico y medición espectrofotométrica por absorción atómica acoplado a un equipo de generación de hidruros para el análisis de mercurio. Fuente: Elaboración propia (2015). 2.2.1. Recopilación y análisis de la información existente sobre el tema en estudio Esta etapa consistió en adquirir, recopilar y organizar las referencias bibliográficas relacionadas con estudios sobre contaminación por metales pesados de autores consultados y material utilizado, todo esto con la finalidad de complementar la información necesaria para dar cumplimiento al trabajo de investigación. 2.2.2. Levantamiento de información geológica y ambiental del área de estudio Para poder entender adecuadamente un problema de contaminación no basta con realizar una campaña de toma de muestras para su estudio geoquímico, además debe contarse con información sobre el clima, el marco geológico, y por supuesto, sobre la actividad industrial que se realiza en la zona bajo estudio. Por ello se utilizó la metodología descrita por Perillo (1995) y Perillo y Piccolo (2012), en cuanto a los factores que controlan las características de los estuarios. Esta fase comprendió la revisión bibliográfica sobre estudios previos realizados por instituciones tales como el 35 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Instituto para la Conservación y Calidad del Lago de Maracaibo (ICLAM), Universidad del Zulia (LUZ), Ministerio del poder popular para el Ambiente (MPPA), así como toda la información que describe la geología del área. Al mismo tiempo se utilizó la aplicación computarizada Google Eart, versión 2015, con la finalidad de evaluar a través de las bondades que brinda esta herramienta acerca de la posición geográfica y la visualización del comportamiento topográfico y cantidad del aporte sedimentario de los ríos que tributan a la zona objeto de estudio. 2.2.3. Monitoreo de las muestras de sedimentos: Técnicas de monitoreo utilizadas Para este estudio se recolectaron ocho (8) muestras de sedimentos superficiales, obtenidas durante octubre y noviembre de 2014, mediante buceo autónomo en la zona de estudio ubicada entre las coordenadas UTM, N1134835-E194685 y N1109935177325 (tabla 2, figura 6). En este sentido es importante acotar que para llevar a cabo este estudio de contaminación estuarial, el diseño muestreal aplicado fue representativo ya que cubrió longitudinalmente gran parte del área de estudio, incluyendo la desembocadura del río El Palmar, el cual forma parte del sistema hídrico del Lago de Maracaibo. Tabla 2. Ubicación de los puntos muestreados Nº Muestra CU-1 CU-2 CU-3 CU-4 CU-5 CU-6 CU-7 CU-8 Coordenadas UTM N E 1134835 194685 1133225 193815 1131687 192659 1131221 192539 1129269 192038 1128803 190682 1124546 187897 1109935 177325 Prof, (Pies) 20 20 25 25 22 25 28 22 Fuente: Elaboración propia (2015) El muestreo se llevó a cabo mediante la utilización de un tubo PVC (polietileno) de 15 cm de largo x 10 cm de ancho, colocando en ambos extremos tapones herméticos para evitar la pérdida del material, debido a su traslado desde una profundidad promedio del reservorio hídrico de 24 pies (tabla 2), hasta la superficie, debido a que fue removido 36 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. manualmente, elementos contaminantes y restos orgánicos. Posteriormente fueron selladas, rotuladas y guardadas en frío (4ºC) hasta su traslado al laboratorio, donde fueron secadas a 100ºC. Figura 6. Ubicación de los puntos muestreados en la zona de estudio. Fuente: Google Eart (2015). 2.2.4. Análisis y determinaciones químicas realizadas: método analítico e instrumentos de medición Para llevar a cabo dicha fase se estableció la evaluación de dieciséis (16) metales pesados en el sedimento superficial del campo Urdaneta del lago de Maracaibo, seis (6) de los cuales ya se tiene precedente en la cuenca: Cobre, Cadmio, Cromo, Plomo, Vanadio y Níquel, a través de un estudio llevado a cabo por Ávila H. et al (2010), al mismo tiempo se evaluó la presencia de otros elementos como Mo, Se, Zn, As, Co, Mg, Be, Hg, Sb, Ti, sugeridos en la literatura de Galán E. y Romero A. (2008). 37 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Para la determinación de las concentraciones y de los elementos presentes, en función de los ya establecidos para este estudio, estos estudios fueron desarrollados por medio de espectrómetro de masas inducida por plasma, ICP-MS (figura 7), en la Facultad de Ciencia, Escuela de Química de la Universidad del Zulia y se utilizó el Método EPA 3050 B para el tratamiento /digestión de la muestra. Figura 7. Espectrómetro de masas inducida por plasma. Fuente: Escuela de Química, Facultad de Ciencias, LUZ (2015). Es importante señalar que la determinación de metales mediante la técnica de espectrometría de masas por plasma acoplado inductivamente (ICP) reúnen una serie de factores, como la simultaneidad de la determinación analítica, el amplio rango lineal, los bajos límites de detección con frecuencia requeridos en el análisis de muestras medioambientales. Este método tiene alta confiabilidad al contar con la elaboración de las curvas de calibración; así como blancos pasados por las columnas antes de analizar las muestras, por estas razones, no fue necesario realizar réplicas de análisis químicos a las mismas. El procedimiento empleado en el ICP consistió en lo siguiente: 1. Mezclar y homogenizar la muestra. 2. Pasarla a través de un tamiz # 10. 38 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. 3. Pesar entre 1 o 2 gramos de muestra en un beakers de teflón de 250 mL. 4. Agregar 10 mL de ácido nítrico (HNO3) 1:1; (es decir 5 mL de ácido concentrado + 5 mL de agua destilada). 5. Colocarlo en una planta de calentamiento a 95 ºC. Nota 1: Se le colocó un reloj de vidrio para tapar el beakers, se calienta por 10 o 15 min sin hervir, para luego dejar enfriar a temperatura ambiente y agregarle 10 mL de ácido nítrico concentrado y caliente por 2 horas, sin dejar secar el beakers; para eso se le debe de estar agregando ácido nítrico en volúmenes no mayores de 5 mL. Nota 2: Si se genera vapores marrones es señal que la muestra está siendo oxidada por lo que se debe repetir el paso de la adición de 10 mL de ácido nítrico; hasta que no se desprendan vapores marrones lo que indica que la reacción de la muestra con el ácido nítrico es total. 6. Después de las 2 horas, sin dejar que el beakers llegue a sequedad sino que quede alrededor de 5 mL; bajar en beakers de la plancha para dejar enfriar por especio de 30 min. 7. Filtrar la solución a través de un embudo en un balón de 100 mL. 8. Agite el balón para homogenizar la solución y afore con agua destilada. 9. Luego se procede a medir por Absorción Atómica. 2.2.5. Análisis y determinaciones físicas realizadas: Método analítico e Instrumentos de medición Se realizó la determinación de la textura del sedimento o granulometría, con el fin de obtener a distribución por tamaño de los sedimentos superficiales del área de estudio. Para ello fue necesario secar las muestras en un horno a 100ºC por 24 h. Luego se tomaron 100 g de muestra y se pasaron a través de una serie de tamices (tabla 4) con diferentes tamaños de abertura de poro de malla (4,76; 2; 0,84; 0,42; 0,25; 0,105 y 0,074 mm), seleccionados de esta manera, debido al tipo de material obtenido del muestreo, seguidamente se pesó la fracción retenida en cada tamiz. Los resultados 39 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. finales se expresaron en porcentaje (%) de arena y limo-arcilla por cada estación y muestreo. Tabla 3. Numeración y abertura de tamices utilizados . Fuente: Espinace R. (1979). En este mismo sentido, para el reconocimiento de las propiedades físicas de los sedimentos se realizó la descripción mineralógica de la fracción gruesa y generalizada de las ocho (8) muestras de sedimentos superficiales del área de estudio, a través del Estereomicroscopio Zeiss, Discovery V12, con motor de enfoque y luz incidente, variable LED (figura 8), se utilizaron herramientas como aguja de disección, bandeja de reacción, bandeja metálica. Figura 8. Estereomicroscopio Zeiss, Discovery V12. Fuente: Laboratorio Geológico La Concepción, PDVSA (2015). 40 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. 2.2.6. Cartografía geológica: mapas de distribución de los elementos pesados Una vez obtenidos los resultados de la concentración de los metales pesados a través de la Espectrofotometría de absorción atómica, se elaboraron los mapas de distribución a lo largo del área de estudio para cada elemento cuya concentración fue >0,1; esto debido a la detección de ese elemento por medio del método analítico antes mencionado, permitiendo de esta manera visualizar el comportamiento distributivo en la zona estudiada. Esta operación se llevó a cabo a través de Surfer versión 12, este es un software completo para la visualización en 3D, la creación de isolíneas, y el modelado de superficies que se ejecuta bajo Microsoft Windows. Asimismo, se utilizó Didger 4, para la digitalización de la línea de costa y el cauce principal del río El Palmar. 2.2.7. Evaluar los niveles de concentración de metales El objetivo de este trabajo ha sido conocer el contenido total y la distribución de metales pesados en los sedimentos superficiales del campo Urdaneta. Aunque no siempre el contenido en metales pesados en los sedimentos refleja la cantidad disponible en la biota, es muy interesante conocer el potencial contaminante que existe en los sedimentos de esta zona estuarial. De esta forma se puede conocer el máximo grado de toxicidad por metales pesados a la que podrían estar sometidos los seres vivos, suponiendo condiciones ambientales en las que la biodisponibilidad sea máxima. Es por ello que los resultados obtenidos del análisis químico de los sedimentos a través de ICP se compararon con los límites máximos permisibles según la guía de calidad sugerida por Long et al., (1995) para sedimentos (tabla 4), específicamente mediante concentración más baja de un metal que produjo efectos adversos y los que designan el nivel en el cual la mitad de los estudios refirió efectos dañinos (ERL y EML respectivamente) son las concentraciones de químicos específicos que se derivan de los ensayos de toxicidad biológica compilados y muestreo sinóptica de sedimentos. Estos valores numéricos son directrices de calidad de sedimentos que fueron desarrollados por Long (1990) de la Administración Oceánica y Atmosférica Nacional Nacional Estados (NOAA). 41 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Estos investigadores estudiaron e identificaron los efectos que ocasionan en los organismos y en el ecosistema la acumulación de nueve metales pesados (As, Cr, Cd, Pb, Cu, Ni, Zn, Hg, Ag). Estos criterios han sido ampliamente aceptados y se refieren en estudios realizados por la Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU (USEPA), así como en los realizados por Accornero et al. (2008). Tabla 4. Límites Máximos Permisibles según la guía de calidad para metales (ppm). Fuente: Long et al., (1995). En la tabla 4 aparecen los límites de evaluación ecotoxicológica propuestos para sedimentos estuarinos por Long et al. (1995). Estos límites tienen dos valores de referencia para la concentración de metales contaminantes en sedimentos: la concentración más baja de un metal en sedimentos a partir de la cual se pueden producir efectos adversos en seres vivos (ERL) y el nivel máximo tolerable (ERM); valores superiores a este último son considerados muy tóxicos. Según Long et al. (1995) cuando: a. La concentración del metal sea menor que el ERL establecido para este, los niveles de contaminación no son significativos. b. La concentración del metal sea mayor que ERL y menor que ERM, significa ambiente contaminado. c. La concentración del metal sea mayor que ERM, el ambiente es tóxico. 42 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. CAPÍTULO III. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN En esta sección se presentan los resultados del estudio de la contaminación por metales pesados en sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela, obtenidos de una serie de actividades, desde la búsqueda de información, trabajo de campo, laboratorio y oficina, que conllevaron a la discusión y entrega de los siguientes resultados, que darán a conocer si existe o no algún grado de contaminación: 3.1. Características geológicas ambientales del área de estudio Estas características se basaron en el modelo que describe los factores que controlan las características de los estuarios, presentado por Perillo (1995) y Perillo y Piccolo (2012), que involucra factores: geológicos (localización, tectónica, isostasia, etc.), físicos (olas, mareas, atmósfera, etc.) biológicos y el factor humano. De este modo, para el presente estudio fueron utilizados como patrón los factores geológicos y el humano, los cuales son importantes en la definición de los procesos que actúan sobre este estuario. 3.1.1. Factores Geológicos Según la propuesta de esta metodología exponen como factores geológicos a los procesos físicos que se encuentran controlados por el agua o el viento y que dependen de las condiciones de contorno en el que estos factores están actuando. Por lo tanto, las características básicas en cualquier estuario son el resultado de la historia geológica de la zona, tanto a nivel regional como local. Aunado a ello se encuentran los factores que determinan las características fisiográficas de los estuarios, tales como el relieve costero y el tipo de rocas existentes en la costa y zonas donde los ríos desembocan en el estuario. En cuanto a esta declaración los diferentes eventos tectónicos ocurridos en la cuenca del Lago de Maracaibo propiamente, le otorgan un carácter deprimido de la cuenca y su cercado por los cordilleras andinas, definido por tres alineamientos orogénicos mayores: 43 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. la Sierra de Perijá al oeste, los Andes de Mérida al sureste y la Serranía de Trujillo al este, completando con el sistema de la falla de Oca en el norte (figura 9). Estos elementos tectónicos mayores fueron calificados por González de Juana et al. (1980) como ―Cinturones Móviles‖. Figura 9. Mapa geológico de la Cuenca del Lago de Maracaibo. Fuente: U. S. Geological Survey (2006). Otro factor geológico de relevancia en los últimos años también se ha puesto el énfasis en el papel hidrológico de un proceso que se observa de forma generalizada en las zonas de montaña de los países desarrollados. (Crockford & Richardson, 2000, Llorens & Domingo, 2007). 44 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. En este sentido el aporte hídrico que recibe el Lago de Maracaibo, a este drenan los siguientes ríos: Limón (drena a la bahía El Tablazo), Apón, Palmar, Santa Ana, Catatumbo, Escalante, Chama, Motatán, Misoa, Machango, Pueblo Viejo, entre otros (Figura 10) que a su vez drenan las aguas del ramal norte de la cordillera de Mérida en su zona occidental y la zona oriental de la Cordillera de Perijá, el colector principal es el Lago propiamente, cuya extensión es de unos ~12958,42 km 2 y está conformado por el Golfo de Venezuela, la Bahía el Tablazo, el Estrecho de Maracaibo, el Lago en sí y los ríos tributarios (Parra, 1979; Herman de Bautista, 1997). Figura 10. Ríos que drenan a la Cuenca del Lago de Maracaibo, Venezuela. 1: Guasare, 2: Sinamaica-La Boquita, 3: Palmar, 4: Apón, 5: Santa Ana, 6: Catatumbo, 7: Zulia, 8: Táchira, 9: Escalante, 10: Chama, 11: San Pedro, 12: Torondoy, 13 Motatán, 14: Misoa, 15: Machango, 16: Pueblo Viejo. Fuente: Rivas Z. et al (2009). 45 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. En este mismo sentido, Rivas Z. et al (2005) realizaron un estudio sobre la contribución de principales ríos tributarios a la contaminación y eutrofización del Lago de Maracaibo. El objetivo de este estudio fue determinar los niveles de elementos eutroficantes en los principales ríos tributarios de la zona sur del Lago de Maracaibo. Los muestreos se realizaron en los ríos Santa Ana, Catatumbo, Birimbay, Bravo, Escalante, Chama y Motatán, los cuales contribuyen con el 70% de agua dulce que entra al Lago. Los resultados obtenidos indican un incremento del aporte en la carga másica de 1,06 veces para el NT y una disminución de 3,26 veces para el PT en relación a valores reportados anteriormente. Los aumentos en las concentraciones de algunos elementos como el NT y PT en los ríos, en comparación con estudios anteriores reflejan el incremento de las actividades antrópicas asociadas a la deforestación, utilización de agroquímicos, y otros, en las distintas subcuencas. 3.1.2. Factores Humanos Los estuarios son el ambiente costero por excelencia donde se producen los mayores impactos antrópicos. Ello se debe justamente a su ubicación privilegiada para el desarrollo de ciudades y puertos, los que normalmente tienen asociados polos industriales. La sumatoria de las descargas cloacales como industriales suelen ser enviadas a los estuarios. Respecto a esta temática (Gardner, 1998; Ledo, 2003), expuso en el Lago de Maracaibo este factor unas 500 compañías, incluyendo refinerías químicas, tenerías, mataderos, minas de carbón y actualmente sirve también como destino final de una gran cantidad de aguas servidas. Por escorrentía llegan a través de los ríos tributarios, entre ellos el rio Catatumbo, pesticidas disueltos en el agua producto de las actividades agrícolas, así como también petróleo o sus productos derivados como consecuencia de la explotación y traslado de este en la cuenca de este importante sistema acuático. Sin embargo, la mayor contaminación proviene de las aguas residuales de alrededor de 5 millones de personas que viven a lo largo de sus costas Sumado al factor humano sobre la afectación del Lago de Maracaibo, Corona (2012), en el documento presentado como Contaminación antropogénica en el Lago de 46 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Maracaibo, Venezuela, llevo a cabo una revisión bibliográfica exhaustiva sobre el impacto ecológico de la contaminación antropogénica en aguas, biota y explotación pesquera del sistema de Maracaibo. Donde establece que esta problemática ambiental, ha generado un desequilibrio ecológico de los componentes bióticos y abióticos del estuario; ofreciendo de esta manera una visión amplia sobre las repercusiones ecológicas en el lago. A través de este aporte bibliográfico Corona, así como el resto de los autores que dan soporte a dicha investigación mantienen en común sobre la trayectoria histórica del Sistema del Lago de Maracaibo, el cual siguiere los orígenes de contaminación al periodo de inicio de la explotación petrolera, a la cual se han ido sumando otros tipos de actividades que han generado el desarrollo de la contaminación como lo es la industria avícola, agrícola, porcina, camaronera, pecuaria, minera y urbanística. Conllevando de esta manera a la destrucción del hábitat de los ecosistemas que coexisten en dicho lago, evidenciado en la alteración de la calidad fisicoquímica del agua y del sedimento. Finalmente considerando las características geológicas ambientales del área de estudio, bajo el factor geológico y humano, que como ya bien es sabido, condicionan los aspectos ambientales del mismo, alguno de ellos puede ser visualizado en la figura 11, donde se puede apreciar, lo siguiente: 1. Desembocadura del río El Palmar a una distancia de 2,17 Km del punto de muestreo (P7). Respecto a este factor de aporte sedimentológico se evaluó el histórico de los años 2001, 2004 y 2015. Observando el aumento de dicho aporte para el presente. 2. Actividad industrial, grandes camaroneras, estos se encuentran a una distancia promedio de referenciados a la costa del NW del Lago de Maracaibo. 3. Otro punto importante es la cercanía a las diferentes estaciones de flujo y gabarras petroleras, distribuidas en el área de estudio. 4. Bajo este instrumento también se logró observar la disminución de la zona de manglares ubicada al borde de la cuenca, en la costa NW del Lago de Maracaibo. 5. En cuanto a la zona urbanizada al margen de costa que cubrió el estudio de P1 a P8, son pequeños sectores no planificados y distantes que se lograron apreciar para la actualidad. 47 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Al mismo tiempo cabe destacar, tal como se mencionó anteriormente, existen más de 500 compañías, incluyendo refinerías químicas, tenerías, mataderos, minas de carbón que llevan a cabo sus actividades a lo largo del Lago de Maracaibo, dentro y fuera del (su costa), sirviendo este último como destino final de una gran cantidad de los residuales de estas actividades antropogénicas, sumando con ello daño a este ecosistema y a la salud pública . Figura 11. Imagen satelital del área de estudio que refleja factores antropogénicos y litogénica Fuente: Google Eart (2015). Sin embargo, para analizar correctamente las posibles fuentes de contaminación de tomar en cuenta otro factor: una vez que comienzan los procesos erosivos de cuerpos litológicos, los metales son lixiviados y transportados, dando lugar a lo que se podría llamar un proceso de ‗contaminación natural‘ de los ríos, mientras más prolongado el proceso, más grande serán los efectos. 48 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Tal como lo expresa Guillen (1982); Mogollón y Bifano (1985) y Zhang (1992): Los ríos constituyen una de las principales vías de transporte de metales a las zonas costeras, debido a la gran afinidad que tienen estos elementos para ser transportados en el material suspendido. Así, las costas con influencia de ríos constituyen uno de los ecosistemas más sensibles a ser afectados, ya que los metales, al entrar en contacto con la zona marina, sufren procesos que, junto con algunos factores ambientales, permiten su acumulación en los sedimentos. 3.1.3. Descripción de los Sedimentos superficiales del área de estudio. En este contexto, la descripción litológica del muestreo de sedimentos superficiales realizados en el Laboratorio Geológico La Concepción, perteneciente a Petróleos de Venezuela (PDVSA), con el apoyo de analistas en Sedimentología, arrojo lo siguiente: Inicialmente con base a los resultados obtenidos del tamizado de las muestras se procedió a clasificar los sedimentos en función de su tamaño de grano utilizando el Sistema Unificado de suelos (USCS), mostrando que los mismos corresponden en su mayoría (93%) a arenas que van de grano grueso a fino y la fracción fina correspondiente a limos y arcillas(7%). Dichos resultados se expresan en la siguiente tabla y en la gráfica de la figura 12. Tabla 5. Resultados del tamizado Coordenadas UTM N E 1134835 194685 1133225 193815 1131687 192659 1131221 192539 1129269 192038 1128803 190682 1124546 187897 1109935 177325 CONTENIDO LITOLOGICO %ARENA %LIMO Y ARCILLA 82 18 99 1 97 3 87 13 98 2 96 4 94 6 94 6 Fuente: Laboratorio Geológico La Concepción, PDVSA (2015) Es importante señalar que en laboratorio fue descrita a detalle la fracción gruesa y fina de estos sedimentos, se presenta a continuación la descripción del punto de muestreo 1, el resto de las muestras de sedimentos se encuentran descritas en anexo 3 al 9. 49 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Figura 12. Gráfica de la distribución granulométrica de los sedimentos superficiales de la zona de estudio. Fuente: Elaborado a partir de los datos proporcionado por el Laboratorio Geológico La Concepción, PDVSA (2015). La muestra analizada está conformado en orden de abundancia por una secuencia de granos sueltos de cuarzo seguido Limos y arcillas así de fragmentos líticos de rocas sedimentarias y en menor proporción como accesorios se presentan fragmentos de concha partidas. Dichos sedimentos presentan las siguientes características: - Granos sueltos de cuarzo: frecuentemente fracturados de una variedad de colores semicristalino, amarillento, ahumado, blanquecino de grano fino a grueso de granos sub angulares a subredondeados de moderado a mal escogidos. - Fragmentos líticos: fragmentos líticos de rocas sedimentarias chert color negro fractura concoidal brillo sedoso muy dura. Fragmentos de lutitas color negro laminar fractura en bloque de aspecto limoso así como fragmentos de concha de bivalvos de color blanco a amarillento fragmentadas. (Ver fotografía de la figura 13). 50 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Figura 13. Fotografía de la Muestra 1: granos de cuarzo flechas Verdes. Fragmentos líticos flechas amarillas. Fuente: Laboratorio Geológico La Concepción, PDVSA (2015). 3.3. Identificación de la variedad y concentraciones de elementos metálicos pesados existentes en los sedimentos del área de estudio y el factor de concentración. 3.3.1. Variedad de metales pesados y sus concentraciones. Los resultados obtenido de la evaluación de los 16 metales pesados en el sedimento superficial del Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, exponen la presencia ocho (8) de ellos en la zona de estudio (tabla 6), Plomo (Pb), Vanadio (V), Selenio (Se), Zinc (Zn), Arsénico (As), Magnesio (Mg), Berilio (Be) y Mercurio (Hg). Es importante señalar que existen metales esenciales para mantener el equilibrio químico - biológico en este estuario, sin embargo otros son considerados no esenciales y hasta tóxicos para el medio y el hombre. Marcovecchio J. (2013) expresa que los metales como el Cu, Co, Fe, Mn y Zn incluyen aquellos elementos trazas esenciales que se necesitan para realizar las funciones metabólicas vitales en los organismos, siendo requeridos a bajas concentraciones, 51 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. aunque se convierten en tóxicos a altas concentraciones. Por otro lado la (Ag, As, Cd, Pb, Cr, Hg, Se, Sn) incluyen los elementos traza no esenciales o no requeridos para las actividades metabólicas, es decir no tienen ninguna función biológica conocida, y que son tóxicos incluso a bajas concentraciones. Y otros como él (Cu, Fe, Co, Mg, Mo, Ni y Zn) cumplen funciones esenciales para la biosíntesis, substancias de crecimientos, clorofilas y metabolitos secundarios, (Appenroth, 2010). Tabla 6. Metales presentes en la zona de estudio MP (mg.Kg¯¹) Plomo (Pb) Vanadio (V) Selenio (Se) Cinc (Zn) Arsenico (As) Magnesio (Mg) Berilio (Be) Mercurio (Hg) \ Nº Muestra CU-1 3.5 10.17 3.21 < 0.1 4.22 133.29 0.36 3.96 CU-2 4.08 18.61 2.15 2.02 11.19 45.86 0.58 3.53 CU-3 4.06 25.16 2.28 1.1 13.7 64.14 0.54 3.68 CU-4 5.5 18.02 3.23 2.9 8.95 249.5 0.54 4.28 CU-5 2.76 8.72 2.92 < 0.1 5.44 64.01 0.33 5.48 CU-6 4.9 21.78 2.43 0.47 15.9 83.54 0.51 6.39 CU-7 4.17 23.35 2.09 0.83 15.55 72.45 0.51 3.58 CU-8 4.69 20.54 2.7 1.44 17.58 125.5 0.46 4.69 . Fuente: Elaborado a partir de los datos proporcionados por la Escuela de Química, Facultad de Ciencias, LUZ (2015). Por otro lado metales como el arsénico (As), el zinc (Zn), el cobre (Cu) y el plomo (Pb) son elementos recurrentes en los problemas derivados de la contaminación ambiental en zonas cercanas a asentamientos humanos (Papakostidis et al. 1975; Grimanis et al. 1977: Amat et al. 2002; González et al. 2009; Galán et al. 2009), de ahí que la cuantificación de estos metales en los sedimentos de dichas zonas permite establecer los niveles de concentración característicos de ese ambiente y revelar situaciones anómalas. Apoyado en el anteriormente referido se puede evidenciar que existe una variabilidad entre metales esenciales y otros no, pero el nivel de contaminación y/o toxicidad dependerá de las concentraciones que arrojaron dichos elementos, que estarán en función de la procedencia del sedimento y la intervención antropogénica. Por otro lado respecto al resto de los elementos evaluados no fue detectada su presencia debido a que los valores de los mismos fue <0,1, por lo cual no fue detectado por el equipo ICP-MS. 52 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Para la determinación de las concentraciones y de los elementos presentes, el criterio usado fue la comparación de los valores en los sedimentos estudiados con los valores presentados por Long et al. (1995), NOOA (tabla 7). Tabla 7. Comparación de la concentración de los Metales obtenidos vs ER-L y EM-L NOOA (1995). MP (mg,Kg¯¹) \ Nº Muestra CU-1 CU-2 CU-3 CU-4 CU-5 CU-6 CU-7 CU-8 ER-L, NOOA EM-L, NOOA Plomo (Pb) 3,50 4,08 4,06 5,50 2,76 4,90 4,17 4,69 46,50 218,00 Vanadio (V) 10,17 18,61 25,16 18,02 8,72 21,78 23,35 20,54 — — Selenio (Se) 3,21 2,15 2,28 3,23 2,92 2,43 2,09 2,70 — — Cinc (Zn) < 0,1 2,02 1,10 2,90 < 0,1 0,47 0,83 1,44 150 410 Arsenico (As) 4,22 11,19 13,70 8,95 5,44 15,90 15,55 17,58 8,2 70 Magnesio (Mg) 133,29 45,86 64,14 249,50 64,01 83,54 72,45 125,50 — — Berilio (Be) 0,36 0,58 0,54 0,54 0,33 0,51 0,51 0,46 — — Mercurio (Hg) 3,96 3,53 3,68 4,28 5,48 6,39 3,58 4,69 0,15 0,71 Fuente: elaborado a partir de los datos proporcionado por la Escuela de Química, Facultad de Ciencias, LUZ (2015). Esta evaluación establece valores de referencia denominados efecto de rango bajo (ERL) y efecto de rango medio (ERM), de los cuales se derivan tres categorías de efectos biológicos adversos: raramente observados (concentración < ERL), ocasionalmente observados (concentración entre ERL y ERM) y frecuentemente observados (concentración > ERM). Se observó valores por debajo del ERL en la concentración de Pb y Zn, mientras que el As, presento valores por encima del ER-L, pero por debajo del EM-L, lo que implica bajo este metal, este estuario se encuentra contaminado. Por su parte el Hg, sobrepasa ambos niveles, ubicándose dentro de los criterios de Long et al. (1995), como un ambiente toxico. Arsénico: Para este elemento se encontró en los puntos uno (1) y cinco (5), valores por debajo de concentración más baja de un metal que produjo efectos adversos (ER-L). Mientras que para el resto de las muestras resulto contaminado (tabla 6 y figura 14). Al mismo tiempo es importante señalar que el mayor valor de concentración de arsénico está ubicado en los siguientes puntos de muestreo: CU-8>CU-6>CU-7>CU-3>CU2>CU-4>CU-5>CU-1. 53 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Figura 14. Gráfico que muestra la comparación del resultado de As (Evaluado por EAA) vs Valores de Riesgo Relativo (ER-L, NOOA). Fuente: Elaboración Propia (2015). Al arsénico se le encuentra natural como mineral de cobalto, aunque por lo general está en la superficie de las rocas combinado con azufre o metales como Mn, Fe, Co, Ni, Ag o Sn. El Arsénico es uno de los más tóxicos elementos que pueden ser encontrados. Debido a sus efectos tóxicos, los enlaces de Arsénico inorgánico ocurren en la tierra naturalmente en pequeñas cantidades. Los humanos pueden ser expuestos al Arsénico a través de la comida, agua y aire. La exposición al Arsénico puede ser más alta para la gente que trabaja con Arsénico, para gente que bebe significantes cantidades de vino, para gente que vive en casas que contienen conservantes de la madera y gente que viven en granjas donde el Arsénico de los pesticidas ha sido aplicado en el pasado. 54 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Figura 15. Gráfico que muestra la comparación del resultado de As (Evaluado por EAA) vs Valores de Riesgo Relativo (ER-L, NOOA). Fuente: Elaboración Propia (2015). Mercurio: Para este metal se obtuvo que los resultados obtenidos de la evaluación de los sedimentos superficiales del Campo Urdaneta, superaron los valores por debajo de concentración más baja de un metal que produjo efectos adversos (ER-L) y los que designan el nivel en el cual la mitad de los estudios refirió efectos dañinos (EM-L), demostrando según Long, et al. (1995), toxicidad sobre este ambiente. Los efectos del Mercurio sobre la salud de este elemento que puede ser encontrado de forma natural en el medio ambiente. Puede ser encontrado en forma de metal, como sales de Mercurio o como Mercurio orgánico. El mercurio metálico es usado en una variedad de productos de las casas, como barómetros, termómetros, bombillas fluorescentes. El mercurio en estos mecanismos está atrapado y usualmente no causa ningún problema de salud. De cualquier manera, cuando un termómetro se rompe una exposición significativamente alta al mercurio 55 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. ocurre a través de la respiración, esto ocurrirá por un periodo de tiempo corto mientras este se evapora. Esto puede causar efectos dañinos, como daño a los nervios, al cerebro y riñones, irritación de los pulmones, irritación de los ojos, reacciones en la piel, vómitos y diarreas. El mercurio no es encontrado de forma natural en los alimentos, pero este puede aparecer en la comida así como ser expandido en las cadenas alimentarias por pequeños organismos que son consumidos por los humanos, por ejemplo a través de los peces. Las concentraciones de mercurio en los peces usualmente exceden en gran medida las concentraciones en el agua donde viven. Los productos de la cría de ganado pueden también contener eminentes cantidades de Mercurio. El mercurio no es comúnmente encontrado en plantas, pero este puede entrar en los cuerpos humanos a través de vegetales y otros cultivos. Cuando sprays que contienen Mercurio son aplicados en la agricultura. El mercurio tiene un número de efectos sobre los humanos, que pueden ser todos simplificados en las siguientes principalmente:  Daño al sistema nervioso.  Daño a las funciones del cerebro.  Daño al ADN y cromosomas.  Reacciones alérgicas, irritación de la piel, cansancio, y dolor de cabeza.  Efectos negativos en la reproducción, daño en el esperma, defectos de nacimientos y abortos. Estos efectos se pueden ver reflejados en la Evaluación de la Contaminación por Mercurio en la Biota Acuática, Aguas y Sedimentos de la Cuenca Alta del río Cuyuní, Estado Bolívar, Venezuela, el objetivo de este trabajo fue evaluar la contaminación en muestras de sedimentos utilizando el índice Cuota de Riesgo (HQ, de su siglas en inglés) determinando el riesgo de la ingesta de metilmercurio (MeHg) proveniente del consumo de pescado. El rango de valores de concentración de mercurio obtenidos en 56 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. los sedimentos fue de con factores de enriquecimiento (FE) >1 indicando una entrada de mercurio antropogénica. Los valores HQ obtenidos sugieren una seria situación de riesgo para la salud de las poblaciones locales, debido al consumo de pescado. 3.3.2. Elaborar mapas de distribución del contenido de los metales pesados contaminantes en sedimentos en el campo Urdaneta de la cuenca del Lago de Maracaibo. Aunado a la evaluación llevada a cabo a través de la comparación de los valores obtenidos en este estudio y los enunciados por Long, et al. (1995), se presenta la valoración del grado de contaminación a través de un método muy sencillo para detectar si un sedimento está contaminado o no, que consiste en la elaboración de mapas de concentración superficial del elemento o mapas de anomalías geoquímicas (Chester y Voutsinou, 1981), que permiten identificar las áreas o regiones con contenidos anómalos. Arsénico: Los resultados obtenidos para este metal indican que el mayor valor de concentración de arsénico está ubicado en los siguientes puntos de muestreo: CU8>CU-6>CU-7>CU-3>CU-2>CU-4>CU-5>CU-1(figura 16). Que según esta distribución geográfica de los puntos de muestreo refleja de forma general que existe un creciente contenido/concentración desde la zona norte (CU-1) del área de estudio al sur de los mismos (CU-8). Mercurio: Para este metal respecto a la ubicación de dichas concentraciones en el área de estudio, resulto que el mayor nivel de concentración de Hg, está ubicado en los siguientes puntos de muestreo: CU-6>CU-5>CU-8>CU-4>CU-1>CU-3>CU-7>CU-2 (figura 17). Cabe destacar respecto a la distribución geográfica de las muestras para ambos metales (As y Hg) que no refleja un patrón marcadamente definido de la carga de metales pesados en los sedimentos. No se ha encontrado un claro gradiente en el que todas las muestras con las concentraciones más elevadas se localicen en una zona concreta, y a medida que nos alejamos de ésta, las concentraciones fueran disminuyendo. Sí es posible encontrar algunas muestras agrupadas con altas 57 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. concentraciones de metales, pero en sus proximidades se localizan otras muestras que tienen un bajo contenido. La contaminación que refleja los sedimentos es difusa, respecto a su ubicación y por ende definir una fuente de aporte a dicha alteración del medio. Figura 16. Mapa de Distribución del Metal Arsénico en el área de estudio Fuente: Elaboración Propia (2015). 58 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Figura 17. Mapa de Distribución del Metal Mercurio en el área de estudio Fuente: Elaboración Propia (2015). 3.3. Evaluar los niveles de toxicidad que producen esos elementos. Una vez comparados los resultados de los cuatro (4) metales pesados, con los niveles ambientales permisibles según Long, et al. (1995). Se procedió a determinar el Factor de Contaminación (FC) del Arsénico y Mercurio, el cual se define como la relación entre la concentración del elemento en la muestra (Me) y la concentración del elemento 59 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. correspondiente a su valor de base (Me) BL (Rubio et al. 2000). Carballeira et al. (1997) establecen los siguientes rangos de clasificación para este factor (tabla 8) FC = (Me) / (Me)BL Tabla 8. Grado de Contaminación Fuente: Carballeira et al. (1997) Tabla 9. Grado de Contaminación del Metal Arsénico Nº Muestra Coordenadas UTM N E Arsenico (As) mg,Kg‫־‬¹ FC ER-L 0,51 1,36 1,67 1,09 0,66 1,94 1,90 2,14 CU-1 1134835 194685 4,22 CU-2 1133225 193815 11,19 CU-3 1131687 192659 13,70 CU-4 1131221 192539 8,95 CU-5 1129269 192038 5,44 CU-6 1128803 190682 15,90 CU-7 1124546 187897 15,55 CU-8 1109935 177325 17,58 Grado de Contaminación <1 Ausente a bajo 1-3 Moderado 1-3 Moderado 1-3 Moderado >6 Muy alto 1-3 Moderado 1-3 Moderado 1-3 Moderado Fuente: elaborado a partir de los datos proporcionado por la Escuela de Química, Facultad de Ciencias, LUZ (2015). Tabla 10. Grado de Contaminación del Metal Mercurio Nº Muestra CU-1 CU-2 CU-3 CU-4 CU-5 CU-6 CU-7 CU-8 Coordenadas UTM Mercurio (Hg) FC FC N E mg,Kg‫־‬¹ ER-L EM-L 1134835 194685 3,96 26,4 5,6 1133225 193815 3,53 23,5 5 1131687 192659 3,68 24,5 5,2 1131221 192539 4,28 28,5 6 1129269 192038 5,48 36,5 7,7 1128803 190682 6,39 42,6 9 1124546 187897 3,58 23,9 5 1109935 177325 4,69 31,3 6,6 Grado de Contaminación 3-6 Considerable 3-6 Considerable 3-6 Considerable >6 Muy alto >6 Muy alto >6 Muy alto 3-6 Considerable >6 Muy alto Fuente: elaborado a partir de los datos proporcionado por la Escuela de Química, Facultad de Ciencias, LUZ (2015). Estos resultados finales (tabla 9 y 10) pueden ser atribuidos a diversas fuentes, tales como la industria petrolera, industrial, urbanística o la actividad antropogénica en 60 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. general. La contaminación por metales de una amplia variedad de fuentes, permite establecer que las variaciones de estos en el sedimento puede reflejar la mezcla de sedimentos de diferentes orígenes, por lo que se requiere de mucho cuidado en la interpretación de los resultados de niveles de metales en sedimentos acuáticos, principalmente cuando son utilizados para identificar fuente de contaminación (Bartoli y col., 2011). Sin embargo, el contenido de metales en sedimentos de ambientes acuáticos se considera un buen indicador de contaminación antropogénica, debido a que (Strady col., 2011): 1. Los cambios en el tiempo son mucho menor en relación al agua. 2. Los niveles de metales clarifican la distribución geográfica de contaminaciones en diferentes áreas. 3. Representan datos integrados de tiempo sobre las condiciones locales en los sistemas acuáticos y su cuenca, proporcionando información del aporte al sistema en diferentes periodos de tiempo. 4. Las concentraciones altas en los sedimentos pueden asociarse con concentraciones altas en biota. 5 .Las concentraciones se encuentran por encima de los límites de detección y las muestras pueden guardarse y reanalizarse. Sin embargo, el hecho de que un contaminante produzca la muerte de algunos organismos de una población puede tener poca o ningún significado ecológico, mientras que cuando un contaminante no produce la muerte de los individuos pero si el retardo en el desarrollo puede tener considerable impacto ecológico (Besada y col., 2011). Con relación a su extracción, la influencia de la industria petrolera sobre las concentración de metales pesados en ambientes acuáticos ha sido ampliamente documentada en distintos sistemas acuáticos, constituyendo las actividades de explotación, refinación y transporte de crudo un aporte considerable de metales a los sistemas acuáticos principalmente de Pb, V y Ni (Botello col., 1997; Metwally col., 1997; Perceval y col., 2006; Sadiq col., 1992). Este trabajo pone de manifiesto un potencial y grave problema ambiental, debido al elevado contenido de los metales pesados registrados en los sedimentos de la zona de estudio. 61 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. CONCLUSIONES En base a la revisión bibliográfica exhaustiva que partieron de estudios previos de la zona, establece que esta problemática ambiental, ha generado un desequilibrio al ecosistema del estuario. El factor geológico, los diferentes eventos tectónicos ocurridos en la cuenca del Lago de Maracaibo, le otorgan un carácter deprimido y enmarcado por los cordilleras andinas al E, S y W, otro FG de relevancia en los últimos años es el papel hidrológico, que incide directamente en lago de Maracaibo, quien recibe un aporte hídrico importante de mas de 16 ríos, en cuanto a los contaminantes de procedencia humana, transportados por el río El Palmar, ubicado a 2,17 Km, cercano los puntos, también la actividad industrial, grandes camaroneras, estaciones de flujo y gabarras petroleras, distribuidas en el área de investigación, disminución de la zona de manglares. Estos contaminantes pueden provenir de fuentes litogénicas, así como antropogénica. De los 16 elementos evaluados, Fue determinada la presencia de (Pb, V, Se, Zn, As, Mg, Be y Hg). De los cuales el As y Hg, sobrepasaron los valores de referencia ERL (criterios de Long et al., 1995). Por otro lado, los metales Sb, Ti, Mo, Co, Cu, Cd y Cr, no fueron detectados. Por otra parte, en la evaluación toxicológica el factor de concentración del As va de ausente a bajo (P1), a muy alto en P5, mientras que para el mercurio de considerable en P7, P2, P3 y P1, mientras que el grado de contaminación para P4, P8, P5 y P6, es muy alto. Por ende este trabajo pone de manifiesto un potencial y grave problema ambiental, debido al elevado contenido de los metales pesados registrados en los sedimentos de la zona de estudio. 62 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. RECOMENDACIONES Elaborar una propuesta de manejo adecuado de los residuos orgánicos, químicos e inorgánicos en las distintas fases de las diversas actividades industriales o domesticas que generen un menor impacto ambiental. Además, sería muy valioso complementar el análisis de metales pesados en el sedimento con el análisis de metales pesados en la columna de agua, para determinar su remobilización y biodisponibilidad. Definir estrategias de integración alrededor de los planes en formulación, mediante la concertación de las capacidades de organismos locales y regionales, públicos y privados con injerencia directa en la conservación del Lago de Maracaibo. Evaluar Alternativas para la destoxificación del Lago de Maracaibo, dentro de las cuales la fitorremediación (phyto = planta y remediación = mal por corregir), es un proceso que utiliza plantas para remover, transferir, estabilizar, concentrar y/o destruir contaminantes (orgánicos e inorgánicos) en suelos, lodos y sedimentos, y puede aplicarse tanto in situ como ex situ. La fitorremediación puede aplicarse eficientemente para tratar suelos contaminados con compuestos inorgánicos como Cd, Cr (VI), Co, Cu, Pb, Ni, Se y Zn. Se ha demostrado también su eficiencia en la remoción de metales radioactivos y tóxicos de suelos y agua. Para que una tecnología sea sostenible, debe ser económicamente viable y ambientalmente compatible. 63 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Accornero, A.; Gnerre, R.; Manfra, L. (2008). Sediment concentrations of trace metals in the Berre Lagoon (France): An assessment of contamination. Archives of Environmental Contamination and Toxicology 54: 372-385.Amat et al. 2002. Agudelo L. et al. (2005). Fitorremediación: la alternativa para absorber metales pesados de los biosólidos. Aguilera, M., Azócar, A. y González, E. (2003). Biodiversidad en Venezuela. Tomos I y II. Fundación Polar. Caracas, Venezuela. Aguirre G. et, al. (2009). Toxicidad no específica en sedimentos portuarios. Health, 22, 131- 153. Antoranz, A., Pelegri, J., Masciangiolf, P. (2001). 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(2001). 76 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 2. Área de estudio. Se muestra la ubicación nacional y regional de las estaciones de estudios. SA: Santa Ana, BR: Bravo, CA: Catatumbo, BI: Birimbay, ES: Escalante, CH: Chama, MO: Motatán. Fuente: Zulay Rivas, et al, (2005). 77 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 3. Caracterización Sedimentológica de Sedimentos Superficiales, del Campo Urdaneta, Lago de Maracaibo. Muestra CU-1. 78 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 4. Caracterización Sedimentológica de Sedimentos Superficiales, del Campo Urdaneta, Lago de Maracaibo. Muestra CU-2. 79 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 5. Caracterización Sedimentológica de Sedimentos Superficiales, del Campo Urdaneta, Lago de Maracaibo. Muestra CU-3. 80 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 6. Caracterización Sedimentológica de Sedimentos Superficiales, del Campo Urdaneta, Lago de Maracaibo. Muestra CU-4. 81 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 7. Caracterización Sedimentológica de Sedimentos Superficiales, del Campo Urdaneta, Lago de Maracaibo. Muestra CU-5. 82 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 8. Caracterización Sedimentológica de Sedimentos Superficiales, del Campo Urdaneta, Lago de Maracaibo. Muestra CU-6. 83 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 9. Caracterización Sedimentológica de Sedimentos Superficiales, del Campo Urdaneta, Lago de Maracaibo. Muestra CU-7. 84 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 10. Caracterización Sedimentológica de Sedimentos Superficiales, del Campo Urdaneta, Lago de Maracaibo. Muestra CU-8. 85 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 11. Mapa de Ubicación de los Puntos de Muestreos 86 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 12. Mapa de Distribución del Metal Berilio (Be) mg. Kg-1 87 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 13. Mapa de Distribución del Metal Magnesio (Mg) mg. Kg-1 88 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 14. Mapa de Distribución del Metal Plomo (Pb) mg. Kg-1 89 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 15. Mapa de Distribución del Metal Selenio (Se) mg. Kg-1 90 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 16. Mapa de Distribución del Metal Vanadio (V) mg. Kg-1 91 �Estudio de la Contaminación por Metales Pesados en Sedimentos en el Campo Urdaneta del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. Anexo 17. Mapa de Distribución del Metal Zinc (Zn) mg. Kg-1 92 � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tesis Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Estudio de la contaminación por metales pesados en sedimentos en el campo Urdaneta del lago de Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela Creator An entity primarily responsible for making the resource Persis Dulce Milagros González Maza Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Type The nature or genre of the resource Tesis maestría Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2015 https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/f5026c9d3ab6378de3609cd2f86aafdf.pdf d233f327a32b51888298845759ffb0e2 PDF Text Text TESIS Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela Isnardy José Toro Fonseca �Página legal Título de la obra: Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela, 89pp. Editorial Digital Universitaria de Moa, año.2015 -- ISBN: 1. Autor: Isnardy José Toro Fonseca 2. Institución: Instituto Superior Minero Metalúrgico ¨ Dr. Antonio Núñez Jiménez¨ Edición: Lic. Liliana Rojas Hidalgo Corrección: Lic. Liliana Rojas Hidalgo Digitalización. Miguel Ángel Barrera Fernández Institución de los autores: ISMM ¨ Dr. Antonio Núñez Jiménez¨ Editorial Digital Universitaria de Moa, año 2015 La Editorial Digital Universitaria de Moa publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/legalcode Editorial Digital Universitaria Instituto Superior Minero Metalúrgico Ave Calixto García Iñeguez # 75, Rpto Caribe Moa 83329, Holguín Cuba e-mail: edum@ismm.edu.cu Sitio Web: http://www.ismm.edu.cu/edum �Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Facultad de Geología y Minería Departamento de Geología Título: Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. (Tesis en opción al título académico de Máster en Geología) Autor: Isnardy José Toro Fonseca Moa, 2014 �Instituto Superior Minero Metalúrgico “Dr. Antonio Núñez Jiménez” Facultad de Geología y Minería Departamento de Geología Título: Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. (Tesis en opción al título académico de Máster en Geología) Autor: Isnardy José Toro Fonseca Tutor: Dra. M. Margarita Hernández S., Msc. Frank Cabrera, Msc. Jhaisson Vasquéz, Dr. José F. Lastra. . Moa, 2014 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. ÍNDICE INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1 CAPÍTULO I – GEOQUÍMICA DE LOS YACIMIENTOS DE PETRÓLEO Y GASES ÁCIDOS ASOCIADOS. .............................................................................................. 7 1.1 Introducción ..................................................................................................... 7 1.2 Antecedentes ................................................................................................... 7 1.3 Geoquímica de yacimientos petrolíferos ........................................................ 10 1.3.1 Geoquímica de H2S y CO2 ................................................................... 10 1.3.2 Composición isotópica del azufre y carbono ........................................ 11 1.3.3 Fraccionamiento isotópico del H2S ....................................................... 12 1.4 Mecanismos de generación del H2S y CO2 ................................................... 12 1.4.1 Dióxido de carbono .............................................................................. 14 1.4.2 Sulfuro de hidrógeno ............................................................................ 14 1.5 Ubicación geográfica ..................................................................................... 14 1.5.1 Área del campo Franquera ................................................................... 15 1.5.2 Área del campo Moporo ....................................................................... 17 1.5.3 Área del campo La Ceiba ..................................................................... 18 1.6 Características geólogo-tectónicas ................................................................ 19 1.6.1 Estratigrafía regional campo Franquera y Moporo ............................... 19 1.6.2 Estratigrafía regional campo La Ceiba ................................................. 21 1.6.3 Geología estructural campo Franquera ................................................ 23 1.6.4 Geología estructural campo Moporo .................................................... 25 1.6.5 Geología estructural campo La Ceiba .................................................. 26 1.7 Conclusiones ................................................................................................. 28 CAPÍTULO II – MATERIALES Y MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN ........................ 30 2.1 Introducción ................................................................................................... 30 2.2. Tipo de investigación .................................................................................... 30 2.3. Métodos empleados en la investigación ....................................................... 31 2.3.1 Selección de pozos del área ................................................................ 32 2.3.2 Selección de muestras ......................................................................... 32 2.3.3 Geoquímica de gases para evaluación y monitoreo de H2S y CO2 ...... 33 2.3.4 Métodos y procesamiento .................................................................... 34 2.3.5 Análisis isotópicos de azufre de los sulfuros precipitados a partir del H2S ................................................................................................................ 48 2.3.6 Cromatografía de Gases ...................................................................... 48 2.3.7 Generación de mapas de isoconcentraciones de H2S y CO2 ............... 49 2.3.8 Técnicas para la recolección de información........................................ 49 2.4 Conclusiones ................................................................................................. 50 CAPÍTULO III – ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS ....................... 51 II �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 3.1 Introducción ................................................................................................... 51 3.2 Distribución espacial del H2S y CO2 .............................................................. 51 3.3 Origen de los crudos ...................................................................................... 60 3.4 Clasificación de los Crudos............................................................................ 63 3.4.1 Fracción C15+ ........................................................................................ 67 3.5 Análisis de biomarcadores ............................................................................. 69 3.5.1 Origen de los crudos de acuerdo a los biomarcadores. ....................... 69 3.5.2 Tipo de roca fuente .............................................................................. 70 3.5.3 Madurez térmica de los crudos ............................................................ 71 3.5.4 Biodegradación de los crudos .............................................................. 73 3.6 Mecanismos de generación de gases ácidos ................................................ 75 3.7 Procesos geoquímicos evolutivos en el área de FRAMOLAC. ...................... 78 3.8 Origen del H2S y CO2 .................................................................................... 79 3.9 Correlación de 34S crudo - H2S .................................................................... 80 3.10 Tipo de materia orgánica ............................................................................. 80 3.11 Temperatura del yacimiento ........................................................................ 81 3.12 Conclusiones ............................................................................................... 82 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 83 Conclusiones ....................................................................................................... 83 Recomendaciones ............................................................................................... 85 BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................ 86 ANEXOS ................................................................................................................... 89 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Procesos de estudio de los gases ácidos en yacimientos petrolíferos. Figura 2 Rangos isotópicos para las diferentes fuentes de H2S. Figura 3 Mecanismos de generación de CO2 y H2S. Figura 4 Ubicación geográfica del área de FRAMOLAC. Figura 5 Ubicación del campo Franquera (Yacimientos B-1 FRA0001 y B-4 FRA0001). Figura 6 Ubicación del Yac. B Sup. VLG-3729. Figura 7 Ubicación del Campo la Ceiba. Figura 8 Columna estratigráfica generalizada del Campo Ceuta-Tomoporo. Figura 9 Columna Estratigráfica Campo La Ceiba.. Figura 10 Marco Estructural Franquera. Figura 11 Marco Estructural Yacimiento B-Superior VLG-3729. III �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 12 Mapa Estructural de los Yacimientos MISB6 CEI0003, MISB6 CEI0001 y MISB6 CEI0004. Figura 13 Mapa Estructural de los Yacimientos MISB6 CEI0005 y MISB6 CEI0006. Figura 14 Toma de muestras para análisis de H2S Y CO2. Figura 15 Esquema del equipo (modificado de GPA 2377-86 y ASTM D 4810-88). Figura 16 Conexión de separador crudo/gas. Figura 17 Purga de envase de recolección. Figura 18 Medición de la concentración de H2S y CO2. Figura 19 Mapa de ubicación de las muestras de gases captadas en pozos del área de Franquera. Figura 20 Mapa de ubicación de las muestras de gases captadas en pozos del área de Moporo. Figura 21 Mapa de ubicación de las muestras de gases captadas en pozos del área de La Ceiba. Figura 22 Gas recolectado en bolsas especiales con una presión máxima de 5psi. Figura 23 Precipitación de H2S. Figura 24 Esquema para la captura y análisis de muestras de crudos. Figura 25 Montaje instrumental para la toma de la fracción C15-. Figura 26 Toma de muestra de la fracción C15-. Figura 27 Mapa de ubicación de las muestras de crudo del área de Franquera con y sin volátiles. Figura 28 Mapa de ubicación de las muestras de crudo del área de Moporo Tierra con y sin volátiles. Figura 29 Mapa de ubicación de las muestras de crudo del área de La Ceiba con y sin volátiles. Figura 30 Mapa de isoconcentración de H2S para la Unidad B-1. Figura 31 Mapa de isoconcentración de H2S para la Unidad B-4. Figura 32 Mapa de isoconcentración de CO2 para la Unidad B-1. Figura 33 Mapa de isoconcentración de CO2 para la Unidad B-4. Figura 34 Concentración de vanadio (V) vs. Concentración de níquel (Ni) de muestras de crudo del área de FRAMOLAC. IV �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 35 Ambiente depositacional definido en función de la concentración de vanadio (V) vs. Concentración de níquel (Ni) para los crudos del área de FRAMOLAC (modificado de Galárraga et al., 2008). Figura 36 Contenido de azufre vs Gravedad API. Figura 37 Clasificación de los crudos del área de FRAMOLAC en base a la composición SARA (Tissot y Welte, 1984). Figura 38 Clasificación de los crudos del área de FRAMOLAC en función de la concentración de parafinas, naftenos y aromáticos (Tissot y Welte, 1984). Figura 39 Gráfico de columnas de los PNA de los crudos de los pozos CEI-0004, CEI-0005 y CEI-0006 de la Unidad B4. Figura 40 Cromatograma de crudo total (fracción C15+) del crudo del pozo TOM0008. Figura 41 Gráfico de Pristano/n-C17 vs. Fitano/n-C18 de las áreas de Franquera y Moporo. Figura 42 Distribución del porcentaje de esteranos en los crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba. Figura 43 Tipo de litología de la roca fuente en función de la correlación de los terpanos tricícliclos C24-3/C23-3 vs. C22-3/C21-3. Figura 44 Isómero biológico (R) e isómero geológico (S) (tomado de Hunt, 1996). Figura 45 Relación de los parámetros de biomarcadores utilizados con respecto a la ventana de generación del petróleo (modificado de Killops y Killops, 2005). Figura 46 Escala de biodegradación (modificado de Peters y Moldovan, 1993). Figura 47 Distribución de n-alcanos (m/z 99) de la muestra de crudo del pozo TOM0007. Figura 48 Distribución isotópica del azufre (34S/32S) en muestras de crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba. Figura 49 Esquema evolutivo de los procesos geoquímicos de la Cuenca del Lago de Maracaibo. Figura 50 Concentración de H2S vs temperatura estimada del yacimiento. V �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 51 Distribución isotópica del azufre (34S/32S) en muestras de agua de formación, crudos y precipitados de H2S como sulfuros del área de FRAMOLAC. INDICE DE TABLAS Tabla 1 Composición de parafinas, naftenos y aromáticos de los crudos de los pozos CEI-0004, CEI-0005 y CEI-0006 de la Unidad B4. Tabla 2 Porcentaje en masa normalizada de los PNA de los crudos de los pozos CEI-0004, CEI-0005 y CEI-0006 de la Unidad B4. Tabla 3 Parámetros obtenidos de la fracción C15- para los crudos de las áreas de Franquera y Moporo. Tabla 4 Porcentajes de esteranos en los crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba. Tabla 5 Relación isotópica de azufre promedio (34S/32S) en crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba. Tabla 6 Relación isotópica de azufre (34S/32S) en los precipitados de H2S como sulfuros de pozos de las áreas de Franquera, Moporo Tierra y La Ceiba. VI �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. INTRODUCCIÓN A nivel mundial la industria petrolera se ha mantenido durante varias décadas como parte importante de la economía global, dado que el petróleo es la fuente de energía que mueve a la humanidad. El proceso de crecimiento económico de este tipo de industrias, viene dado por el incremento de las ganancias, las cuales dependen en gran parte de una adecuada y óptima explotación de los recursos petroleros. En Venezuela, la principal actividad económica del mercado es sustentada por la empresa Petróleos de Venezuela Sociedad Anónima (PDVSA), la cual tiene como misión, promover el fortalecimiento del sector productivo nacional, transformando las materias primas provenientes de los hidrocarburos. Entre sus responsabilidades destaca, el control de los procesos de exploración, producción, manufactura y mercadeo de todos los hidrocarburos presentes en el territorio nacional; por esto, se ve en la necesidad de implementar tecnologías cada vez más novedosas y financiar investigaciones, facilitar la capacidad de los recursos humanos bajo su control con el propósito de maximizar las ganancias, reducir los costos operativos y garantizar la sostenibilidad como empresa. Actualmente la industria petrolera presenta inconvenientes con la generación de gases ácidos en los yacimientos de petróleo, pues uno de sus efectos es la corrosión que generan en las tuberías de los oleoductos, gasoductos y daños en la cementación de pozos. En Venezuela, concentraciones de CO2 en campos petroleros son encontradas principalmente en el área de Anaco y en el área de Guárico (Marcano y Alberdi, 2001). Además de ello, participan en la contaminación ambiental y su presencia disminuye el precio de comercialización del petróleo. Por esta razón, es necesario comprender las posibles procedencias de dichos gases, a fin de desarrollar métodos tecnológicos que permitan reducir o controlar la producción de los mismos en los yacimientos. Dentro de las investigaciones que actualmente se desarrollan en PDVSA están las asociadas a los programas académicos. Una de estas investigaciones está dirigida a 1 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. caracterizar el comportamiento del azufre en un sector geográfico de interés. El área de estudio está compuesto de tres campos: Franquera, Moporo y La Ceiba (FRAMOLAC) ubicados en tierra, adscritos a la División Sur del Lago Trujillo situado entre el Estado Trujillo y el Estado Zulia de Venezuela; son campos en desarrollo cuyos datos oficiales indican un POES de 7.749 MMBNP, unas reservas recuperables de crudo liviano de 1.483 MMBNP, de crudo mediado y liviano con una gravedad °API promedio de 24° y saturaciones promedio de petróleo de 73 %, lo cual representa una gran oportunidad para mantener los niveles de producción del occidente del país, cuentan actualmente con 9 yacimientos en producción, 35 pozos activos, proporcionando un caudal de producción de aproximadamente 65 000 barriles normales por día (BNPD) de crudo y 21 millones de pies cúbicos normales por día (MMPCND) de gas. El primer pozo perforado en estos campos de tierra se realizó en La Ceiba en el año 1998, y de allí en adelante se ha continuado con la perforación de pozos en estos campos, contando con un plan de explotación a 20 años. La producción de H2S es reportada a partir de las primeras etapas del desarrollo del yacimiento. Este fenómeno ha sido denominado como “geologic souring” (Eden et al., 1993) ya que la fuente de H2S es generada en el pasado geológico y está asociado a algunos elementos dentro de la cuenca petrolera y no a procesos microbiológicos o geoquímicos modernos. La generación de H2S requiere típicamente altas temperaturas (> 140C) y altas presiones (Grimes y Mc Neil, 2005), esto puede ser detectado durante las operaciones de perforación y muestra altas concentraciones; normalmente desde más de 1000 ppm de H2S. Vale mencionar que los procesos por los cuales el H2S y, eventualmente el CO2, se producen en los yacimientos, pueden ser de origen natural o antrópico. Para el primer caso, el H2S puede formarse a partir de Bacterias Reductoras de Sulfato (BRS), Reducción Termoquímica del Sulfato (RTS), o maduración del crudo. Por el contrario, estos gases también se pueden generar como subproductos del proceso de acuatermólisis cuando se implementan procesos de inyección continúa o alterna de vapor (Cabrera, 2012). 2 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Dentro del área de estudio, la producción de H2S y CO2 ha sido reportada desde el 2006; sin embargo, no existen reportes previos sobre las posibles fuentes del H2S. Adicionalmente, la inyección de agua no ha sido implementada antes de las campañas de medición de H2S en los respectivos campos. Los pozos asociados al área FRAMOLAC, tienen la tendencia a producir sulfuro de hidrógeno (H2S), cuyas concentraciones varían en el orden de 9 a 82 ppm; dado que el H2S es un contaminante del gas natural, se hace necesaria su remoción. Para el caso del CO2 la concentración varía entre 3 % y 12 %. Actualmente el gas proveniente de los pozos de estos campos es endulzado con productos químicos líquidos, denominados secuestrantes de H2S, cuyo método consiste en la inyección continua y directa del producto químico en las líneas de flujo multifásico y/o monofásico directamente en los pozos y/o en las estaciones de flujo. Actualmente la producción en el área FRAMOLAC está limitada al yacimiento Eoceno “B” Superior. Por varios años, era conocido que las concentraciones de H2S y CO2 en el yacimiento Eoceno “B” Superior variaban. Un estudio detallado fue iniciado para mapear los perfiles de concentración de los gases ácidos a lo largo del área y abordar la migración de los mismos dentro de este. Esto incluyó la medición de H2S y CO2 de corrientes de pozo de una amplia área y las huellas geoquímicas de los crudos de FRAMOLAC. Por primera vez, las concentraciones de H2S y CO2 fueron mapeadas a lo largo del campo. La migración de H2S y CO2 en la parte norte del campo tiene serias implicaciones debido a que la planta de separación gas-crudo (GOSP), fue diseñada para el procesamiento de crudo dulce. Si la migración es probada, las facilidades en la parte norte del campo necesitan ser mejoradas para manejar crudo ácido. Las concentraciones de H2S y CO2 en el área de Moporo Tierra presentan valores más altos en comparación con las áreas de Franquera-La Ceiba y las concentraciones más bajas se localizan hacia el área de Moporo Lago, desconociéndose la génesis de los gases ácidos que intervienen en los procesos de extracción en el área FRAMOLAC. Los yacimientos del área FRAMOLAC, ubicados en el occidente de Venezuela, contienen dos clases de crudos reflejados por sus gravedades API, contenidos de saturados y aromáticos, además de sus composiciones totales de nitrógeno, azufre y 3 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. oxígeno (compuestos NSO). La biodegradación parece haber tenido un rol importante en el control de las composiciones de las dos clases de crudo. Las relaciones de isótopos de azufre (34S) son reportados en partes por mil (‰) de la relación 34 S/32S, relativa al estándar de referencia internacional CDT. Los isótopos de azufre son muy útiles para determinar el origen del H2S. El H2S generado por bacterias reductoras de sulfato generalmente tiene una composición isotópica negativa (< 0 ‰), mientras que el H2S producido por Reducción Termoquímica de Sulfato generalmente refleja el valor de la anhidrita de la cual se formó (> 10 ‰). Adicionalmente, la composición isotópica del sulfuro de hierro (pirita) en el yacimiento proporciona evidencia sobre si el H2S fue removido por reacción con el hierro durante la migración. En una revisión detallada de la documentación existente, entrevistas con los especialistas de mayor experiencia en esta actividad y la información publicada oficialmente en artículos y boletines empresariales del pasado y presente siglo, pudo comprobarse que prácticamente no existen reportes de que se hayan realizado estudios relacionados con los gases ácidos, lo que se hace más prioritario en la actualidad debido a las implicaciones que ya se mencionaron y que abarcan todas las etapas del proceder petrolífero, incluyendo la seguridad y la salud de las personas y la estrecha relación ya publicada que existe entre la presencia de este gas y la acumulación del petróleo. En correspondencia con esto se propone el siguiente diseño de investigación. Problema de investigación desconocimiento del mecanismo de generación de gases ácidos tanto en el crudo como en los gases. Objeto de estudio. Crudo y gases ácidos, correspondiente a los pozos petroleros del área FRAMOLAC. Campo de acción. Geoquímica del crudo de gases ácidos. Objetivo general 4 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Determinar la génesis, migración del crudo y gases ácidos del yacimiento Eoceno “B” Superior del área FRAMOLAC, a través de correlaciones químicas e isotópicas. Objetivos específicos  Caracterizar desde el punto de vista fisicoquímico muestras de crudo y gas en el área FRAMOLAC.  Caracterizar las composiciones isotópicas de las especies de azufre presentes en el crudo y gas del área.  Establecer el mecanismo de generación de H2S y/o CO2 y su migración en el área de FRAMOLAC. Hipótesis Si se realizan las correlaciones químicas e isotópicas en muestras de crudo y gas se podrá determinar la génesis y migración de los gases ácidos presentes en el yacimiento del Eoceno “B” Superior del área FRAMOLAC. Para desarrollar esta investigación se tuvieron en cuenta métodos teóricos y empíricos de la investigación científica: Métodos teóricos:  Análisis y síntesis de la información obtenida a partir de la revisión de la documentación y literatura especializada.  Inductivo – deductivo: para determinar los mecanismos de formación y migración de los gases ácidos.  Métodos empíricos: en la presente investigación se aplican:  Las entrevistas a técnicos y especialistas: para comprobar la existencia de investigaciones y antecedentes relacionados con el tema.  La observación directa en el área de estudio durante toda la investigación.  Métodos y herramientas de la química analítica:  Procesamiento para la elaboración de mapas por medio del simulador Discovery. El trabajo representa un aporte científico al constituir un estudio conclusivo sobre el mecanismo de generación de gases provenientes del crudo y gas que se considera pionero debido al no registro de estudios similares realizados anteriormente. 5 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. También es de importancia práctica ya que la información que se genera permitirá hacer precisiones en el proceso productivo de la empresa, del mismo modo que contribuirá a la vigilancia tecnológica y a medidas relacionadas con la seguridad del trabajo. La tesis se estructuró del siguiente modo: La introducción en la que se presenta el problema científico, el objetivo general y la hipótesis de la misma. Tres capítulos denominados del modo siguiente: Capítulo I. Geoquímica de los yacimientos de petróleo y gases ácidos asociados. Capítulo II. Materiales y métodos de investigación. Capítulo III. Principales resultados sobre la génesis y migración de los gases ácidos. 6 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. CAPÍTULO I – GEOQUÍMICA DE LOS YACIMIENTOS DE PETRÓLEO Y GASES ÁCIDOS ASOCIADOS. 1.1 Introducción 1.2 Antecedentes 1.3 Geoquímica de yacimientos petrolíferos 1.3.1 Geoquímica de H2S y CO2 1.3.2 Composición isotópica del azufre y carbono 1.3.3 Fraccionamiento isotópico del H2S 1.4 Mecanismos de generación del H2S y CO2 1.4.1 Dióxido de carbono 1.4.2 Sulfuro de hidrógeno 1.5 Ubicación geográfica 1.5.1 Área del campo Franquera 1.5.2 Área del campo Moporo 1.5.3 Área del campo La Ceiba 1.6 Características geólogo-tectónicas 1.6.1 Estratigrafía regional campo Franquera y Moporo 1.6.2 Estratigrafía regional campo La Ceiba 1.6.3 Geología estructural campo Franquera 1.6.4 Geología estructural campo Moporo 1.6.5 Geología estructural campo La Ceiba 1.7 Conclusiones 1.1 Introducción En el presente capítulo se muestran las recopilaciones de algunos trabajos o estudios que anteceden a esta investigación, asimismo se refieren las bases teóricas que sustentan el estudio isotópico del azufre en crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior. Para Hernández et al. (2004) el marco teórico “es un compendio escrito de artículos, libros y otros documentos que describen el estado pasado y actual del conocimiento sobre el problema de estudio”. 1.2 Antecedentes A continuación, se citan aquellos estudios que se han realizado a nivel nacional sobre el tema, que son similares al ejecutado; por tal motivo, se han seleccionado 7 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. aquellos que guardan relación con el estudio propuesto, para lo cual se consideró su relevancia y cercanía en el tiempo. - Manowitz et al. (1990) realizaron un estudio referente a la composición isotópica del azufre en muestras de crudo del Campo Costanero Bolívar (Venezuela), donde destacan que el crudo en el campo Costanero Bolívar de Venezuela ha sido dividido en cinco clases principales de petróleo que se cree reflejan en gran medida las variaciones causadas por la biodegradación en el yacimiento. En este trabajo, treinta crudos del campo Costanero Bolívar fueron colectados, estos crudos fueron caracterizados por su gravedad API, porcentaje de saturados aromáticos, NSO y compuestos de asfaltenos, cromatograma de gas para crudo, fracciones de C4-C7 y aromáticos. Concurrentemente, 24 aguas asociadas fueron también muestreadas y analizadas para Ca2+, Mg2+, Na+, HCO3-, CO32-, SO42-, pH y sólidos totales disueltos (STD), de los cuales 27 de estos crudos se analizaron por separado para el contenido de azufre y valores  34 S. Las muestras fueron oxidadas en una bomba Parr Instrument; el sulfato fue precipitado con Ba2+ y el BaSO4 precipitado sirvió para la determinación gravimétrica de la conversión del contenido de S a SO2 para la espectrometría de masa. - Alberdi (1996) realizó una caracterización geoquímica de tres (3) muestras de crudos de diferentes pozos del yacimiento en estudio, con el objetivo de analizar la fracción C15- y la gravedad ºAPI para determinar la compatibilidad de los mismos, los crudos de los pozos VLG-3772 abierto a producción al momento de la toma de la muestra en las arenas C-2 y el crudo del pozo VLG-3780 abierto a producción de las arenas C-3, ambos presentaron 33 °API, por otra parte el crudo del pozo VLG-3786 presentó 25,8 °API pareciendo ser una mezcla de los crudos de las arenas C-1 y C2. Los crudos de los pozos VLG-3772 y VLG-3780, considerando su similitud composicional, permiten concluir que entre los yacimientos C-2 y C-3 existe una buena comunicación vertical, al menos, en el área drenada por los mismos, sin embargo en dicho trabajo se recomendó caracterizar una mayor cantidad de pozos y hacer énfasis en el crudo de la arena C-1 cuyas características posiblemente sean diferentes a las de los crudos de las arenas C-2 y C-3. 8 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. - López y Alberdi (1997) destacaron el mecanismo de generación de H2S en el área Urdaneta Lago. Ellos consideran que el H2S presente en estos yacimientos es originado a partir de la maduración térmica del crudo en el yacimiento, proponiendo que las mayores concentraciones de H2S presentes en los yacimientos carbonáticos respecto a los siliciclásticos, está relacionado a la eliminación eficiente del H2S, en estos últimos, debido a la formación de sulfuros (pirita). - Marcano y Alberdi (2001) estudiaron que en el área de Anaco se han presentado problemas de corrosión en tuberías, generando comunicación mecánica. Dicha corrosión se relacionó a las concentraciones de CO2 producidas en estos campos. Datos operacionales de 299 pozos indican que 79 pozos están comunicados detectándose concentraciones de CO2 que oscilan entre 0,40 % y 17,20 %. En este caso el CO2 actúa como contaminante, generando problemas de producción. Es recomendable en estos campos, profundizar el estudio del origen de este gas. - Marcano y Alberdi (2001), estudiaron que en el campo Yucal-Placer (Estado Guárico) han sido reportadas las mayores concentraciones de CO2 en Venezuela, con valores que oscilan entre 2,28 % y 27 %. De acuerdo a estudios de isótopos estables, dicho gas tiene un origen mayormente inorgánico, producto de la descomposición térmica, probablemente en medio ligeramente ácido, de cemento calcáreo y/o roca carbonática. En este caso en particular es importante destacar el aumento del por ciento de CO2 con la profundidad. Adicionalmente el CO2 de los yacimientos más someros es más liviano, presentando  13 C= -12 ‰, indicando un origen orgánico, mientras que el CO2 encontrado a mayor profundidad es más pesado con  13 C= -3 ‰. Es probable que la generación del CO2 obedezca a la reacción entre caolinita y carbonatos para producir clorita y CO2; dicha reacción es controlada por la temperatura y es más efectiva con la profundidad. - Por último se seleccionó el estudio realizado por Centeno (2007) donde analizó las consecuencias que tienen el CO2 y el H2S sobre el material cementante utilizado en la construcción de pozos petroleros. Ambos gases presentaron un alto potencial de disolución de los minerales que constituían el material cementante, salvo en pruebas con H2S (sin presencia de CO2), donde el efecto es corrosivo, destruyendo la matriz del material cementante. Este comportamiento es inhibido cuando está presente el 9 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. CO2, el cual ejerce una acción neutralizante (reacción ácido-base) en el cemento. Por lo tanto, basado en la existencia de estos dos gases, la alteración del material es significante cuando aumenta la relación H2S/CO2. Estos resultados le permitieron proponer un modelo matemático capaz de permitir interpretar el comportamiento del material cementante en función de parámetros fisicoquímicos, a fin de evaluar la durabilidad del material cementante. 1.3 Geoquímica de yacimientos petrolíferos La geoquímica de yacimientos abarca el estudio de los fluidos en los yacimientos de petróleo (crudo y gas), sus orígenes e interacciones con el yacimiento (Larter y Aplin, 1994). También puede ser definida como la elucidación mediante caracterización elemental, isotópica y molecular, los procesos de entrampamiento, llenado de fluidos en el yacimiento, la naturaleza de las interacciones y las variaciones en composición y propiedades en el tiempo (López, 2005). Algunas de las áreas de estudio de la geoquímica de yacimientos son las siguientes:  Distancia de migración y dirección de llenado del yacimiento  Grado de mezcla de crudos  Continuidad del yacimiento  Monitoreo de producción  Determinación de heterogeneidades (calidad de yacimientos y fluidos)  Predicción y explicación de fenómenos relevantes para el manejo de los yacimientos (por ejemplo, precipitación de sólidos) 1.3.1 Geoquímica de H2S y CO2 Los mecanismos de generación de gases ácidos en los yacimientos petrolíferos es posible abordarlos desde dos perspectivas diferentes en cuanto a su génesis: i.estudio de la generación del CO2 y H2S en las cuencas sedimentarias (connotaciones de tiempo geológico) y ii.- producción de estos gases como subproductos de la intervención del hombre en el yacimiento, bien sea para el mantenimiento de la presión (inyección de agua) o para el incremento del factor de recobro (métodos térmicos) (Cabrera, 2012). Esos dos mecanismos de generación de gases ácidos se esquematizan en la figura 1. 10 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 1. Procesos de estudio de los gases ácidos en yacimientos petrolíferos. Fuente: Cabrera (2012) 1.3.2 Composición isotópica del azufre y carbono Los valores δ13C y δ34S son empleados en los estudios de correlación crudo-crudo y crudo-roca fuente. En base a los valores δ13C es posible definir crudos y bitúmenes de fuentes orgánicas terrestres y marinas (Peter et al., 2005). La interpretación de los valores obtenidos en una muestra en lo referente al contenido de isótopos de carbono y azufre en el CO2 y H2S, respectivamente, es una de las maneras de inferir el origen de estos gases en un yacimiento y las causas de sus diferencias en proporción (fraccionamiento). Es también adecuada la generación de mapas de tendencias areales y la construcción de perfiles de tendencia del H2S y CO2 en profundidad, con el objetivo de estudiar el origen de este gas ácido (Rodríguez y Centeno, 2008). En cuanto al fraccionamiento isotópico del azufre, los rangos de valores  34S varían de acuerdo a la fuente de H2S. Los mecanismos que involucran generación térmica de H2S por craqueo a altas temperaturas, mantienen la relación isotópica de la fuente 11 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. original, debido a que el craqueo no realiza ningún tipo de diferenciación entre el azufre con peso molecular 34 (34S) o el azufre con peso molecular 32 (32S). Por el contrario, los procesos de generación de H2S mediatizados por bacterias realizan un marcado fraccionamiento isotópico, asociado a la preferencia de las bacterias por utilizar el isótopo menos pesado (32S) (Rodríguez y Centeno, 2008). 1.3.3 Fraccionamiento isotópico del H2S El cálculo para el fraccionamiento isotópico del azufre es el valor de  (delta), expresado en partes por mil con el símbolo ‰. La referencia es el estándar internacional del azufre CDT (Canyon Diablo Troilite), 34 S/32S = 449,94 x 10-4 (Thode et al., 1961);  34 S = 0,00 ‰. El valor de  34 S en partes por mil es definido como:   34 S      S / 32S muestra   1  1.000 34 S / 32S CDT  34   1 La figura 2 muestra los intervalos isotópicos generales para diferentes fuentes de H2S. 34 Figura 2. Rangos de valores δ S para las diferentes fuentes de H2S. Fuente: Alberdi et al. (2002) 1.4 Mecanismos de generación del H2S y CO2 Los procesos por los cuales el H2S y eventualmente el CO2 son producidos en los yacimientos, pueden ser de origen natural o antrópico. Es decir, para el primer caso, 12 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. el H2S puede formarse a partir de las bacterias reductoras de sulfato, reducción termoquímica del sulfato o maduración del crudo. Por el contrario, estos gases también pueden ser generados como subproductos del proceso de acuatermólisis cuando se implementan los procesos de inyección continúa o alterna de vapor (Cabrera, 2012). En la figura 3 puede apreciarse que el H2S y CO2 pueden tener origen tanto orgánico como inorgánico. En el caso del origen orgánico, uno de los procesos implica la presencia de microorganismos que metabolizan la materia orgánica en búsqueda de nutrientes. De acuerdo al tipo de bacteria, las reacciones pueden desarrollarse en condiciones aeróbicas o no, lo cual depende de las condiciones del medio y la profundidad del sistema sedimentario (Hunt, 1996). Cuando la degradación ocurre por incremento de temperatura y profundidad de la secuencia sedimentaria, se habla de descomposición térmica de la materia orgánica, donde el material húmico continental es la principal fuente de CO2. Otro proceso que implica reacciones de las fracciones de crudo que contienen oxígeno y azufre con vapor de agua en el yacimiento, es la acuatermólisis. La alteración de estas fracciones pesadas de crudo genera CO2, en condiciones de altas temperaturas y presiones. Reducción de sulfato bacteriano Descomposición térmica de orgánicos Origen orgánico Acuatermólisis Reducción termoquímica del sulfato Disolución de minerales de azufre Origen inorgánico Reducción no oxidativa de la pirita Figura 3. Mecanismos de generación de CO2 y H2S Con respecto al origen inorgánico se pueden visualizar procesos donde el sulfato es reducido por los hidrocarburos, lo cual significa que los compuestos orgánicos se 13 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. oxidan a temperaturas mayores a 100 °C y sin la intervención de bacterias (Hunt, 1996; Lesniak et al., 2003). Este proceso es conocido como Reducción Termoquímica de Sulfatos (RTS) (Machel, 2001). Es decir, el H2S resulta de la reducción del sulfato, mientras que el CO2 proviene de la oxidación del crudo. 1.4.1 Dióxido de carbono El CO2 en sistemas sedimentarios puede ser de origen orgánico e inorgánico (Hunt, 1996). Su generación puede estar relacionada directamente a la secuencia sedimentaria o provenir de otros sistemas sedimentarios, ígneos o metamórficos, los cuales pueden estar ubicados próximos al yacimiento o a grandes distancias del mismo. En tal sentido, la distribución de CO2 en yacimientos presenta grandes variaciones en cuanto a su concentración en el gas natural, producto de las distintas fuentes de las cuales proviene, aunado a la alta reactividad y solubilidad en fluidos de formación (Centeno, 2007). En el anexo 1 son descritos los mecanismos comunes de generación de CO2. 1.4.2 Sulfuro de hidrógeno Es un gas altamente reactivo, la mayor parte del H2S es convertido en los sedimentos a azufre elemental, sulfuros metálicos y compuestos organosulfurados (Centeno, 2007). Un ejemplo de la formación de sulfuro de hierro y de azufre elemental, a partir de la generación de H2S, es mostrado en el siguiente conjunto de reacciones (ecuaciones 2, 3 y 4, Hunt, 1996): CH 4 g   SO42ac  H ac  HCO3ac  H 2 Ol   H 2 S  g  (2) 2 FeOH 3s   H 2 S ( ac)  2 Fe ac2  2 H 2 O(l )  4OH (ac)  S (0s ) (3) Fe (2ac )  H 2 S ( ac)  2OH ac  FeS ( s )  2 H 2 O(l ) (4) En el anexo 2 son descritos los diferentes mecanismos de generación de H2S. 1.5 Ubicación geográfica El área de estudio que abarca el proyecto FRAMOLAC se encuentra situado al sureste de la Cuenca del Lago de Maracaibo, comprendido por los yacimientos del 14 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Eoceno B de las regiones lago y tierra (Franquera, Moporo y La Ceiba) sobre una extensión areal de 620 km2 (figura 4). Los campos Franquera, Moporo y La Ceiba (FRAMOLAC) ubicados en tierra y adscritos a la División Sur del Lago Trujillo, se encuentran situados entre el Estado Trujillo y el Estado Zulia de Venezuela, son campos en desarrollo cuyos datos oficiales indican un POES de 7.749 MMBNP, unas reservas recuperables de crudo liviano de 1.483 MMBNP y cuentan actualmente con 9 yacimientos en producción, 35 pozos activos, proporcionando un caudal de producción de aproximadamente 65.000 BNPD de crudo y 21 MMPCND de gas. El primer pozo perforado en estos campos de tierra se realizó en La Ceiba en el año 1998, y de allí en adelante se ha continuado con la perforación de pozos en estos campos, contando con un plan de explotación a 20 años. Area Proyecto FRAMOLAC Bloque VII Ceuta Campos Moporo, Franquera, La Ceiba, San Lorenzo, Tomoporo Tradicional y Área 8 Norte VII Figura 4. Ubicación geográfica del área de FRAMOLAC. Fuente: PDVSA. (2013) 1.5.1 Área del campo Franquera El campo Franquera se encuentra ubicado al sureste del parcelamiento Tomoporo entre el Estado Zulia y Trujillo a una distancia de 6 km al este de la costa del Lago de Maracaibo (figura 5). Desde el punto de vista geológico está en el bloque deprimido de la Falla Pasillo 1, la cual limita el área hacia el este con el yacimiento Eoceno B-4 15 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. VLG-3729. El pozo descubridor fue el FRA-1X, perforado el 24 de noviembre de 2004, con el propósito de evaluar la prospectividad del área en las arenas basales de Paují y Misoa (desde B Superior a C Superior) de edad Eoceno hasta el Grupo Cogollo de edad Cretácico. El mismo está ubicado en el parcelamiento Ciénaga del Carrillo al norte del Caño Carrillo y al sureste del parcelamiento Tomoporo en el Municipio Baralt del Estado Zulia a 3,2 km al sureste del pozo TOM-0001, 5,2 km al noreste del pozo TOM-0008 y 4,3 km al noreste del TOM-0019. Posee tres (03) nuevos yacimientos, B4 FRA0001, B3 FRA0001 y B1 FRA0001, Unidades Informales “B1”, “B3” y “B4” de la formación Misoa (Chacín et al., 2012). Figura 5. Ubicación del campo Franquera (Yacimientos B-1 FRA0001 y B-4 FRA0001). Fuente: PDVSA. (2013) 16 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 1.5.2 Área del campo Moporo Comprende tanto el área del lago (Moporo Lago) como de Tierra (Moporo Tierra) ubicado hacia el este de la Falla de Pueblo Viejo, cuyo yacimiento es el B4 VLG3729, formación Misoa de edad Eoceno medio, situado al sureste del Campo Ceuta, dando una superficie total de 68.21 km2 (figura 6). Al igual que muchos yacimientos del Eoceno de la formación Misoa en la Cuenca de Maracaibo, constituye uno de los reservorios más productivos para la corporación (Chacín et al., 2012). El entrampamiento de este yacimiento es básicamente estructural, siendo limitado al oeste por la falla VLG-3866 (Pueblo Viejo), al norte por la falla VLG-3729, hacia el este por las fallas de dirección N-S que separan las regiones 1 y 6 de la zona denominada pasillo, y hacia el sur por un contacto agua petróleo a 1750 pies observado a nivel de B-4 en las regiones 3 y 5. Figura 6. Ubicación del Yac. B Sup. VLG-3729. Fuente: PDVSA. (2013) 17 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 1.5.3 Área del campo La Ceiba Se encuentra ubicado en el área de tierra, en la costa este del Lago de Maracaibo, Municipio La Ceiba, Estado Trujillo. Limita con el Campo Moporo al oeste, extendiéndose hasta el límite sur de los campos Barúa y Motatán por el norte, llegando hasta el Flanco Andino en el límite sur, dando una superficie total de 1082 km2 (figura 7). El área La Ceiba fue dividida en 15 bloques, con un área de 497,83 km2. Geológicamente los yacimientos del Campo La Ceiba se encuentran en trampas estructurales con acumulaciones probadas y estimadas principalmente en las estructuras de pliegues de inversión de las fallas de orientación NNE-SSO, interactuando con un sistema de fallas transcurrentes en dirección aproximada E-O, paralelas al sistema de fallas de rumbo del yacimiento vecino al norte (B4 VLG3729) (Chacín et al., 2012). Figura 7. Ubicación del Campo la Ceiba. Fuente: PDVSA. (2013) 18 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 1.6 Características geólogo-tectónicas 1.6.1 Estratigrafía regional campo Franquera y Moporo La secuencia estratigráfica que se perfora en el área de Moporo y Franquera, está constituida de lo más reciente (tope) a lo más antiguo (base) por las siguientes formaciones (figura 8): Formación El Milagro (Plioceno Tardío-Pleistoceno): Arenas friables, finas a gruesas, limos micáceos, interestratificados con arcillas arenosas y lentes lateríticos bien cementados. Estos sedimentos son de aguas dulces y llanas de carácter fluvial y paludal, que se depositaron sobre un amplio plano costanero de poco relieve, y estuvieron expuestos a la meteorización y anegamiento por lo menos tres veces durante el Cuaternario. Formación Onia (Plioceno Tardío-Pleistoceno): Areniscas y limolitas de grano grueso a fino, arcillosas, micáceas y friables, localmente con capas calcáreas. El contacto superior es transicional y ocasionalmente interdigitado con la formación El Milagro (suprayacente). La formación Onia es una de varias formaciones no marinas en la Cuenca de Maracaibo (tal como la formación El Milagro) y de probable correlación lateral con el flanco norandino por medio de las formaciones Carvajal y Necesidad. Existen dudas sobre sus correlaciones a través de la cuenca. Formación La Puerta (Mioceno Tardío): Está compuesta por argilitas abigarradas, limolitas, areniscas macizas y friables. La unidad contiene intercalaciones marinas de menor espesor y está subdividida en tres miembros denominados en secuencia ascendente Poro, Playa y Timoteo. El Miembro Timoteo es el más superior y su contacto es concordante con la formación Onia (suprayacente). El Miembro Playa es el intermedio de la formación La Puerta y se caracteriza por su predominio de areniscas que lo distinguen de la litología fundamentalmente arcillosa de los miembros adyacentes (Poro y Timoteo). El Miembro Poro es el más inferior y posee grandes desarrollos de capas de arcilla y menos proporción de areniscas. En general, la formación La Puerta correlaciona en su parte media y tope (miembros Playa y Timoteo) con la formación Isnotú en el Flanco Norte de Los Andes. 19 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Formación Lagunillas (Mioceno Medio): En el campo Bachaquero la formación Lagunillas está subdividida en tres miembros, que de base a tope son: Lagunillas Inferior, Laguna y Bachaquero. El Miembro Bachaquero es el superior y está formado por areniscas arcillosas potentes y su contacto es de carácter concordante con el Miembro Poro de la formación La Puerta. El Miembro Laguna es el intermedio de la formación Lagunillas y consiste en alternancias de areniscas bioturbadas correspondiente a canales de marea o estuarinos junto a lutitas fosilíferas depositadas en ambientes marinos de plataforma de aguas someras a medias. El Miembro Lagunilllas Inferior, constituye el intervalo basal de la formación Lagunillas y representa la evolución de un sistema deltáico destacándose hacia su base los depósitos más antiguos correspondientes a canales fluviales (rellenos de paleovalles); progresivamente Lagunillas Inferior-Laguna es concordante y transicional. La formación Lagunillas es equivalente lateral de la formación Isnotú en el Flanco Norte de Los Andes. Formación La Rosa (Mioceno Temprano): Constituida principalmente por sedimentos marinos (predominantemente lutíticos), ha sido subdividida en dos miembros que en orden ascendente son Santa Bárbara y Lutitas de la Rosa (Informal). El miembro Lutitas de La Rosa está constituido primordialmente por lutitas grises marinas, mientras que el miembro Santa Bárbara, está conformado por areniscas arcillosas poco consolidadas. Formación Paují (Eoceno Medio): Esta formación es infrayacente en forma discordante a la Formación La Rosa. Se encuentra constituida de una espesa secuencia de lutitas, claramente diferenciable de las areniscas de la formación Misoa infrayacente. Las lutitas típicas tienen color gris medio a oscuro y son macizas a físiles y concrecionarias. Frecuentemente exhiben fractura concoidal. Hacia la base de esta formación existe el desarrollo de unas capas de areniscas glauconíticas. Formación Misoa (Eoceno Temprano): En contacto concordante a la formación Paují se encuentra la formación Misoa. A grandes rasgos, está constituida por areniscas, limolitas y lutitas intercaladas. Las areniscas presentan tamaño de grano variado, pero en general, son de grano fino y gradan a limolitas; son duras, micáceas y 20 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. carbonáceas. Esta localización se perforó hasta la sub-unidad B-1 de la formación Misoa. Figura 8. Columna estratigráfica generalizada del Campo Ceuta-Tomoporo. Fuente: PDVSA. (2013) 1.6.2 Estratigrafía regional campo La Ceiba La secuencia estratigráfica en el campo La Ceiba está constituida de base a tope como se describe a continuación (ver figura 9): La secuencia se inicia con la formación Colón, de edad Cretácico, la cual está integrada por lutitas microfosilíferas de color gris oscuro a negras, posteriormente se depositaron en forma discordante la formación Misoa durante el Eoceno, formada por la intercalación de areniscas y lutitas. Suprayacente a esta, se encuentra en forma discordante los sedimentos de la formación Palmar, correspondientes a intercalaciones de areniscas y argilitas. Posteriormente se depositaron los 21 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. sedimentos de la formación Isnotú durante el Mioceno, conformados predominantemente por arcillas e intercalaciones de areniscas. Sobre estas formaciones del Mioceno se sedimentaron en forma concordante la formación Betijoque de edad Mio-Plioceno, conformados por conglomerados macizos, arcillas macizas y areniscas poco consolidadas. En forma concordante la cuenca se terminó de rellenar con sedimentos de la formación Carvajal de edad reciente, que consiste de arenas y gravas macizas mal cementadas. La formación Misoa corresponde a la unidad estratigráfica prospectiva en el área y está dividida operacionalmente en los miembros informales denominados “Arenas B” y “Arenas C”. La sección superior de la formación Misoa la integran las “Arenas B" clasificadas en B-Superior (B-1 a B-5) y B-Inferior (B-6 y B-7); mientras que la sección inferior la constituyen las “Arenas C”, divididas a su vez en C-Superior (C1C3) y C-Inferior (C4-C6). Como se mencionó anteriormente, la formación Misoa en el Campo La Ceiba se encuentra erosionada hacia el tope producto de la Discordancia del Eoceno, encontrándose que hacia el norte (Pozo CEI-6X), la Unidad B-1 y parte de B-2 fueron removidas, mientras que hacia el sur (Pozo CEI-3X), la erosión fue mayor, alcanzando incluso hacia la base de la Unidad B-4. Las Unidades B-4 y B-6, son las más prospectivas en el área. Las mismas están separadas verticalmente por una lutita regional (Unidad B-5), de un espesor menor de 500 pies, que separa hidráulicamente las zonas de B Inferior y B Superior. 22 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 9. Columna Estratigráfica Campo La Ceiba. Fuente: PDVSA. (2013) 1.6.3 Geología estructural campo Franquera Estructuralmente, el campo Franquera está constituido por un monoclinal contra la falla normal VLG-3729, la cual fue parcialmente invertida durante el Eoceno Medio y Mioceno, de rumbo NO-SE con un buzamiento suave de 3º a 5º hacia el sur. Las fallas que lo cruzan son normales y desplazamientos que varían entre 50 y 200 pies. Las fallas principales tienen una dirección preferencial N-S. Esta estructura está delimitada hacia el norte por la Falla VLG-3729 de dirección general O-E y buzamiento al norte, originalmente de tipo normal, la cual fue parcialmente invertida durante el Eoceno Medio y Mioceno, alcanzando saltos verticales entre 50 y 200 pies a nivel del Terciario. Debido al aumento de espesor de los niveles más profundos, el salto inverso solo se observa en los niveles someros, (Paují, Tope de Misoa), mientras que en los niveles subyacentes, el salto es aparentemente normal, aunque el último movimiento de la falla haya sido inverso. El límite oeste lo constituye la falla normal denominada Pasillo 1, que buza hacia el este y 23 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. tiene una dirección preferencial NNO-SSE, la cual se profundiza hasta el Paleoceno y presenta saltos verticales de hasta 400 pies. Hacia el este, el límite está definido por una falla normal con buzamiento hacia el este, que se denomina Falla TOM-1, la cual presenta un salto vertical de hasta 600 pies. Hacia el sur la estructura monoclinal es cortada preferencialmente en dirección oesteeste por la falla VLG-3783, con buzamiento al norte y de componente normal, posee saltos verticales que alcanzan los 300 pies aproximadamente. El pozo FRA-0003 estructuralmente a nivel del Eoceno (Unidades B-1 y B-4), está ubicada al oeste del bloque homoclinal fallado, el cual a este nivel presenta suaves buzamientos (3-5°). Este bloque monoclinal está delimitado por las fallas principales que enmarca el Campo Franquera y presenta además cortes transversales de fallas secundarias normales e inversas de dirección preferencial NNO-SSE, con saltos que oscilan entre 100-150 pies, relacionadas con la extensión del margen de la cuenca durante el Eoceno y con los eventos de compresión de la cuenca durante el Mioceno (Figura 10). Figura 10. Marco Estructural Franquera. Fuente: PDVSA. (2013) 24 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 1.6.4 Geología estructural campo Moporo El yacimiento "B Sup VLG-3729" ha sido dividido estructuralmente en seis regiones, delimitadas por fallas claramente definidas a partir de los levantamientos sísmicos del área. Cada región presenta rasgos estructurales que las diferencian entre sí, tal como se describen a continuación: Los bloques estructurales correspondientes a las regiones 1 y 3, en rasgos generales están conformados por un homoclinal de rumbo ENE-OSO y un buzamiento aproximado de 3 a 7° hacia el sur-sureste, aunque hacia el oeste de ambos bloques estructurales, se observa un cambio en el buzamiento hacia el suroeste, producto de los esfuerzos compresivos contra la falla mayor del yacimiento (Falla VLG-3686). La región 2, está conformada por un homoclinal de rumbo NE-SO, con un buzamiento promedio de 4° al noroeste. La región 4, corresponde a un anticlinal con eje en dirección SO-NE, cuyos flancos poseen un buzamiento entre 5 y 10° hacia el NO, SO y SE. La región 5, está conformada por un anticlinal, cuyo eje se orienta en dirección N-S y un buzamiento entre 3 y 5° al sureste. La región 6 está representada por un homoclinal de rumbo O-E y buzamientos entre 3 y 5° al sur. El yacimiento "B Superior VLG-3729", está limitado como se describe a continuación: Al norte, por la falla normal VLG-3729 de dirección preferencial O-E y buzamiento hacia el norte, la cual separa el área 8 sur del Área 8 Norte, hacia el sur en las regiones 3 y 5, el yacimiento está limitado por un C.A.P. @ -17150' b.n.l., mientras que en la región 6 el límite lo constituye el C.A.P. @ -17270' b.n.l., Al oeste está limitado por la falla inversa VLG-3686 de dirección NO-SE y buzamiento hacia el noreste, la cual separa el área 8 sur del área 2 sur mientras que al este el límite lo constituye la falla normal pasillo 1, de dirección N-S y buzamiento al este (Figura 11). 25 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 11. Marco Estructural Yacimiento B-Superior VLG-3729. Fuente: PDVSA. (2013) 1.6.5 Geología estructural campo La Ceiba El Área La Ceiba está localizada entre dos estructuras de carácter regional (ambas de comportamiento transgresivo), al oeste por la Falla de Pueblo Viejo en dirección NNO-SSE, y al este por los sistemas de fallas del Alto de Barúa, con rumbo N-S. Localmente, el Área La Ceiba está cortada por dos sistemas de fallas, un sistema de fallas normales NO-SE, relacionadas con la extensión del margen de la cuenca durante el Eoceno y un sistema de fallas inversas E-O, relacionadas con los eventos de compresión de la cuenca durante el Mioceno y la consiguiente subsidencia. El área presenta una alta continuidad, con acumulaciones probadas y estimadas principalmente en las estructuras de pliegues de inversión de las fallas tipo pasillo, 26 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. propiciados en un sistema de fallas transcurrentes en dirección aproximada E-O paralelas al sistema de fallas VLG-3729, VLG-3783 y Ceiba 5; intersectado, a su vez, por el sistema de fallas normales de dirección noreste-sureste de edad Eoceno y el sistema de fallas inversas de edad Mioceno, de dirección NE-SO, creando un grupo de bloques o compartimentos que entrampan el hidrocarburo al nivel de las Arenas B Inferior y B Superior de la formación Misoa. Se estima que la inversión del sistema de fallas ocurrió durante el período del Eoceno hasta el Mioceno, después de la depositación de las arenas B de la formación Misoa, de edad Eoceno Superior (figuras 12 y 13). Figura 12. Mapa Estructural de los Yacimientos MISB6 CEI0003, MISB6 CEI0001 y MISB6 CEI0004. Fuente: PDVSA. (2013) 27 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 13. Mapa Estructural de los Yacimientos MISB6 CEI0005 y MISB6 CEI0006. Fuente: PDVSA. (2013) 1.7 Conclusiones En el presente capitulo, después de haber analizado las diferentes investigaciones que han tributado al conocimiento de la geoquímica de los yacimientos de petróleo, se han caracterizado los yacimientos del Eoceno B Superior de las regiones lago y tierra: Franquera, Moporo y La Ceiba, en cuanto a las condiciones geológicas en las que se encuentran emplazados. La columna estratigráfica del área correspondiente a los campos Franquera y Moporo está representada por secuencias terrígenas: areniscas, arcillas, lutitas y argilitas y en ocasiones material calcáreo, que van desde el Eoceno Temprano hasta el Plioceno Tardío-Pleistoceno. La secuencia estratigráfica en el campo La Ceiba está conformada por unidades cretácicas en su base, iniciando con la formación Colón, formada por lutitas 28 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. microfosilíferas y que muestra en su tope a la formación Carvajal de edad reciente, constituida por arenas y gravas. Estructuralmente los tres campos, a pesar de presentar rasgos tectónicos específicos, muestran como rasgo común la presencia de fallas normales de dirección noroeste-sureste. 29 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. CAPÍTULO II – MATERIALES Y MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN 2.1 Introducción 2.2. Tipo de investigación 2.3. Métodos empleados en la investigación 2.3.1 Selección de pozos del área 2.3.2 Selección de muestras 2.3.3 Geoquímica de gases para evaluación y monitoreo de H2S y CO2 2.3.4 Métodos y procesamiento 2.3.5 Análisis isotópicos de azufre de los sulfuros precipitados a partir del H2S 2.3.6 Cromatografía de Gases 2.3.7 Generación de mapas de isoconcentraciones de H2S y CO2 2.3.8 Técnicas para la recolección de información 2.4 Conclusiones 2.1 Introducción En este capítulo, se abordan los criterios metodológicos pertinentes al momento técnico operacional del proceso investigativo, se expone el conjunto de métodos, técnicas, protocolos e instrumentos que permitirán obtener la información requerida para el estudio propuesto. Se trata del abordaje del objeto de estudio para lograr confrontar la visión teórica del problema con los datos reales. Igualmente, se explican las estrategias metodológicas utilizadas, tales como: tipo de investigación, población y muestra, las técnicas e instrumentos de recolección de datos, así como la técnica de tratamiento, análisis de dichos datos y el procedimiento de la investigación. 2.2. Tipo de investigación Según el nivel de profundidad del conocimiento, esta investigación se considera de tipo descriptiva, bajo la modalidad de campo, pues mediante 4 campañas de muestreo en el área FRAMOLAC se recolectaron muestras de crudo y gas para realizarle análisis isotópicos de azufre de los sulfuros precipitados a partir de H2S y poder determinar el origen del H2S y CO2. 30 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. La presente investigación es descriptiva de campo porque los datos fueron recolectados directamente del cabezal del pozo para determinar el origen de gases ácidos en el área FRAMOLAC y poder generar mapas de isoconcentraciones de H2S y CO2 del área con la finalidad de disminuir la producción de gases ácidos e identificar el mecanismo de generación que predomina, dando solución a esta problemática que existe en el Distrito Sur del Lago Trujillo. Al mismo tiempo, la investigación es de tipo documental porque se consultaron manuales, libros, folletos, artículos, tesis de grado, entre otros, con la finalidad de recopilar información necesaria para la elaboración de la presente investigación. Según Cázares y otros (2000:18), la investigación documental “depende fundamentalmente de la información que se recoge o consulta en documentos, entendiéndose este término, en sentido amplio, como todo material de índole permanente, es decir, al que se puede acudir como fuente o referencia en cualquier momento o lugar, sin que se altere su naturaleza o sentido, para que aporte información o rinda cuentas de una realidad o acontecimiento”. 2.3. Métodos empleados en la investigación El estudio propuesto se adecuó a los propósitos de la investigación experimental, debido a que las muestras y datos obtenidos en el campo son llevados al laboratorio, para obtener los resultados y análisis que nos llevarán a determinar el origen y los mecanismos de generación de los gases ácidos, de tal manera que permita un adecuado estudio del yacimiento Eoceno “B” superior. En los laboratorios de PDVSA-INTEVEP, se sometieron a diferentes análisis geoquímicos las muestras de crudo y gas. - Análisis realizados al crudo: gravedad API, % V/N, %S,  34 S - Análisis realizados al gas: cromatografía de gas,  34 S (H2S) en precipitado de sulfuros, H2S (ppm) y CO2 (%). El procedimiento experimental se realizó en dos fases: la primera referida al tratamiento previo de las muestras de crudo y gas y luego, la segunda fase, 31 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. relacionada a la metodología correspondiente a los ensayos en condiciones estáticas y dinámicas, para evaluar el comportamiento de estas interacciones. El trabajo de esta investigación fue realizada a partir de: - Selección de pozos del área. - Selección de muestras. - Técnica de geoquímica de gases para evaluación y monitoreo de H2S y CO2. - Métodos y procesamiento. - Análisis isotópicos de azufre de los sulfuros precipitados a partir de H2S. - Técnicas para la recolección de información. 2.3.1 Selección de pozos del área Con la finalidad de realizar análisis químico e isotópico a las muestras de crudo y gas, se realizó un muestreo a la mayoría de los pozos que conforman el área FRAMOLAC, de esta manera, la población que sirvió como objeto de investigación fueron 48 pozos pertenecientes al área (Anexo 3), de los cuales 16 pozos están produciendo del Yacimiento B1 y 32 pozos del yacimiento B4, del Distrito Sur Lago Trujillo. Dicha selección contó previamente con un análisis realizado por el departamento de geoquímica en Los Teques Intevep, por cuanto hasta la fecha de inicio del presente estudio no existían análisis isotópicos de azufre a los sulfuros precipitados a partir de H2S. 2.3.2 Selección de muestras En este trabajo se presentan los primeros esfuerzos realizados en PDVSA Intevep para determinar la composición isotópica del azufre de 21 muestras de crudo correspondientes a los yacimientos de Moporo (Lago y Tierra) y La Ceiba, ubicados en el occidente de Venezuela. Cabe destacar que la caracterización isotópica del azufre en el crudo permite en primera instancia generar un mapa con la información de 34S de la zona de estudio con el objetivo de estudiar los principales procesos que controlan el ciclo biogeoquímico de este elemento en el yacimiento y asimismo, comprender el mecanismo predominante para la generación de H2S en el yacimiento. 32 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Adicionalmente, la información de los isótopos de azufre en los crudos resulta útil para interpretar la ocurrencia y nivel de biodegradación del crudo. La instrumentación usada para el estudio del crudo fue un Espectrómetro de Masa de Relaciones Isotópica (IRMS, por sus siglas en inglés) de Thermo Scientific, modelo DELTA V Plus, acoplado a un analizador elemental marca Thermo Scientific, modelo FlashEA 1112, mientras que en el estudio de los sulfuros precipitados a partir del H2S se utulizó un espectrómetro de masas de relaciones isotópicas (IRMS) de thermo scientific modelo DELTA V plus, acoplado a un analizador elemental (EA) marca Costech modelo 4010. Treinta (30) muestras de crudos del área FRAMOLAC fueron recolectados durante tres campañas de muestreo. Estos crudos fueron caracterizados por su gravedad API, porcentajes de saturados y aromáticos, compuestos NSO y asfaltenos, cromatografía de gases para crudo total, fracciones C4-C7 y aromáticos. En el presente trabajo, veintisiete de estos crudos fueron separadamente analizados para contenido de azufre y relación isotópica de azufre (34S). Las muestras fueron oxidadas en una bomba de la compañía Parr Instrument. El sulfato en el lavado de la bomba fue precipitado con Ba2+. El precipitado BaSO4 sirvió para la determinación gravimétrica de la conversión del contenido de azufre a SO2 para espectrometría de masas. Las relaciones 34 S/32S son presentadas como valores 34S. Los resultados mostrados en esta investigación corresponden a cuatro campañas de muestreo realizados el 11-15 de junio 2012, 13 de agosto de 2012, 27 - 31 de mayo 2013 y el 11 - 15 de noviembre de 2013 en los yacimientos del campo Franquera, Moporo y La Ceiba. 2.3.3 Geoquímica de gases para evaluación y monitoreo de H2S y CO2 Las muestras para la determinación del origen de los gases ácidos tienen distinta naturaleza. A continuación es presentado un esquema sencillo de las muestras a tomar y los análisis indicados para caracterizar los gases ácidos que originan la problemática en la generación y distribución del crudo (Figura 14). 33 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Análisis Gas -Análisis en Crudo -Contenido isotópico en crudo deshidratado, sulfuro de hidrógeno -Determinación % de C,H,S. gaseoso. -Caracterizados por su gravedad API, porcentajes de saturados y aromáticos, compuestos NSO y asfaltenos, cromatografía de gases para crudo total, fracciones C4-C7 y aromáticos. Figura 14. Toma de muestras para análisis de H2S y CO2. 2.3.4 Métodos y procesamiento 2.3.4.1 Muestreo de gas El procedimiento estándar para determinar la concentración de H2S ó CO2 en muestras de gas natural en puntos de producción (M-0461, 2006) está basado en las Normas GPA 2377-86 y ASTM D 4810-88. La Figura 15 muestra el esquema del aparato para la toma de muestra: 34 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 15. Esquema del equipo (modificado de GPA 2377-86 y ASTM D 4810-88). Fuente: García et al. (2006) En una primera etapa se realiza la inspección del punto de producción, verificando el sistema protector respiratorio, luego evaluar los riesgos del área. Es recomendable disponer de la planilla de reporte diario e identificar el punto de producción donde es realizada la toma de muestra. Seguidamente se verifica el estado del punto de producción y la presencia y estado de instrumentos de medición (manómetros y termómetros) en el punto de producción. Finalmente se selecciona el sitio de la toma de muestra en el punto de producción de tal forma que esta sea representativa del gas a analizar. Al reconocer la válvula fuente de conexión en el punto de producción, se abre y se deja pasar gas vigorosamente para limpiar la válvula. Se cierra la válvula y se instala un separador crudo/gas en la válvula fuente del punto de producción (Figura 16), se conecta el envase de recolección al separador crudo/gas y el envase para desechos al separador crudo/gas. Para la toma de muestra se abre la válvula fuente, la válvula de control B y la válvula de control D. 35 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 16. Conexión de separador crudo/gas El envase es colocado venteando hacia la atmósfera a través del orificio de acceso del envase de recolección (Figura 17). Es recomendable purgar el envase hasta haber desplazado todo el aire, durante 30 minutos como mínimo. Figura 17. Purga de envase de recolección Inmediatamente antes de aplicar cada medida, se prueba que la bomba de fuelle no tenga fugas. Se Inserta un tubo de detección cerrado y se presiona el fuelle (una bomba con fuga se abrirá durante la prueba) para la determinación de concentración. Se selecciona el tubo de detección adecuado, según el rango de concentración esperado de la muestra de gas. Si la concentración es desconocida se comienza por el tubo detector que mide una concentración mayor e se va disminuyendo hasta alcanzar el rango adecuado. La certidumbre en la lectura aumenta cuando el área coloreada cubre al menos hasta el 50 % de la escala en el tubo. Si esta región no es alcanzada empleando el número de carreras especificadas, hay que aumentar el número de éstas (siguiendo las recomendaciones del fabricante) y/o utilizar un tubo que registre un rango menor (M-0461, 2006). 36 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Se rompen los extremos del tubo detector e se inserta el orificio de salida del tubo (sin forzarlo) hasta la cabeza de la bomba de fuelle, registrando a la vez la temperatura a que sale el gas. El tubo detector solo puede utilizarse a una temperatura menor de 30°C, por lo que si la temperatura del gas fuese mayor, es necesario enfriarlo pasándolo a través de un baño de enfriamiento. Luego se coloca el tubo detector en el envase de recolección a través del orificio de acceso y el venteo. Es importante utilizar el envase purgado completamente de aire y controlar la válvula de forma tal que exista siempre un flujo positivo de gas saliendo del orificio de acceso y venteando durante el curso de toda la determinación Las mediciones reportadas realizadas con tubos calorimétricos tipo Drager, están basados en la reacción de acetato de plomo con H2S para generar como producto un precipitado color marrón oscuro de sulfuro de plomo: Pb(CH 3 COO) 2  H 2 S  PbS  2CH 3 COOH (5) La precisión analítica del Drager es baja: 15-25 %, pero es el único método de campo que permite, a un costo razonable, realizar monitoreos sistemáticos en todos los puntos de producción. La medición de Drager está afectada por las condiciones de humedad atmosférica; adicionalmente, el H2S es un compuesto muy reactivo que reacciona con el acero de las líneas de producción. Ambas condiciones son difíciles de controlar (Alberdi et al., 2002). De manera más detallada las reacciones del H2S en los tubos detectores que tienen lugar son (Da Silva et al.1983): Re acción 1 Re acción 2 Re acción 3 Pb 2   H 2 S  PbS  2 H  ( pardo claro) Hg Cu 2 2  H 2 S  HgS  2 H  H 2 S  CuS  2 H   ( pardo claro) Complejo (negro) (6) (7) (8) Luego que se estima la concentración de H2S con los Drager, es operada la bomba succionando el volumen de gas (100 cm3 por carrera) a través del tubo detector. En cuanto al número de carreras a efectuar, son seguidas las instrucciones del 37 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. fabricante para cada tipo de tubo. Seguidamente se quita el tubo detector de la bomba y se lee inmediatamente la concentración en la escala del tubo. El número que coincida con el final del área coloreada representa la concentración aproximada de H2S o CO2 (Figura 18) en la muestra de gas natural. Es necesario anotar la presión barométrica y la temperatura del gas que pasa a través del tubo detector Figura 18. Medición de la concentración de H2S y CO2 En las figuras 19, 20 y 21 se presentan la ubicación de los pozos con muestras de gases del área de FRAMOLAC. 38 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 2 km Muestras de gases (H2S y CO2) Figura 19. Mapa de ubicación de las muestras de gases captadas en pozos del área de Franquera. 39 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 2 km Muestras de gases (H2S y CO2) Figura 20. Mapa de ubicación de las muestras de gases captadas en pozos del área de Moporo. 40 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 2 km Muestras de gases (H2S y CO2) Figura 21. Mapa de ubicación de las muestras de gases captadas en pozos del área de La Ceiba. 41 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 2.3.4.2 Preparación de H2S y CO2 para análisis isotópico Los valores de isótopos de azufre y carbono en una muestra de gas están asociados a la fuente. Como el H2S es un gas que reacciona rápidamente con los aceros convencionales y con vidrio, para ser analizado en laboratorio fue capturado en bolsas especiales (Figura 22) pero aun así el tiempo transcurrido entre la toma de la muestra y la medición analítica en el laboratorio no puede ser mayor a 72 horas. Figura 22. Gas recolectado en bolsas especiales con una presión máxima de 5psi En vista de que los isótopos de azufre son cuantificados fuera del país, existe una metodología que permite precipitar el azufre del H2S (Figura 23) como un sólido estable mediante una reacción simple y estequiométrica. El compuesto formado es sulfuro de plata un sólido fácil de transportar que mantiene la relación isotópica del azufre en el H2S original. Figura 23.Precipitación de H2S H 2 S  AgCOOH 3  Ag 2 S  HCOOCH3 (9) 42 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. El H2S es burbujeado directamente desde el cabezal de los pozos sobre una solución de acetato de plata al 10 %. Al cabezal es conectado un separador y a la salida del separador tres trampas en línea, para evitar contaminación con crudo en aquellos pozos con alta producción. La fase gaseosa tomada y pasada por las tres trampas, es burbujeada por varios minutos sobre la solución de acetato de plata obteniéndose un precipitado de sulfuro de plata, sólido, insoluble (Kps = 6 x 10-51). 2.3.4.3 Muestreo de crudo El muestreo de crudos se efectuó a nivel de cabezal de pozo en las líneas de flujo, en cuyo caso fueron tomadas muestras de un (1) galón para pozos del área de Franquera, Moporo y La Ceiba. En la figura 24 es representado el esquema realizado en campo y los análisis aplicados en las muestras recolectadas. Figura 24. Esquema para la captura y análisis de muestras de crudos. En lo que respecta a la fracción C15-, la muestra se recolectó en envases de color ámbar de 100 mL y de boca de sello de 20 mm con septum de goma y tapa de aluminio. Para ello, fue necesario contar con mangueras de alta presión conectadas a un separador bifásico, dos (2) agujas con recubrimiento de cobre, una para inyectar el fluido y la otra para liberar presión, y la pistola de sellado de septum. Tomadas las muestras, éstas se llevaron al laboratorio para ser analizadas por cromatografía de 43 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. gases de crudo total (Whole Oil). En las figuras 25 y 26 se visualiza la forma de captar las muestras de C15-. Figura 25. Montaje instrumental para la toma de la fracción C15- Figura 26. Toma de muestra de la fracción C15- En los pozos seleccionados para la captura de la fracción C15- también se recolectaron muestras de crudos sin volátiles en envases de un (1) galón. En las figuras 27, 28 y 29 son apreciados los pozos con muestras de crudos sin volátiles y con volátiles (C15-) del área de FRAMOLAC. 44 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 2 km Muestra de crudo sin volátiles y con volátiles (C15-) Muestra de crudo (sin volátiles) Figura 27. Mapa de ubicación de las muestras de crudo del área de Franquera con y sin volátiles. 45 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 2 km Muestra de crudo sin volátiles y con volátiles (C15-) Muestra de crudo (sin volátiles) Figura 28. Mapa de ubicación de las muestras de crudo del área de Moporo Tierra con y sin volátiles. 46 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 2 km Muestra de crudo sin volátiles y con volátiles (C15-) Muestra de crudo (sin volátiles) Figura 29. Mapa de ubicación de las muestras de crudo del área de La Ceiba con y sin volátiles. 47 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 2.3.5 Análisis isotópicos de azufre de los sulfuros precipitados a partir del H2S Ensayo: Análisis isotópico del δ34S vía flujo continuo (EA-IRMS) Tipo de muestras: Sulfuros precipitados a partir del H2S Procedimiento experimental La instrumentación usada en este estudio fue un espectrómetro de masas de relaciones isotópicas (IRMS) de thermo scientific modelo DELTA V plus, acoplado a un analizador elemental (EA) marca Costech modelo 4010. Se utilizaron el PSO_1 y PSR_1 como patrones internos, los cuales están calibrados con el patrón internacional NBS-127 que a su vez esta referenciado a la escala internacional para el azufre (CDT). La introducción de las muestras y los patrones al (IRMS), fue vía flujo continuo mediante el uso del analizador elemental (EA). Las muestras y los patrones fueron pesados en una capsula de estaño mezclándola en una relación 1:1 con el V2O5 como agente oxidante para facilitar la reacción de combustión en caso de los sulfatos. Posteriormente las capsulas se colocaron en el automuestreador del analizador elemental (EA), las cuales caen en un reactor de combustión a 1000°C que posee una zona de oxidación (WO3) y una de Reducción (Cobre metálico), los productos generados del reactor (N2, SO2 y H2O), son transportados a una trampa de agua para la remoción de la misma, y posteriormente fluyen hacia la columna cromatográfica a 90 °C, donde son separados el N2 y SO2 para finalmente ser analizadas las relaciones isotópicas del azufre en forma de SO2 en el IRMS. 2.3.6 Cromatografía de Gases Como parte del estudio para identificar el origen y migración del H2S y CO2 en los campos Franquera, Moporo y La Ceiba (FRAMOLAC) ubicados en el occidente venezolano, se realizaron cuatro campañas de muestreo de fluidos (crudo y gas) durante el 2012 y 2013. Se utilizaron bolsas aluminizadas y un separador bifásico conectado directamente al cabezal para separar el gas del crudo. Las bolsas aluminizadas fueron analizadas por cromatografía de gases acoplado a un detector específico de azufre, considerando que el tiempo transcurrido entre la toma de la muestra y la medición analítica en el laboratorio no puede ser mayor a 72 horas. Se 48 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. recolectaron 13 muestras de gas de las cuales 8 corresponden al campo Franquera y 5 al campo Moporo. 2.3.7 Generación de mapas de isoconcentraciones de H2S y CO2 Para la elaboración de estos mapas fueron utilizadas las concentraciones de H2S y CO2 medidas con los tubos colorimétricos, analizador automático y cromatografía de gases. De igual manera, se utilizaron los valores reportados con el equipo de Well Testing durante el año 2010, 2011 y 2012 (135 mediciones para el H2S y 135 mediciones para el CO2). La distribución de la concentración de H2S y CO2 en el área de Franquera, Moporo y La Ceiba fueron mapeadas usando el software Discovery. Los estilos estructurales (fallas) y los límites de yacimiento fueron obtenidos del modelo estático más reciente. Los grids de H2S y CO2 fueron construidos usando el promedio entre los diferentes datos disponibles. Este programa de mapeo usa interpolaciones y extrapolaciones complejas y su uso está limitado a áreas con suficientes datos disponibles. No obstante, estos proporcionan un “retrato” de la variación espacial de la concentración de ambos en el área de FRAMOLAC. 2.3.8 Técnicas para la recolección de información Según Hurtado (2010) “el proceso de recolección de datos requiere del empleo de técnicas e instrumentos que permitan acceder a la información necesaria durante la investigación”. Para el desarrollo de esta investigación fue necesario utilizar herramientas que permitieron recolectar el mayor número de información necesaria para obtener un conocimiento más amplio de la realidad de la problemática. Por naturaleza del estudio se requirió la recopilación documental, la cual según Hurtado (2010) la revisión documental “es una técnica en la cual se recurre a información escrita, ya sea bajo la forma de datos que pueden haber sido producto de observaciones o de mediciones hechas por otros, o como textos que en sí mismos constituyen las unidades de estudio”. De este modo, se consultaron los antecedentes relacionados con la investigación, al igual que documentos escritos, formales e informales, tales como; libros, manuales, leyes, resoluciones, revistas científicas, páginas web y folletos sobre yacimientos, 49 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. completación, cañoneo, reservas de gas natural y petróleo, entre otros. Igualmente, se consultaron aplicaciones corporativas para obtener la información necesaria y así evaluar los pozos del campo Moporo los cuales se encuentran activos en los Yacimientos B1 y B4. 2.4 Conclusiones En el presente capítulo se han establecido los métodos empleados en la consecución del objetivo propuesto, así como la metodología seguida. La investigación es de tipo descriptiva, basada en la información obtenida en 4 campañas de muestreo en el área FRAMOLAC, donde se recolectaron muestras de crudo y gas para realizarle análisis isotópicos de azufre de los sulfuros precipitados a partir de H2S y poder determinar el origen del H2S y CO2. 50 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. CAPÍTULO III – ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS 3.1 Introducción 3.2 Resultado de la medición de H2S y CO2 con tubos colorimétricos 3.3 Análisis de cromatografía de gases para compuestos azufrados 3.4 Distribución espacial del H2S y CO2 3.5 Origen de los crudos 3.6 Clasificación de los Crudos 3.6.1 Fracción C15+ 3.7 Análisis de biomarcadores 3.7.1 Origen de los crudos 3.7.2 Tipo de roca fuente 3.7.3 Madurez térmica de los crudos 3.7.4 Biodegradación de los crudos 3.8 Análisis de gases del área de FRAMOLAC 3.8.1 Mecanismos de generación de gases ácidos 3.9 Procesos geoquímicos evolutivos en el área de FRAMOLAC. 3.10 Origen del H2S y CO2 3.11 Correlación de 34S crudo - H2S 3.12 Tipo de materia orgánica 3.13 Temperatura del yacimiento 3.14 Conclusiones 3.1 Introducción Después de haber realizado el análisis de la base teórica de la investigación, incluyendo el estado del arte que existe sobre el tema que constituye el objeto declarado y las características geográficas y geológicas del yacimiento; y haber aplicado los métodos de investigación declarados, procedemos a presentar los resultados obtenidos de la caracterización química e isotópica de los fluidos (crudo y gas) recolectados durante el 2012 y 2013 en el área de FRAMOLAC. 3.2 Distribución espacial del H2S y CO2 Con el objetivo de conocer la distribución espacial de los gases ácidos se confeccionaron los mapas de isoconcentración, a partir de los resultados obtenidos 51 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. de las mediciones realizadas con tubos colorimétricos Drager y un analizador automático durante cuatro campañas de muestreo realizadas en el área de estudio; así como los resultados obtenidos a través de la cromatografía de gases para compuestos azufrados. La concentración de H2S determinada con tubos colorimétricos Drager varió entre 9 ppm y 83 ppm, como se muestra en la tabla 1. Para el caso del CO2, la concentración promedio fue entre 3 % y 12 %. Todos estos datos fueron comparados con mediciones realizadas por PDVSA Intevep (2006) utilizando ampollas Drager, así como valores reportados por Schlumberger (2010-2012) utilizando Well Testing. Basado en los resultados obtenidos de las diferentes técnicas de medición, se elaboraron mapas de isoconcentración tanto para la Unidad B-1 como para la Unidad B-4. La concentración de H2S en las unidades B-1 y B-4 varío entre 9 ppm y 52 ppm, observándose mayores concentraciones de H2S hacía la Unidad B-4. Los resultados reflejan mayores concentraciones de H2S en la parte central de FRAMOLAC, específicamente en Moporo (30 – 58 ppm). El H2S disminuye gradualmente hacia el este (Franquera 21 – 42 ppm) y es mucho más notorio hacia el oeste (< 18 ppm). La concentración de H2S en La Ceiba fue 19-35 ppm. El CO2 presentó un comportamiento similar al H2S, variando entre 1 % y 16 %. 52 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Tabla 1. Concentraciones de H2S y CO2 medidas con tubos colorimétricos Drager durante el 2012 y 2013 H2S (ppm) CO2 (%) Pozo Jun 2012 May 2013 Nov 2013 Prom Jun 2012 May 2013 Nov 2013 Prom TOM-0007 - - 40,0 40,0 - - 3,0 3,0 TOM-0008 - - 40,0 40,0 - - 5,5 5,5 TOM-0010 - - 62,0 62,0 - - 12,0 12,0 TOM-0013 16,0 - - 16,0 - - - - TOM-0018 22,0 - 26,0 24,0 - - 9,0 9 TOM-0020 - 30,0 - 30,0 - - - - TOM-0021 - - 29,0 29,0 - - 6,1 6,1 TOM-0023 - - 45,0 45,0 - - 7,0 7,0 TOM-0025 - 83,0 - 83,0 - - - - TOM-0028 - - 27,0 27,0 - - - - TOM-0032 - 70,0 40,0 55,0 - - - - TOM-0034 - 55,0 - 55,0 - - - - VLG-3822 9,0 - - 9,0 - - - - VLG-3831 17,0 - - 17,0 - - - - VLG-3860 11,0 - - 11,0 - - - - VLG-3866 14,0 - - 14,0 - - - - VLG-3872 15,0 - - 15,0 - - - - VLG-3889 12,0 - - 12,0 - - - - FRA-0002 - 30,0 35,0 32,5 - - 4,0 4,0 FRA-0004 - - 44,0 44,0 - - 6,4 6,4 FRA-0005 - 28,0 - 28,0 - - - - FRA-0007 - 15,0 - 15,0 - - - - FRA-0008 - 38,0 24,0 31,0 - - 6,0 6,0 FRA-0009 - 40,0 - 40,0 - - - - FRA-0017 - - 30,0 30,0 - - 7,0 7,0 FRA-0018 - - 21,0 21,0 - - 4,0 4,0 FRA-0019 - - 32,0 32,0 - - 11,6 11,6 CEI-004X 20,0 - 42,0 31,0 - - - - CEI-005X 35,0 - - 35,0 5,0 - - 5,0 CEI-006X 19,0 - - 19,0 - - - - CEI-007X - - 25,0 25,0 - - - - Los valores reportados por el método de cromatografía de gases se muestran en las tablas 2 y 3, y corresponden al análisis de azufre discriminado en gas natural y gases combustibles (norma ASTM D5504) realizado en los Laboratorios de Química Analítica de PDVSA Intevep. 53 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Los resultados obtenidos con estas determinaciones de laboratorio se analizan conjuntamente con la distribución de los gases ácidos obtenidos. Tabla 2. Resultados de cromatografía de gases para compuestos azufrados de los pozos de Franquera. Compuesto FRA-1X FRA-02 FRA-3X FRA-05 FRA-6X FRA-08 FRA-09 FRA-10 Sulfuro de hidrógeno 66,65 54,52 40,31 20,83 62,57 54,19 44,08 18,96 Sulfuro de carbonilo 0,00 0,21 0,15 0,24 0,00 0,03 0,00 0,06 Metilmercaptano 0,32 0,19 0,56 0,04 0,06 0,02 0,08 0,07 Etilmercaptano 0,24 0,12 0,26 0,02 0,04 0,02 0,08 0,05 Dimetilsulfuro 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Disulfuro de carbono 0,00 0,03 0,89 0,00 0,00 0,00 4,73 0,00 Isopropil mercaptano 0,03 0,00 0,00 0,01 0,06 0,00 0,00 0,03 Terbutil mercaptano 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 n-propil mercaptano 0,05 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,03 0,04 Etil-metil sulfuro 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Tiofeno / Secbutil merc 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Isobutil mercaptano 0,00 0,04 0,54 0,01 0,00 0,00 0,13 0,00 Dietil sulfuro 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 n-Butil-mercaptano 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Dimetil disulfuro 0,04 0,05 0,06 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2-metil tiofeno 0,00 0,00 0,32 0,01 0,00 0,00 0,11 0,00 3-Metil tiofeno 0,00 0,00 0,26 0,01 0,00 0,00 0,12 0,00 Ter Amil mercaptano 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Iso Amil mercaptano 0,00 0,00 0,19 0,00 0,00 0,00 0,15 0,00 n – Amil mercaptano 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Dialil sulfuro 0,00 0,00 0,14 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Dipropil sulfuro 0,00 0,00 0,19 0,01 0,00 0,00 0,15 0,00 n-Hexil mercaptano 0,00 0,00 0,21 0,00 0,00 0,00 0,23 0,00 Dietil disulfuro 0,00 0,00 0,13 0,02 0,00 0,00 0,13 0,00 n-Heptil mercaptano 0,00 0,00 0,11 0,01 0,00 0,00 0,09 0,00 Dibutil sulfuro 0,00 0,00 0,17 0,01 0,00 0,00 0,05 0,00 TOTAL 67,33 55,15 44,48 21,24 62,72 54,26 50,17 19,20 54 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Tabla 3. Resultados de cromatografía de gases para compuestos azufrados de los pozos de Moporo. Compuesto Sulfuro de hidrógeno Sulfuro de carbonilo Metilmercaptano Etilmercaptano Dimetilsulfuro Disulfuro de carbono Isopropil mercaptano Terbutil mercaptano n-propil mercaptano Etil-metil sulfuro Tiofeno / Secbutil merc Isobutil mercaptano Dietil sulfuro n-Butil-mercaptano Dimetil disulfuro 2-metil tiofeno 3-Metil tiofeno Ter Amil mercaptano Iso Amil mercaptano n – Amil mercaptano Dialil sulfuro Dipropil sulfuro n-Hexil mercaptano Dietil disulfuro n-Heptil mercaptano Dibutil sulfuro TOTAL TOM-08 TOM-11 TOM-14 TOM-21 TOM-34 22,40 0,12 0,02 0,01 0,00 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 22,56 79,35 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 79,35 46,63 0,00 0,07 0,04 0,00 0,00 0,02 0,00 0,02 0,00 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,03 0,04 0,04 46,95 69,90 0,00 0,17 0,09 0,00 0,00 0,08 0,00 0,02 0,00 0,00 0,09 0,00 0,00 0,00 0,03 0,02 0,00 0,01 0,00 0,02 0,02 0,01 0,05 0,00 0,00 70,53 1,38 0,18 0,04 0,03 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,03 0,02 0,01 0,00 0,00 0,07 0,05 0,07 0,09 0,00 0,08 1,74 Las concentraciones de H2S y CO2 obtenidos para las unidades B-1 y B-4 se muestran en la tabla 4. 55 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Tabla 4. Concentraciones de H2S y CO2 Unidad B-1 Unidad B-4 POZO CO2 (%) H2S (ppm) POZO CO2 (%) H2S (ppm) TOM0007 6,5 25,7 TOM0010 12,3 57,0 TOM0008 6,7 44,1 TOM0011 12,7 54,3 TOM0019 11,5 43,0 TOM0012 8,5 42,8 TOM0013 12,9 30,4 TOM0020 13,9 35,6 TOM0014 9,0 49,4 TOM0021 7,4 34,6 TOM0015 7,9 45,3 TOM0022 10,4 32,6 TOM0016 9,5 43,5 TOM0023 9,9 45,0 TOM0017 11,0 35,0 TOM0024 10,2 40,3 TOM0018 9,5 34,3 TOM0026 10,5 24,5 TOM0025 10,7 57,7 TOM0028 9,5 30,3 TOM0027 7,5 49,0 TOM0029 14,3 38,7 TOM0034 13,7 51,5 TOM0030 14,5 53,5 VLG-3822 9,0 TOM0031 8,0 55,7 VLG-3831 17,0 TOM0032 7,0 47,3 14,0 48,0 VLG-3860 2,0 11,0 TOM0033 VLG-3866 4,0 14,0 VLG-3822 9,0 VLG-3831 17,0 VLG-3872 15,0 VLG-3889 12,0 VLG-3860 2,0 11,0 VLG-3862 2,0 13,0 FRA0001 10,1 31,8 VLG-3866 4,0 14,0 FRA0002 7,2 33,3 VLG-3872 FRA0004 8,2 40,5 VLG-3884 3,0 15,0 FRA0009 14,3 38,3 FRA0003 9,0 37,2 FRA0005 8,6 28,5 FRA0006 10,1 32,9 FRA0007 13,8 24,3 FRA0008 11,8 31,3 FRA0010 13,0 38,3 FRA0011 14,0 42,0 FRA0017 7,0 30,0 FRA0018 4,0 21,0 FRA0019 11,6 32,0 CEI-4X 7,0 31,0 CEI-5X 5,0 35,0 15,0 CEI-6X CEI-7X 19,0 7,0 25,0 56 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Los mapas de isoconcentración se confeccionaron para ambos gases, tanto para la Unidad B-1 como para la Unidad B-4 (figuras 30, 31, 32, 33). Los contornos sobre estos mapas (…20, 22, 24, 26 y así sucesivamente) están en ppm y sobre coordenadas UTM. Figura 30. Mapa de isoconcentración de H2S para la Unidad B-1 57 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 31. Mapa de isoconcentración de H2S para la Unidad B-4 De acuerdo con las figuras 30 y 31, la concentración de H2S en las unidades B-1 y B4 varía entre 9 ppm y 57,7 ppm respectivamente. No obstante, existe una ligera tendencia de encontrar mayores concentraciones de H2S hacia la Unidad B-4. Los mapas de las unidades B1 y B4 muestran las mayores concentraciones de H2S en la parte central de FRAMOLAC, específicamente en el área de Moporo Tierra (24-58 ppm). El H2S disminuye gradualmente hacia el este (Franquera, 21-42 ppm) y, mucho más abrupto hacia el oeste de la zona de mayor concentración (Moporo Lago, <18 ppm). La concentración de H2S en el área de La Ceiba es 19-35 ppm. A pesar de existir dichas variaciones, se infiere que la génesis del H2S en estos campos obedece a un mismo mecanismo de producción. 58 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 32. Mapa de isoconcentración de CO2 para la Unidad B-1 59 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 33. Mapa de isoconcentración de CO2 para la Unidad B-4 3.3 Origen de los crudos De acuerdo al análisis de las muestras de crudos en el área FRAMOLAC, revelan un origen marino con poco aporte terrestre (querógeno tipo II) producidos bajo condiciones del ambiente de sedimentación de tipo reductor y una roca fuente tipo lutita-calcárea en una etapa de madurez entre inicio de la ventana y pico de generación (Jhaisson Vásquez, 2014). Asimismo, los crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba se encuentran en una escala de biodegradación de seis (6) (Peters y Moldovan, 1993) y corresponden a una mezcla de un crudo alterado con uno no alterado. Igualmente, la fracción C15+ parace mostrar biodegradación y mezcla de crudos. De la misma manera, la fracción C15- permitió establecer la influencia de procesos postgenéticos como lavado por aguas; así como, la capacidad de sello de algunas de las fallas principales del área de FRAMOLAC. Entre ellas se encuentra la Falla VLG-3783, la cual es de carácter sellante a nivel de la Unidad B4 entre los pozos TOM-0013 y TOM-0032, mientras la Falla CEI0005 delimitada por los pozos CEI-0005 y CEI-0006 es parcialmente sellante. En cuanto a la Falla Pasillo 1 ésta podría ser comunicante en la Unidad B4; sin embargo, no es determinante pues los crudos pueden pertenecer a una misma familia o inclusive presentar procesos de alteración secundaria similares. Existen diferentes diagramas para estudiar el azufre y la relación V/Ni para comprender con mayor precisión el origen y migración de los crudos. En lo que respecta al azufre, éste es el tercer constituyente atómico en abundancia en el petróleo; sin embargo, no es un componente importante en los organismos vivos. El origen del azufre en los crudos está relacionado con las condiciones del ambiente de sedimentación de la roca fuente y es asociado a las fracciones de aromáticos, resinas y asfaltenos. Por tanto, el azufre es empleado como indicador de sedimentación de la materia orgánica, dado que en lodos carbonáticos (rocas fuente tipo caliza), donde el hierro es menos abundante, el azufre se va incorporando a la materia orgánica residual durante la diagénesis, en cambio en rocas fuente silisiclásticas el azufre se encuentra en fase de tipo sulfuros como pirita, esfalerita, etc., esto es solo cuando se tratan de crudos no alterados, ya que la concentración 60 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. de este elemento aumenta por procesos de reducción del sulfato inducidos por bacterias (Tisot y Welte, 1984). En relación con el V y el Ni el primero en condiciones reductoras se encuentra como especie vanadilo (VO2+) en la materia orgánica, por la sustitución del Mg lábil de los complejos tetrapirrólicos de la clorofila, mientras que el Ni puede formar fases de sulfuros. En condiciones subóxicas, el V es hallado como vanadato (VO43-), específicamente en las arcillas, por lo que la relación V/Ni es un párametro geoquímico convencional indicador de las condiciones del ambiente de sedimentación de la materia orgánica, el cual no es afectado por la madurez ni por los procesos pots-genéticos en el yacimiento. Valores de la relación V/Ni mayores a uno (1), es característico de ambientes reductores y por el contrario (< 1), indican ambientes subóxicos. En el anexo 4 se expresan los resultados del análisis elemental de los crudos de los pozos de lago y tierra del área de FRAMOLAC, donde se observan datos promedios de la relación V/Ni de 7,4 para tierra y 7,2 para lago, sugiriendo condiciones paleoambientales reductoras. En las figuras 34 y 35 se compara la concentración de vanadio respecto a la concentración de níquel, notándose una buena correlación entre las muestras de lago y tierra, demostrando que los crudos fueron originados bajo ambientes de sedimentación similares. 61 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. A modo general, puede argumentarse relaciones V/Ni alrededor de 7 con concentraciones promedio de azufre aproximadamente de 2 % para todos los crudos del área de FRAMOLAC, señalando ambientes anóxicos durante la sedimentación de la materia orgánica. Figura 34. Concentración de vanadio (V) vs. concentración de níquel (Ni) de muestras de crudo del área de FRAMOLAC. 62 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 35. Ambiente deposicional definido en función de la concentración de vanadio (V) vs. concentración de níquel (Ni) para los crudos del área de FRAMOLAC (modificado de Galárraga et al., 2008). 3.4 Clasificación de los Crudos Los crudos de Tierra tienen gravedades ºAPI que varían entre 12,9º a 23,2 mientras que los crudos de Lago con gravedades ºAPI que oscilan entre 15º y 21,7 (anexo 5). En la figura 36 se correlaciona la gravedad °API con respecto a la concentración de azufre (% S), donde hay una ligera disminución de la concentración de azufre en la medida que aumenta la gravedad °API, sugiriendo que los compuestos de azufre no son metabolizados por la actividad microbiana y por ende, estos acumulan un mayor contenido de azufre en el crudo degradado. 63 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 36. Contenido de azufre vs Gravedad API Es importante hacer énfasis en la asociación de los elementos como S, V y Ni sobre las fracciones pesadas de los crudos, por ende el incremento de la gravedad °API implica una disminución relativa de la concentración de los mismos. En el anexo 6 se aprecia la composición SARA de algunos crudos del área de FRAMOLAC. De igual modo, la figura 37 representa el diagrama ternario SARA, el cual muestra crudos con cierto carácter aromático para las áreas de Franquera, Moporo y La Ceiba. Asimismo, en base a la proporción de las parafinas, naftenos y aromáticos derivadas de la fracción C15-, se observan en su mayoría crudos de tipo parafínicos a parafínicos-nafténicos para las áreas de Franquera, Moporo Tierra y La Ceiba (figura 38). 64 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 37. Clasificación de los crudos del área de FRAMOLAC en base a la composición SARA (Tissot y Welte, 1984). Figura 38. Clasificación de los crudos del área de FRAMOLAC en función de la concentración de parafinas, naftenos y aromáticos (Tissot y Welte, 1984). La concentración de parafinas, naftenos y aromáticos (PNA) de los crudos de los pozos CEI-0004, CEI-0005 y CEI-0006, se observa una composición similar, mostrándose los resultados de los PNA en la tabla 5 y en la figura 39 el gráfico de columnas donde se nota el alto grado de similitud de la concentración de PNA entre 65 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. los pozos CEI-0004, CEI-0005 y CEI-0006; representando los porcentajes normalizados en la tabla 6. Tabla 5. Composición de parafinas, naftenos y aromáticos de los crudos de los pozos CEI-0004, CEI0005 y CEI-0006 de la Unidad B4 . Figura 39. Gráfico de columnas de los PNA de los crudos de los pozos CEI-0004, CEI-0005 y CEI0006 de la Unidad B4. Tabla 6. Porcentaje en masa normalizada de los PNA de los crudos de los pozos CEI-0004, CEI-0005 y CEI-0006 de la Unidad B4 66 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 3.4.1 Fracción C15+ La fracción C15+ se analizó mediante la técnica de cromatografía de gases de crudo total (Whole Oil) obteniéndose los hidrocarburos con número de carbono mayores a quince (15) de la fracción saturada. Los resultados de los crudos pertenecientes a los pozos de las áreas Franquera y Moporo se reportan en la tabla 7, donde se notan para la mayoría valores de la relación Pristano/Fitano menores a la Unidad, mostrando un ambiente de sedimentación de tipo reductor en concordancia con los resultados del análisis elemental. En la figura 40 se observa el cromatograma del crudo del pozo TOM-0008, evidenciándose un posible proceso de biodegradación basado en el levantamiento de la línea base y la presencia de la mezcla de compuestos no resueltos UCM (por sus siglas en inglés unresolved complex mixture). Al mismo tiempo, se visualiza una serie picos bien definidos, lo cual sugiere la mezcla de un crudo alterado con uno no alterado. Del mismo modo, en la figura 41 se representa el diagrama Pristano/n-C17 vs. Fitano/n-C18, interpretándose crudos de origen marino generados a partir de un querógeno tipo II y una roca fuente madura. En los anexos 7, 8, 9, 10 y 11 se muestran los demás cromatogramas de los crudos de las áreas de Franquera y Moporo. Tabla 7. Parámetros obtenidos de la fracción C15´ para los crudos de las áreas de Franquera y Moporo. 67 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 40.Cromatograma de crudo total (fracción C15+) del crudo del pozo TOM-0008. Figura 41. Gráfico de Pristano/n-C17 vs. Fitano/n-C18 de las áreas de Franquera y Moporo. 68 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 3.5 Análisis de biomarcadores El análisis de los biomarcadores se realizó tanto en la fracción saturada como en la fracción aromática de los crudos muestreados de las áreas de Moporo y La Ceiba, cuyos iones elucidados fueron los siguientes: Fracción saturada: m/z 99, 191 y 217 Fracción aromática: m/z 178, 192, 198 y 231. 3.5.1 Origen de los crudos de acuerdo a los biomarcadores. De acuerdo a la distribución de los biomarcadores en los fragmentogramas m/z 191 y 217 de la fracción saturada, los crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba son de origen marino, reflejado en el ión 191 por la alta proporción del terpano tricíclico C233, mientras que en el ión m/z 217 es atribuido a la mayor abundancia del esterano C27 sobre el C28 y el C29 respectivamente (tabla 8 y figura 42), aunque en la mayoría de las muestras de los crudos (ión 191) se aprecia un bajo aporte terrestre (<10 %), dado por la presencia del oleanano característico de las plantas superiores. Tabla 8. Porcentajes de esteranos en los crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba. 69 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 42. Distribución del porcentaje de esteranos en los crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba. 3.5.2 Tipo de roca fuente Los terpanos tricíclicos son empleados en los estudios de correlación gracias a la ventaja de ser menos afectados por la madurez y la biodegradación en comparación al resto de los terpanos y los esteranos (Hunt, 1996). Basado en la relación de los terpanos tricíclicos derivados del fragmentograma m/z 191, correspondiente a los cocientes de los terpanos tricíclicos C24-3/C23-3 y C22-3/C21-3, puede establecerse el tipo de roca fuente generadora de los crudos (Peters et al., 2005). En la figura 43 se representa el gráfico para definir el tipo de roca fuente de acuerdo a la comparación de los terpanos tricíclicos, cuya ubicación de las muestras de los crudos de las áreas de Moporo Tierra y La Ceiba se encuentran en la zona de una roca tipo marga (lutitacalcárea). Ahora bien, su edad viene dada en función del 18α(H)-Oleanano. Este biomarcador al estar presente, no solo es indicativo de un aporte de materia orgánica terrestre, sino también de una edad de la roca del Cretácico Tardío o incluso más joven. 70 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 43. Tipo de litología de la roca fuente en función de la correlación de los terpanos tricícliclos C24-3/C23-3 vs. C22-3/C21-3. 3.5.3 Madurez térmica de los crudos La madurez térmica de los crudos permite describir las reacciones que ocurren cuando la materia orgánica se convierte en petróleo (Peters, et al., 2005). A partir del rango de madurez puede definirse la etapa en la cual se encuentra la roca fuente; es decir, si se halla en las etapas tardía de la diagénesis, temprana de la catagénesis, final de la catagénesis o inclusive en la metagénesis. En todo caso, los parámetros de madurez son determinados mediante el análisis de los biomarcadores saturados y aromáticos, aunque muchos de ellos son afectados por el ambiente de depositación y los procesos post-genéticos (lavado por agua y biodegradación), a pesar de la mayor resistencia de los biomarcadores aromáticos a la biodegradación con referencia a los biomarcadores saturados. En éstos últimos, los parámetros de madurez se definen en función de la relación de los isómeros, los cuales son compuestos químicos con igual fórmula molecular pero con diferentes disposiciones geométricas, confiriéndoles distintas propiedades (figura 44). Dentro estos isómeros se encuentran los R (isómero biológico) y S (isómero geológico), donde el isómero S incrementa con la madurez a tal punto de llegar a una reacción de isomerización o de equilibrio entre el isómero R y el S que no es distinguido. De igual manera, se 71 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. encuentran los isómeros ααα (isómero biológico) y αββ (isómero geológico), la diferencia con los isómeros S y R es que los primeros alcanzan la mezcla racémica a mayor madurez. Figura 44. Isómero biológico (R) e isómero geológico (S) (tomado de Hunt, 1996). Por otro lado, los biomarcadores aromáticos también suelen ser usados como indicadores de madurez, basado en las relaciones de los compuestos de los fenantrenos (F), metilfenantrenos (MF), dibenzotiofenos, esteroides monoaromáticos (MA) y triaromáticos (TA). Todos estos parámetros de madurez se obtienen de los fragmentogramas de los hidrocarburos saturados (m/z 99, 113, 191 y 217) y de los hidrocarburos aromáticos (m/z 178, 192, 231 y 253) determinados por la técnica de cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (CG-EM). En la figura 45 se representan dichos parámetros y su asociación con la ventana de generación del petróleo. 72 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 45. Relación de los parámetros de biomarcadores utilizados con respecto a la ventana de generación del petróleo (modificado de Killops y Killops, 2005). 3.5.4 Biodegradación de los crudos La biodegradación es un mecanismo de alteración del crudo inducido por bacterias, las cuales son transportadas por aguas meteóricas a los yacimientos de petróleo. La misma es un proceso selectivo controlado por la actividad biológica (temperaturas menores de los 90 °C) donde los organismos utilizan algunos tipos de compuestos como fuente de energía (Hunt, 1995). De la biodegradación, resulta una pérdida de hidrocarburos livianos (saturados y aromáticos) originando un incremento relativo en los hidrocarburos más pesados (resinas y asfaltenos) disminuyendo así la gravedad °API y por ende la calidad del crudo. Es por ello, que Peters y Moldovan (1993) establecieron una escala de biodegradación que va de acuerdo al tipo de compuesto consumido por las bacterias, se divide en ligera, cuando solamente son alterados las 73 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. n-parafinas; moderada, incluye las n-parafinas y los isoprenoides; elevada, donde se metabolizan esteranos y hopanos; muy elevada, llegando hasta los diasteranos y severa, alcanza la biodegradación de los aromáticos (figura 46). Figura 46. Escala de biodegradación (modificado de Peters y Moldovan, 1993). Los fragmentogramas m/z 99 de los pozos de las áreas de Moporo Tierra y La Ceiba demuestran la biodegradación de los crudos por la ausencia en su mayoría de nalcanos de alto peso molecular, por el levantamiento de la línea base y la presencia de la mezcla de compuestos no resueltos UCM (por sus siglas en inglés unresolved complex mixture), la cual es un producto de la biodegradación que no es diferenciado por la técnica de cromatografía de gases; sin embargo, se observan n-alcanos de bajo peso molecular indicativo de la mezcla de un crudo alterado con uno no alterado (figura 47). La razón se debe a que los crudos almacenados derivados de un primer pulso se encontraron a menor profundidad entre el Eoceno Temprano y el Eoceno Medio (52 – 40 Ma.), permitiendo la entrada de aguas meteóricas transportadoras de las bacterias responsables de la biodegradación de los mismos. Posteriormente se dio el basculamiento de la Cuenca del Lago de Maracaibo desde el Mioceno 74 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Temprano al Actual (21 – 0 Ma.), provocando la profundización de las Unidades productoras. Finalmente se produjo un segundo pulso de generación de la roca fuente del Mioceno Tardío al Holoceno (10 – 0 Ma.), resultando crudos no biodegradados los cuales se mezclaron con los crudos previamente alterados presentes en los yacimientos (Parnaud et al., 1994). . Figura 47. Distribución de n-alcanos (m/z 99) de la muestra de crudo del pozo TOM-0007 3.6 Mecanismos de generación de gases ácidos En las tablas 9 y 10 se muestran los resultados derivados del análisis isotópico de azufre (34S/32S) en muestras de crudos y gases provenientes de los pozos del área de FRAMOLAC, resultando valores que van desde 3,5 ‰ hasta 8,5 ‰. En la figura 48 se observa una distribución isotópica similar en las muestras de crudos (desde 4,5 hasta 5,9 ‰), indicando la posibilidad de que provengan de la misma roca fuente. Otras investigaciones relativas al ciclo del azufre en sedimentos profundos señalan como posible fuente de aporte de sulfato, la re-oxidación del HS- por medio de especies intermediarias como el S2O32- o el S0, por acción bacteriana o hidrólisis, siendo estos mecanismos los que también podrían explicar el origen orgánico del sulfato (JØrgensen, 1990; Smith, 2000; Konhauser, 2007). 75 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Tabla 9. Relación isotópica de azufre promedio (34S/32S) en crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba. 76 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Tabla 10. Relación isotópica de azufre (34S/32S) en los precipitados de H2S como sulfuros de pozos de las áreas de Franquera, Moporo Tierra y La Ceiba. 8 7.5 7 SCDTS (0/00) 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 CEI-0006 CEI-0005 CEI-0004 VLG-3913 VLG-3889 VLG-3884 VLG-3872 VLG-3866 VLG-3865 VLG-3862 VLG-3860 VLG-3848 VLG-3846 VLG-3840 TOM-0030 TOM-0019 TOM-0018 TOM-0016 TOM-0013 TOM-0010 TOM-0007 2 Figura 48. Distribución isotópica del azufre (34S/32S) en muestras de crudos de las áreas de Moporo y La Ceiba. 77 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 3.7 Procesos geoquímicos evolutivos en el área de FRAMOLAC. Los procesos geoquímicos dados en la Cuenca del Lago de Maracaibo están íntimamente relacionados. En la figura 49 se representa un esquema hipotético de los mecanismos geoquímicos. Se parte de un primer pulso de generación y acumulación de crudos del Eoceno Temprano al Eoceno Medio (52 – 40 Ma.) e inclusive de producción de gases no hidrocarburos (H2S y CO2) por la maduración del querógeno, en este tiempo las unidades productoras se encontraban someras al sur de la cuenca y en conjunto con la discordancia del eoceno contribuyeron a la entrada de aguas meteóricas, las cuales fueron las responsables de transportar las bacterias. Al estar los yacimientos a poca profundidad se dieron las condiciones propicias (temperaturas iguales o menores de 90 °C) para la biodegradación de los crudos y posible producción de H2S y CO2 por sulfato-reducción en el Eoceno Tardío – base del Mioceno Temprano (40 – 21 Ma.), siendo este período caracterizado por ser de poca generación y expulsión de crudos pero de importantes eventos de migración, remigración y entrampamiento (Parnaud et al., 1994). Asimismo, ésta filtración de las aguas meteóricas, explica la dilución de las aguas de formación, influyendo así en la disminución de las concentraciones de cloruro. Posteriormente se dio el basculamiento de la cuenca en la base del Mioceno Temprano al Actual (21 – 0 Ma.), causando la profundización de los yacimientos al sur. Luego de presentarse un segundo pulso de generación de la roca fuente del Mioceno Tardío al Holoceno (10 – 0 Ma.) se produjeron crudos no alterados que se mezclaron con los crudos previamente almacenados derivados del primer pulso. 78 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Figura 49. Esquema evolutivo de los procesos geoquímicos de la Cuenca del Lago de Maracaibo. 3.8 Origen del H2S y CO2 El yacimiento siliciclástico B Superior del Eoceno tiene una concentración promedio de 40-60 ppm de H2S y  10 % CO2, sugiriendo un origen común debido a su estrecha asociación geográfica en el área de FRAMOLAC. Varios mecanismos de generación fueron considerados para los campos de Franquera, Moporo y La Ceiba. Las composiciones isotópicas del azufre de H2S (g), SO4 (ac) y R-S (crudo) no identifican de forma única un solo proceso para el origen del H2S en el área de estudio, probablemente debido al potencial que tuvo la Cuenca de 79 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Maracaibo y en particular el yacimiento Eoceno B Superior para la mezcla de fluidos y sus efectos subsecuentes de interacción agua-roca a lo largo de su historia geológica. En general, se cree que en un principio la generación de H2S estuvo marcada por la maduración de la materia orgánica de origen marina (marga de la formación La Luna) y, posteriormente, debido a la acción concomitante de bacterias sulfato reductoras cuando las condiciones del yacimiento favorecieron su actividad microbiológica. Las evidencias de estos mecanismos propuestos, así como también el descarte de otros procesos se detallan a continuación: 3.9 Correlación de 34S crudo - H2S El azufre orgánico de las muestras de crudo tiene relaciones de isótopos positivas, entre +4,4 y +5,9‰, lo cual es característico del azufre de RBS; en este caso, el azufre orgánico originado a partir del mismo material orgánico que generó los hidrocarburos desde la roca fuente. De igual manera, el H2S en las muestras de gas tiene valores positivos de 34S entre +3,5‰ y +6,1‰. Dado que el H2S fue generado a partir de la misma fuente que formó el azufre orgánico en el crudo, ambas huellas tienen una relación de 34 S/32S similar (o ligeramente más agotado en 34S para el H2S). Si el H2S hubiese tenido una relación isotópica muy diferente a la del crudo (tal vez > 20‰), indicaría por tanto la existencia de otro mecanismo, posiblemente la RST en el yacimiento o migración del H2S generado por RST desde un yacimiento o acuífero más profundo. 3.10 Tipo de materia orgánica La generación de H2S debido a la presencia de materia orgánica rica en azufre en la roca fuente (formación La Luna), también puede ser una posibilidad. El querógeno en la roca fuente tiene características marinas, asociado a un ambiente de depositación reductor, con un contenido significativo de azufre y suficiente evolución térmica para generar el H2S. 80 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 3.11 Temperatura del yacimiento La temperatura promedio del yacimiento es 89,011 C, lo cual impide cualquier desarrollo microbiano reciente en el subsuelo. Ni siquiera las bacterias termófilas pudiesen adaptarse a estas temperaturas. La temperatura promedio en FRAMOLAC para la Unidad B-1 es 273 F (133 C) y para la Unidad B-4 es 287 F (141 C). La figura 50 muestra la concentración de H2S versus la temperatura registrada con la herramienta Well Testing (la cual no necesariamente es la temperatura del yacimiento), de hecho estos valores están por debajo de aquellos reportados como oficiales para las unidades del yacimiento B Superior. La figura 50-a muestra la variación de la temperatura estimada del yacimiento para los campos con información disponible; esta temperatura por estar subestimada puede considerarse como una temperatura mínima. Si bien los datos son algo dispersos, la temperatura tiende a ser mayor en el área de Moporo Tierra. Por su parte, la figura 50-b muestra las concentraciones de H2S discriminada por método de cuantificación. 100 80 Moporo Tierra Franquera La Ceiba Well Testing Tubos colorimétricos Cromatografía de gases 80 H2S (mg/L) H2S (mg/L) 60 40 60 40 20 20 0 0 120 160 200 Temperatura (ºF) a 240 280 80 120 160 200 240 280 Temperatura (ºF) b Figura 50. Concentración de H2S vs temperatura estimada del yacimiento 81 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Las concentraciones de H2S más altas ocurren aproximadamente entre 180 y 210 ºF (82,22 y 98,89 C). Por tanto, los datos de estas gráficas niegan la posibilidad de que el H2S sea originado actualmente por Bacterias Reductoras de Sulfato (BRS) ya que estas sólo sobreviven a temperaturas < 170 °F (76,67 C) (Machel, 1995), que es menor que la gran mayoría de los valores reportados en el área de estudio. Por otra parte, los datos también prácticamente niegan la posibilidad de que el H2S sea originado a partir de la Reducción Termoquímica de Sulfato (RTS) ya que esta ocurre a temperaturas de 250°F o más altas (Worden, 1995). Consecuentemente, el H2S debe obedecer a otra fuente o quizás haber migrado desde alguna otra zona. 3.12 Conclusiones Los isótopos de azufre fueron usados para determinar si el H2S fue formado por Bacterias Reductoras de Sulfato (BRS), Reducción Termoquímica del Sulfato (RTS) ó cualquier otro proceso. Cabe destacar que el H2S puede formarse en el yacimiento por BRS si las condiciones son favorables para el crecimiento bacteriano (por ejemplo, temperatura < 170 0F, y disponibilidad de sulfato y nutrientes disueltos). El sulfuro producido por BRS está típicamente enriquecido en 32 S, con respecto al sulfato, y tiene por lo general valores negativos de 34S. El H2S también puede migrar dentro del yacimiento desde la roca fuente que generó los hidrocarburos. En este caso, el sulfuro es inicialmente formado por BRS, y es incorporado en el sedimento como pirita y como sulfuro orgánico en el querógeno. La transformación del querógeno a hidrocarburos produce H2S teniendo valores negativos de 34S similares o ligeramente más negativos que el azufre del querógeno. Los compuestos de azufre orgánicos en el crudo (por ejemplo, compuestos NSO) también tendrán valores negativos, aunque ellos tenderán a ser ligeramente menos negativos que el H2S coexistente. 82 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones - Los crudos de las áreas de Franquera, Moporo y La Ceiba se clasifican en función de la gravedad °API de pesados a medianos (17 a 22 °API) y en base a su composición SARA, son de carácter aromático. De igual forma, fueron originados por una materia orgánica marina (querógeno tipo II) con bajo aporte de materia orgánica terrestre, generados en condiciones del ambiente de sedimentación anóxicos, a partir de una roca fuente de tipo lutita-calcárea típica de la formación La Luna. La edad de la misma corresponde al Cretácico. Asimismo, se evidencia biodegradación de los crudos de las áreas de Moporo Tierra y La Ceiba en un nivel de seis (6) según la escala de Peters y Moldovan (1993); en tanto, los resultados de la fracción C15+ de los crudos de Franquera parecieran indicar también crudos alterados por la presencia de la línea base UCM (unresolved complex mix). Igualmente, los crudos del área de FRAMOLAC, son una mezcla de crudos alterados del Eoceno Tardío- base del Mioceno Temprano (40 – 21 Ma) y crudos no alterados del Mioceno Tardío al Holoceno (10 – 0 Ma). En cuanto a la madurez, los crudos del área de FRAMOLAC se encuentra entre inicio de la ventana y pico de generación. - Los análisis isotópicos de azufre (34S/32S) realizados en muestras de crudos y gases sugieren un origen biogénico del H2S. - La Reducción Termoquímica de Sulfato (RTS) a partir de capas de anhidrita (CaSO4) no es una fuente posible para el H2S ya que secuencias evaporíticas no fueron depositadas en esta área y las concentraciones de H2S registradas en el yacimiento son muy bajas para este tipo de mecanismo geológico en la que la descomposición de la anhidrita introduce sistemáticamente grandes cantidades de H2S. - La correlación existente entre la huella isotópica del H2S (g) y las muestras de crudo, refiere a un aporte parcial del craqueo del crudo para la generación del H2S. Si bien 83 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. es conocido el hecho de que el craqueo del crudo no introduce fraccionamiento isotópico en la huella de 34S, las diferencias encontradas entre ambos pueden obedecer a una combinación de procesos, particularmente en la generación de H2S por vía microbiana. - La generación de H2S en el yacimiento Eoceno B Superior corresponde a una mezcla de procesos que ocurrieron en el pasado geológico, cada uno independiente del otro. La coexistencia intima entre el crudo rico en azufre (1,5-1,9 %) y el H2S, las composiciones isotópicas de azufre similares entre el crudo y H2S coexistente y otras series de evidencia, permitieron concluir que: i.- el H2S pudo en un principio ser generado a partir de la roca fuente rica en azufre y ii.- la reducción bacteriana del sulfato (RBS) ocurrió durante la diagénesis del yacimiento cuando las condiciones del yacimiento se vieron favorecidas. - Adicionalmente, las composiciones isotópicas del sulfato y sulfuro confirman la posibilidad de Reducción Bacteriana de Sulfato (RBS) en un “sistema cerrado” con respecto al sulfato. Esto pudo resultar de una tasa de reducción de sulfato mucho más rápida que la tasa del flujo de fluido, limitando así la disponibilidad del sulfato en el sistema. La composición isotópica observada del sulfato varía desde +6,1 a +8,5‰ CDT. No hay reportes de presencia de minerales de sulfato en los sedimentos del Eoceno de la formación Misoa. - En un principio, se cree que una pequeña fracción de H2S fue generada a partir de la maduración del querógeno (roca madre marina) que luego migraría junto con el crudo hasta la roca yacimiento. Esta primera migración estuvo marcada por la cocina activa que se encontraba en la parte noreste del área (Eoceno Temprano). - Posteriormente, durante la etapa de diagénesis de los sedimentos en la que el yacimiento se encontraba más somero y frio (Eoceno Medio), las bacterias sulfato reductoras tuvieron su mayor actividad microbiológica para la reducción del sulfato disponible en el sistema. Esto es confirmado por nivel de biodegradación que presentan los crudos estudiados (nivel 6). 84 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. - No obstante, con el posterior basculamiento, inversión y soterramiento de la cuenca, la acción bacteriana tuvo que disminuir o parar en su totalidad debido al aumento de temperatura en el sistema y por ende, mermó la producción de H2S. Recomendaciones - Realizar el análisis de biomarcadores saturados y aromáticos de los crudos del área de Franquera. - Comparar los fragmentogramas m/z 191 y 177 de los crudos del área de Franquera para establecer si hay o no biodegradación. - Se propone considerar la explotación de pozos petroleros en zonas donde existan bajas concentraciones de gases ácidos (CO2 y H2S) mientras sea posible. - Sin embargo, a pesar de que la tendencia mundial es la de profundizar en los mecanismos de generación de H2S y CO2 para poder predecir los lugares de acumulación, en el área FRAMOLAC y en general en el lago de Maracaibo, este dominio del conocimiento todavía no se ha logrado. - Confirmar con estudios petrográficos, geoquímicos e isotópicos que parte del volumen de H2S generado in-situ en el yacimiento precipitó en forma de pirita. 85 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. 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ANEXOS Anexo 1. Mecanismos de generación de CO2 de origen orgánico e inorgánico (tomado de Vásquez, 2012) Mecanismo Fuente: orgánica Craqueo de la materia orgánica: consiste en la degradación térmica de la materia orgánica o craqueo primario (grupos carbonilo, metoxi, hidroxi, etc) o craqueo de crudo (secundario), hasta 50 ºC Fuente: orgánica Reducción termoquímica de sulfatos (TSR): reacción del H2S con sulfatos para formar sulfuro elemental y polisulfuros, seguidos por una reacción entre sulfuros e hidrocarburos generando H2S y CO2. Es necesaria una temperatura mínima entre 100 – 140 ºC. SO42 ( ac)  1.33CH 2   0.66H 2Ol   H 2 S g   1.33CO2 g   2OH  ac Fuente: orgánica Acuatermólisis del crudo: CO2 como producto secundario en la pirólisis del crudo en presencia de agua a elevadas P y T. Ocurre a temperaturas mayores de 200 ºC. RCH 2CH 2 SCH 3  2H 2Ol   RCH 3  CO2 g   H 2 g   H 2 S g   CH 4 g  Fuente: orgánica Maduración de carbones: calentamiento de carbones durante la coalificación (soterramiento). Asociado a altas temperaturas. Fuente: inorgánica Reacción entre caolinita y carbonato en presencia de sílice para producir CO 2. La illita puede también reaccionar. Temperatura promedio de la reacción 100 – 160 ºC. Al2 Si2O5 OH 4 g   4SiO2S   2 NaCls   CaCO3  2 NaAlSi3O8S   2H 2O  CaCl2  CO2 g   5FeCO3s   SiO2S   Al2 Si2O5 OH 4s   2H 2Ol   Fe5 Al2 Si3O10 OH 8S   5CO2 g   Siderita Caolinita Clorita Fuente: inorgánica Descomposición de rocas carbonáticas debido a procesos a altas presiones y temperaturas (orogénicos o soterramiento). T > 250 ºC + 4 a -5 %0  13C Fuente: inorgánica Actividad volcánica/metamorfismo de contacto: descomposición de rocas carbonáticas por contactos con intrusiones volcánicas, generando altas temperaturas y presiones.  13C + 4 a -5 %0 89 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 2. Mecanismos de generación de H2S de origen orgánico e inorgánico (tomado de Vásquez, 2012) Mecanismo Fuente: orgánica Reducción bacterial: la presencia de bacterias sulfato reductoras en ambientes anaeróbicos son las causantes de la producción de H2S a T < 105 ºC. La reacción general es: SO42 ( ac)  1.33CH 2   0.66H 2Ol   H 2 S g   1.33CO2 g   2OH  ac 2CH 2O  SO42  ( ac)  H 2 S g   2HCO3ac ( En ausencia de agua) Fuente: orgánica Reducción termoquímica de sulfatos (TSR): ocurre cuando están presentes altas temperaturas (> 140 ºC) y la pre-existencia de H2S y CO2 para comenzar la reacción, además de la disponibilidad de sulfato. Está vinculado principalmente a yacimientos con anhidrita. SO42 ( ac)  1.33CH 2   0.66H 2Ol   H 2 S g   1.33CO2 g   2OH  ac Fuente: orgánica Acuatermólisis del crudo: H2S como producto secundario en la pirólisis del crudo en presencia de agua a elevadas P y T. Ocurre a temperaturas mayores de 200 ºC. RCH 2CH 2 SCH 3  2H 2Ol   RCH 3  CO2 g   H 2 g   H 2 S g   CH 4 g  Fuente: inorgánica Disolución de minerales de azufre: la disolución de la pirita puede provocar la generación de H2S en un proceso que necesita dos etapas. En una primera etapa la pirita es llevada a sulfato, y en una segunda etapa, el sulfato es reducido a sulfuro de hidrógeno. La reacción general es. FeS 2 g   4H  ac  Fe 2  ac  2H 2 S g  90 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 3. Pozos seleccionados como muestra para la investigación. Área FRAMOLAC. Fuente: PDVSA (2013). B1 TOM0007 TOM0008 TOM0019 TOM0020 TOM0021 TOM0022 TOM0023 TOM0024 TOM0026 TOM0027 TOM0034 VLG-3860 FRA0001 FRA0002 FRA0004 FRA0009 B4 TOM0010 TOM0011 TOM0012 TOM0013 TOM0014 TOM0015 TOM0016 TOM0017 TOM0018 TOM0025 TOM0028 TOM0029 TOM0030 TOM0031 TOM00032 TOM0033 VLG-3862 VLG-3866 VLG-3884 FRA0003 FRA0005 FRA0006 FRA0007 FRA0008 FRA0010 FRA0011 FRA0017 FRA0018 FRA0019 CEI0004 CEI0005 CEI0007 91 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 4. Resultados del análisis elemental para muestras de crudo en pozos de lago y tierra del área de FRAMOLAC. 2.4 2.1 2.1 2.3 2.0 2.0 2.2 2.2 2.3 2.1 2.0 2.0 2.2 2.1 2.0 V (ppm) 391 377 326 356 306 316 317 340 386 328 329 245 324 312 322 Ni (ppm) 55 53 46 49 43 45 45 46 54 45 46 34 44 43 45 15530-16024 2.1 509 14948-15146 17332-17860 17242-17638 17156-17740 16655-17128 16769-17072 17183-17400 17252-17569 15593-15827 16620-16730 15718-16200 15770-15920 16152-16337 16572-16905 16538-16679 16905-17268 17078-17489 16829-17202 16614-17059 15200-15613 15870-17074 16916-17070 15580-17058 2.4 2.1 2.2 2.1 2.0 2.0 2.1 2.0 2.3 2.3 2.4 2.3 2.4 1.8 2.1 2.2 2.2 1.9 2.0 2.4 2.1 1.6 1.5 300 324 320 320 326 335 325 283 356 401 334 259 211 292 318 334 364 303 329 413 373 335 284 16452-17098 1.8 16984-17096 15609-16002 1.5 1.5 14838-16413 15955-17088 15624-15696 16718-17320 18157-18670 17707-17760 17862-18538 17625-18150 Área Pozo Unidad Tope-Base %S (±0,2) FRANQUERA FRA-0001 FRA-0002 FRA-0003 FRA-0004 FRA-0005 FRA-0006 FRA-0007 FRA-0008 FRA-0009 FRA-0012 FRA-0015 FRA-0016 FRA-0017 FRA-0018 FRA-0019 B1 B1 B4 B1 B4 B4 B4 B4 B1 B4 B4 B4 B4 B4 B4 A10, B1 B1 B4 B4 B4 B4 B4 B4 B4 B1 B1 B1 B1 B1 B4 B4 B4 B4 B4 B4 B1 B1, B4 B3, B4 B1, B4 B2, B3, B4 B4 B4 B1, B4, B5 B1, B4 B1 B4 B4 B4 B4 B4 14530-14850 15000-15440 16512-16906 14814-15188 16900-17110 16070-16428 16936-17150 16920-16992 15446-15938 15935-16145 16540-16706 15405-15790 16622-16810 16658-16830 15181-15735 TOM-0007 MOPORO TOM-0008 TOM-0010 TOM-0011 TOM-0013 TOM-0014 TOM-0015 TOM-0016 TOM-0018 TOM-0019 TOM-0020 TOM-0021 TOM-0022 TOM-0023 TOM-0025 TOM-0028 TOM-0029 TOM-0030 TOM-0032 TOM-0033 TOM-0034 VLG-3846 VLG-3848 VLG-3860 VLG-3862 VLG-3865 VLG-3866 VLG-3872 LA CEIBA VLG-3884 VLG-3889 VLG-3913 CEI-0004 CEI-0005 CEI-0006 CEI-0007 V / Ni V / (V + Ni) 7.1 7.1 7.1 7.3 7.1 7.0 7.0 7.4 7.1 7.3 7.2 7.2 7.4 7.3 7.2 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 68 7.5 0.88 42 44 46 44 46 47 45 39 48 57 46 40 33 40 45 47 50 42 47 59 51 49 40 7.1 7.4 7.0 7.3 7.1 7.1 7.2 7.3 7.4 7.0 7.3 6.5 6.4 7.3 7.1 7.1 7.3 7.2 7.0 7.0 7.3 6.8 7.1 0.88 0.88 0.87 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.87 0.86 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.87 0.88 470 66 7.1 0.88 315 272 44 38 7.2 7.2 0.88 0.88 1.8 297 40 7.4 0.88 2.1 2.3 1.4 2.5 2.6 2.3 2.0 325 371 301 147 407 336 324 45 50 41 21 55 46 45 7.2 7.4 7.3 7.0 7.4 7.3 7.2 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 92 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 5. Gravedad °API y concentración de azufre de muestras de crudo del área de FRAMOLAC. Área FRANQUERA MOPORO LA CEIBA Pozo Unidad Tope-Base °API (± 0.4) %S (± 0,2) FRA-0001 B1 14530-14850 18.6 2.4 FRA-0002 B1 15000-15440 18.8 2.1 FRA-0003 B4 16512-16906 21.6 2.1 FRA-0004 B1 14814-15188 19.9 2.3 FRA-0005 B4 16900-17110 23.2 2.0 FRA-0006 B4 16070-16428 22.1 2.0 FRA-0007 B4 16936-17150 22.4 2.2 FRA-0008 B4 16920-16992 20.4 2.2 FRA-0009 B1 15446-15938 20.1 2.3 FRA-0012 B4 15935-16145 20.9 2.1 FRA-0015 B4 16540-16706 21.4 2.0 FRA-0017 B4 16622-16810 21.2 2.2 FRA-0018 B4 16658-16830 21.7 2.1 FRA-0019 B4 15181-15735 22.2 2.0 TOM-0007 A10, B1 15530-16024 13.9 2.1 TOM-0008 B1 14948-15146 22.1 2.4 TOM-0011 B4 17242-17638 22.3 2.2 TOM-0013 B4 17156-17740 20.5 2.1 TOM-0014 B4 16655-17128 21.7 2.0 TOM-0015 B4 16769-17072 21.5 2.0 TOM-0016 B4 17183-17400 18.9 2.1 TOM-0018 B4 17252-17569 19.6 2.0 TOM-0019 B1 15593-15827 20.8 2.3 TOM-0020 B1 16620-16730 17.9 2.3 TOM-0021 B1 15718-16200 20.0 2.4 TOM-0023 B1 16152-16337 20.8 2.4 TOM-0025 B4 16572-16905 22.6 1.8 TOM-0028 B4 16538-16679 21.5 2.1 TOM-0029 B4 16905-17268 21.5 2.2 TOM-0030 B4 17078-17489 18.1 2.2 TOM-0032 B4 16829-17202 19.9 1.9 TOM-0033 B4 16614-17059 20.6 2.0 TOM-0034 B1 15200-15613 18.3 2.4 VLG-3846 B1, B4 15870-17074 15.2 2.1 VLG-3848 B3, B4 16916-17070 18.0 1.6 VLG-3860 B1, B4 15580-17058 21.7 1.5 VLG-3862 B2, B3, B4 16452-17098 15.0 1.8 VLG-3865 B4 16984-17096 19.4 1.5 VLG-3866 B4 15609-16002 21.4 1.5 VLG-3872 B1, B4, B5 14838-16413 20.1 1.8 VLG-3884 B1, B4 15955-17088 21.1 2.1 VLG-3889 B1 15624-15696 20.3 2.3 VLG-3913 B4 16718-17320 20.9 1.4 CEI-0004 B4 18157-18670 18.5 2.5 CEI-0005 B4 17707-17760 12.9 2.6 CEI-0006 B4 17862-18538 21.8 2.3 CEI-0007 B4 17625-18150 21.5 2.0 93 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 6. Composición de saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos de los crudos del área de FRAMOLAC. Área Pozo Unidad % Saturados % Aromaticos % % % Res + Resinas Asfaltenos Asf FRA-0001 B1 29.56 37.23 26.67 7.55 34.22 FRA-0002 B1 31.03 35.89 26.44 6.64 33.08 FRA-0003 B4 34.41 37.68 20.74 7.18 27.92 FRA-0005 B4 35.81 34.70 22.51 6.97 29.48 FRA-0006 B4 34.22 34.76 23.25 7.77 31.02 FRA-0007 B4 34.82 35.16 22.29 7.73 30.02 FRA-0008 B4 34.55 35.98 25.22 4.24 29.46 FRANQUERA FRA-0009 B1 31.29 35.79 24.84 8.08 32.92 TOM-0007 A10, B1 27.94 39.08 26.67 6.32 32.99 TOM-0008 B1 32.61 35.32 27.47 4.61 32.08 TOM-0010 B4 37.36 37.48 22.83 2.34 25.17 TOM-0011 B4 33.84 32.58 25.50 8.08 33.58 TOM-0013 B4 35.89 35.89 21.94 6.28 28.22 TOM-0014 B4 35.62 33.3 23.15 7.97 31.12 TOM-0016 B4 36.54 37.1 22.54 3.85 26.39 TOM-0018 B4 35.93 37.3 21.76 4.98 26.74 TOM-0019 B1 32.37 37.36 25.32 4.95 30.27 TOM-0020 B1 20.5 37.15 28.59 7.76 36.35 TOM-0021 B1 31.74 35.49 26.77 6 32.77 TOM-0025 B4 34.34 33.73 24.37 7.57 31.94 TOM-0030 B4 35.74 36.41 21.55 6.3 27.85 TOM-0032 B4 34.56 33.84 24.08 7.53 31.61 TOM-0033 B4 34.53 33.7 23.21 8.56 31.77 TOM-0034 B1 29.14 35.57 27.23 8.06 35.29 VLG-3846 B1, B4 34.25 36.41 23.51 5.83 29.34 VLG-3848 B3, B4 29.92 36.2 25.71 8.16 33.87 VLG-3865 B4 33.01 35.19 23.95 7.85 31.80 VLG-3866 B4 35.05 34.66 24.09 6.21 30.30 CEI-0004 B4 33.56 38.35 23.48 4.61 28.09 CEI-0005 B4 34.54 37.95 24.16 3.35 27.51 CEI-0006 B4 34.99 36.91 22.11 5.99 28.10 MOPORO LA CEIBA 94 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 7. Cromatografía de crudo total C15+ del área de Franquera. 95 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 8. Cromatografía de crudo total C15+ del área de Franquera. Continuación. 96 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 9. Cromatografía de crudo total C15+ del área de Moporo Tierra. 97 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 10. Cromatografía de crudo total C15+ del área de Moporo Tierra. Continuación. 98 �Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Anexo 11. Cromatografía de crudo total C15+ del área de Moporo Lago. 99 � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tesis Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Estudio de la génesis y migración del crudo y gas del yacimiento Eoceno “B” Superior, División Sur del Lago Trujillo en el Occidente de Venezuela. Creator An entity primarily responsible for making the resource Isnardy José Toro Fonseca Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Type The nature or genre of the resource Tesis maestría Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2014 https://repoedum.ismm.edu.cu/files/original/4e808352b0db21d3cfd29665f308c0ef.pdf 8a2b5eb242df13f6b1c599c6cce0f7df PDF Text Text Tesis Doctoral: CIENCIAS TÉCNICAS Estudio del Hidrotransporte de las Colas en el Proceso Carbonato Amoniacal ALBERTO TURRO BREFF Moa 2002 www.ismm.edu.cu/edum �REPÚBLICA DE CUBA MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALÚRGICO ¨Dr. Antonio Núñez Jiménez¨ FACULTAD METALURGIA Y ELECTROMECÁNICA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA TESIS EN OPCIÓN AL GRADO CIENTÍFICO DE DOCTOR EN CIENCIAS TÉCNICAS AUTOR: ING. ALBERTO TURRO BREFF TUTORES: DR.C. LEONEL GARCELL PUYÁNS DR.C. RAFAEL PÉREZ BARRETO DR.C. RAÚL IZQUIERDO PUPO DR.C. ARÍSTIDES LEGRÁ LOBAINA MOA, 2002 �Introducción 1 INTRODUCCIÓN. En el año 2000 la industria del Níquel constituyó la primera fuente de exportación del país y se encuentra enfrascada en el proceso de ampliación de las capacidades instaladas y modernización de su tecnología, lo que le permitirá ir incrementando su papel en la economía nacional. En la resolución económica del V Congreso del Partido Comunista de Cuba (1997), se plantea que para la recuperación y desarrollo de la economía cubana es necesario intensificar el desarrollo de la industria minero - metalúrgica y como objetivo estratégico incrementar la producción de concentrado de Níquel con la mayor eficiencia en las inversiones. Para cumplir estos lineamientos a mediano y largo plazo, se requiere que paralelamente al crecimiento progresivo se perfeccionen los parámetros y regímenes de trabajo de las instalaciones tecnológicas para explotar de una forma más racional y eficiente las grandes reservas de recursos minerales existentes en los yacimientos niquelíferos en la parte oriental de Cuba y se perfeccione el sistema de transportación de minerales lo que garantizará la existencia de un proceso productivo continuo. Dentro del complejo tecnológico de la industria niquelífera cubana, las empresas Comandante René Ramos Latour de Nicaro y Ernesto Che Guevara de Moa, realizan la producción de Níquel más Cobalto por el proceso Carbonato Amoniacal (CARON). En el costo de la extracción del Níquel y en la eficiencia de su proceso tecnológico incide significativamente el tratamiento de las colas, que contienen minerales útiles que se depositan en diques para su aprovechamiento futuro y cuyo volumen es relativamente grande, del orden de 104 T de colas por cada tonelada de níquel producido. El costo de producción del Níquel por el proceso CARON esta incrementado en gran medida por el elevado consumo energético. En el tratamiento de las colas incide, además, una baja eficiencia del transporte hidráulico cuya causa se requiere precisar para disminuir los costos e incrementar su fiabilidad. �Introducción 2 En este tipo de transporte el consumo energético depende en gran medida de las pérdidas de carga a lo largo de la tubería y ésta, a su vez, depende del diámetro de la conductora, su estado de explotación, el material y tecnología de que está hecho, el régimen de trabajo de la instalación y de las propiedades físico mecánicas del material y de sus suspensiones. Estos factores tienen distintos grados de influencia y son muy variables e inciden con diferentes magnitudes, tanto en los indicadores económicos como en la eficiencia del proceso tecnológico. Cualquier estudio encaminado a perfeccionar el sistema de evacuación de pulpas implicaría el análisis de estos factores en el proceso. El orden de la realización de los estudios no está relacionado obligatoriamente con el grado de incidencia, sino con la obtención organizada de los datos que se requieren. Los desechos lixiviados (colas) constituyen suspensiones minerales con particularidades no newtonianas poco conocidas que influyen en el proceso de transportación. La variabilidad de estas propiedades y de las condiciones de hidrotransportación limitan el campo de aplicación de las fórmulas de cálculo conocidas, y no resulta posible determinar los parámetros de transportación con la precisión necesaria para los objetivos prácticos. Los métodos de cálculo propuestos para estos parámetros, basados en las características del flujo plástico – viscoso de BINGHAM necesitan en muchas ocasiones correcciones fundamentadas en los resultados experimentales. Por ello, los resultados publicados sobre trabajos realizados con múltiples hidromezclas aún resulta insuficiente para la obtención de correlaciones más generalizadas. El análisis de las condiciones técnicas y de explotación del sistema de hidrotransporte de las colas en la planta de Recuperación de Amoniaco de la Empresa Ernesto Che Guevara muestra problemas respecto a: • Dificultades de explotación de los equipos e instalaciones de bombeo que no trabajan en regímenes eficientes de trabajo y con frecuencia cavitan. • Desconocimiento del comportamiento de las colas en función de las propiedades físico – químicas y reológicas de las mismas. �Introducción • 3 Ausencia de un dosificador en la entrega de pulpa a las bombas y dificultades para su elección por desconocimiento de los parámetros de hidrotransporte. • Diferencia de nivel en las descargas de las líneas que incide en la productividad del sistema. Las metodologías de cálculo y evaluación disponible para el estimado de los parámetros indispensables para proyectar una instalación de transporte hidráulico, han sido elaboradas a partir de los datos experimentales obtenidos para sistemas particulares y no existe una metodología única para determinar los parámetros. Por ello se requiere de la generalización de los resultados experimentales que permitan la solución racional de diversos problemas en las condiciones de la Empresa ”Comandante Ernesto Che Guevara”. Para fundamentar y proyectar una instalación de transporte hidráulico, es necesario determinar la velocidad crítica, las pérdidas específicas de carga, la densidad o concentración de las mezclas, el diámetro del conducto que permita la determinación del régimen racional del trabajo y elegir los equipos adecuados para el caso concreto, lo que están influidos por las propiedades físico – mecánicas de las pulpas . Estos parámetros tienen incidencia en la magnitud de las inversiones, en los gastos de explotación y en la fiabilidad del trabajo de la instalación. Situación Problémica: En la actualidad el sistema de hidrotransporte de las colas de la Empresa “Comandante Ernesto Che Guevara” presenta alta ineficiencia debido a problemas técnicos y operacionales que conducen a que la instalación de transportación de este material opere en un régimen cavitacional, con los correspondientes incrementos en el consumo energético, de agua y materiales para el mantenimiento. Hasta el presente esta situación no se resuelve dado por el desconocimiento de las propiedades de las colas y por no contar con un método de cálculo y evaluación apropiado. �Introducción 4 Problema Científico: Obtener las propiedades de las colas y un modelo de cálculo, que permita establecer los parámetros racionales de operación del sistema de flujo para la transportación de las colas. Las dificultades de explotación y los posibles incrementos de la producción de la empresa, determinan la necesidad de un estudio de las regularidades del movimiento del flujo y la elaboración de la metodología de cálculo para el hidrotransporte de las colas del proceso Carbonato Amoniacal, que constituye el objetivo fundamental del presente trabajo. Por consiguiente la Hipótesis de la Tesis establece que el empleo de las propiedades físico mecánicas y reológicas de las colas en la obtención de un sistema de ecuaciones para el cálculo del hidrotransporte en tres fases, permitirá obtener parámetros más racionales de operación, diseño y mejorar la eficiencia de las instalaciones de la Empresa “Comandante Ernesto Che Guevara”. Por tanto, para cumplir el objetivo central, se desarrollaron los siguientes objetivos específicos: • Caracterizar las colas desde el punto de vista químico, mineralógico, reológico, granulométrico y de su estabilidad y establecer la influencia de estos factores sobre su comportamiento. • Realizar las investigaciones teóricas y experimentales de los principales parámetros del transporte hidráulico de las colas. • Proponer un modelo físico – matemático del movimiento de las hidromezclas de las colas, teniendo en cuenta sus características de sistema trifásico. • Elaborar una metodología para el cálculo y proyección del complejo de hidrotransporte. • Contribuir a la disminución de los costos de producción sobre la base de la reducción del consumo energético, de los gastos de mantenimiento y de la magnitud de las inversiones requeridas con vista a mejorar la fiabilidad de las instalaciones industriales. �Introducción • 5 Proporcionar información, acerca de los elementos nuevos que contribuyan a la disminución de la agresión ecológica debido al almacenamiento y manipulación actual de las colas. Novedad Científica I.- La caracterización de la fase sólida y de la hidromezcla de las colas, mediante: • El establecimiento de los modelos reológicos que describen el comportamiento no newtoniano de las colas del proceso CARON, aspecto este desconocido hasta el presente. • La evaluación de la estabilidad de las colas y del efecto de las propiedades de la fase sólida, la temperatura, la concentración y el pH sobre los parámetros reológicos y la viscosidad de sus hidromezclas a través de los modelos matemáticos obtenidos en relación con estos aspectos. • El sistema de correlaciones, derivado del modelo físico propuesto, para el cálculo y evaluación de las instalaciones de hidrotransporte que manipulan las pulpas de cola constituyen un sistema trifásico novedoso para las condiciones de la Empresa “Comandante Ernesto Che Guevara” . II. – La propuesta de una metodología de cálculo y evaluación de las instalaciones de hidrotransporte que manipulan las pulpas de cola, derivado de los resultados de la caracterización realizada y del sistema de ecuaciones producto del modelo físico – matemático propuesto para este sistema. �Introducción 6 Aportes Metodológicos • Se establece una metodología para el cálculo y evaluación de un sistema de hidrotransporte de una hidromezcla con características trifásicas pudiendo generalizarse la aplicación de dicho modelo a otras plantas de producción de níquel por el proceso CARON. • Se ilustra la necesidad de utilizar los parámetros que caracterizan el comportamiento reológico de fluidos en el cálculo y evaluación de problemas del transporte de materiales no newtonianos por tuberías, • Los resultados de la caracterización y el modelo propuesto para describir el sistema trifásico puede ser introducido en temas de asignaturas afines de las carreras de Metalurgia, Mecánica, Minería e Ingeniería Química. Valor práctico • La aplicación de los modelos reológicos obtenidos permiten determinar el comportamiento de las colas y los valores de sus parámetros. • La aplicación de los modelos obtenidos permiten estimar la viscosidad y los parámetros reológicos en función de la concentración, temperatura y pH. • Con el sistema de ecuaciones obtenidas es posible calcular las instalaciones de bombeo para ser empleadas en un sistema de flujo dado . • La investigación de los parámetros permite estabilizar la producción y disminuir los costos mediante la reducción del consumo energético, la magnitud de las inversiones, su amortización, y el perfeccionamiento de la tecnología del hidrotransporte. �Introducción 7 Tareas principales a desarrollar. 1. - Determinar las propiedades físico – mecánica de las colas. 2.- Elaborar y fundamentar el modelo físico – matemático para el flujo de pulpas de colas a altas temperaturas. 3.- Realizar las investigaciones teóricas y experimentales de los principales parámetros hidráulicos de las colas. 4.- Elaborar la metodología de cálculo y proyección del hidrotransporte de las colas a partir del modelo matemático que se obtenga. 5.- Elaborar las recomendaciones en particular definir el régimen de trabajo para la reducción del consumo energético y del gasto de las inversiones. �Revisión bibliográfica. 1 CAPITULO I. REVISION BIBLIOGRAFICA. La necesidad de determinar con más precisión los parámetros para la transportación por tuberías de mezclas concentradas de diferentes productos líquidos y materiales áridos, es evidente durante la manipulación de los materiales en operaciones y procesos tecnológicos, en diferentes ramas de la economía nacional ( metalurgia, petróleo, construcción, industria química y la agricultura). La variedad de las propiedades físico – mecánicas de estas mezclas confiere propiedades específicas a los flujos en su movimiento por tuberías u otros dispositivos de transporte similares. Con frecuencia se requiere la transportación de suspensiones concentradas que exhiben propiedades no newtonianas, en las que las partículas tienden a formar estructuras que exhiben , un comportamiento seudoplástico, o características plásticas con la aparición de esfuerzos cortantes iniciales. En dependencia de las condiciones de operación , dichos flujos pueden ser laminares o turbulentos con diferentes influencias de las características reológicas de las mezclas . Darby,R.( 2000). El conocimiento de las propiedades de flujo de las suspensiones que se transportan es de gran importancia para decidir las características de los sistemas de bombeo, redes de tuberías, accesorios y equipos que deben utilizarse según las necesidades tecnológicas, así como los requerimientos medio ambientales, no menos importante que deben tenerse en cuenta en todo proceso de carga, transportación, vertimiento y almacenamiento de cualquier tipo de material. A continuación se realizará el análisis de los distintos aspectos relacionados con el tema, que se abordan en la bibliografía consultada, con la finalidad de disponer de los elementos básico invariantes y de las tendencias actuales que resulten esenciales para el correcto desarrollo del trabajo. En la mayoría de los casos, en la práctica mundial, el análisis del hidrotransporte tiene un carácter bifásico, es decir partículas sólidas suspensas en líquidos, en casi todos los casos se encuentran gases disueltos en la fase líquida mediante la ebullición que tiene lugar al igualarse la presión con la tensión de vapor. Estos problemas tratados de una u otra forma en la �Revisión bibliográfica. 2 literatura reportada por Daniels, Alberty (1963) influyen considerablemente en los parámetros de los flujos y en la durabilidad del equipamiento. La concentración de los gases disueltos en el líquido depende de la solubilidad del gas en cuestión según Daniels, Alberty (1963) y de la presión del líquido. Por razones tecnológicas en las colas de la Empresa Ernesto Che Guevara están constituidos por soluciones amoniacales, gas de alta solubilidad y fácil desprendimiento del líquido, lo que crea una nueva fase gaseosa que incide con fuerza en los parámetros de flujos y que en la literatura se reporta como modelo trifásico según Mijailov (1996) de donde se deduce la necesidad de investigar las propiedades reológicas de la pulpa y la influencia de la fase gaseosa en los parámetros del transporte hidráulico de las colas de la Empresa Ernesto Che Guevara. 1.1.1. Clasificación reológica general de los fluidos. En la teoría y la práctica actual , los fluidos se clasifican desde el punto de vista reológico en newtoniano y no newtoniano, según Skelland (1970), Tejeda (1985), Perry (1988) y Díaz (1989). A su vez los fluidos no newtonianos se clasifican en tres grupos: - De viscosidad invariable con el tiempo. - De viscosidad dependiente del tiempo. - Materiales ( líquidos de Maxwuel) Fluidos de viscosidad invariable con el tiempo: a) Seudoplásticos: ⋅ La viscosidad disminuye con el incremento de γ . El líquido comienza a fluir inmediatamente después que se le aplica un esfuerzo cortante (τ >0). b) Dilatantes: La viscosidad aumenta con el incremento de γ. Estos líquidos fluyen también para valores de (τ > 0). c) Plásticos reales: La viscosidad puede disminuir o aumentar con un ⋅ incremento de γ . Fluyen para valores de τ > τo . La principal característica de los plásticos ideales y reales es que poseen una estructura tridimensional muy fuerte cuando están en reposo, la cual resiste la deformación o el movimiento. Para valores del esfuerzo cortante τ < τo , no se establece el flujo. Para τ ≥ τo , la estructura se rompe, permitiendo que se establezca el �Revisión bibliográfica. 3 flujo del material. Al reducir el esfuerzo hasta valores de τ ≤ τo la estructura de dicho fluido se restablece (Figura 1.1). Fluidos de viscosidad dependiente con el tiempo: - Tixotrópicos. - Reopécticos. Materiales viscoelásticos (líquidos de Maxwell). Estos materiales exhiben propiedades viscosas y elásticas. Las sustancias viscoelásticas fluyen bajo la acción del esfuerzo cortante, pero, aunque la deformación es continua no resulta totalmente irreversible, de manera que al cesar la acción del esfuerzo cortante, el material restablece en parte su forma, semejante al comportamiento de los cuerpos elásticos sólidos. Este comportamiento se ha observado en NAPALM, en soluciones de polímeros, en masas cocidas de la industria azucarera con altos contenidos de gomas (polisacáridos), en ciertas resinas y en emulsiones de crudo cubano, de acuerdo a lo reportado por Toose (1995) y Ferro (2000). 1.1.2 Curvas de flujo. Las curvas de flujo se representan gráficamente al relacionar valores experimentales de τ contra (- dv/dy ). Así, se obtendrán curvas de flujo de diferentes formas en dependencia de la naturaleza reológica de los fluidos (Figura 1.1) , según Turiño ( 1984) y Tejeda (1985). τ 4 5 2 τo τo 1 3 ⋅ γ Figura 1.1 Curvas de flujo típicas de fluidos no newtonianos independientes del tiempo. 1- newtoniano; 2 - seudoplástico; 3 - dilatante; 4 - plástico real y 5 – plástico ideal (Bingham). �Revisión bibliográfica. 4 Las curvas de flujo son útiles, fundamentalmente, en el diseño de equipos o en la evaluación de instalaciones ya construidas, por ejemplo, para determinar la caída de presión necesaria para que un material no newtoniano fluya por una tubería de diámetro conocido; para determinar si un equipo ya construido (con el fin de transportar o elaborar un material determinado) puede ser usado con otro material diferente; para clasificar los materiales reológicamente y encontrar el modelo adecuado; para comparar características estructurales o de calidad de un mismo producto obtenido sin producciones “batch” y que hayan sido fabricadas sustituyendo algún componente por otro , de acuerdo a lo reportado por Toose (1995). 1.1.3 Modelos reológicos. Se han propuesto numerosas ecuaciones empíricas (modelos reológicos) . para expresar la relación que existe en estado estacionario entre τy γ. Todas estas ecuaciones contienen parámetros empíricos positivos, cuyo valor numérico puede determinarse a partir de los datos de la curva de flujo a temperatura y presión constante. Los modelos mas difundidos de acuerdo a lo reportado por Bind (1973), Skelland (1970), Tejeda (1985) y Garcell (1988), son los siguientes: a) Modelo de Ostwald de Waele: ⋅ τ =Κ( γ )n …………………………………………………..…………………. (1.2) Esta ecuación de dos parámetros se conoce también como Ley de Potencia. Se utiliza mucho para describir el comportamiento reológico de fluidos seudoplásticos y dilatantes. El parámetro n es el índice de flujo, y es una medida del grado de comportamiento no newtoniano del material. Para n < 1 el fluido es seudoplástico, mientras que para valores mayores que la unidad es dilatante. Para n = 1, (ecuación 1.2) se transforma en la ley de Newton, siendo K = µ. El parámetro K es el índice de consistencia, el cual da una medida del grado de viscosidad del material. Para los fluidos no newtonianos se utiliza el concepto de viscosidad aparente (µa ). De acuerdo con la (ecuación 1.1) la viscosidad aparente viene dada por la relación: �Revisión bibliográfica. 5 µa = τ ⋅ γ ……………………………………………........……………………… (1.3) Si en esta expresión se sustituye la ecuación (1.2) se obtiene: ⋅ = γ  µa   n −1 .....……….……………….....……………………………….. (1.4) b) Modelo de Bingham: τ = τ o + µ p  γ  ………………………………….....…………………………… (1.5) ⋅   Donde τo es el esfuerzo cortante limite o inicial que es necesario vencer para que el fluido fluya, µp es la viscosidad plástica. Este modelo se utiliza para describir el comportamiento de los plásticos ideales, los cuales también se conocen como plásticos de Bingham. Para τo = 0 (la ecuación 1.5) se transforma en la ley de Newton, siendo µp = µ. La viscosidad aparente para los plásticos de Bingham se obtiene sustituyendo la ( ecuación 1.5) en la relación (1.4): µa = µ p + τ ⋅ γ …………………………………………...……………………….. (1.6) c) Modelo de Bulkley – Herschel. τ = τo + K(γ)n ………………………………………....…...…………………….. (1.7) Los parámetros k, n, τo tienen el mismo significado que en los dos modelos anteriores. Se utiliza para describir el comportamiento de los plásticos reales. Para n = 1, (la ecuación 1.7) se transforma en el modelo de Bingham, para τo = 0, en el modelo de Ostwald de Waele, y para τo = 0 y n = 1 se transforma en la ley de Newton. Los tres modelos analizados son los más difundidos en la literatura especializada y los que más se han utilizado en el diseño de sistemas de flujos. No obstante, existen otros modelos que también pueden describir el comportamiento reológico de los materiales no newtonianos con mayor o menor precisión en dependencia de las características de esos materiales, por ejemplo los modelos: 1) de Eyring; 2) de Ellis; 3) de Casson, etc. �Revisión bibliográfica. 6 Si se combinan (las ecuaciones 1.7 y 1.4), se obtiene la expresión de la viscosidad aparente: ⋅ µ a = τ⋅ o + k  γ    γ n −1 ………….............………………..……………………….. ( 1.8 ) 1.2 Tipos de Reómetros ( Viscosímetros). Existen numerosos tipos de reómetros que se han diseñado y comercializado. Solo cuatro de ellos, reúnen las condiciones necesarias para ser usados en la determinación de propiedades reológicas, estas son: a) el de tubo capilar, b) el rotacional de cilindros concéntricos, c) el rotacional en medio infinito, d) el rotacional de cono y plato según , Díaz (1989), Garcell (1988), Perry (1988), Rosabal (1988), Skelland (1970), Tejeda (1985). Los viscosímetros rotacionales (reómetros) son los mas difundidos para realizar estudios reológicos. En la figura 1 del anexo 1 se muestra un esquema de los elementos básicos de medición de los mismos. 1.3 Estabilidad de las suspensiones. Propiedades superficiales. La doble capa eléctrica. Potencial Zeta. Densidad de carga de las partículas. Muchas partículas coloidales en contacto con un líquido polar, como por ejemplo el agua, adquieren una carga eléctrica superficial Cerpa (1999)., dando lugar a la aparición de las llamadas propiedades superficiales de las suspensiones coloidales, tales como: la densidad de carga de la superficie, el punto de carga cero, los potenciales electrocinéticos, el punto izo eléctrico, etc., que dependen en gran medida del pH de la suspensión. La carga superficial influye en la distribución de los iones vecinos que se hayan en el líquido de manera que los iones de carga opuestas ( contraiones) son atraídos hacia la superficie y los iones con la misma carga ( coiones) son alejados de la superficie por repulsión. La teoría de la doble capa eléctrica trata sobre la distribución de los iones, y , por consiguiente, sobre la magnitud de los potenciales eléctricos que existen en la proximidad de la superficie cargada. Stern propuso un modelo para la doble capa eléctrica, donde plantea que esta está formada por dos partes, una que permanece fija a la superficie �Revisión bibliográfica. 7 sólida, con un espesor aproximado de un diámetro de molécula, mientras la otra es una capa difusa que penetra en la solución. Establece además, que la capa fija y la difusa están separadas por un plano, llamado plano de Stern. Los iones adsorbidos están localizados en este plano, es decir , entre la superficie y el plano de Stern. Los iones localizados mas allá de este plano forman la parte difusa de la doble capa. La superficie de cizalla es la interfase de contacto entre las fases en el movimiento relativo, el potencial de esta superficie es conocido como el potencial zeta, ξ. ( ver figura 2. anexo 1) En los sistemas dispersos con características coloidales, la densidad de carga superficial de las partículas, σo y el potencial zeta, ξ, son funciones del pH y de la concentración del electrolito indiferente ( fuerza iónica) en el medio dispersante, Tanto σo como ξ constituyen una medida de la estabilidad de la suspensión. La magnitud del pH a la cual σo = 0 y ξ = 0 se denominan: punto de carga cero ( p.z.c), y punto izoeléctrico ( i.e.p) respectivamente . El punto de carga cero y el punto izoeléctrico coinciden cuando no hay adsorción específica de aniones y/o cationes en la superficie de las partículas. Mecanismos de carga superficial de las partículas. Los mecanismos más importantes por lo que la superficie de las partículas pueden cargarse eléctricamente son los siguientes: Ionización, formación de iones complejos, adsorción específica de iones, según, Cerpa (1999). Ionización: Tiene lugar por la disociación de grupos ionogénicos superficiales, en dependencia del pH de la solución. Por ejemplo, las proteínas poseen grupos carboxilo y amino que se ionizan para dar iones COO- y NH3+ . Formación de iones complejos: Un modelo simple generalizado propone que los centros activos MOH, presentes en óxidos y oxihidróxidos tales como: la Maghemita, la Goethita, la Gibbsita, la Sílice y otros, dan lugar a la formación de pares de iones MOH2+ MO - que dan carga a la superficie y que interaccionan con los cationes y aniones que se encuentran en el medio dispersante Garcell (1998). En estos óxidos, los centros activos exhiben un comportamiento anfotérico, coexistiendo simultáneamente sitios neutros MOH �Revisión bibliográfica. 8 y sitios cargados de MOH2+ y MOH - . El tipo predominante de estos sitios depende del pH. Así, a pH inferiores al p.z.c o al i.e.p. las cargas netas superficiales pueden ser positivas y a pH mayores a dichos puntos, negativas. La carga neta viene dada por la diferencia entre el número de sitios MOH2+ y el número de sitios MO – por unidad de superficie. A pH = p.z.c, predominan los sitios MOH y la concentración de los grupos remanentes de MOH2+ y MO - , son iguales, de manera que la carga superficial de la partícula se hace nula. Adsorción iónica. Es posible que la superficie adquiera una carga neta por la adsorción desigual de iones de signos opuestos. Se consideran iones adsorbidos específicamente a aquellos que están unidos a la superficie de la capa de Stern, por fuerzas electrostáticas o de Van der Waals, lo suficientemente fuerte para superar la agitación térmica. Una de las leyes importantes de la Química de Superficie establece un cierto orden en relación con los iones que pueden ser adsorbidos en la superficie de los óxidos y de otros compuestos de acuerdo a lo expresado por Demai (1996), Torres (1989) . Según esta Ley se adsorberán preferiblemente los iones de mayor valencia, y para los de una misma valencia, los que tengan mayor radio iónico. Esto da lugar a las llamadas series liotrópicas de adsorción. Por ejemplo, la secuencia de afinidad normal ( series liotrópicas o de Hofmeister) que presentan muchos óxidos es la siguiente: Al3+ > Ca2+ > K1+ ( en relación con la valencia). Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Mg2+ ( en relación con el radio iónico) Mediante estudios realizados sobre los fenómenos superficiales de la Goethita en agua de mar, por Balistrieri y Murray (1979), se logró la serie liotrópica para este mineral. H+ >> Mg 2+ = SO 42 - > Ca2+ >Cl = Na+ = K+ Puede observarse que la Goethita muestra una serie líotrópica irregular, ya que la adsorción del Mg 2+ > Ca2+ es contraria a la secuencia de afinidad �Revisión bibliográfica. 9 normal de Hofmeister presentada arriba. También puede verse que la Goethita tiene gran afinidad por los iones Mg2+ y SO42- . La adsorción iónica se puede producir por intercambio de iones contenidos en el sólido y en el líquido circundante. En los procesos de intercambio iónico, la carga neta de la superficie de las partículas no se altera ,según Guardia (1994), Torres (1989) y Muñiz (2001) , han realizado trabajos con pulpas de laterita de Moa que demuestran las características coloidales de éstas por su alto contenido de partículas finas, y en las que se observan y se miden propiedades superficiales. No se han encontrado trabajos similares acerca de las colas del proceso CARON. 1.4 Efecto de las propiedades superficiales en las características reológicas de las suspensiones concentradas. En las dispersiones gruesas, donde las partículas son de tamaño relativamente grande, el área superficial total de la fase sólida resulta relativamente pequeña. En estos sistemas el efecto de las propiedades superficiales es prácticamente despreciable. En cambio, en las suspensiones coloidales cuya fase dispersa posee un área superficial grande, el efecto de las propiedades de superficie desempeñan un papel muy importante. Ello se debe, fundamentalmente, a que el comportamiento reológico es afectado grandemente por la densidad de carga superficial y por la fuerza iónica del medio dispersante, ya que estas variables influyen sobre la interacción neta entre las partículas. La interacción neta es la suma de un componente repulsivo y un componente atractivo. El componente atractivo viene dado por las fuerzas de atracción del Van der Waals y no es sensible a los fenómenos superficiales . El componente repulsivo se debe a las fuerzas repulsivas eléctricas que rodean a las partículas ( repulsión de Born). Cuando la interacción neta es repulsiva se observa un comportamiento newtoniano de la suspensión, en cambio, cuando la interacción neta es atractiva la suspensión puede exhibir un comportamiento seudoplástico o plástico, debido a la formación de agregados o flóculos, o de una estructura espacial. En los trabajos de Cerpa y Col (1997), (1998), (1999) con pulpas laterititas, así como de Leong y Boger (1990) y con suspensiones de líquido �Revisión bibliográfica. 10 se ilustra la relación entre los fenómenos de la Química de Superficie y la reología. No se han encontrado trabajos sobre las colas del proceso CARON que traten sobre estos aspectos. Teniendo en cuenta todo lo hasta aquí explicado, resulta evidente que los efectos de las propiedades superficiales sobre la reología de las suspensiones minerales coloidales es un fenómeno de carácter universal, de manera que los principios que rigen estos procesos pueden ser aplicados independientemente del tipo de mineral que forme la dispersión. 1.5 Interacciones y factores que influyen sobre el comportamiento y propiedades reológicas de las dispersiones minerales. Cuando un sólido es dispersado en un líquido, la viscosidad de la suspensión que se forma se incrementa. La dispersión puede exhibir comportamiento newtoniano o no newtoniano, en dependencia de las interacciones físicas y químicas que tiene lugar entre las partículas y el líquido, así como de la naturaleza y características de las fases mineralógicas que constituyen el sólido [69]. En la literatura especializada se han analizado diferentes tipos de interacciones, los cuales han sido resumidos por Cheng (1980) dentro de tres categorías diferentes: - Interacciones hidrodinámicas entre el líquido y las partículas sólidas dispersas, las cuales incrementan la disipación viscosa en la suspensión. - La atracción entre partículas que da lugar a la formación de flóculos, agregados y estructuras. - El contacto partícula – partícula, el cual es la causa de las interacciones de fricción. Además de estas interacciones existe un número de factores que ejercen gran influencia sobre el comportamiento de las dispersiones, tales como: tamaño y distribución de tamaño de las partículas; composición química y mineralógica del sólido; composición iónica del medio dispersante; concentración de la fase sólida; temperatura y pH. A continuación se analizan brevemente los efectos de los factores más importantes: �Revisión bibliográfica. 11 Efecto de la granulometría. En general, las suspensiones de partículas finas exhiben mayores viscosidades que las de partículas gruesas, con excepción de aquellas partículas que poseen propiedades magnéticas con las que ocurre lo contrario, como es el caso de las pulpas de maghemita, según lo expresado por Garcell ( 1994). En un trabajo realizado por Garcell (1992), se confirmó que las pulpas acuosas de laterita ( limonita) preparadas con partículas mayores de 90 µ m no logran formar una estructura y muestran un comportamiento newtoniano; en cambio, las preparadas con mezclas de partículas inferiores a 50 µ m forman estructuras que comunican a la suspensión propiedades plásticas, pudiendo ajustarse su curva al modelo de los plásticos Bingham. Las pulpas de lateritas industriales muestran una distribución granulométrica en la que predominan las partículas con tamaños inferiores a 43 µ m , de ahí el comportamiento típico de los plásticos Bingham de estas suspensiones. Efectos de la temperatura. En general, en la mayoría de los líquidos y suspensiones se ha observado una disminución de la viscosidad con el incremento de la temperatura. Se ha comprobado que la disminución de la viscosidad puede deberse a dos efectos, según Garcell ( 1993), a) disminución de la viscosidad del medio dispersante; b) debilitamiento de las estructuras formadas por las partículas al aumentar la temperatura. Efecto de la composición mineralógica. Se ha comprobado que las pulpas de mineral laterítco pueden presentar un amplio rango de los valores del punto izo eléctrico (i.e.p.) o de su punto de carga cero (p.z.c) en la dependencia de su composición mineralógica, según lo expresado por Garcell ( 1993). Este hecho hace que la viscosidad y estructuración de las pulpas de laterita sean, a su vez, una función del pH. Los cambios de la composición mineralógica, también influyen sobre las características de sedimentación de las suspensiones de laterita y sobre la estabilidad de las pulpas. �Revisión bibliográfica. 12 Efecto de la concentración de sólidos. Por lo general, en las suspensiones diluidas ( con valores de concentración volumétrica ,φ , inferior a 10 % en peso de sólidos) el comportamiento de las suspensiones es newtoniano . A medida que aumenta la concentración de sólidos, se incrementan las interacciones de las partículas, con la tendencia a formar flóculos, agregados y estructuras. Como consecuencia de esto, a concentraciones moderadas, la suspensión puede alcanzar el comportamiento Seudoplástico. A concentraciones más altas, los efectos hidrodinámicos son menos importantes, y , dado que las partículas se hayan más cerca una de otras, se forman estructuras tridimensionales que le comunican a la dispersión propiedades plásticas. En trabajos realizados por Garcell (1993) y por Cerpa y Garcell (1997) con pulpas de lateritas pudo determinarse que, para concentraciones menores de 18 % en peso de sólidos, estas pulpas exhiben un comportamiento Seudoplástico que es prácticamente independiente de su composición mineralógica. Y para contenidos de sólidos en el orden de 22 % en peso se manifiestan propiedades plásticas, y a medida que se incrementa la concentración hasta 45 %, las viscosidades aumentan, dependiendo cada vez más de la mineralogía del sólido. En estas condiciones, las curvas de flujo, pueden ser ajustadas, en algunos casos, al modelo de Bingham, o al de Bulkley – Herschel, en otros. Efecto del pH. En las suspensiones grandemente los con características fenómenos coloidales, electrocinéticos y se otras manifiestan propiedades superficiales. En las suspensiones minerales, en la que la distribución de tamaño muestra altos volúmenes de partículas finas se manifiestan también estos fenómenos, los cuales son altamente dependientes del pH de la suspensión. Para pH cercanos al punto isoeléctrico, el equilibrio atracción – repulsión entre partículas se desplaza hacia la atracción debido al predominio de las fuerzas de Van der Waals. En estas condiciones la suspensión incrementa su inestabilidad y muestra los máximos valores de viscosidad, debido a la formación de estructuras más fuertes. A pH alejado del i.e.p., son �Revisión bibliográfica. 13 más importantes las fuerzas de repulsión de carácter electrostático entre las partículas. Es por ello que las partículas se dispersan más fácilmente, y la suspensión adquiere más estabilidad y exhibe menores valores de viscosidad. Otro aspecto importante está relacionado con la adsorción de iones en la superficie del sólido, lo cual provoca variación de la carga superficial de las partículas y desplazamiento del i.e.p. y de p.z.c , según Garcell (1994). En general, cuando no hay adsorción específica de iones, los valores del i.e.p y de p.z.c coinciden, sin embargo, cuando se adsorben cationes y aniones los valores del i,e,p y p.z.c experimentan desplazamiento hacia pH más ácidos o más básicos, trayendo consigo cambios en el comportamiento de la suspensión. El pH juega un papel importante en el proceso de sedimentación de las pulpas crudas. La experiencia indica que en el agua de reboso el pH disminuye su valor con el tiempo de contacto con el mineral laterítico. Novoa ( 1976) propone controlar el pH de la pulpa para lograr valores óptimos de 5,5 – 5,7 con el objetivo de lograr una mejor sedimentación y expone que a valores mayores o menores de ese rango se observa un efecto negativo en la velocidad de sedimentación. Los valores de pH alcanzados en este trabajo difieren de los obtenidos por Valdés (1983), quien estudió los fenómenos químicos coloidales de la pulpa laterítica, determinando el rango óptimo de pH entre 6,6 – 7,6, cercano al punto izoeléctrico, lo que ha sido comprobado por otro trabajo, entre los que se pueden mencionar el de Ferro (1984); sin embargo Cerpa ( 1997) demuestra que el punto izoeléctrico se alcanza a pH= 4,8 – 8,4. Esta diferencia puede estar dada por las condiciones de trabajo utilizadas en cada caso y las características del mineral . Novos (1976) se limitó al estudio de las condiciones de sedimentación variando el pH en un rango muy estrecho ( 4-62). Por otra parte Valdés (1983) realizó un estudio más profundo a través de mediciones del potencial electrocinética de la partícula por los métodos de macro y microelectroforesis en un intervalo de pH entre 0,3 y 12,4, estableciendo dos puntos izoeléctricos a pH entre 2 y 7 respectivamente; entre estos dos valores , la superficie de la partícula tiene �Revisión bibliográfica. 14 carga positiva . Para un valor de de pH inferior a 2 o superior a 7, las partículas se cargan negativamente . Cerca del punto izoeléctrico a pH de 6,6 – 7 , no existen fuerzas electrostáticas capaces de separar las partículas entre sí y estas tienden a regularse con la formación de agregados que sedimentan a mayor velocidad ; es a estos valores de pH que se alcanzan las mejores condiciones de sedimentación de la pulpa cruda. Este trabajo establece el valor de pH en que las pulpas sedimentan mejor; pero no tiene en cuenta la procedencia o tipo del mineral de la pulpa, o sea su composición granulométrica, mineralógica y química. Beyris ( 1997) definió un nuevo indicador denominado Índice de Sedimentación ( Ised) como la relación metal ligero/ metal pesado para efectuar la homogenización de los minerales lateríticos, no alterando la ley del mineral para las tecnologías ácidas permitiendo predecir el comportamiento de la sedimentación, teniendo en cuenta la relación existente entre los factores fundamentales que influyen como sistema en el proceso, lográndose porcentajes de sólidos a 46,61 %. Se verifica experimentalmente en el caso del índice de sedimentación ( Ised) con valores menores que 0,22 para la homogenización de los materiales laterícos y del Silicato de Sodio como un electrolito en concentraciones (0,001 – 0,0085) g/l, que constituyen vías para el mejoramiento de las condiciones de sedimentación en la planta de espesadores de pulpa de la Empresa “Comandante Pedro Soto Alba” de Moa. 1.6 Consideraciones generales sobre las colas de la “ Empresa Comandante Ernesto Che Guevara”. La información bibliográfica consultada sobre las características de las colas puede ser resumida de la forma siguiente: Herrera y colaboradores del Centro de Estudios Aplicados al Desarrollo Nuclear (1994), efectuaron una investigación sobre la caracterización de productos parciales y finales de la Empresa René Ramos Latourt “Nicaro”. En este estudio se determinó que la composición química de las colas de Nicaro es bastante similar a la que se obtiene actualmente en la Empresa Ernesto Che Guevara de Moa; sin embargo, se observan grandes diferencias en su composición mineralógica , por ejemplo, en todas las muestras analizadas, la fase principal es la �Revisión bibliográfica. 15 magnetita con un contenido de 64 – 90% en peso. En cambio en el proceso CARON de Moa la fase principal es la maghemita con un contenido en el orden de 63 – 83 % en peso, esta diferencia se atribuye a las modificaciones tecnológicas producidas en la fábrica Ernesto Che Guevara de Moa, que puede haber ocasionado la oxidación de la magnetita transformándose esta en maghemita , teniendo en cuenta que una vía tanto natural como sintética de obtención de maghemita es precisamente mediante la oxidación de la magnetita . (Ver anexo 1 - tablas 1y 2). 1. 7 Propiedades magnéticas de los materiales. Muchos óxidos de hierro exhiben en mayor o menor grado propiedades magnéticas según lo expresado por Costa (1996).Estos materiales pueden adquirir las propiedades magnéticas por la acción del campo magnético natural de la Tierra ó del campo aplicado de un equipo. Dependiendo de la naturaleza del óxido de hierro (las características de su estructura atómica), de la temperatura, de la intensidad del campo magnético aplicado (el campo magnético natural de la Tierra es aproximadamente de 0.2 Gauss ) y del tamaño y forma de las partículas, adquiridas pueden variar las características magnéticas de uno a otro material. Así, por ejemplo, la hematita a 260°k es antiferrimagnética y a 956° k es débilmente ferrimagnética. Así mismo, la maghemita a tamaños menores de 10 nm es súperparamagnética(no exhibe propiedades magnéticas) en cambio, para dimensiones mayores, a temperatura ambiente, es ferrimagnética. Entre los óxidos de hierro a temperatura ambiente, y para dimensiones mayores a 10 nm, la maghemita y la magnetita son las que exhiben propiedades magnéticas apreciables (ferromagnéticas), siendo mas notables estas características en la magnemita. Las partículas de estos minerales poseen formas elipsoidales en rotación y constituyen pequeños imanes naturales. En el trabajo de Garcell y col. 1998 se determinaron las características reológicas y magnéticas de suspensiones de nanopartículas de maghemita de diferentes formas, tamaño y distribución de tamaño. Se observa que sus fuerzas coercitivas y los magnetismos máximos y remanentes adquiridos se incrementan con el aumento del tamaño de las partículas. Ello provoca un �Revisión bibliográfica. 16 incremento en la viscosidad y en la magnitud del ocurre con los materiales τ 0, contrariamente a lo que no magnéticos en los que sus propiedades reológicas disminuyen con el aumento del tamaño de sus partículas. No se han encontrado trabajos relativos a los aspectos tratados para las suspensiones de las cola del proceso CARON. Sin embargo, dado el hecho de que en este estudio se ha podido determinar que la fase mineralógica principal de estas pulpas es la maghemita – magnetita, es de esperar que exhiba propiedades magnéticas y comportamientos similares que las suspensiones de esos minerales puros. 1.8 Parámetros de hidrotransporte en el flujo de hidromezclas por tuberías. El análisis de las investigaciones realizadas por diferentes autores Dyurano (1952), Ibenskii (1957), Kalinin (1965) , Mijailova (1966), Skelland (1970), Karasik (1972), Gusarov (1972), Karasik ( 1972), Pérez ( 1970,1983,1984), Parnoskaya (1976,1987), Smoldriev ( 1980, 1986, 1989), Nuruk (1979,1985), Shekadeshvarsheischili (1981), Alexandro (1986), Izquierdo (1995), Darby (2000), G y R (1995), Suárez (1998), Díaz (1999) muestran que las mismas están dedicadas fundamentalmente a: 1.- Estudio de la estructura dinámica de diferentes flujos de suspensiones y de las peculiaridades de los regímenes de movimiento del flujo portador de partículas sólidas. Sobre esta base se construye el modelo físico y se deduce la ecuación de equilibrio dinámico y la obtención de la dependencia de cálculo a partir de la utilización de datos experimentales. 2.- Estudio de las regularidades del movimiento de los flujos con partículas en suspensión, la influencia de partículas sólidas sobre su estructura cinemática y establecer el enlace de las características locales e integrales. 3.- Determinar la magnitud de la energía que el líquido le trasmite a las partículas sólidas de diferentes categorías. Este método se fundamenta sobre el principio de considerar las fuerzas de interacción del líquido y las partículas sólidas suspendidas en él. De lo explicado anteriormente se observa, que la solución teórica de los principales problemas del hidrotransporte es posible obtenerla solo de las ecuaciones de la hidrodinámica. De igual forma, en relación con la �Revisión bibliográfica. 17 complejidad de obtención de hidromezclas, se puede utilizar la teoría semiempírica, la que se fundamenta sobre diferentes representaciones del movimiento del flujo de las hidromezclas y de la variación de la influencia de las partículas en el perfil de distribución de velocidades. Por ello, el segundo aspecto encuentra su aplicación práctica y ha obtenido desarrollo en trabajos realizados por la mayoría de los investigadores. Como es conocido, durante el movimiento de un líquido homogéneo a pequeñas velocidades por la sección de la tubería se subordina a la ley parabólica. 2  r  1 −  R       V= Vmáx ....................................................................................................... (1.9) Donde: R – radio de la tubería r - distancia del eje. Vmáx – velocidad máxima para r = 0. En el régimen turbulento, la distribución de velocidades para líquidos homogéneos se describe por la ley logarítmica propuesta sobre la base de la teoría semi empírica de Prandtl – Karman. Vmáx − V r 1 = ⋅ ln V* χ r−y ..................................................................................................................... (1.10) Donde: χ - constante de Karman; y – distancia desde la pared del tubo hasta el punto analizado; τ  V =   ρ * τ τ 1 2 - velocidad dinámica, donde: - tensión de rozamiento en la pared del tubo. En varios trabajos según, Smoldriev (1966, 1980) , Karasik (1976), Agustín (1983), Vennard (1986), muestran que la misma se muestra que debido a la presencia mediante la existencia de gran cantidad de partículas pequeñas puede variar el régimen de flujo de la suspensión. Desplazándose a lo largo de la línea del flujo con velocidades prácticamente igual a la velocidad del �Revisión bibliográfica. 18 líquido, disminuyendo la resistencia. Las partículas de tamaños medios, bajo la acción de diferentes fuerzas se separan de ellas y las partículas más grandes se separan de la frontera sólida, lo que provoca la destrucción de la estructura del flujo, varían las características de las pulsaciones y la intensidad de las turbulencias. Como resultado de esto surge el desplazamiento transversal de las partículas sólidas, variándose la interacción mecánica en el flujo y modificándose el perfil de distribución de velocidades en comparación con un líquido homogéneo. Smoldriev y Col.( 1980), sobre la base del análisis de los resultados obtenidos en diversos trabajos realizados por ellos y por otros autores con hidromezclas de diferentes materiales de granulometrías y densidades variadas (arcilla, carbón, caolín, desechos de la industria metalúrgica, materiales de la construcción y otros), a distintos regímenes de flujo, rangos de temperatura y diámetros de las tuberías lograron establecer y resumir algunas regularidades en las características del flujo de los productos, Así, se pudo comprobar que, no obstante las diferencias observadas en las propiedades físico – mecánicas de los materiales y en las características del medio dispersante, existen peculiaridades comunes que describen el flujo de las hidromezclas estudiadas, en relación con sus comportamientos reológicos con las pérdidas hidráulicas, con los perfiles de velocidad en diferentes regímenes de flujo ( estructural, transitorio y turbulento). Los resultados obtenidos por pulpas formadas por materiales de diferentes formas, tamaño y granulometría, no responden a una expresión única, lo que a obligado a dividir las hidromezclas en diferentes grupos, la más utilizada es la (159), que clasifican estas pulpas según el tamaño de las partículas de la siguiente forma: Hidromezclas Muy gruesas Gruesas Dispersas gruesas Dispersas finas Estructurales Coloidales Tamaño, mm 10 – 300 mm 2/3 – 10 mm 0,15 – 2/3 0,05 – 0,15 /0,2/ 0,05 – 0,005 0,005 �Revisión bibliográfica. 19 Esta clasificación en nuestra opinión más cerca que cualquier otra responde a las tareas de hidrotransporte y refleja muy bien múltiples resultados experimentales y será la utilizada en este trabajo. A partir de esta clasificación las pulpas de hidrotransporte por el proceso CARON, se encuentran en el grupo de las finamente dispersas hasta las coloidales y se hace necesario investigar los factores que inciden en la variación de las propiedades físico – mecánicas de las hidromezclas por las posibles influencias que pueden tener las características reológicas en los parámetros de hidrotransporte y en particular factores tales como: concentración, tamaño, granulometría, composición mineralógica y otras. Las investigaciones experimentales realizadas hasta el presente en hidrotransporte de minerales sólidos se refieren fundamentalmente a la determinación de las pérdidas específicas por rozamiento, la velocidad crítica, densidad de la pulpa y régimen racional que en última instancia determinan los indicadores técnico – económico de hidrotransporte. El régimen con que se puede transportar estas mezclas varía desde el puramente laminar hasta el puramente desarrollado, en la (figura 2, curva 1 del anexo1) se observa, que la hidromezcla se desplaza prácticamente como si fuera un cuerpo sólido y ocupa toda la sección de la tubería. Con el aumento de la velocidad del movimiento los enlaces estructurales no logran restablecerse y el flujo ocurre con una viscosidad constante y pequeña, prácticamente no se rompe la estructura. A este régimen se le llama régimen de flujo estructural. Para la curva de flujo, la recta del flujo i = f(v) se expresa por la ecuación lineal Svedova – Bingham, lo que posibilita calcular el régimen de flujo establecido (el perfil de velocidades establecidas en condiciones de desplazamiento homogéneo). Señalamos, que para valorar este régimen se puede utilizar además el parámetro de viscosidad efectiva µe , la cual disminuye con el incremento del gradiente de velocidad. En este caso los cálculos se complican. Unido a esto , la utilización del esquema indicado de flujo viscoso plástico posibilita con facilidad resolver las tareas prácticas. Para describir el flujo de hidromezcla en este régimen se utilizan �Revisión bibliográfica. 20 dos parámetros independientes: la viscosidad η y la tensión dinámica limite o limite dinámico de fluidez τd. Durante la transición del flujo laminar al turbulento, el valor de la viscosidad estructural disminuye con el aumento de las tensiones tangenciales (o el gradiente de velocidad), sin embargo cuando se alcanza el limite dinámico de fluidez, la viscosidad estructural permanece prácticamente constante. Por cuanto en la práctica en la mayoría de los casos se logra el régimen estructural, lo que mayor interés representa es el estudio de la influencia de la concentración de sólido, temperatura, sus propiedades superficiales y otros factores que influyen en los parámetros reológicos La curva 2 ( figura 2b del anexo 1), caracteriza la distribución de velocidades en un flujo de una suspensión de caolín, correspondiente al régimen de movimiento estructural. El perfil de velocidades justifica la existencia de zonas características en el flujo cercano a la pared con estructura y distribución de velocidades parabólicas, y la zona central con una estructura constituida (núcleo del flujo); de igual forma mantiene una deformación pequeña. A medida que aumenta la velocidad media, el espesor de la zona cercana a la pared con estructura destruida se aumenta. Perfiles de velocidades semejantes se han obtenido para suspensiones de arcilla, carbón, materiales de la construcción, etc. Ellos corroboran; que el régimen de flujo plástico viscoso de Svedova – Bingham corresponde con el perfil de velocidades real. El análisis preliminar demuestra; que el espesor de la capa cercana a la pared con estructura destruida aumenta con rapidez, pero el grado de destrucción de la estructura de la hidromezcla se encuentra en dependencia directa a las dimensiones del flujo. Con el aumento del gradiente de velocidad en el flujo la hidromezcla entra en un proceso de destrucción de la estructura, después del cual el aumento posterior del gradiente de velocidad no provoca una caída considerable de la viscosidad. Es necesario señalar, que para una serie de mezclas el limite de destrucción de la resistencia ocurre en el régimen transitorio, cuando el flujo se mueve como un líquido homogéneo con una viscosidad mínima µ min. . La zona lineal de la curva reológica de la mezcla estructural, fluye a tal régimen �Revisión bibliográfica. 21 que pasa, a través del inicio de la ordenada; por eso la viscosidad del sistema se determina como newtoniano. Esta misma viscosidad se mantiene en el régimen turbulento. Cuando es alta la viscosidad del medio (es alta la concentración de la fase sólida) con frecuencia no se presenta la posibilidad de alcanzar un grado limite de destrucción de la estructura antes de que aparezca la turbulencia o la destrucción del flujo suave. Por eso para algunas hidromezclas de alta concentración no existe el régimen turbulento. Así, las mediciones realizadas con suspensiones de arcilla demuestran un paso directo del régimen estructural al régimen de flujo turbulento sin pasar por la zona considerada de velocidades transitorias (o existe una zona muy pequeña). Esta peculiaridad es característica para suspensiones con elevado valor de concentración de la fase sólida y un alto valor de τ0. Este factor justifica también los experimentos realizados con suspensiones de polvo y granos de minerales. En algunos casos, mediante el movimiento de suspensiones fibrosas (de masa de papel, turba, sedimentos de agua subterráneas a pequeñas concentraciones) se ha observado la intersección de las curvas de flujo de la suspensión con las curvas del agua i =f(v); es decir en algunas zonas las curvas i =f(v) se distribuyen por debajo, fundamentalmente como resultado de la disminución de la densidad del medio. Sobre el régimen de movimiento de tales suspensiones se puede juzgar por los datos medidos por E.Gaize, X.Ianke , representado en ( figura 5, anexo 1 ), donde , se observa un paso rápido del régimen estructural al régimen de flujo turbulento, por ejemplo las curvas 2 – 4. Ello se explica por la variación de las características del material (desecho de papel cartón y otros) cuando se le adiciona agua hasta alcanzar una concentración volumétrica 8.6 %. Análisis del transporte hidráulico en el proceso carbonato amoniacal en la Industria del níquel. El proceso carbonato amoniacal en la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara de Moa, el transporte de pulpa se realiza desde los tanques de �Revisión bibliográfica. 22 contacto en la entrada de la planta de lixiviación hasta la evacuación final de las colas. En el proceso de transportación de acuerdo con la densidad de las pulpas y con una misma granulometría varían los parámetros de transportación y su régimen de trabajo, esta situación requiere de un estudio reológico para la determinación del tipo de hidromezclas, por otra parte la presencia de amoníaco en las colas y su alto grado de solubilidad Daniel, Alberty (1963), hace que con presiones relativamente bajas la cantidad disuelta en la pulpa sea relativamente alta, la caída de presión provoca el desplazamiento de una fase gaseosa que pueda ocupar una sección que hace variar los parámetros de flujo. En la práctica se crea además de la fase sólida y líquida, una fase gaseosa adicional, en esencia el flujo de la hidromezcla en la planta de recuperación de amoníaco está afectado, tanto por las posibles propiedades reológicas de las mismas como por la presencia de la fase gaseosa. Otra forma de aplicación del transporte hidráulico se encuentra en la Empresa Comandante Pedro Soto Alba, donde se utiliza el transporte de pulpas lateríticas por gravedad y a presión. El transporte por gravedad se realiza desde la planta de preparación de pulpa hasta los espesadores de pulpa, con una suspensión de 25 – 30 %de peso en sólido, por una tubería de hormigón de 610 mm de diámetro y 5129 m de longitud. El transporte a presión se realiza desde los espesadotes de pulpa hasta la planta de lixiviación con ayuda de bombas centrífugas, a través de una tubería de 460 m de longitud y 508 mm de diámetro. Shichenko (1951) Sobre la base de las investigaciones experimentales estableció; que en el movimiento de mezclas de arcilla por tuberías se presentan dos regímenes de flujo, el estructural y turbulento. Como resultado de las investigaciones fue establecido, que la distribución de velocidades por la ecuación de Svedova – Bingham, ocurre solo a velocidades del flujo hasta V= 0,6 m/s. Ivenski ( 1957) mediante el estudio de los regímenes de movimientos de las mezclas de materiales de la construcción por tuberías de diferentes diámetros estableció, que existe el régimen estructural en los limites de velocidades hasta 0.5 m/s, se observa el régimen estructural, que se acompaña de la �Revisión bibliográfica. 23 rotación de los granos, lo que conlleva a la destrucción de los enlaces estructurales. En el trabajo de Iakovlev (1962), se exponen los resultados de estudios experimentales, los cuales demuestran que, el movimiento de líquidos estructurales por tuberías se caracteriza por la presencia de un núcleo del flujo, que se mueve con velocidad constante como un cuerpo compacto. Pakrovskaya (1985) , realiza un amplio estudio técnico – práctico donde abarca temas muy importantes y novedosos entre los que se destacan: características, parámetros y regímenes de transportación de hidromezclas de diferentes grados de saturación; métodos para la preparación de pulpas para el hidrotransporte, desgaste hidroabrasivo de los sistemas de tuberías durante la transportación de materiales abrasivos; fiabilidad del trabajo de las instalaciones de hidrotransporte; métodos de control y regulación de los parámetros de hidrotransporte de los golpes hidráulicos; valoración económica de la efectividad del transporte hidráulico. Pérez Barreto; en su trabajo [1979], sobre la base de las investigaciones teórico experimentales y el análisis de otros autores determinó los parámetros y estableció los regímenes racionales de hidrotransporte de minerales de hierro y concentrados . Elaboró las recomendaciones sobre la modelación de las suspensiones, selección de los regímenes efectivos y la metodología para la determinación de los parámetros de materiales sólidos de alta densidad en flujos de alta densidad ( hasta 40 % de sólido por volumen). Suárez en su trabajo 1998, hace referencia a la elaboración del modelo físico – matemático del movimiento de suspensiones de serpentinita blanda por tuberías, basado en los resultados de las investigaciones de las propiedades reológicas , la determinación de las regularidades de la variación de los coeficientes de resistencia hidráulica en dependencia de la concentración másica en el intervalo de 40 a 80 % en régimen laminar; la determinación de las pérdidas específicas de presión para el movimiento de dichas suspensiones en régimen turbulento; la determinación de las �Revisión bibliográfica. 24 ecuaciones para la obtención de la velocidad crítica y la velocidad límite de caída de los granos de serpentinita dura. Izquierdo en su trabajo (1989) sobre la determinación de los parámetros y regímenes de hidrotransporte de mineral laterítico aplicable a las condiciones del proceso productivo de la Empresa comandante Pedro Soto Alba determinó las propiedades físico – mecánicas de las hidromezclas, formuló el modelo físico – matemático del flujo de las pulpas lateríticas; comprobó que durante el flujo dependiendo de la velocidad de las pulpas y de la concentración del sólido, se presentan los regímenes estructural, transitorio y turbulento, obtuvo las dependencias para determinar el coeficiente de resistencia hidráulica para el movimiento del régimen estructural y las pérdidas hidráulicas durante el movimiento de la hidromezcla en régimen turbulento. 1.9 Requerimientos energéticos para el transporte de hidromezclas sólido - líquido no newtonianas por tuberías. Balance de energía mecánica. Ecuación de balance de energía mecánica. Para el diseño de sistemas de tuberías se requiere conocer la relación entre los gradientes de presión (∆P/L), requeridos para lograr flujos volumétricos, (Q), en un intervalo de diferentes diámetros, (D), del tubo, a distintas temperaturas de operación y diferentes propiedades físicas de los fluidos. Las expresiones que relacionan las variables señaladas en el régimen laminar, para los modelos reológicos más difundidos en la literatura, así como las limitaciones que puedan tener en su precisión en los sistemas de flujo con diámetros relativamente grandes. De ahí, que, en los cálculos de ingeniería, se prefiera hacer uso de las expresiones que relacionan el factor de fricción de Fanning con el número de Reynolds y con otros números adimensionales, tanto en régimen laminar como en turbulento Skelland (1970), Rosabal (1988). Una de las leyes fundamentales de la mecánica de los fluidos se expresa mediante la ecuación de balance de energía mecánica aplicada al sistema de flujo en cuestión Skelland (1970), Rosabal (1988) . En la mayoría de los textos de ingeniería química, el balance de energía mecánica para �Revisión bibliográfica. 25 condiciones estacionarias de flujo se conoce como ecuación de Bernoulli, y se ilustra sus aplicaciones para el caso particular del flujo newtoniano. En el caso específico del flujo de suspensiones minerales no newtonianas también se aplica el balance de energía mecánica en un sistema de flujo, al cual entra el fluido por un plano (1) y sale por un plano (2). Z1 ⋅ g P1 Z ⋅ g P2 + + Ec1 = 2 + + Ec2 + WS + ΣF ......................................... (1.11) ρ ρ gC gC Donde: Zg - Es la energía potencial para una altura vertical referida a un plano horizontal de referencia tomado arbitrariamente, m2/s. P ρ - Es la energía de presión hidrostática, m2/s2. EC - Es la energía cinética medida por unidad de masa, m2/s2. WS – Es el trabajo por unidad de masa (como trabajo por una bomba sobre el fluido). ΣF – Es la energía mecánica convertida a energía térmica como resultado de las fricciones del fluido, m2/s2. ΣF = ∆Pf ρ + (pérdidas por fricción por unidad de masa debido a los efectos de entrada, de accesorios, de equipos, etc). ..............................................( 1.12) En la expresión ( 1, 13 ), ∆Pf es la caída de presión por fricción asociada con el flujo totalmente desarrollado a través del sistema de flujo. El término (∆Pf /ρ) se refiere a los tramos de tubería rectos, y por lo general, es el componente dominante en la mayoría de los sistemas de tuberías, excepto en aquellos casos en los que esos tramos sean cortos y el número de accesorios y válvulas sea grande. Para el flujo no newtoniano, los términos EC y ΣF dependen de la naturaleza reológica del fluido, y, por tanto, de los parámetros característicos del modelo reológico que describe la curva de flujo. El término de pérdidas de fricción, ΣF, puede estimarse mediante la definición siguiente [4]. �Revisión bibliográfica. 26 ΣF = 1 ⋅V 2 2 ⋅ eV ...................................................................................... (1.13) En la que eV (adimensional) es el factor de pérdidas de fricción, el cual es una función del número de Reynolds y de las relaciones geométricas del sistema de flujo. Para el flujo por tuberías rectas circulares, L eV = 4 f   ............................................................................................ (1.14)  D Donde f es el coeficiente de fricción de Fanning. Combinando las expresiones (1.14) y (1.15), se obtiene: L V ΣF = 2 f    D  gC 2 .................................................................................... (1.15) La caída de presión en una tubería para materiales que siguen el modelo de Bingham (plásticos ideales) se expresa en términos de variables de operación y de los parámetros reológicos y geométricos del sistema de flujo: ∆P = φ  D, L,υ , ρ , µ ,τ o , g  p   .................................................................... (1.16) Aplicando el análisis dimensional y la correspondiente manipulación de los términos, se obtiene una relación entre variables adimensionales que agrupan las variables de la expresión 1.17. Así, se llega a la expresión que relaciona al factor de fricción (f)con los números de Reynolds (Re) y de Hedstrom (He) Skelland (1970) y de Froude (Fr):  Dυρ   D 2 ρτ   υ 2  D(∆P ) / 4 L 0  ,   .............................................(1.17) f = = φ  , 2      ρυ 2 2  µ p   µ p   gD   Dυρ   ; He = Donde el Re=   µ   p   D 2 ρτ 0   ; Fr =   µ 2  p    υ2     gD  Para hidromezclas que no contienen gases y tuberías llenas del fluido completamente, el Fr no tiene influencia. Por tanto, para esos casos, la ecuación (1,19) se puede representar en un gráfico de f vs Re con He como parámetro en la región laminar. Para flujo altamente turbulento se obtiene una curva prácticamente independiente del número de He. La región laminar y la turbulenta y es función del Re y del He. �Revisión bibliográfica. 27 En un trabajo publicado por Darby (2001) se proponen las expresiones que describen la ecuación (1,19) para las tres regiones: Región Laminar FL = 16  He 1 He 4  1 + −  .................................................................. (1.18)  Re  6 Re 3 3 f 3 Re 7  Región turbulenta desarrollada: FT = 10c Re 0,193 −5   He  C = - 1,378 1 + 0,14e− 2,9.10   ................................................... (1.19) Región de transición F= (f β L β = 1,7 + fT β ) 1 β ................................................................................. (1.20) 40000 R e El sistema de ecuaciones (1.19,1.20,1.21) se describe gráficamente en la (figura 5 del anexo1) Para sistemas trifásicos (sólido – líquido – gas) es necesario tener en consideración el numero de Fr. Este tipo de sistema es poco tratado en la literatura, sobre este aspecto se abordará en el próximo epígrafe. 1.10 Características del flujo de hidromezclas trifásicas por tuberías. En muchas industrias químicas y metalúrgicas se manipulan suspensiones trifásicas (conformadas por una mezcla sólido-líquido-gas). En este epígrafe se analizan los modelos físicos sobre sistemas trifásicos que fluyen por tuberías es la única fuente bibliográfica encontrada que aborda esta temática, es el trabajo de Mijailov (1994) , ya que no se dispone de otras fuentes sobre este tema. El tema de flujo trifásico es poco tratado en la literatura. Las experiencias demuestran que las estructuras del movimiento de las mezclas dependen de la fracción volumétrica del gas y de la velocidad de la fase líquida en la mezcla y es independiente de la forma de entrada del gas en la tubería. �Revisión bibliográfica. 28 En el caso de velocidades de la fase líquida, por tuberías, que no excedan de 3 – 3.5 m/s, se pueden formar las siguientes estructuras estables del movimiento de la hidromezcla trifásica. Estructura emulsionada: Está compuesta por burbujas de gas relativamente pequeñas, la cual está más o menos uniformemente distribuida en los limites del área del flujo de la hidromezcla. Esta estructura es posible cuando la fracción volumétrica del gas en la mezcla es relativamente baja. En una primera aproximación se considera, que la estructura emulsionada en tubería vertical será estable cuando. C ≤ 0.05Fr 0.2 .......................................................................................... (1.21) Donde: C – fracción volumétrica del contenido de gas en la mezcla. Fr – el número de Froude. Estructura lamelar ( también se le denomina obturada) se representa por capas alternadas de la fase líquida y del gas, las cuales ocupan prácticamente toda la sección de la tubería. El gas, en este caso se mueve con grandes burbujas, las cuales ocupan toda la parte central de la sección de la tubería y se asemeja por su forma a un proyectil , que atraviesa la fase líquida. Las partículas sólidas, contenidas en la mezcla, por la acción de las burbujas de aire se acumulan junto con el agua a las paredes de la tubería. La estructura lamelar en dependencia del volúmen contenido de aire y la velocidad de la mezcla posee algunas peculiaridades con diferentes características de flujo. El limite superior de la existencia de la estructura lamelar estable en una tubería vertical se puede considerar para C = 0.5 Fr 0.1 ............................................................................................ (1.22) En las tuberías horizontales, cuando es constante la entrega de gas en el flujo de obturación estacionario, se observa que ocurre la separación de la mezcla: la parte superior (no mayor de la mitad) de la tubería esta ocupada por gas, y la inferior - con mayor velocidad se mueve la hidromezcla no gasificada. Estructura de barra o película. Es característica para mezclas con alto contenido de gas. El gas ocupa completamente la parte media de la sección �Revisión bibliográfica. 29 por toda la tubería, las fronteras entre diferentes burbujas de la estructura lamelar esta destruida, y en la tubería se mueve como si fueran dos flujos independientes: por la parte central – el gas, a lo largo de la pared – el flujo de un anillo fino de la fase líquida. Por el limite superior esta estructura se pude tomar. C = 0.65Fr 0.05 ........................................................................................... (1.23) Resistencia hidráulica durante el movimiento de la mezcla trifásica. La alta complejidad de la estructura y dinámica del movimiento del flujo de la mezcla trifásica no posibilita por ahora determinar las resistencias hidráulicas por vía teórica. Por eso todas las dependencias para la determinación de las pérdidas de presión durante el movimiento de las mezclas trifásicas poseen un carácter empírico. Para tuberías horizontales la caída de presión total por unidad de longitud se puede escribir en forma: ∆PT = ∆P0 + ∆Pg ................................................................................... (1.24) Donde ∆PT – caída presión total resultante. ∆Po – caída presión de la hidromezcla por efectos de fricción. ∆Pg – caída de presión por aceleración de la mezcla como resultado de la expansión del gas. Según la (ecuación 1.34), la caída de presión en la tubería, para un sistema trifásico, es mayor que para un sistema bifásico sólido – líquido en iguales condiciones de operación debido al efecto que ejerce la presencia y el movimiento de la fase gaseosa . Como se verá en el capítulo III, al parecer el modelo físico que mejor se ajusta al flujo de las colas es el de estructura lamelar u obturada, de acuerdo con lo observado durante los ensayos experimentales en las tuberías horizontales de la instalación semi - industrial utilizada. En el estudio realizado por Hurtado (1999), éste hace un análisis y evaluación de las afectaciones ambientales que provocan cada una de las zonas que componen el complejo industrial “Cdte. Ernesto Che Guevara”, donde los impacto de mayor influencia se muestran en la figura 6 ,anexo 1) �Revisión bibliográfica. 30 La instalación de bombeo de los desechos lixiviados (colas) presentan fallos y averías producto al desplazamiento de gases y altas temperaturas, las bombas extraen en estado cavitacional lo que provoca ruidos, bajos rendimientos de la instalación, consumo de energía elevado y desprendimiento de gases al entorno que afecta directamente la salud de los trabajadores. 1.11 • Conclusiones del capitulo I. En las etapas de explotación de la instalación industrial de hidrotransporte se confrontan dificultades con el trasiego de los desechos lixiviados (colas del proceso CARON), así como problemas de eficiencia tecnológica de dicha instalación. • En la bibliografía consultada se hace referencia en general, al estudio de las propiedades superficiales y de flujo de suspensiones acuosas con partículas de Maghemita, pulpas minerales (de lateritas férricas, bentonitas, arcilla, cemento, etc.) así como los polímeros. No se ha encontrado información sobre estos aspectos para los desechos lixiviados (colas) de las industrias que trabajan bajo la tecnología del proceso CARON, con las cuales se han confrontado ciertas dificultades en su manipulación y transportación con los sistemas de hidrotransporte existentes en las empresas que operan con el mencionado proceso tecnológico. • En la literatura no reencontró información sobre la influencia que tienen diferentes factores tales como: propiedades magnéticas, granulometría, mineralogía concentración de la fase sólida, temperatura y pH de la suspensión sobre el hidrotransporte de las suspensiones de las colas y sus requerimientos energéticos. • En la bibliografía consultada es insuficiente la información acerca del flujo con tres fases de las colas a través de tuberías de sistemas con tres fases, de ahí la necesidad del estudio experimental de este sistema, en particular. • Entre los óxidos de hierro, la magnetita y la maghemita son los minerales que a temperatura ambiente exhiben propiedades magnéticas �Revisión bibliográfica. 31 apreciables y sus partículas se comportan como pequeños imanes naturales, no se han encontrado trabajos que traten este aspecto del magnetismo para las colas del proceso CARON. No obstante los resultados obtenidos por varios autores sobre las características magnéticas de las suspensiones de maghemita sirven como punto de referencia para el análisis de las pulpas de cola en este aspecto. • Existe un manejo ambiental inadecuado de las instalaciones de hidrotransporte explotación, y deposición de las colas durante todo el periodo de que ha originado afectaciones ambientales severas relacionadas con el vertimiento de residuales sólidos (colas del proceso CARON), así como emisiones a la atmósfera de grandes volúmenes de material particulado (polvo) y gases, fundamentalmente amoniaco y dióxido de carbono. 1.12. Planteamiento del problema. El estudio bibliográfico ha mostrado una serie de aspectos que no se encuentran actualmente deslucidazo y el análisis realizado muestra la necesidad de efectuar investigaciones teóricas y experimentales que permitan en última instancia obtener una metodología de cálculo técnico y científicamente argumentada para la evaluación de las instalaciones existentes ,el diseño y ejecución de nuevos proyectos. El sistema de hidrotransporte en la Empresa Ernesto Che Guevara presenta fallas y averías producto al desplazamiento de gases y altas temperaturas, las bombas entran en régimen cavitacional lo que provoca ruidos, bajo rendimiento de la instalación, consumo de energía elevado, lo que incrementa los costos o la amortización. A los dos problemas señalados anteriormente se le agrega la necesidad de recomendar un régimen de trabajo que evite la cavitación y disminuya los consumos energéticos. Para lograr el objetivo propuesto es necesario resolver las siguientes tareas: 1 - Análisis crítico de la fuente. 2 – Determinar las propiedades físico – mecánica de las colas. 3 – Elaborar y fundamentar el modelo físico – matemático para el flujo de pulpa de cola a alta temperatura. �Revisión bibliográfica. 32 4 – Realizar las investigaciones teóricas y experimentales de los principales parámetros hidráulicos de las colas. 5 – Elaborar la metodología de cálculo y proyección del hidrotransporte de las colas a partir del modelo matemático que se obtenga. 6 – Elaborar la recomendaciones en particular definir el régimen de trabajo para la reducción del consumo energético y del gasto de las inversiones. �Caracterización de las colas. 39 CAPITULO II. CARACTERIZACION DE LAS COLAS. 2.1 Áreas del proceso tecnológico que dan origen a las muestras de estudio en el presente trabajo. En la figura 2.1 se presenta un esquema muy simplificado de la mayor parte del proceso tecnológico de la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara de Moa. En el mismo se aprecia la ubicación de la Planta de Recuperación de Amoniaco y del pozo de cola que son las fuentes de obtención de las muestras en la presente tesis. Licor rico en Amoníaco y CO2 Planta de Hornos Planta de Lixiviación y Lavado NH3 Suspensión de sólido residual (Desecho Lixiviado) con alto contenido de NH3 Planta de Recuperación de Amoníaco. Carbonato Básico de Níquel Pozo de cola Planta de Calcinación y Sinterización Dique Desecho Lixiviado (cola) con bajo contenido de NH3 Figura. 2.1 Esquema de la parte del Proceso Tecnológico donde se obtienen, transportan y almacenan los desechos lixiviados (colas). 2.2 Materiales y técnicas utilizadas. Se estudiaron las pulpas correspondientes a 6 muestras compósitos industriales de desechos lixiviados (colas) del proceso CARON de la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara, que transitan por el proceso de recuperación de amoniaco. Con vistas a obtener dichas muestras (sólido seco)se tomaron distintos volúmenes de sus hidromezclas en el pozo cola de la planta de Recuperación de Amoniaco y en la descarga de las líneas �Caracterización de las colas. 40 que llegan al dique, en diferentes períodos con la finalidad de lograr una mayor representatividad de las mismas en la determinación de las características químicas, granulométricas, mineralógicas y magnéticas del mineral residual que se obtiene en las etapas del proceso carbonato amoniacal, donde dicho material es transportado mediante un sistema de flujo. Estos volúmenes de hidromezclas tomados fueron desecados, posteriormente. Los sólidos secos , obtenidos en cada período fueron mezclados debidamente, conformándose así las muestras compósitos que se identificaron como R-1, R-2, etc., según el período que corresponde a cada una de ellas. Con cada suspensión se realizaron ensayos reométricos a diferentes concentraciones de sólidos (desde 25 – 60 %) en peso, a distintas temperaturas ( en el rango de 28 - 900 C) y pH, de acuerdo con las condiciones del proceso productivo de la industria. Para cada concentración y temperatura se realizaron tres réplicas, lo que permitió que los resultados obtenidos sean confiables. Para cambiar los valores de pH, durante la determinación de sus curvas de flujo, se utilizaron soluciones 0.1M de HNO3 y KOH. Las mediciones de pH se efectuaron con un peachímetro digital Corming M-140 de fabricación inglesa. Las muestras fueron caracterizadas mineralógicamente por difracción de Rayos X (según el método de policristalinos), utilizando un difractómetro alemán del tipo HZ6-4; empleando el software SEIFEKT, X – Ray Tecnology, versión 2.26 de 1999(Alemania), Las características químicas de las muestras se evaluaron empleando técnicas de fluorescencia de Rayos X y espectroscopia de absorción atómica (espectrofotómetro CDN-18). La morfología y distribución del tamaño de las partículas se estudiaron mediante microscopía óptica a través de un microscopio binocular, tipo Stereomikroskop Technival, microscopía electrónica y por análisis de tamizado por vía húmeda (con juegos de tamices según la serie de Tyler). Las mediciones de las características magnéticas estáticas de las muestras de cola se realizaron en los laboratorios del Centro Nacional de �Caracterización de las colas. 41 Electromagnetismo Aplicado (CNEA) de la Universidad de Oriente, utilizando el magnetómetro vibracional mvm 2000 a la temperatura de 25 ± 1°C. Para la realización de la caracterización reológica se utilizó un reómetro rotacional del tipo Rheostest 2.1 de cilindros concéntricos de fabricación alemana. Para obtener las curvas de flujo que mejor describen los datos, el modelo reológico y los parámetros reológicos de cada curva, se empleó el método de los mínimos cuadrados mediante el software TIERRA Versión 2.0 de Legrá (2002) y el Microsoft Excel 2000 de Microsoft Office. Las pruebas de estabilidad fueron realizadas en una instalación de laboratorio que cuenta con un peachímetro digital HANNA-PH 211. Los ensayos de sedimentación se realizaron en pruebas de banco con probetas de laboratorio graduadas de 1000ml y un cronómetro. La investigación de los parámetros y regímenes de hidrotransporte de las colas se realizaron en una instalación de escala semi - industrial construida en el ISMM (única de su tipo en Cuba), dotada con el equipamiento, instrumentos de medición y control necesario y en la instalación de hidrotransporte industrial en explotación, ubicada en la Planta de Recuperación de amoníaco. 2.3 Diseño experimental e inferencia estadística. Para la realización de los experimentos, con vistas a correlacionar el esfuerzo cortante y la viscosidad plástica con el contenido de los materiales y la temperatura, para el caso de los desechos (colas), se planteó un diseño factorial de experimentos abc, ver Tabla 2.1,González E.S (1996) y González B.M (1997) , con tres réplicas centrales, de la siguiente manera: Figura 2.2. Variables para los residuos lixiviados (colas). �Caracterización de las colas. 42 Se realizaron los ensayos experimentales con cada una de las seis muestras, ellas a diferentes concentraciones de sólidos, temperatura y pH, de acuerdo con las condiciones del proceso productivo de la industria. Para cada caso, se siguió el mismo diseño experimental. Al analizar el aspecto de la reproducción para decidir cuantas réplicas realizar en cada experimento tuvimos en cuenta que en los posibles modelos que pudieran obtenerse a partir de la matriz experimental se consideraron los que incluyen las relaciones lineales entre las variables y sus interacciones por lo que sería necesario examinar el error experimental de cada variable y de sus interacciones cosa que solo puede hacerse si se tienen 3 o más réplicas, ya que con 1 réplica la media µ de los valores para un experimento coincide con el valor de la réplica y el error experimental ee = ∑x i −µ n (n es el número de réplicas) es nulo; con dos réplicas los resultados de la media y del error experimental pueden estar muy influenciados por una medición anómala (lo cual sería contraproducente) y además la varianza S 2 ∑ (x = i − µ) 2 n −1 tendría una dificultad semejante. Por otra parte se consideró que la calidad de la tecnología que se utilizaría para desarrollar las mediciones permitía una alta precisión con muy pocas posibilidades de que se introdujeran errores sistemáticos y que el costo de cada experimento era alto lo cual implicaba debía seleccionarse el número de réplicas mínimos económicamente permisibles, por lo que se decidió realizar 3 réplicas en cada experimento. El procesamiento digital de las tablas de datos se realizó mediante el software Tierra Versión 2.0 del 2002. 2.3.1 Modelación matemática El problema puede describirse por la necesidad de obtener expresiones que modelen las tendencias de los fenómenos estudiados con el fin de conceptualizar las cualidades de las mismas en sus diferentes fases y tengan un nivel satisfactorio de potencia de pronóstico lo cual garantiza la simulación del comportamiento de los fenómenos bajo diferentes regímenes de trabajo. �Caracterización de las colas. 43 Por el carácter de los datos (obtenidos a partir de diseños de experimentos) se decidió realizar solo un estudio básico estadístico de los datos de cada parámetro y considerando la alta precisión de las mediciones se decidió conservar todos los datos. A continuación se procedió a evaluar los posibles métodos o tipos de modelos matemáticos que pudieran representar el comportamiento de los parámetros. A partir de pruebas realizadas y de consultas efectuadas a especialistas matemáticos Legrá (2002); y de la bibliografía consultada Levi (1962), López (1982), Lastov (1996), González (1996, 1997), Hernández (2001) se seleccionó el método de ajuste por los mínimos cuadrados. Este método puede describirse (para una variable independiente y sin perder generalidad) por la ecuación general (Modelo Lineal Generalizado): k y = ao + ∑ ai f i ( x) ………………………………………….…………(2.1) i =1 Donde x es la variable o parámetro independiente; y es la variable dependiente; ao y ai son los coeficientes ajustados; k es el número de sumandos de la expresión mínimo cuadrado y debe ser menor que el número de datos. Las funciones fi(x) deben ser independientes entre sí (por ejemplo no se pueden utilizar al mismo tiempo x y 2x ). Para cada caso, los esfuerzos se concentraron en determinar el mejor conjunto de funciones fi(x) tal que se cumplieran los dos preceptos expresados en el primer párrafo de este epígrafe (modelar tendencias y capacidad de pronosticar). Estas funciones en los casos tratados dependen de una o varias de las variables independientes estudiadas. Los indicadores propuestos para valorar la eficiencia de los modelos fueron el coeficiente de correlación, las pruebas F de Fisher (para todo el modelo) y T de Student para los coeficientes ai, y la experiencia acumulada en los estudios anteriores realizados. Lo adecuado de la decisión tomada con respecto a la estrategia de modelación descrita está probado cuando se observan los resultados de los coeficientes de correlación obtenidos (generalmente por encima de 0,95) y los resultados de las pruebas F de Fisher y T de Student realizados (todas dieron resultados positivos). �Caracterización de las colas. 44 Los modelos obtenidos en esta investigación describen adecuadamente los fenómenos físicos observados y permiten calcular los parámetros de los modelos garantizando un rango de error pequeño para mediciones realizadas en las condiciones experimentales originales. Para el caso de los modelos reológicos que se estudiarán en el próximo epígrafe este error es menor del 3% para cualquier estimación realizada a partir de las condiciones experimentales originales tal como se muestra en las Tablas 2.37 a Tabla 2.42. De lo explicado hasta aquí se infiere que estos modelos pueden ser utilizados para la determinación de los valores de los parámetros dependientes estudiados cuando varían los parámetros de operación en el proceso industrial. 2.3.2 Estudio y modelación de los parámetros reológicos a partir de los datos obtenidos experimentalmente en un reómetro. A partir de los datos de las curvas de flujo y de los parámetros reológicos determinados y utilizando el programa de computación STAGRAPHICS, se realizó el análisis estadístico, obteniendo los modelos para cada caso en función de todas las variables cuyos coeficientes son significativos estadísticamente. Con el Software “Tierra” Versión 2.0 del 2002, se obtuvieron los modelos de regresión y en cada caso se realizó: a. Un análisis de residuos con vista a comprobar la validez de los modelos, obteniéndose que las medias se ajustan a cero y la población sigue una distribución normal para un intervalo de confianza del 95 %. b. Prueba F de Fisher para todo el modelo. c. Pruebas T de Student para determinar si los coeficientes del modelo son significativos. Se probaron varios modelos en los cuales se comprobó que la influencia de los términos compuestos (interrelaciones) era muy pequeña en comparación con la complejidad de los modelos que los incluyen, por lo que se prefirió asumir aquellos que solo incluyen las variables T, pH y C. Los modelos descodificados obtenidos son: Para el esfuerzo cortante: τo= 0,410422 – 0,26743 (T) – 0,001325 (pH) + 0,43677 (C)……………..(2.2) �Caracterización de las colas. 45 Donde r=0.9728 y para una prueba F de Fisher se obtuvo Fc=113,57 y como Ft=2.46 entonces se acepta el modelo. Los valores de la correlación parcial para los coeficientes de T, pH y C son, respectivamente, -0.325686, 0.360737 y 0.4096255 y una prueba t de Student para los coeficientes muestra la calidad de este modelo (nótese que en todos los casos t<=abs(ti)): Valor teórico (t de Student), t= 1.65972 Valores de ti para los coeficientes: -3.26344813, -4.457201 y 9.170231. Para la viscosidad plástica: µ p =0,022455–0,00459(T)–0,000775(pH)+0,013615(C) …………………(2.3) Donde r=0.98056 y para una prueba F de Fisher se obtuvo Fc=141,062 y puesto que Ft=2.46 entonces se acepta el modelo. Los valores de correlación parcial para los coeficientes de T, pH y C son, respectivamente, 0.278813124, -0.3901726 y 0.4102417 y una prueba t de Student para los coeficientes muestra la calidad de este modelo (nótese que en todos los casos t<=abs(ti)): Valor teórico (t de Student), t= 1.65972 Valores de ti para los coeficientes: -7.835012, -5.982113 y 13.400172. Las ecuaciones (2.2) y (2.3) permiten calcular valores de τ 0 y µ p para diferentes magnitudes de temperatura; pH y concentración de las colas. Nótese que a medida que aumenta la temperatura, el esfuerzo cortante y la viscosidad disminuyen. 2.4. Características Físico – Química y Mecánicas de la fase sólida y de la hidromezcla de las colas. 2.4.1. Caracterización de la fase sólida Composición química. En la (Tabla 2.1) se muestran los datos de la composición química correspondiente a cada muestra mineral estudiada. �46 Caracterización de las colas. Tabla 2.1. Composición química de los residuos lixiviados en recuperación de amoniaco, % en peso. Composición química Muestras Ni Co Fe Mg SiO2 Al Cr Mn R-1 0.30 0.081 47.6 4.30 12.45 2.00 3.5 0.75 R-2 0.28 0.079 47.6 4.30 12.44 2.05 3.27 0.75 R-3 0.28 0.079 47.6 4.15 11.29 2.04 3.42 0.66 R-4 0.29 0.079 47.8 4.35 12.51 2.00 3.62 0.68 R-5 0.28 0.079 47.6 4.20 11.91 2.03 3.56 0.69 R-6 0.29 0.079 47.1 4.41 11.42 1.98 3.35 0.71 Según los datos de la composición química los elementos predominantes, son el hierro y la sílice con valores medio de 47,7% y 12,34% respectivamente. En general, se observa poca variabilidad en las composiciones químicas de las muestras analizadas; sin embargo, por la (Tabla 2.2) puede verse que los elementos químicos se distribuyen en distintos minerales, por lo que la composición mineralógica difiere en cierta medida en las muestras investigadas en lo que respecta a los porcentajes de las fases mineralógicas presentes. Composición mineralógica. La composición mineralógica obtenida para la fase sólida de las muestras de cola se da en la (Tabla 2.2). En la tabla se observa la presencia de las fases mineralógicas siguientes: Magnetita ( FeFe2O4) Maghemita ( ϒFe2O3) Fayalita (Fe2SiO4) Magnesiocromita (Mg,Fe) Cr2O3) Lizardita 1T (Mg,Ni)6Si4O10(OH)8 Cuarzo (SiO2) �Caracterización de las colas. 47 Tabla 2.2. Composición mineralógica de la fase sólida correspondientes a las muestras de cola estudiadas. Muestras Fases Mineralógicas R-1 R-3 R-4 R-5 R-6 Magnetita 40,41 38,20 38,80 37,94 40,10 Maghemita 36,55 36,40 36,00 36,80 37,45 Fayalita 11,51 9,49 9,32 10,61 10,89 Magnesiocromita 6,69 6,39 6,23 6,19 6,55 Lizardita 1T 3,94 9,12 9,19 7,41 4,20 Cuarzo 0,90 0,40 0,42 1,08 0,81 1,106 1,05 1,08 1,031 1,07  Magnetita  Maghemita Relación     Los datos de la tabla indican que la magnetita -maghemita constituyen las fases principales que componen estas colas. Como fases secundarias más importantes están presentes la fayalita, la magnesiocromita y la lizardita 1T. A la muestra R-2 no fue posible no fue posible determinarle la composición mineralógica. A manera de ilustración , en la Figura se presenta el difractograma obtenido para la muestra R-1 (Figura 2.3) . Dado que la magnetita y la maghemita son óxidos de hierro con características magnéticas, es de esperar que las muestras poseen propiedades ferrimagnéticas, teniendo en cuenta el alto contenido de ambos óxidos férricos. Es interesante señalar que , en la revisión de la literatura especializada, se encontró resultados acerca de la composición mineralógica de las colas de la Empresa “ Comandante René Ramos Latourt” de Nicaro ( epígrafe 1.6, cap.1), que es una fabrica niquelífera con tecnología carbonato amoniacal ( proceso CARON) . Las colas de Nicaro también contienen la Magnetita como fase principal, pero no se reporta la presencia de maghemita. Conociéndose que una de las vías de obtención de maghemita es por oxidación de la magnetita, se supuso que la maghemita presente en las �Caracterización de las colas. 48 colas de la Empresa “Comandante Ernesto Che Guevara de Moa”, sea el resultado de la oxidación de una parte de la magnetita que posee el mineral a la salida de los Hornos de Reducción, como consecuencia de características propias de la operación de la fábrica. Para comprobar esto, se analizaron muestras de los desechos lixiviados que salen de la Planta de Lixiviación y que habían sido tomadas conjuntamente con las colas que se estudian en la presente Tesis, en los mismos períodos. Los resultados de la composición mineralógica de los desechos lixiviados demostraron la presencia de maghemita en esas muestras, en menor proporción que en las colas, y de magnetita en mayor proporción . En la Tabla 2.4 se dan los datos del análisis realizado, correspondiente a la magnetita y a la maghemita. Las restantes fases mineralógicas se encuentran, en mayor o menor proporción, pero en el mismo orden que en las colas. Comparando los datos de ambas tablas se observa que en las colas los contenidos de magnetita son mayores que en los desechos lixiviados. Por los resultados obtenidos se deduce que, debido a las muy elevadas temperaturas ( alrededor de 300º C) que posee el mineral al entrar a la planta de lixiviación ( en Nicaro la temperatura es del orden de 200º C), debe comenzar un proceso de oxidación de la magnetita que, al parecer, se extiende hasta la Planta de Recuperación de Amoníaco, y que pudiera explicar la presencia de la maghemita en la cola de la Empresa “Comandante Ernesto Che Guevara”. Composición granulométrica. Los resultados del análisis granulométrico se presentan en la (Tabla 2.3) , en la que se observa que las partículas de tamaños menores de 43 µm, son mayoritarias y constituyen más del 60 % del volumen de la fase sólida, lo que se ilustran las características de distribución de tamaño por cernido (Figura 2.4), para la muestra R-2. Todas las muestras exhiben similar granulometría y constituyen sistemas altamente polidispersos. �Caracterización de las colas. 49 Tabla 2.3. Resultados del análisis granulométrico. Clases de Diámetro tamaño (mm) medio Fracción peso (%) R-1 R-2 R-3 R -4 R-5 R-6 0,20 10,0 8,79 7,50 8,0 7,66 9,52 (mm) +0,175 -0,175 +0,147 0,16 2,6 2,75 2,70 2,8 2,67 2,49 -0,147 +0,074 0,11 14,8 11,09 10,16 12,0 12,03 11,67 -0,074 +0,043 0,059 11,95 9,51 10,72 11,0 11,45 10,84 0,022 60,65 67,85 68,92 66,2 66,19 65,48 - 100 100 100 100 100 100 -0,043 Total % en peso 100 80 60 40 20 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 d(mm) Figura 2.4. Característica de distribución de tamaño por cernido (muestra R-2). Conociendo el peso inicial de cada muestra y el de las fracciones correspondientes a las mismas, se obtienen las diferentes fracciones de tamaño de las muestras. Este tamaño de partículas da lugar a suspensiones con un comportamiento típico de los sistemas coloidales. Del análisis se deriva que las muestras de sólido son polidispersas. Forma y tamaño de las partículas. Con vista a tener una información de la forma de las partículas, se obtuvo un número de fotografías en las muestras dispersadas con auxilio de un microscopio electrónico. �Caracterización de las colas. 50 Las observaciones realizadas para las muestras R-1 y R-3, demuestran el carácter de polidispersión de las partículas sólidas. Las partículas tienen forma de elipsoide de revolución, con una relación axial de 1,76 para la muestra R-1 y 1,18 para la muestra R-3, lo cual puede verse en la Figura 2.5, correspondiente a la muestra R-3. Figura 2.5. Fotografía que ilustra la forma de las partículas para la muestra R-3. Debido a esta forma elipsoidal las partículas de Magnetita y de Maghemita poseen propiedades magnéticas apreciables, lo cual se confirmó prácticamente con auxilio de un imán y con la caracterización magnética. Esta forma elipsoidal también contribuye a que en las suspensiones de colas constituidas con estas partículas, exista la posibilidad de la formación de estructuras fuertes en dependencia de la concentración de sólidos, tal como se analiza en el epígrafe correspondiente a las propiedades reológicas. Diámetro equivalente e índice de aplastamiento de las partículas. La morfología de los granos se estudió con mucho cuidado con la ayuda de un microscopio binocular, clasificándose la muestra según los tamices 0.1 – 0.21; de dicha clasificación se analizaron las clases + 0.1 – 0.21 y + 0.21 (la clase – 0.1 no se analizó debido al pequeño tamaño de las partículas por lo que el microscopio no permitía observarlas). Se examinaron 100 granos, correspondientes a la muestra 1 y a la muestra 3 las cuales fueron �Caracterización de las colas. 51 fotografiadas (ver Figura 2.5) con la ayuda de un microscopio electrónico. La relación entre el tamaño y la forma de las partículas y su composición mineralógica se estudiaron con anterioridad, los resultados obtenidos fueron elaborados por la metodología propuesta por Giusti (1985). El largo, el ancho, y el espesor de cada grano se midió con el objetivo de determinar el diámetro equivalente: ( π )⋅ l ⋅ a ⋅ e …………………………………………………………(2.4) Deq = 3 6 Donde: l: largo (mm) a: ancho (mm) e: espesor (mm) y el índice de aplastamiento IA = e l ⋅a ……………… ……………………………………… (2.5) Este índice expresa el aplanamiento que sufren los granos de cola. A pequeños valores del IA las partículas presentan forma aplanada en forma de elipsoide en revolución; mientras que, para valores igual a la unidad de dicho índice, las partículas alcanzan forma esférica. En el caso concreto de las muestras de colas estudiadas el índice de aplastamiento alcanza valores promedio de 0,58 (ver Figura 2.), y la geometría de las partículas correspondientes es la elipsoidal, en correspondencia con su composición mineralógica, la forma de las partículas y las mediciones experimentales realizadas en la instalación industrial, se puede constatar que durante el desplazamiento de las partículas a concentraciones cercanas y superiores al 35% de sólido en peso las partículas forman estructuras debido a su forma alargada y al elevado contenido de maghemita y de magnetita presentes en las fases mineralógica de las colas. Como se puede apreciar, la forma de las partículas de las colas es una característica estructural de gran importancia. En general estas partículas pueden tener diversas formas; estas pueden ser de cierta complejidad, pero se pueden tratar teóricamente como esferas o elipsoides de revolución (mayoritariamente estas últimas). Al unirse estas partículas entre sí se obtienen formas muy diferentes que en nada se �Caracterización de las colas. 52 parecen a su forma inicial. De ahí que la forma de las partículas de colas se encuentre estrechamente vinculada al índice de aplastamiento. IA (pro) 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0.0058 0.0061 0.042 0.11 Dequ (pro) mm Figura 2.6. Representación de IA = f ( Dequ(pro) ) para muestras de colas. 2.13 Caracterización magnética de las muestras de cola. El hecho de que las fases mineralógicas principales de las colas sean la Magnetita y la Maghemita, crea la necesidad de caracterizar magnéticamente las colas dado que tanto la Magnetita como la Maghemita constituyen minerales con importantes características magnéticas. Por otra parte, la caracterización magnética proporciona una información que permite comprender mejor los resultados obtenidos por la vía de la caracterización química, mineralógica y granulométrica de la cola, así como inferir las posibles causas de algunos comportamiento observados en la propiedades de este producto y de sus suspensiones en agua amoniacal. En la Figura 2.7 se presentan las curvas de histéresis magnética a temperatura de 25°C para las muestras R-1 y R-5. Como puede verse en las figuras, ambas muestras presentan características propias de los materiales ferrimagnético. Curvas de histéresis similares se han obtenido para nanopartículas de Maghemita, Garcell y Col. (1998). Las diferencias mas importantes entre estas dos muestras viene dada por la magnetización �Caracterización de las colas. 53 remanente, Mr, con un valor de 4,56 kA/m para la muestra R-1 y de 3,22 kA/m para la muestra R-5, así como por la fuerza coercitiva de magnetización, Hcm, con un valor de 14,53 kA/m (183 Oe) para la muestra R1 y de 10,59 kA/m (133 Oe), para muestra R-5. Figura 2.7. Curva de histéresis magnética a temperatura de 25°C correspondiente a la muestra R-1. La diferencia observada en los valores de estos dos parámetros de ambas muestras indican que la muestra R-1 exhibe propiedades magnéticas más acentuadas que la R-5. Por otra parte, se determinó para ambas muestras que la permeabilidad magnética relativa máxima, kmáx, es igual 1,24. Este parámetro indica que estas muestras adquieren un campo magnético 1,24 veces mayor, que el campo magnético que se les aplique. Por tanto, si se tiene en cuenta que la intensidad del campo magnético de la Tierra es aproximadamente de 0,2 Gauss (0,2*10-4 Tessla), entonces la cola depositada en el dique adquiere un campo magnético de 0,25 Gauss, es decir, mayor que el campo magnético natural de la Tierra. Por consiguiente, dada la enorme masa de cola depositada en el dique, es de esperar que esta provoque una anomalía magnética en esa región. En la (Tabla 2.7) se muestra un resumen de la caracterización magnética de las 6 muestras de cola estudiadas. En ella pueden verse los valores de los �Caracterización de las colas. 54 parámetros Mr y Hcm explicado anteriormente. Se observa, por ejemplo, que el magnetismo remanente disminuye en el orden R-1>R-6>R-5 lo cual coincide con la proporción de Magnetita y Maghemita (Tabla 2.3) que también disminuye en ese mismo orden, dado que la Magnetita posee propiedades magnética de mayor intensidad que la Maghemita. Tabla 2.4. Resumen de caracterización magnética. Magnitudes/ Muestras Mr Hcm R-1 R-2 R-3 4.56 3.59 3.51 kA/m 4.56 emu/cm3 kA/m 3.59 emu/cm3 kA/m 3.51 emu/cm3 14.53 13.33 kA/m 183 Oe kA/m 167 Oe R- 4 R-5 R-6 3.41 kA/m 3.41 emu/cm3 3.22 3.26 kA/m 3.22 emu/cm3 kA/m 3.26 emu/cm3 12.63 11.21 10.79 10.79 kA/m 159 Oe kA/m 141 Oe kA/m 133 Oe kA/m 136 Oe Las magnitudes del producto BH máximo (Tabla 2.4) indica, que la muestra R-1 es capaz de imantarse en mayor cuantía que las restantes, bajo la acción de un campo magnético de la misma intensidad Por otra parte, el comportamiento reológico de las pulpas de las muestras estudiadas no se corresponde con el de la caracterización magnética, ya que las suspensiones que exhiben mayores viscosidades son las de las muestras R-6 y R-3, y no la de R-1. Ello pudiera atribuirse a los efectos combinados de las propiedades magnéticas con las superficiales, que proporcionan ese resultado neto. 2.4.2 Caracterización de las hidromezclas de las colas. 1.8 . Estabilidad de las suspensiones. Las suspensiones preparadas debido a su alto contenido de partículas finas (menores de 43 µm), se comportan como sistemas coloidales. �Caracterización de las colas. 55 Dado que en los sistemas coloidales, las partículas se cargan eléctricamente es necesario el estudio de las propiedades superficiales que influyen sobre la estabilidad de las suspensiones de cola, con vista a una mayor comprensión de los efectos del pH sobre el comportamiento de estas pulpas, los cuales a su vez influyen sobre su reología en proceso de sedimentación, en la operación de los sistemas hidráulicos y en el diseño de èstos. 2.8.1 Curvas de densidad de carga superficial en función del pH. La relación de σo vs pH describe las condiciones de estabilidad de las suspensiones. En la (Figura 2.8) se presentan las curvas de σ 0 vs pH a dos concentraciones del electrolito (KNO3) para una suspensión de cola (R-2) preparada con agua destilada. Como puede apreciarse, los valores de σ 0 se incrementan con el aumento de la fuerza iónica para un mismo valor de pH. Las curvas se interceptan en el eje de las abscisas indicando el valor del pH correspondiente al p.z.c de la suspensión. Figura 2.8 Curvas de carga superficial en función del pH y la fuerza iónica. En este caso, el valor del p.z.c depende de la concentración del electrolito, indicando claramente que no hay adsorción específica de iones NO3− y K+ en la superficie de las partículas sólidas( por lo que se dcice que el electrolito es indiferente) ,por esta razón se utiliza este electrolito para variar la fuerza �56 Caracterización de las colas. iónica en las pruebas de estabilidad. Para valores de pH < p.z.c la carga neta superficial del sólido es positiva y para valores de pH > p.z.c es negativa. En la (Figura. 2.12) se muestran las curvas de σ 0 vs pH a tres concentraciones diferentes del electrolito indiferente (KNO3) para una suspensión de cola (R-3) preparada con agua amoniacal. Un comportamiento similar exhiben las suspensiones de las muestras restantes, tanto con agua destilada como con las preparadas con agua amoniacal. A pH alejados del p.z.c predominan las fuerzas de repulsión electrostática entre las partículas, por lo que la suspensòn es mas estables, no forman agregados y la sedimentación se dificulta. A pH próximos al p.z.c la pulpa se hace inestable y las partículas pueden flocular y sedimentar con mayor posibilidad. 2.9 Influencia de la naturaleza de las muestras y de la composición iónica del medio dispersante sobre la estabilidad de la suspensión. La influencia de la naturaleza de las muestras de mineral puede ser explicada con el auxilio de la (Figura 2.13), en la cual se presentan las curvas de σ 0 vs pH, a una misma fuerza iónica y medio dispersante, de las suspensiones correspondientes a dos de las muestras estudiadas. Se observa que para un mismo valor de pH la carga superficial es diferente en cada una de las curvas, por lo cual se deduce que las diferencias existentes en su composición mineralógica constituyen un factor fundamental en el comportamiento mostrado por cada muestra. Conociendo que los p.z.c resultantes de las pulpas de cada mineral se obtienen por la contribución de los p.z.c de cada fase mineralógica, se llega a la conclusión de que las diferencias existentes en los valores del p.z.c están dadas por las diferencias que presentan las muestras minerales en su composición mineralógica (Tabla 2.5). En la figura puede verse que la suspensión que exhibe un mayor p.z.c es la correspondiente a la muestra (R-3), y es esta, la que presenta mayor contenido de Magnetita y de Maghemita ; mientras que la pulpa de la muestra (R-2) tiene un menor valor de su p.z.c, dado su inferior contenido de Maghemita - Magnetita. �Caracterización de las colas. 57 Así, a mayores contenidos de Magnetita y de Maghemita en las pulpas, las cargas superficiales son mayores y los p.z.c tienden al pH ≈ 6.6, ( en agua destilada) que es el valor del p.z.c para suspensiones de Magnetita y de Maghemita obtenidos en otros trabajos. La (Tabla 2.5) confirma el análisis realizado y muestra los resultados de los p.z.c para cada una de las suspensiones de cola, en dependencia del medio dispersante y de la concentración(fuerza iónica) del electrolito KNO3. Tabla 2.5. Valores de p.z.c de las colas del proceso CARON para diferentes muestras en agua destilada y agua amoniacal. Muestras Agua Destilada Agua Amoniacal KNO3 10-2 M 10-1 M 10-3 M 10-2 M 10-1 M R-1 R-2 R-3 R-4 R-5 R-6 6.25 6.25 6.40 6.28 6.32 6.50 6.25 6.25 6.35 6.30 6.30 6.45 5.54 5.70 - 5.5 5.51 5.72 5.60 5.625 5.80 5.5 5.50 5.70 5.60 5.62 5.75 El efecto del medio dispersante, con el cual se preparan las suspensiones, puede verse tanto en la (Tabla 2.5) como en la (Figura 2.14). En esta última se muestran las curvas de σ 0 vs pH para las suspensiones preparadas con la muestra (R-6) en ambos medios dispersantes y a una misma fuerza iónica (10-2 M KNO3 ). Puede verse que en la pulpa preparada con agua amoniacal, las partículas adquieren mayor carga superficial (a un mismo valor de pH), y se desplaza el p.z.c hacia pH más ácidos, esto demuestra la adsorción específica de cationes(como el NH4+ , que se encuentra en grandes cantidades), lo cual influye sobre otras propiedades de las pulpas, tales como las reológicas y las de sedimentación, y, por tanto, en la transportación de estas suspensiones por tuberías. �Caracterización de las colas. 58 2.10 Caracterización reológica de los desechos lixiviados (colas). Se analizaron las 6 muestras con diferentes concentraciones de sólido (desde 30 a 60 % en peso) en un reómetro rotacional Rheostest 2.1 de cilindros concéntricos en la Universidad de Oriente, donde se obtuvieron los valores de esfuerzo ( τ) cortante en función de la velocidad de ⋅ deformación ( γ ),a diferentes temperaturas (en el rango de 23 a 90º C) y a diferentes pH, de acuerdo a las condiciones del proceso productivo de la industria. 2.10.1 Efecto de la concentración de sólidos. En las muestras de colas analizadas se pudo comprobar que, para concentraciones de 30 y 35% en peso de sólido, las curvas de flujo obtenidas exhiben un comportamiento seudoplástico, mientras que para concentraciones de 40 a 60% en peso las pulpas adquieren propiedades plásticas, mostrando un comportamiento típico de los plásticos de Bingham ( Figura 2.15). En todos los casos, a medida que aumenta la concentración los esfuerzos cortantes, τ, se incrementan, y, por tanto las viscosidades ⋅ aparentes, para un valor fijo de γ . ⋅ Figura 2.9. Curvas de flujo (τ vs γ ) a distintas concentraciones de sólido de las pulpas (muestra R-3). �Caracterización de las colas. 59 Para las pulpas que poseen comportamiento seudoplástico sus datos han sido ajustados al modelo de Oswald de Waele, el cual esta caracterizado por los parámetros reológicos: índice de consistencia, K, e índice de flujo, n. Los valores de K aumentan con el incremento de la fase sólida, mientras que los de n cambian muy poco con dicho incremento a una temperatura dada (Tabla 2.6). Las pulpas que exhiben un comportamiento plástico se han caracterizado mediante los parámetros reológicos del modelo Bingham: τ0 (esfuerzo cortante inicial) y µ p (viscosidad plástica). Ambos parámetros aumentan con el incremento de la concentración de la fase sólida a una misma temperatura (Figuras 2.16 y 2.17; Tabla.2.6). Comportamientos similares se han obtenidos por Cerpa (1997) en pulpas de lateritas. 2.11. Influencia de la naturaleza de las muestras minerales en el comportamiento reológico de las suspensiones. La naturaleza de los minerales juegan un papel fundamental en el comportamiento reológico de las suspensiones. Las diferencias existentes en la composición mineralógica de las muestras marcaron las diferencias en los comportamientos de sus suspensiones. Estas diferencias se pueden observar en la (Figura. 2.18). En la figura se muestran las curvas de flujo de algunas suspensiones analizadas a una misma concentración de sólidos y medio dispersante (Agua amoniacal). Se observa que la pulpa de muestra R-6 presenta los mayores valores de τ, y, por consiguiente, la mayor viscosidad; mientras que la suspensión de la muestra R-4 es la menos viscosa. Ello está en correspondencia con los contenidos de Maghemita y Magnetita en las muestras y con las propiedades superficiales. Las curvas anteriores confirman el modelo(Plástico Bingham) que describe el comportamiento reológico de sus suspensiones. �60 Caracterización de las colas. 2.11.1 Efecto de la temperatura. En las pulpas estudiadas que exhiben comportamiento seudoplástico, los valores del índice de consistencia, K, disminuyen con el aumento de la temperatura (Figura.2.19 a); mientras que, por el contrario, el índice de flujo n aumenta ligeramente con el incremento de la temperatura a una misma concentración (Figura.2.19 b), como es de esperar. Las pulpas que presentan plasticidad, la viscosidad y los parámetros reológicos disminuyen con el aumento de la temperatura ( Figura 2.20 a y 2.20 b). Este comportamiento es típico de la mayoría de las dispersiones minerales. Las Figuras.2.21 (a) y 2.21 (b) muestran la influencia de la temperatura sobre las propiedades reológicas de las pulpas de las colas mediante la ⋅ correlación gráfica de τ vs. µ 0 γ , que ha sido propuesta por Atsushi y Col. (1987). El método propuesto permite comprender el efecto de la temperatura sobre el mecanismo de estructuración de la suspensión, teniendo en cuenta que las fuerzas hidrodinámicas que actúan entre las partículas del medio disperso son proporcionales al producto de la ⋅ viscosidad del medio dispersante y del gradiente de velocidad, µ 0 γ , a diferentes temperaturas y concentraciones. Así, puede observarse que para las concentraciones de 30 y 35% en peso de sólidos se obtienen curvas únicas para todas las temperaturas, lo cual indica que a esas concentraciones la temperatura solo afecta a la viscosidad del medio dispersante, pero no a los mecanismos de formación de la estructura. En cambio, para la concentración de 45% no se obtiene una única curva al variar la temperatura, manifestándose con ello que para esta concentración la temperatura influye, no solo sobre el medio dispersante, sino, también, sobre la estructura que forman las partículas sólidas, debilitándose las fuerzas de cohesión interpartículas al aumentar la temperatura. Este efecto se observó, también, para todas las concentraciones mayores de 45%, en todas las suspensiones estudiadas. �Caracterización de las colas. 61 2.11.2 Efecto del pH. El efecto del pH en las pulpas de las colas se muestra en la (Figura 2.22), donde se observa la variación de la viscosidad con el pH a diferentes concentraciones del sólido y a la temperatura de 28°C, para la muestra R- 2 y R- 3, en agua destilada. Los resultados son similares para las suspensiones de las restantes muestras. Como se observa en la figura, los máximos valores de viscosidad en cada muestra se alcanzan alrededor de los p.z.c de cada muestra, donde se logra la mayor inestabilidad y estructuración de las pulpas. Para valores de pH inferiores o superiores al indicado, las viscosidades son menores. Por consiguiente, la proximidad o lejanía del pH al p.z.c determina en gran medida la viscosidad de la suspensión y con ello su comportamiento reológico. Esta valoración está basada en los resultados obtenidos por Garcell (1998) con suspensiones acuosas de nanopartículas de Maghemita, para las que se determinó un valor del punto isoeléctrico ( i.e.p) y del punto de carga cero (p.z.c) de 6,6. Los valores de i.e.p. obtenidos por otros autores con suspensiones de Magnetita y Maghemita (6,6; Garcell (1998) y 6,6 – 7 ; Blesa y Col. (1984; 1997) respaldan totalmente estos resultados. 2.12. Estimación de los parámetros reológicos K y n para las pulpas de colas del proceso CARON que presentan comportamiento seudoplástico en dependencia de la temperatura. Los valores del índice de consistencia K y del índice de flujo n, pueden ser estimados mediante expresiones obtenidas a partir de los datos experimentales, que han sido procesados con ayuda del programa de computación TIERRA. Para determinar la dependencia del índice de consistencia con la temperatura (tomando, arbitrariamente como referencia, T1 = 400 C), se correlacionaron (en forma normalizada) los diferentes valores de los índices de consistencia a distintas temperaturas, Ki, respecto al índice de �Caracterización de las colas. 62 consistencia experimental a la temperatura de referencia, K40oC, como una función de la relación adimensional de temperaturas, 40 − Ti . Así, se obtuvo 40 la siguiente correlación:  Ki ln K 0  40 C   =  40 − Ti .e − 0.0178⋅Ti     %  40  ………………………………………… (2.7) La ecuación (2.7) es única y válida para cualquier concentración comprendida entre 25 – 35 % en peso de sólidos y para cualquier temperatura en el rango de 28 - 900 C. En la (Figura 2.23) se representa la curva generalizada descrita por la ecuación (2.7). Tanto la (Figura 2.23) como la expresión (2.7), permiten estimar los valores de K como función de T, a una concentración dada (dentro de los rangos de validez establecidos) con un error medio de 1.7 %. Los índices de flujo son poco afectados por la concentración y por la temperatura, en los rangos señalados anteriormente para el índice K. Los valores de n para las pulpas de las colas pueden ser estimados por la expresión siguiente: n = 0.4357 ⋅ Ti 0.1177 …………………………………………………………. (2.8) La ecuación (2.8) da valores calculados de n con un error medio de ± 1.438 %, respecto a los valores experimentales. 2.13 Caracterización magnética de las muestras de cola. El hecho de que las fases mineralógicas principales de las colas sean la Magnetita y la Maghemita, crea la necesidad de caracterizar magnéticamente las colas dado que tanto la Magnetita como la Maghemita constituyen minerales con importantes características magnéticas. Por otra parte, la caracterización magnética proporciona una información que permite comprender mejor los resultados obtenidos por la vía de la caracterización química, mineralógica y granulométrica de la cola, así como inferir las posibles causas de algunos comportamiento observados en la propiedades de este producto y de sus suspensiones en agua amoniacal. En la Figura 2.24 (a) y 2.24 (b) se presentan las curvas de histéresis magnética a temperatura de 25°C para las muestras R-1 y R-5. Como puede �Caracterización de las colas. 63 verse en las figuras, ambas muestras presentan características propias de los materiales ferrimagnético. Curvas de histéresis similares se han obtenido para nanopartículas de Maghemita, Garcell y Col. (1998). Las diferencias mas importantes entre estas dos muestras viene dada por la magnetización remanente, Mr, con un valor de 4,56 kA/m para la muestra R-1 y de 3,22 kA/m para la muestra R-5, así como por la fuerza coercitiva de magnetización, Hcm, con un valor de 14,53 kA/m (183 Oe) para la muestra R1 y de 10,59 kA/m (133 Oe), para muestra R-5. La diferencia observada en los valores de estos dos parámetros de ambas muestras indican que la muestra R-1 exhibe propiedades magnéticas más acentuadas que la R-5. Por otra parte, se determinó para ambas muestras que la permeabilidad magnética relativa máxima, kmáx, es igual 1,24. Este parámetro indica que estas muestras adquieren un campo magnético 1,24 veces mayor, que el campo magnético que se les aplique. Por tanto, si se tiene en cuenta que la intensidad del campo magnético de la Tierra es aproximadamente de 0,2 Gauss (0,2*10-4 Tessla), entonces la cola depositada en el dique adquiere un campo magnético de 0,25 Gauss, es decir, mayor que el campo magnético natural de la Tierra. Por consiguiente, dada la enorme masa de cola depositada en el dique, es de esperar que esta provoque una anomalía magnética en esa región. En la (Tabla 2.7) se muestra un resumen de la caracterización magnética de las 6 muestras de cola estudiadas. En ella pueden verse los valores de los parámetros Mr y Hcm explicado anteriormente. Se observa, por ejemplo, que el magnetismo remanente disminuye en el orden R-1>R-6>R-5 lo cual coincide con la proporción de Magnetita y Maghemita (Tabla 2.3) que también disminuye en ese mismo orden, dado que la Magnetita posee propiedades magnética de mayor intensidad que la Maghemita. Las magnitudes del producto BH máximo (Tabla 2.7) indica, que la muestra R-1 es capaz de imantarse en mayor cuantía que las restantes, bajo la acción de un campo magnético de la misma intensidad. Por otra parte, el comportamiento reológico de las pulpas de las muestras estudiadas no se corresponde con el de la caracterización magnética, ya que �64 Caracterización de las colas. las suspensiones que exhiben mayores viscosidades son las de las muestras R-6 y R-3, y no la de R-1. Ello pudiera atribuirse a los efectos combinados de las propiedades magnéticas con las superficiales, que proporcionan ese resultado neto. 2.14 Conclusiones parciales. Los resultados obtenidos en el desarrollo de la caracterización de las colas permiten llegar a las siguientes conclusiones: 1.- Las pulpas de las muestras de colas de la Empresa Comandante “Ernesto Che Guevara” de Moa estudiadas, poseen composiciones químicas muy parecidas, pero difieren en su composición mineralógica, siendo esta última la que determina las diferencias entre ellas, dadas por su naturaleza. Las fases mineralógicas principales en todas las muestras son la Magnetita y la Maghemita con un contenido medio en el orden del 39,09 y 36,64% en peso del total respectivamente, siendo las fases secundarias más importante la fayalita, la magnesio-cromita y la lizardita 1T. 2.- Las muestras están constituidas por partículas finas con tamaños inferiores a 43 µm (más del 60% en peso de sólidos) y un tamaño medio de 0.072mm, siendo ellas las causantes principales de las propiedades superficiales y de la plasticidad de las suspensiones. La distribución de tamaño las caracteriza como sistemas polidispersos. 3.- Las mediciones realizadas con ayuda de la microscopía electrónica revelan un índice de aplastamiento promedio de 0.58 y un diámetro equivalente promedio de 0.04mm, siendo la forma predominante de las partículas la de un elipsoide de revolución lo que facilita la formación de estructuras debido al aumento de la superficie de contacto entre las partículas. 4.- Los resultados de las investigaciones de la velocidad de caída límite demuestra que el criterio de Liashehenko posee valores mas estables y uniformes que los demás criterios con relación a los datos experimentales. El coeficiente de forma utilizado en la fórmula de �Caracterización de las colas. 65 Liashehenco oscila de 0.569 a 0.487 para tamaños de granos de 0.175 a 0.044mm, lo que corrobora la forma elipsoidal de estos. 5.- Los ensayos experimentales sobre la velocidad de sedimentación a diferentes concentraciones de sólido en peso, demostraron que esta disminuye a medida que aumenta el contenido de sólido en la zona de sedimentación impedida, se incrementan los volúmenes de sedimento, comportándose similar a un sistema homogéneo, separándose la parte espesada del líquido clarificado. 6.-La estabilidad de las suspensiones de las muestras estudiadas y sus puntos de carga cero (p.z.c.) son afectadas por el medio dispersante, al comparar los resultados obtenidos de pulpas preparadas con agua destilada o con agua amoniacal. Las pulpas de agua amoniacal exhiben mayores cargas superficiales y p.z.c. más ácidos. Ello se atribuye a la adsorción específica de iones de cargas positiva, como el N H4+ . Para pH < p.z.c, la carga superficial es positiva y para pH > p.z.c. es negativa. 7.- Las magnitudes de las cargas superficiales y de los p.z.c. se incrementan con el aumento del contenido de maghemita-magnetita de las muestras, tendiendo hacia el valor del p.z.c. de esos minerales puros. Así, los valores del p.z.c. cambian de mayor a menor por muestras en el siguiente orden R-6 > R-3 > R-5 8.- El ≈ R-4 >R-2 = R-1. comportamiento reológico depende fundamentales de la concentración de sólido y de las propiedades superficiales, dado el alto contenido de partículas finas. A concentraciones de 25 a 35% en peso de sólidos el comportamiento es seudoplástico, mientras que para concentraciones mayores fluyen como plástico Bingham. 9.- Las curvas de flujo y las viscosidades cambian con la temperatura y el pH, comprobándose que la temperatura tiene influencia solamente sobre el medio dispersante para las concentraciones de 25 a 35% en peso de sólidos. Sin embargo; para las concentraciones comprendidas entre 40-60% de sólido en peso, la temperatura además, tiene un �Caracterización de las colas. 66 marcado efecto sobre la estructura que forma la parte sólida. Los mayores valores de viscosidad, a diferentes concentraciones y temperaturas, para todas las muestras se alcanzan a magnitudes del pH igual o cercanas a los p.z.c. de las suspensiones. 10.-La caracterización magnética demuestra que las colas son materiales ferrimagnéticos debido a que sus fases mineralógicas principales son la Magnetita y la Maghemita. Este hecho da pié para suponer que la presencia de la cola acumulada en grandes cantidades en el dique provoca alguna anomalía magnética en el entorno en que se encuentra con el correspondiente impacto negativo medioambiental. �CAPITULOIII. DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL PROCESO DE TRANSPORTACION DE LAS COLAS. 3.1 Breve descripción de la instalación experimental a escala Semiindustrial. La investigación de los parámetros y regímenes de hidrotransportación de las colas del proceso CARON se realizaron en una instalación de dimensiones semi- industriales construida en el Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa tal como ya se mencionó en el epígrafe 2.2. Esta instalación fue modernizada y dotada de equipos y accesorios que permiten mayor calidad en el registro y control de las variables y su procesamiento posterior. El esquema de la instalación se muestran en la (figura 3.15), consta de los tanques 1 y 2, para la calibración del tubo Venturi y de recepción de la pulpa hidrotransportada respectivamente, las bombas centrífugas 3 y 4, los puntos de toma de presión 5, el tubo Venturi 6, los tramos de tuberías 7, 8 y 9, para determinar las pérdidas hidráulicas, el drenaje del sistema por la válvula 12, las válvulas de regulación 13 y 14, y las ventanas del cristal 15 y 16. Desde la (figura 3.2 a la 3.5) se muestran vistas parciales de la instalación que proporcionan imágenes muy descriptivas de las secciones más importantes que la componen. 5 5 7 5 17 11 8 15 9 16 5 12 10 1 14 2 5 13 6 4 18 3 Figura. 3.1. Esquema de la instalación de hidrotransporte para la modelación de flujos y ensayos de bombas. �Las tuberías 7,8,9, poseen los diámetros 50, 100, 150 mm respectivamente y los puntos de tomas de presión están separados por longitudes de tubos de 20, 14.5 y 10 m respectivamente. Figura 3.2 Instalación de hidrotransporte a escala semi -industrial. �Los puntos 5 ( para medir la presión) se encuentran alejados de los extremos de la tubería a distancia igual o mayor de 40 D, para evitar las influencias de las perturbaciones más cercanas (codos, ventanas de cristal, etc.). El punto de observación del flujo de la pulpa (ventana de cristal) se encuentra situado a 5.5 m del tubo de Venturi. El tanque 1, posee un volumen de 1.9 m3 y el tanque 2, de 2.9 m3 . La bomba 3 tiene una capacidad de 160 m3 / h, y, la bomba 4, de 60 m3 / h. Durante la toma de datos experimentales, la instalación opera en circuito semi – cerrado ( succión, impulsión, canal (17) y tanque) .La limpieza se logra con el trabajo de la instalación en circuito abierto (succión, impulsión y drenaje). Para eliminar el aire en cada medición se tomaron diferentes medidas, una de ellas fue la ubicación de ventosas mediante las cuales se expulsaba el aire de la tubería a la atmósfera. La regulación del caudal de la bomba se realizó con ayuda de una válvula de compuerta que se encuentra en la tubería de alimentación. El llenado del sistema (con agua amoniacal, primero, y añadiendo sólido, después) se efectuó directamente en el tanque receptor- regulador. La medición del caudal de la pulpa se realizó con un flujómetro electromagnético NP-11(16). Para su calibración, se utilizó el método del peso volumétrico con ayuda de un tanque graduado (1), instalado al final del circuito de tubería en serie con el colector de alimentación (2). El tiempo de llenado del tanque calibrado se midió con un cronómetro con precisión de 0,1 s. El error máximo durante la determinación del caudal no fue mayor de 1,5 %. La temperatura del agua amoniacal y de la pulpa en el colector, se midió con un termopar situado en el tanque. Las pérdidas de presión en la zona investigada se midieron con transmisores de 0 – 5 mA, los cuales captan la presión, la transforman en energía eléctrica, y envían la señal para un registrador central, el cual da la información de los valores de presión medido en cada punto. La pendiente hidráulica se determinó por la expresión; �i = ∆Proz/ L (Pa/m) ………………………………………………………(3.1) Donde: ∆Proz – Caída de presión por rozamiento,( Pa ) L – Longitud de la tubería entre los puntos de toma de presión,( m) El valor de las divisiones de la escala de peso es de 0,05 Kg. Por los datos de estas mediciones el error relativo durante la determinación de la concentración no superó el 1%. Para el estudio del proceso y carácter del movimiento de la pulpa, fueron utilizados tramos de 100 (8) y 150 mm (9), la ventana de cristal (16) colocada en la tubería de 150 mm (8). La concentración de la pulpa periódicamente se controló a través de la toma de muestras con su posterior corrección. La investigación de los parámetros de transportación de las colas se realizó durante la variación de la concentración másica de 25 hasta 50 % y a las temperaturas de 28, 60 y 90°C. �El contenido de las partículas sólidas, para un volumen dado de la hidromezcla, se calculó por la siguiente fórmula: S = ms / ms + ma …………………………………………………………..(3.2) Donde: S – Concentración en peso, adimensional. ms – masa del sólido, Kg. ma - masa del agua, Kg. La concentración volumétrica se determinó por la expresión: Cw = S ρp/ ρs Cw = ρp - ρo / ρs - ρo o donde: ρs – densidad del sólido; kg/m3 ρo – densidad del agua; kg/ m3. ρp – densidad de la pulpa; kg/ m3. La densidad calculada de la pulpa se determinó por la fórmula: ρp= ρs / ρs – S (ρs - 1) En la tabla 3.1 se dan los datos acerca de los parámetros básicos para la preparación de las suspensiones durante los ensayos experimentales. Tabla 3.1. Parámetros obtenidos para la realización de los experimentos con No. Volumen Volumen Masa de Concentrac Concentraci del de la mineral, ión de las ón de las Densidades de las tanque, tubería, kg. suspensio suspension suspensiones en, kg/m3. 3 m. 3 m. nes en es en peso, %. volumen, %. 28°C 60°C 90°C 1 1.820 1.028 949.3 25 8.78 1230 1190 1046 2 1.820 1.028 1220.5 30 11.45 1300 1235 1105 3 1.820 1.028 1898.6 40 19.09 1500 1425 1275 4 1.820 1.028 2563.2 45 24.8 1650 1568 1400 5 1.820 1.028 2848 50 28.6 1750 1663 1488 las colas en la instalación semi – industrial. �3.2.1 Dependencia de gradiente hidráulico (i = ∆P / L) con la velocidad en tuberías circulares. Las investigaciones de los parámetros de hidrotransporte de las colas se realizaron para concentraciones de 25, 30, 40, 45 y 50 % en peso de sólidos (tabla 3.1) en un rango de temperatura de 28 – 900 C. Los datos experimentales fueron elaborados, obteniéndose las relaciones i = f(v) para el flujo de cola en las tuberías de 100 y 150 mm de diámetro. En las figura 3.7 se muestran las curvas a 28°C. En ellas se observa que durante el hidrotransporte de las pulpas de colas del proceso CARON se presentan, en general, dos regímenes de movimiento: estructural (laminar) y turbulento. En los gráficos, no se distingue claramente la existencia de una zona de transición debido, muy probablemente, a que esta es muy breve y los datos experimentales obtenidos no resultan suficiente para su representación clara. Es por ello que el cambio de régimen, aparentemente, es brusco. Figura 3.7. Dependencia i = f(v) para el movimiento de las pulpas de cola (muestra R-1) en un tubo circular de D = 150 mm a la temperatura de 280C y a las concentraciones: 1– agua; 2– 25 %; 3– 30 %; 4– 40 %; 5 – 45 %; 6 – 50 %. En la figura, solo se aprecia bien el cambio de régimen para las concentraciones de 45 y 50 % (en la tubería de 150 mm) y para 50 % ( en la tubería de 100 mm). Las restantes curvas muestran solo el régimen turbulento. Los puntos experimentales correspondientes a la zona turbulenta presentan, en todos los casos, un comportamiento no lineal. �La zona inicial de las curvas que describen el régimen estructural puede ser representada por una recta que tiende a interceptar el eje de las ordenadas a una distancia dada del origen. Para diferentes concentraciones másicas, estas rectas tienen diferentes ángulos de inclinación (figura 3.7). Las curvas i = f(v) obtenidas para el régimen turbulento tienen mayor pendiente que las curvas análogas para el agua. En la figura 3.7 se observa que la posición de las curvas depende de la concentración de sólidos, mostrando las mismas características y se diferencian por un incremento de las pérdidas hidráulicas debido al aumento de la fase sólida en la hidromezcla. Los datos representados en la figura 3.7 fueron procesado estadísticamente mediante un programa de computación (Tierra) con vistas al ajuste de las curvas a una ecuación polinomial de i = f(v), tal como se muestra en las tablas 3.2 y 3.3. El mismo procedimiento se aplicó para las curvas obtenidas a las temperaturas de 60 y 90°C, en el mismo rango de concentraciones de sólido, para todas las suspensiones de las muestras estudiadas. Los resultados se dan en las tablas 3.1 a 3.6 del Anexo 3. Con la finalidad de describir el efecto de la temperatura, en la figura 3.8 se presentan las curvas de i = f(v) (D = 100mm), a las temperaturas de 28 y 90°C y para una concentración de 50% de sólido correspondiente a la muestra R-3. Puede verse en la figura, que con el aumento de la temperatura el límite de fluidez de las pulpas aumenta progresivamente, por lo que las viscosidades efectivas de las suspensiones decrecen, lo que provoca una disminución apreciable en las pérdidas hidráulicas . (X 1000) ∆P/L (Pa/m) (X 1000) 8 8 Muestras a 50 % sólido 7 7 C 0 R3- 28 C R3- 90 0C 6 5 6 5 B 4 3 4 3 A 2 2 1 1 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Q, m3/h Figura 3.8 Curvas de ∆P/L vs Q que demuestran el efecto de la temperatura. �En las curvas se observan con claridad los tres regímenes de flujo (laminar, transición y turbulento) que están representada por las zonas A, B, C, respectivamente. En relación con esto ultimo, la posibilidad de obtener datos de las tres zonas depende de la concentración de sólidos, fundamentalmente. Así para concentración de 50% se logran las tres zonas, en cambio, para 40% de sólido se observa solamente la zona C. Es necesario indicar que una de las peculiaridades del flujo de las colas lo constituye la zona transitoria entre el régimen laminar y el turbulento. Así, para una misma concentración ( 40 ó 50 % de peso en sólido ), al incrementar la temperatura se reduce la magnitud de u, lo que indica la destrucción de los lazos estructurales de las colas y un cambio en la distribución del perfil de velocidades por la sección transversal de la tubería, mediante el cambio del régimen de movimiento por la relación V máx. / V med. = 1,27 – 1,68 . Con vista a describir la influencia de la naturaleza de las muestras, en la figura 3.9 se presenta la dependencia i = f(v) (D = 100mm) de las suspensiones correspondiente a las muestras R-1 y R-3, a 90°C y 50% en peso de sólido. En la figura se observa que, para una misma velocidad, el gradiente de presión es mayor para la muestra R-3. Este comportamiento corrobora los resultados de las curvas de flujo (comportamiento reológico) y de los resultados de estabilidad en el Capitulo II. Para ambas muestras se distinguen las zonas correspondientes a los regímenes de flujo laminar y turbulento. Comportamientos similares se obtienen para todas las muestras, a las tres temperaturas estudiadas y a todas las concentraciones, las cuales no se muestran en el trabajo, pero pueden ser comprobadas a través de los gráficos de i = f(v) presentados anteriormente, tanto en el texto como en el Anexo 3. �Tabla 3.2. Resultados de la elaboración de los datos experimentales (D = 100 mm). Concentración másica. (C %). agua Ecuación. Coeficiente de correlación. Desviación estándar. 0.9999 13.216 0.9933 100.1268 0.9957 65.6221 0.9884 91.7649 0.9957 85.3446 0.9965 112.6731 i=(-14.0476)*(1)+(26.6143)*(V)+ (96.7643)*(V^2) 25 i=(1023.3834)*(1)+(-2304.622)*(V)+ (2287.4066)*(V^2)+ 30 (-762.9451)*(V^3)+(84.9025)*(V^4) i = (-151.5753)*(1)+ (1218.2622)*(V)+ (-372.6291)*(V^2)+ (50.2225)*(V^3) 40 45 i=(2382.9303)*(1)+(-3299.1734)*(V)+ (2805.6233)*(V^2)+(-856.4800)*(V^3)+ (91.1303)*(V^4) i =(53.2449)*(1)+(1229.4922)*(V)+ (-279.5508)*(V^2)+(41.9858)*(V^3) 50 i=(2403.3956)*(1)+(-2338.5546)*(V)+ (1566.4489)*(V^2)+(-197.4389)*(V^3) En la tabla 3.7 del Anexo 3 se dan los parámetros de hidrotransporte obtenidos en la instalación semi-industrial para las pulpas de colas (muestra R-1), a diferentes concentraciones 40-50% que siguen el comportamiento de los plásticos Bingham. El comportamiento de las relaciones i = f(v) obtenidas para las pulpas de cola (que se han descrito en los gráficos) es similar al obtenido por otros autores para suspensiones de caolín, carbón, laterita, serpentina blanda y otros en el flujo de otros materiales por tuberías de distintos diámetros, Izquierdo(1989),Pakrovskaya Suárez(1989), lo cual (1985), demuestra Pérez(1970), las peculiaridades Smoldriev(1989), comunes que �caracterizan el flujo de las hidromezcla por tuberías, independientemente de la naturaleza y propiedades de la fase sólida y del medio dispersante, tal como se han explicado por Smoldriev y colaboradores ( 1989 ) (Ver Capítulo I). 3.3 Correlaciones para el cálculo del gradiente de presión para las hidromezclas de cola con sistema trifásico. 3.3.1 Modelo físico para describir el flujo de las suspensiones de cola a través de tuberías. En el capitulo I (epígrafe 1.10), se presenta un resumen acerca de las estructuras del movimiento para el caso de las hidromezclas trifásicas (conformado por sólido- líquido-gas). Allí se describen varios tipos de estructuras en dependencia del grado de influencia de la fase gaseosa sobre las características de flujo de este tipo de suspensiones. Así se describe la estructura lamelar (obturada), la emulsionada y la de barra o película. En todos los casos, para describir el flujo de los sistemas trifásicos, hay que tener en cuenta la influencia del número de Froude, dado que la presencia de la fase gaseosa impide que la mezcla sólido-líquido llene completamente la tubería. Por consiguiente, el flujo trifásico por tubería se caracteriza por el movimiento del gas en la masa de la hidromezcla en forma de burbujas (que pueden ser de diferentes dimensiones), conformando una película que envuelve la fase sólido-líquido, o formando un pistón por el centro de la tubería. Durante la realización de los ensayos experimentales correspondiente a la presente Tesis en la instalación semi-industrial a través de la ventana de cristal que se ha descrito en el epígrafe 3.1 y en las pruebas que se llevaran a cabo en el sistema de transportación de cola en explotación en la fábrica, se pudo observar a todas las temperaturas pero con mayor incidencia a 90oC y a bajas concentraciones (30%), los gases en amoniacales disueltos las suspensiones crean burbujas que se desplazan a lo largo de la tubería dentro de la masa sólido-líquido en movimiento; mientras que a alta concentraciones (40-50% de sólidos) se constató que la fase gaseosa se separa en la parte superior de la tubería horizontal y la mezcla espesada se desplaza por la parte inferior de esta. Este cuadro demuestra que las �suspensiones de colas al transportarse a través de las tuberías lo hacen en forma de flujo trifásico según la estructura lamelar u obturada que se describe en el epígrafe 1.10 del Capitulo I. Tal como se explica en el epígrafe señalado para tuberías horizontales, la caída de presión total por unidad de longitud de la suspensión trifásica se debe a los efectos de fricción más una contribución causado por la aceleración de la mezcla como resultado de expansión del gas. Es por ello que, para un sistema trifásico la caída de presión en la tubería resulta mayor que para un sistema bifásico sólido-líquido en iguales condiciones de operación. Para la determinación de la caída de presión por unidad de longitud (pendiente hidráulica) para el flujo trifásico de la cola se propone utilizar la relación siguiente: i= ∆p 2 f .ρ .v 2 =ϕ , Pa/m………………………………………………….. (3.4) L D Donde: i – pendiente hidráulica durante el movimiento de la mezcla trifásica. f − coeficiente de fricción. Se estima por las ecuaciones (1.17) a (1.20) ó por la figura 5 ( Anexo1). ϕ − coeficiente de corrección que tiene en cuenta la presencia de vapores de amoniaco en la mezcla, y que ocasionan efectos hidrodinámicos adicionales, así como que impiden el llenado de la tubería por la pulpa. Un valor medio de ϕ = ϕ(Fr) (quedando implícito el He) puede ser estimado por la ecuación (3.5) o por la figura 3.11. φ = (7.621)*(1)+ (0.314)*(Fr)+(2.122)*(1/Fr)+ (-2.877)*( Fr )………………………………(3.5 ) Fr – criterio de Froude, determinado por la velocidad promedio de la mezcla. Los resultados del ajuste de mínimo cuadrado y la validación del modelo para calcular φ por la expresión 3.5 aparece reflejada en la tabla 3.8 del Anexo 3. �En la figura puede verse que el coeficiente de fricción es una función del Re y del He para el régimen laminar, mientras que para la zona turbulenta prácticamente solo depende del Re. El comportamiento de las curvas es similar al mostrado en la figura 5 ( Anexo 1), para sistemas bifásicos, pero con valores de f muy superiores a los de esta. Figura 3.10 Curvas de f vs Re para diferentes valores del número adimensional He. A partir de los resultados elaborados, en este trabajo, se obtuvo una correlación que permite estimar el coeficiente de fricción experimental en la zona turbulenta, la cual se da a continuación: f exp 10 C = 1, 0621 Re …………………………………………………………..(3.3) C = 3,7037 – 6,3205*10-6He Esta expresión se obtuvo con un coeficiente de correlación de 0,9748, y resulta válida para valores de He = 44000 – 100000, y Re = 10000 – 50000. �• Se ha visto en el epígrafe 1.9 (Capitulo I) que el coeficiente de fricción, para el flujo de materiales que siguen el modelo reológico de Bingham, es una función del número de Reynolds, del número de Hedstrom y del número de Froude, los cuales se definen en la ecuación (1.27). Para sistemas bifásicos, el coeficiente f puede ser estimado por las ecuaciones (1.18), (1.19) y (1.20) en dependencia del régimen de flujo. Figura 3.11 Coeficiente de corrección medio ϕ, para las pérdidas hidráulicas en función del Fr en tuberías de D = 100 y 150mm. 3.5.2 Construcción de las curvas del sistema. Para la construcción de las curvas del sistema con la ayuda del programa Microsoft Excel se representan en el gráfico los valores de altura de la red contra los valores de caudal (tabla 3.6), para los cuales se determinaron, haciéndola interceptar con la curva de la bomba, obteniéndose así el punto de trabajo del sistema para la línea A L = 1654 m, según se muestra en la figura 3.13. 3.6.4 Resultados de la modelación de la ecuación de altura y potencia de la bomba. H = A + B ⋅ Q + C ⋅ Q 2 ………………………………………………………(3.17) N = D ⋅ Q + E ⋅ Q 2 + F …………………………………………………… (3.18) �Donde: H: Carga. (m) N: potencia.(Kw.) Q: caudal (m3/s) A,B,C,D,E,F: coeficientes que se obtienen de las curvas dadas por el fabricante de bombas.Con ayuda del programa MathCAD y del sistema de ecuaciones, se forma una matriz para determinar los coeficientes A,B,C,D,E,F. Tabla 3.2. Valores de los coeficientes (agua y cola). Para el Para la Coeficientes agua cola A 70 43 B 72.654 44.834 C 74.32 45.851 D 60 33. E 61.345 33.842 F 62.225 34.323 Así se obtienen las expresiones que describen la carga y la potencia de la bomba, en función del caudal: Para el agua Para la cola H = 70 + 72.654 ⋅ Q + 74.32 ⋅ Q 2 H = 43 + 44.834 ⋅ Q + 45.851 ⋅ Q 2 …… (3.19) N = 60 ⋅ Q + 61.345 ⋅ Q 2 + 62.225 N = 33 ⋅ Q + 33.842 ⋅ Q 2 + 34.323 …. (3.20) 3.6. Sistema de ecuaciones para determinar los parámetros racionales del sistema de hidrotransporte. Por racionalización de un sistema de hidrotransporte se entiende la selección de aquellos valores de los parámetros de dicho sistema que �garantizan su mayor efectividad. Las variables de operación más importantes en el hidrotransporte lo constituyen la velocidad del flujo de la pulpa y la concentración de material sólido en él. Con el aumento de la velocidad y la concentración se puede disminuir el diámetro de la tubería (por tanto, disminuye el peso de la tubería metálica y su costo) y utilizar bombas de menor capacidad. Esto garantiza la disminución de las inversiones básicas, pero, al mismo tiempo, se aumentan las pérdidas de presión; es decir, crece el gasto de energía eléctrica, y se incrementa el desgaste del equipamiento. Esto conlleva al aumento de los gastos de explotación. Por consiguiente resulta obvio la necesidad de calcular aquellos valores de velocidad y concentración de la pulpa que posibiliten obtener los gastos de explotación mínimos. Para la determinación de la velocidad racional del flujo de la pulpa (Dakukin 1987), propuso la correlación (3.21): X rac −0.5 1.3 ⋅ V 1 − V 2 ⋅ X rac − 0.5 ⋅ V 3 ⋅ X rac  =  1.2 ⋅ (V 4 + V 5 + 1)   0.6 ………………………………..(3.21) Donde: Xrac – Es la relación entre las velocidades racional e inicial: ( X rac = Vrac ). Vo V0 - Valor inicial de la velocidad del flujo, en (m/s); (con frecuencia es la velocidad crítica). Durante la selección de la velocidad óptima es necesario mantener la condición. Vrac ≥ VCRIT ………………………………………………………………. (3.22) Si esta condición no se cumple, entonces en calidad de la velocidad de trabajo se toma la crítica. Cb- Costo de una bomba. Cb=8 907. 69 USD. E- Coeficiente normativo de efectividad de la inversión básica. E=33,3. nb-Cantidad de bomba en el sistema. Nb=5. S´- Concentración inicial.% �QT- Cantidad de sólido transportado en un año, T ρT- Densidad del sólido, Kg/m3 L- Longitud de la tubería, m. r- Tarifa de pago de la energía eléctrica. La concentración racional de la pulpa puede ser estimada por la reacción propuesta por Dakukin( 1987): 2.5   V2 …(3.23) Yrac =  0.3 −0.9  0.6[V1+V3⋅ (1−b1) +1] −0.4⋅V3⋅ b1⋅Yrac +0.62V4⋅ b2⋅Yrac −1.5[V4(1−b2) +V5]Yrac  Donde: Yrac= Srac/S´ S´ - Valor inicial de la concentración.  Qt  28.2(E + 0.073) ⋅ (0.14C b H + 0.85)   ρt  V1 = n ⋅ r1 + 9.3 ⋅ r 2 0.15  Qt  0.48(E + 0.073) ⋅ (0.13 ⋅ C b H + 0.78) ⋅    ρt  V2 = n ⋅ r1 + 9.3 ⋅ r 2 23000(E + 0.036) ⋅ n ⋅ nε 0.63 ⋅ (v * ) −1.85 V3 = 0.04 0.15 ⋅ δ1 ……..( 3.24) 0.65 ⋅ (v * ) − 2.35 ⋅ (S ) − 0..35 ⋅ δ1 ……(3.25) (v ) (S ) (0.75+1.67⋅ S ) * −0.85 ⋅ (S ) 0.37  Qt     ρt  −0.22 ⋅ Lv−0.63 …. (3.26) n ⋅ r1 + 9.3 ⋅ r2 196(E + 0.15) ⋅ n ⋅ nε V4 = 0.2 (v *) −0.25 (S ) −0.67 (0.75 + 1.67 ⋅ S ) n ⋅ r1 + 9.3 ⋅ r 2 0.8  Qt     ρt  −0.07 ⋅ Lv −0.2 … (3.27 ) b1 = 0.62 ⋅ S 0.75 + 1.67 ⋅ S b2 = 1.34 ⋅ S ……….. …………………………………………..…… (3.29) 0.75 + 1.67 ⋅ S ……………………………………………………… (3.28) Las dependencias ( 3.21) y (3.23), se resuelven por el método de aproximación sucesiva (aplicar método de Newton). Inicialmente se toma (Xrac = Yrac =1), y se colocan en la parte derecha de las ecuaciones (3.21) y (3.23). Seguidamente, el ciclo de cálculo (Xrac y Yrac), se repite. El cálculo se �termina, cuando la diferencia entre los valores calculados y los supuestos sean pequeños. Con frecuencia son suficientes tres o cuatros ciclos de cálculo. Es necesario señalar que las dependencias ( 3.21) a (3.29), fueron elaboradas para materiales sólidos con una granulometría no mayor de 3 mm, con resultados confiables en esos límites. A continuación, se procede a ilustrar con su ejemplo el uso del sitema de ecuaciones propuesto. Para resolver las ecuaciones del tipo Z=ƒ(z) se pueden utilizar diferentes métodos analíticos, numéricos y gráficos. Debido a la complejidad que presenta el sistema de ecuaciones obtenidas para la determinación de Xrac y Yrac, se prefiere utilizar un método gráfico-numérico, apoyándose en el software Derive for Windows, versión 4.0. Para ello se transforman las ecuaciones del tipo Z=ƒ(z) a ecuaciones del tipo 0=ƒ(z)-z y se grafica la función U=ƒ(z)-z para determinar si existían ceros de esta función y en que intervalos puedan estar situados. En ambos casos se determinó el comportamiento de las funciones U=ƒ(v)-v y U=g(c)-c donde ambas presentan dos ceros (interceptos con el eje horizontal) cada una. A partir de conocer en que intervalos se encontraban estos ceros y usando la opción SOLVE de este software se obtuvieron, por el método de Bisección, las raíces de cada ecuación. X1=0,063 289 X2=0,754 Y1=1.14 979 Y2=17.7 597 Ahora toca decidir, para cada caso, cual es la solución más adecuada. Para el caso de la concentración es adecuado exigir que Crac ≤ Ccr. Puesto que Crac=Yrac*Yini ; Yini=35; Y1=1,14979; Y2=17,7597, entonces Crac1=Y1*35=40,24 y Crac2=Y2*35=62,1589 ; sobre la base de que Ccr=60, se toma Cract1=40,24 265 ≤ 60=Ccr. Para el caso de la velocidad es adecuado exigir que: Vopt ≥ Vcr. Puesto que Vrac=Xrac*V0 y V0=0,99 m/s; Xrac2=0,7 616 y Xrac1 =0,0 639282; entonces, �Vrac1=Xrac1*0,99=0,063289 ; Vrac2=Xrac2*0,99=0,754 ; de ahí que Vcr=0,44 m/s, por lo tanto, se toma Vrac2=0,754 ≥ 0,44=Vcr. �Valoración Técnico – Económica 90 CAPITULO IV . VALORACIÓN TÉCNICO – ECONÓMICA. 4.1. Valoración Técnico- Económica. Una gran parte de los gastos durante el hidrotransporte lo constituyen los gastos de energía eléctrica, por lo que su economía es una de las direcciones estratégicas de la producción en la actual etapa. Una correcta selección y organización en la explotación del equipamiento de bombeo en régimen económico permite el ahorro de energía eléctrica y aumentar la efectividad del transporte hidráulico. Para proyectar y explotar con efectividad el equipamiento de las instalaciones de hidrotransporte es necesario seleccionar correctamente el equipamiento de bombeo para las condiciones concretas de explotación, determinar y analizar el régimen de trabajo de las bombas en el sistema de hidrotransporte en correspondencia con los requerimientos exigidos y, considerando mínimo los gastos de energía eléctrica, determinar y analizar los indicadores técnico - económico de trabajo del sistema de hidrotransporte. Dentro de los indicadores técnico - económicos principales de la instalación de hidrotransporte se encuentran: productividad anual de la instalación por el sólido transportado , en m3/año; potencia instalada sumaria del motor, en kW.; gasto anual de energía eléctrica kWh/año; gasto específico de energía eléctrica por 1 m3 de material transportado, kWh/m3; costo de energía eléctrica gastado en la transportación de 1 m3 de material sólido $/m3.Por otra parte los costos de mantenimiento decrecen al disminuir las y fallas y averías del equipamiento. También disminuye el costo total de los descuentos anuales de los activos fijos al incrementarse el tiempo de vida útil de la instalación. En la tabla 4.1 se muestran los resultados de los principales indicadores tomados en cuenta en la determinación de los gastos de explotación de la instalación actual trabajando en dos condiciones (a régimen normal de trabajo (1) y a régimen cavitacional (2)) de operación según la metodología propuesta por González B.M.(1997). �Valoración Técnico – Económica 91 En condiciones normales de operación, la instalación trabaja con una capacidad de 160 m3 / h; sin embargo cuando entra en régimen cavitacional su capacidad se reduce a la mitad, ocasionando pérdidas por mayor consumo de energía y mantenimiento de la instalación, tal como se refleja en la tabla 4.1 con el correspondiente incremento de los costos de producción de la Empresa y una menor productividad. Por consiguiente, si se logra eliminar el régimen cavitacional se ahorrarán 3,2 $ USD por cada m3 de cola transportada, con un ahorro en los gastos de explotación de 40 340 $USD anualmente. 4.1 . Costo de transportación de un m3 de cola, $ USD. INDICADORES 1 2 17769.7 17769.7 32850 32850 143848.4 182208 78.84 78.84 14 14 3772 4883 Gastos de amortización de las bombas. 2672.307 2672.307 Gastos de amortización de las tuberías y soportes. 4892.065 4892.065 813 813 Gastos de salario del personal de operación. Gastos por consumo de agua para disminuirle la temperatura a la cola. Gastos de energía eléctrica. Gastos por iluminación. Gastos imprevistos. Gastos por mantenimiento. Gasto del salario del personal indirecto 205943.112 246180.912 Total ( Gb ) Gasto para transportar un m3 de cola en 3.5 Km 1.3 4.50 (USD) Teniendo en cuenta el análisis de lo ilustrado en la tabla 4.1, acerca de la situación actual de la Planta de Recuperación de Amoníaco, se concluye que, aplicando los resultados obtenidos en la presente Tesis, es posible, lograr mejoras sustanciales favorables a la producción y a la economía de �Valoración Técnico – Económica 92 la fábrica. A manera de ejemplo, se desarrolla en forma resumida , a continuación , un estudio de factibilidad del mejoramiento del sistema de transporte de las colas en la Empresa Che Guevara. 4.2 Resumen de la factibilidad del mejoramiento de la eficiencia del sistema de transporte de cola en la Empresa Comandante Ernesto Ché Guevara. El estudio sobre el mejoramiento de la instalación de colas de la Planta Recuperación de Amoniaco de la Empresa “Cmdte Ernesto Ché Guevara”, a fin de mejorar su eficiencia se desarrolla sobre la base de determinar los parámetros racionales de trabajo, que permitan lograr estabilidad y disminuir los costos en el transporte de las colas. Para ello se ha tenido en cuenta el aumento de capacidad requerido por la Planta para los próximos 5 años. Como resultado de este estudio se recomienda el cambio de la instalación actual, en específico, el cambio de las actuales bombas por otras bombas centrífugas especialmente diseñadas para el bombeo de pulpas abrasivas, tipo PKB 2001, con una variación de la potencia de 75 KWh a 55 KWh, y el cambio del diámetro de tuberías del actual D-200 a D-250 para mejorar las características de flujo de la pulpa. Alcance En este resumen se pretende presentar un cálculo de prefactiblidad de la instalación, con vistas a determinar desde el punto de vista económico financiero, las características del proyecto citado. Modelación Se ha utilizado un modelo establecido para 7 años en correspondencia con el tiempo de vida útil calculado a la instalación, con 6 meses para la contratación, entrega, construcción y montaje y 6,5 años de explotación. Ha sido elaborado el cálculo del costo de inversión, estado de resultados para el proyecto, flujo de caja y flujo de fondos, así como el cálculo del financiamiento requerido. Ingresos Inicialmente fueron calculados los gastos de la instalación actual y de la nueva instalación, resultando un ahorro para el proyecto en los siguientes elementos: �Valoración Técnico – Económica 93 Ahorro de electricidad (por concepto de instalar bombas de menor potencia), calculado a un precio de 70 USD/MW).Ahorro de consumo de agua ( m3 por año a un precio de 0,15 USD/ m3). Ahorro por mantenimiento y materiales auxiliares de la operación, por ser este equipamiento más fiable. Ahorro por gastos imprevistos, el cual se valoró conservadoramente en 13600 dólares para el primer año, sobre la base de una reducción esperada del índice de rotura a de 0,20 a 0,03.También se consideró el ahorro de no ejecutar el recambio de bombas de la instalación actual, la cuál se encuentra depreciada a un 75 %, en el segundo año de vida del proyecto. Este ahorro se proyectó para una sola vez en los 7 años, a pesar de que la instalación actual tiene un tiempo de vida calculado en 3.5 años y la proyectada de 6,25 años. Gastos de Inversión La inversión en activos fijos comprende básicamente el recambio de tuberías y bombas, estimadas sobre la base de ofertas y estimados actualizados a precios del año 2002, revisados con personal de la Empresa Importadora del Niquel y de la Subdirección Comercial de la Ché Guevara. La construcción y montaje de la instalación se calcularon sobre la base del costo de los activos fijos que se incorporan, considerando 37% para el montaje y desmontaje de las bombas y 60 % para el de las tuberías. Se consideran gastos preoperativos consistentes en el proyecto de investigación realizado, un proyecto de ingeniería y licencia ambiental. El total de inversión alcanza 223.5 MUSD. Capital de trabajo Se reporta un incremento de gastos por este concepto al considerarse un aumento de la inmovilización de efectivo, como resultante del proceso de inversión y un aumento de capacidad del 5% en el uso de la instalación, a partir de la generación adicional de colas como resultado del aumento de capacidad de la planta y la reducción de la ley de mineral en el primer año. Gastos de Operación Los gastos de operación de la nueva instalación son similares a los de la actual, exceptuando los gastos de electricidad, mantenimiento, agua e �Valoración Técnico – Económica 94 imprevistos que resultan inferiores a los actuales y de ahí un ingreso neto para el proyecto. Se consideró un incremento de los gastos financieros a consecuencia del pago de intereses relacionados con la inversión. Indicadores de factibilidad El valor neto actualizado del proyecto, calculado para una tasa de rendimiento del 15%, como promedio para proyectos similares, resulta positivo en 113,6 MUSD, al término de los 6,5 años de operación, lo que indica que el proyecto resulta económicamente factible y que como resultado de su realización se generan ingresos para la entidad. La tasa interna de retorno de 44% indica el límite del costo del financiamiento requerido, muy por encima del disponible que se estima en 11,5 % de interés anual, lo que confirma la factibilidad del proyecto. El período de recuperación es de solo 11 meses. Si no fuera considerada la necesidad de renovar ningún equipamiento de la instalación actual, en los próximos años aún el periodo de recuperación del proyecto no superaría los 3.2 años. Financiamiento Se considera una ejecución al crédito de 190.0 MUSD, al 11.5 %, con un período de repago de 4,5 años, con un período de gracia de 6 meses y un gasto financiero total de 67.5 MUSD. Estas condiciones están dentro de las normalmente consideradas para la Empresa en su etapa de expansión. El financiamiento se proyectó únicamente a partir de los recursos que genera el proyecto por ahorros. Los principales indicadores obtenidos en este estudio se dan en las tablas 4.1 a 4.5 del Anexo 4. 4.2. Conclusiones parciales 1.- El análisis económico realizado revela que los principales gastos de la instalación son provocados por la cavitación incrementando el gasto energético y los gastos por concepto de mantenimiento. Si se lograra eliminar este fenómeno del sistema, se ahorrarían 3,2 USD por cada metro cúbico transportado con un ahorro de los gastos de explotación de 40 337,8 USD. �Valoración Técnico – Económica 95 2.-En el estudio de factibilidad de la propuesta de mejora de la instalación industrial, para las condiciones de operación de la Planta de Recuperación de Amoniaco,se obtienen los siguientes parámetros de rentabilidad: El valor neto actualizado del proyecto, calculado para una tasa de rendimiento del 15%, resulta positivo en 113,6 MUSD, al término de los 6,5 años de operación; la tasa interna de retorno de 44%, un 11,5 % de interés anual, una recuperación es de solo 11 meses. el periodo de recuperación del proyecto no superaría los 3.2 años. �CONCLUSIONES GENERALES. 1.- La caracterización del sólido y de la hidromezcla de la cola realizado en la presente tesis, además de ser una novedad, constituye una necesidad para mejorar la actual tecnología de manipulación y transportación de la cola del proceso CARON . 2.- La investigación permitió establecer que las colas constituyen un sistema polidisperso con predominio de partículas inferiores a 43 µm, con partículas en forma de elipsoides de revolución, que presentan un índice de aplastamiento de 0,58 y un diámetro equivalente promedio de 0,04 mm, y , además , que la fase sólida presenta una composición química bastante estable y conformadas por varias fases mineralógicas, siendo las fases principales, la Magnetita y la Maghemita, esta última , al parecer, surge por oxidación de una parte de la magnetita como consecuencia de la acción de las condiciones de operaciones actuales en las Plantas de Lixiviación y la de Recuperación de Amoníaco. La caracterización magnética demuestra que la fase sólida posee propiedades típicas de los materiales ferrimegnéticos, debido a al alto contenido de Magnetita y Maghemita. 3.- Los ensayos de estabilidad confirman que dado el alto contenido de partículas finas, las hidromezcla de las colas se comportan como un sistema coloidal, cuyos valores de p.z.c en agua destiladas son similares a las reportadas en la literatura para suspensiones de Magnetita y de Maghemita, como era de esperar , las magnitudes de los p.z.c disminuyen hacia valores de pH más ácidos en las pulpas preparadas en agua amoniacal. Se comprueba la gran influencia que ejercen estas propiedades superficiales sobre la reología y de la sedimentación de las pulpas. 4.- La caracterización reológica permitió establecer el carácter no newtoniano de las colas, dependiendo grandemente su comportamiento de la concentración de sólidos. Así se observa un flujo seudoplástico a concentraciones de 25 – 35 % en peso y un comportamiento plástico Bingham para valores mayores de 40 % en peso , a todas las temperaturas estudiadas ( 28- 90 º C ) . �5.- Se obtuvo experimentalmente las curvas de estabilidad y los puntos de carga cero (p.z.c.) en agua destilada y en agua amoniacal industrial. Los valores de los p.z.c. en agua destilada son cercanos a los registrados en la literatura para suspensiones de Magnetita y Maghemitita en agua destilada ( pulpas de la Empresa “Comandante Ernesto Che Guevara”), estos valores se desplazan hacia la izquierda es decir hacia la zona más ácida ( pH más bajo) lo que influye considerablemente en la reología de las pulpas y sedimentación de los sólidos en las mismas. 6.- Las investigaciones de los parámetros del transporte hidráulico de las colas de la Empresa “ Comandante Ernesto Che Guevara” con un componente gaseoso, mostraron mayores caídas de presión y factores de fricción que los reportados en la literatura para pulpas bifásicas normales, bajo las mismas condiciones de trabajo. La composición mineralógica, la concentración y temperatura de las muestras ejercen gran influencia sobre el gradiente hidráulico. Se obtuvo las correlaciones gráficas y expresiones matemáticas que describen el flujo de esas colas por tuberías; así como el factor de fricción para régimen laminar y turbulento. 7.- La velocidad racional de transportación se obtuvo para el inicio del régimen turbulento a partir de criterios de menor consumo de energía por toneladas de sólidos transportados, los que resultaron inferiores a los aplicados en la actualidad y reportados en la literatura para velocidades críticas de pulpas bifásicas normales. En las velocidades racionales obtenidas, el sólido se mantuvo en suspensión en la pulpa y no se observó sedimentación alguna. 8.- El conjunto de correlaciones obtenidas permitió conformar un modelo matemático aplicado para la metodología de cálculo de las instalaciones de transporte de colas trifásicas en el proceso CARON, que permitió calcular las instalaciones, establecer regímenes racionales de trabajo y seleccionar adecuadamente el equipamiento; así como valorar el trabajo de las existentes, lo que constituye el principal problema de estas en la actualidad. �RECOMENDACIONES 1.- Recomendar a la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara la introducción de los resultados de esta tesis con vista a eliminar el régimen de operación cavitacional que actualmente se presenta en el sistema de bombeo de las colas con el objetivo de disminuir el consumo el consumo de agua y energía eléctrica que provocan pérdidas considerable a la fábrica. 2.- Proponer a la dirección de la Empresa ”Comandante Ernesto Che Guevara “, un proyecto para la evaluación y /o modificación de las instalaciones que operan con colas, con vista a la ampliación de las capacidades instaladas sobre la base de la reducción de los consumos energéticos, y de agua, y de gastos de mantenimiento. 3.- Propiciar que alguna institución elabore una tecnología que permita la separación de la Magnetita y de la Maghemitita de las colas de manera que estas constituyan una posible fuente de materia prima de estos óxidos ferrimagnéticos para ser utilizadas en otra rama de la economía nacional que lo requiera, el cual ayudaría a mejorar el balance económico de la Empresa. 4.-Recomendar a CITMA que se realice un estudio acerca de la anomalía magnética que causa la acumulación de las colas en las proximidades de la ciudad de Moa, dado su impacto ambiental con posibles consecuencias sobre la salud de los habitantes, flora y fauna de la ciudad. 5.- Aplicar los aportes metodològicos señalados en la introducción de la tesis en los planes y programas de estudio de las carreras indicadas. �Bibliografía 1. 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Muestra No. Fracción ( mm ) Mallas Peso ( g ) %P 25.91 1 + 0.150 + 100 27.26 M-3 2 + 0.074 + 200 17.49 + 0.15 3 + 0.044 + 325 8.00 7.600 4 - 0.044 - 325 51.43 48.90 5 + 0.150 + 100 2.99 2.41 6 + 0.074 + 200 3.99 3.21 7 + 0.044 + 325 8.99 7.34 8 - 0.044 - 325 107.24 86.4 9 + 0.150 + 100 5.99 5.34 10 + 0.074 + 200 11.12 9.91 11 + 0.044 + 325 17.99 16.03 12 - 0.044 - 325 75.30 67.11 13 + 0.150 + 100 8.57 7.1 14 + 0.074 + 200 16.50 13.74 15 + 0.044 + 325 11.99 9.98 16 - 0.044 - 325 81.90 68.2 17 + 0.150 + 100 6.99 5.4 18 + 0.074 + 200 12.99 9.97 19 + 0.044 + 325 16.00 12.3 20 - 0.044 - 325 91.93 70.6 M-4 - 0.03 M- 5 - 0.15 + 0.03 M-6 M-7 Datos sobre la separación en fracciones de las muestras resultantes del tratamiento tecnológico. (*Datos suministrados por el CIS ) �Anexo 1 1.2. Composición química de las colas de Nicaro. M % Co % Fe % SiO2 % MgO % Al2O3 % Cr2O3 % MnO % Ni 3 ( + 100 ) 3 ( + 200 ) 3 ( - 325 ) 4 ( + 200 ) 4 ( + 325 ) 4 ( - 325 ) 5 ( + 150 ) 5 ( + 200 ) 5 ( + 325 ) 5 ( - 325 ) 6 ( + 100 ) 6 ( + 200 ) 6 ( + 325 ) 6 ( - 325 ) 7 ( + 150 ) 7 ( + 200 ) 7 ( + 325 ) 7 ( - 325 ) 0.061 0.073 0.087 0.090 0.091 0.082 0.082 0.089 0.073 0.079 0.080 0.086 0.082 0.079 0.089 49.4 53.0 52.6 41.68 34.4 42.8 38.80 39.4 42.4 49.0 53.0 50.6 53.0 53.0 12.6 18.4 26.4 41.6 10.4 8.5 9.2 21.8 13.4 17.0 15.7 16.9 8.5 10.7 9.8 10.8 27.8 23.8 17.5 10.4 6.6 4.9 17.0 11.4 16.0 11.6 7.5 6.6 9.0 5.8 5.6 26.9 21.6 12.6 6.94 6.73 6.53 1.41 5.30 5.10 0.70 5.51 6.32 5.10 6.73 6.32 6.94 6.12 0.20 4.28 5.51 5.71 4.35 2.30 2.56 9.78 3.58 2.56 8.47 3.84 4.10 2.56 2.30 2.82 3.58 2.30 4.56 4.61 4.10 3.07 0.76 0.88 0.86 0.66 0.78 0.76 0.76 0.86 0.88 0.90 0.66 0.90 0.42 0.82 0.80 1.7 1.6 1.7 1.8 1.8 1.6 1.6 1.7 1.4 1.5 1.6 1.7 1.6 1.5 1.7 Análisis químico de las muestras estudiadas. ( * Datos suministrados por el CIS ). �Anexo I Figura 1. Elementos de medición de los reómetros rotacionales: (a) , (b) , (c) – de cilindros coaxiales ; (d) – de cono y plato. �Anexo 1 Figura 3. - Perfiles de distribución de velocidades de una suspensión de caolín con D = 200 mm y diferentes regímenes de flujo: 1 – homogéneo; 2 – estructural; 3 – transitorio; 4 – turbulento. Figura 4. Dependencia de i = f(v), que caracteriza el flujo de la hidromezcla de materiales granulares por tuberías D =0.3 m: 1 – C = 0; 2 – C = 2,3 %; 3 – C = 3,1 %; 4 – C = 3,2 %; 5 – C = 3,5%; 6 – C = 4,5% ; 7 – C = 5,2%. �Anexo I Figura 5. Factor de fricción en la función del número de Re y He para plásticos Bingham (materiales homogéneos, suspensiones sólido – líquido). �Anexo I bas e de c arbon bas e de c ombus tible 13% 6% 4% 4% 4% 7% bas e de amoniac o 4% 14% planta potabiliz adora ins talac iones de la mina planta de c alc inac ion y s inter 8% planta de hornos de reduc c ion 9% 7% 12% 8% planta de lix iv iac ion y lav ado planta de rec uperac ion de amoniac o planta de s ec aderos y molinos lineas de trans mis ion ady ac entes pres a de c olas planta termoelec tric a Figura 6 . Afectaciones ambientales que provocan cada una de las zonas que componen la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara. �Anexo 3 Tabla 3.1. Mediciones del agua en la tubería de 100 mm dP (kgf/cm2) dP (Pa) Q (m3/h) i (Pa/m) v (m/s) 0,00746779 0,02969446 0,06542366 0,10470181 0,15703775 0,19697478 0,25606422 0,32069423 0,35019403 0,3611404 0,37276062 732,5903 2913,027 6418,061 10271,248 15405,403 19323,226 25119,9 31460,104 34354,034 35427,873 36567,817 18,6516 38,151 57,3678 74,0412 89,5842 100,6056 114,7356 129,996 135,648 137,6262 139,887 49,87 198,3 436,9 699,2 1048,7 1315,4 1710 2141,6 2338,6 2411,7 2489,3 Lamda 0,02300759 0,02186627 0,02130638 0,02047003 0,0209726 0,02085823 0,02084797 0,0203396 0,02039826 0,02043549 0,02041674 Fr 0,4440367 1,85779817 4,20071356 6,99734964 10,243527 12,9190622 16,8028542 21,5698267 23,4862385 24,1762487 24,9770642 ft 0,005884 0,005558 0,005436 0,00522 0,005334 0,005321 0,005301 0,005184 0,005181 0,005176 0,00518 Re/Fr 172003,383 84090,5426 55922,282 43329,0964 35811,4298 31888,2676 27961,141 24678,7462 23650,4651 23310,52 22933,7844 0,66 1,35 2,03 2,62 3,17 3,56 4,06 4,6 4,8 4,87 4,95 ical (Pa/m) 51,0153532 201,616672 445,873732 713,203472 1066,87097 1342,25063 1739,20283 2183,33823 2375,94526 2443,38866 2526,2744 Re 76375,814 156223,256 234913,488 303188,837 366835,349 411966,512 469826,977 532316,279 555460,465 563560,93 572818,605 iadm2 878,611698 1708,01034 2502,57761 3103,1422 3846,74639 4296,4463 4897,46821 5413,54904 5665,21318 5758,321 5847,54522 �Anexo 3 Tabla 3.3. Mediciones de la cola a 30% en peso de sólido en la tubería de 100 mm dP (kgf/cm2) dP (Pa) Q (m3/h) i (Pa/m) v (m/s) Re Lamda ft 0,07999985 0,11088629 0,11999978 0,13999974 0,15999971 0,17999967 0,19999963 0,22007447 0,24408461 0,27029001 0,27999949 0,30399914 0,31999941 0,35999934 0,35005027 7847,9856 10877,945 11771,9784 13733,9748 15695,9712 17657,9676 19619,964 21589,3054 23944,7 26515,45 27467,9496 29822,3159 31391,9424 35315,9352 34339,9316 18,0864 29,3904 31,9338 41,8248 46,0638 55,9548 65,5632 76,8672 92,9754 108,2358 111,9096 116,1486 118,9746 124,344 128,0178 534,24 740,5 801,36 934,92 1068,48 1202,04 1335,6 1469,66 1630 1805 1869,84 2030,11 2136,96 2404,08 2337,64 0,64 1,04 1,13 1,48 1,63 1,98 2,32 2,72 3,29 3,83 3,96 4,11 4,21 4,4 4,53 3502 6773,3 7647,2 10924,6 13495,1 16065,6 20178,4 24998,1 32452,5 39906,9 41706,3 43891,3 45369,3 48196,8 50124,6 0,20066106 0,10532829 0,09655114 0,06566556 0,06186967 0,04717101 0,03817571 0,03056087 0,02316767 0,01893068 0,01834428 0,01848939 0,01854893 0,01910426 0,0175254 0,007388 0,006129 0,005923 0,005354 0,005043 0,0048 0,00453 0,004236 0,004 0,003711 0,003664 0,003612 0,003579 0,003517 0,003479 Fr Re/Fr ical (Pa/m) phi iadm1 0,41753313 1,10254842 1,30163099 2,23282365 2,70835882 3,99633028 5,48664628 7,54169215 11,0337411 14,9530071 15,9853211 17,2192661 18,0673802 19,7349643 20,9183486 8387,3584 6143,31296 5875,09061 4892,72854 4982,75927 4020,08815 3677,72934 3314,65399 2941,2055 2668,82104 2609,03736 2548,96462 2511,11669 2442,20355 2396,20253 78,6792448 172,357286 196,640046 304,912442 348,367414 489,26592 633,939072 814,830182 1125,7064 1415,34349 1493,89194 1586,3709 1649,2984 1770,31712 1856,19749 6,79010076 4,29630807 4,07526349 3,06619171 3,06710661 2,45682348 2,10682707 1,80363962 1,44797969 1,2753088 1,25165679 1,27971965 1,29567821 1,35799398 1,25937031 0,10033053 0,05266414 0,04827557 0,03283278 0,03093484 0,02358551 0,01908785 0,01528043 0,01158384 0,00946534 0,00917214 0,00924469 0,00927446 0,00955213 0,0087627 iadm2 Recr 335,5 340,8 349,68 343,3 368,8 366,4 367,8 365,6 358,8 360,6 367,7 387,7 401,9 439,6 419,6 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 Fexp. 0,03952415 0,02074648 0,01901765 0,01293413 0,01218645 0,00929126 0,00751946 0,00601957 0,00456333 0,00372877 0,00361327 0,00364185 0,00365358 0,00376296 0,00345197 �Anexo 3 Tabla 3.4. Parámetros del hidrotransporte de las pulpas de colas, en diferentes regímenes de flujo, para las concentraciones 40-50% ( plásticos Bingham5), obtenidos en la instalación experimental ( Muestra R-1). i (Pa/m) 563 ÷ 962,5 762 ÷ 1141,5 1520 ÷ 2029,3 V ( m/s) T (º C) D ( mm) C (%) RcrL RcrTurb. α C He FrcritL Frcrit ϕ Lam ϕ Turb. τ 0 (Pa) Turb 4 0,6 ÷ 1,02 0,78 ÷ 1,16 1,12 ÷ 1,49 28 28 28 100 100 100 40 45 50 4504,6 5145,7 5771,3 7700 7700 7700 0,28405 0,3203 0,3527 4,4x10 4,4x104 4,4x104 442,2 ÷ 823,7 0,48 ÷ 0,89 5844,2 ÷ 940,2 0,59 ÷ 0,95 1476 ÷ 1712,9 0,83 ÷ 1,15 60 60 60 100 100 100 40 45 50 3489,6 4040,5 4722,13 6500 6500 6500 0,19686 0,24732 0,7786 4,4x104 4,4x104 4,4x104 0,85 1,4 829,6 ÷ 1422,5 0,7 ÷ 0,97 90 100 50 3817,5 6200 0,2291 4,4x104 0,68 502,9 ÷ 713,6 8898 ÷ 1140 1683,8 ÷ 1781 195,3 ÷ 372,5 417,3 ÷ 677,7 1155,2 ÷ 1473 799,4 ÷ 1331,3 0,61 ÷ 0,87 0,72 ÷ 0,92 1,06 ÷ 1,23 0,43 ÷ 0,83 0,56 ÷ 0,9 0,80 ÷ 1,06 0,61 ÷ 0,93 28 28 28 60 60 60 90 150 150 150 150 150 150 150 40 45 50 40 45 50 50 6905,6 7800,6 8981,5 4717,8 5788,3 7057,5 4984,4 9800 10000 9500 9000 9400 9000 8300 0,4059 0,4293 0,4608 0,2978 0,3527 0,4055 0,3527 9,9 x104 9,9 x104 0,545 9,9 x104 1,5 9,9 x104 9,9 x104 0,6 9,9 x104 0,748 9,9 x104 0,35 1,32 µp (Pa/s) 3,8 0,755 1,239 1,815 0,016 0,0215 0,0268 7723 4,8 0,67 1,142 1,556 0,01465 0,0192 0,234 1,35 8,676 5,1 1,30 0,0209 0,95 1,3 9,99 8,15 7,9 8,1 0,9 1,2 1,11 10,2 11,26 15,6 9,95 10,5 8,1 0,755 1,239 1,815 0,67 1,142 1,556 1,30 0,016 0,0215 0,0268 0,01465 0,0192 0,234 0,0209 1,7 4,685 �Anexo 3 Tabla 3.6. Mediciones de la cola a 50% en peso de sólido en la tubería de 100 mm. dP (kgf/cm2) dP (Pa) Q (m3/h) iexp (Pa/m) v (m/s) Re fexp ft 0,19999963 19619,964 20,3472 1335,6 0,72 4701,49254 0,07361111 0,00720208 0,52844037 0,23599987 0,25999952 0,27999949 0,30799884 0,35999934 0,39199988 0,41999923 0,46799854 0,51999905 0,55999897 0,5999989 0,63999883 0,68799964 0,71999868 23151,5869 25505,9532 27467,9496 30214,6858 35315,9352 38455,1882 41201,9244 45910,657 51011,9064 54935,8992 58859,892 62783,8848 67492,7643 70631,8704 29,3904 36,1728 46,629 53,1288 57,3678 60,1938 64,1502 68,3892 72,6282 76,8672 82,5192 86,7582 90,9972 97,7796 1576,01 1736,28 1869,84 2056,82 2404,08 2617,78 2804,76 3125,3 3472,56 3739,68 4006,8 4273,92 4594,47 4808,16 1,04 1,28 1,65 1,88 2,03 2,13 2,27 2,42 2,57 2,72 2,92 3,07 3,22 3,46 6791,04478 8358,20896 10774,2537 12276,1194 13255,597 13908,5821 14822,7612 15802,2388 16781,7164 17761,194 19067,1642 20046,6418 21026,1194 22593,2836 0,04163171 0,03027832 0,01962314 0,01662695 0,0166682 0,01648564 0,01555163 0,0152473 0,01502157 0,01444204 0,01342653 0,01295632 0,01266064 0,01147516 0,00670866 0,00644513 0,00613689 0,00598426 0,00589626 0,00584179 0,00577046 0,00569963 0,00563386 0,00557252 0,00549673 0,00544384 0,00539395 0,00531963 Fr 1,10254842 1,67013252 2,77522936 3,60285423 4,20071356 4,62477064 5,25270133 5,96982671 6,73282365 7,54169215 8,69153925 9,60744139 10,5692151 12,2034659 Re /Fr ical (Pa/m) phi He iadm1 c iadm2 Recr 8896,92164 6159,40729 5004,51842 3882,29308 3407,33169 3155,55841 3007,41013 2821,93109 2647,01801 2492,52279 2355,06749 2193,7615 2086,57446 1989,37378 1851,38254 130,674531 253,962956 369,589432 584,76937 740,277181 850,425883 927,626341 1040,7103 1168,27611 1302,38769 1442,96946 1640,35536 1795,76777 1957,43202 2228,95674 10,2208134 6,20566884 4,6978616 3,1975683 2,77844577 2,82691302 2,82201991 2,69504395 2,67513816 2,66630284 2,59165569 2,44264146 2,37999594 2,34719262 2,15713473 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 44222,6832 0,14722222 0,08326342 0,06055664 0,03924628 0,0332539 0,03333641 0,03297129 0,03110326 0,0304946 0,03004315 0,02888408 0,02685307 0,02591264 0,02532128 0,02295032 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 -1,43380059 692,164179 565,445608 506,145056 422,849389 408,228803 441,893978 458,583841 461,036229 481,882941 504,17562 513,015803 512,011859 519,461325 532,408223 518,522992 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 �Anexo III Tabla 3.10. Mediciones para la Cola 40%, tubería de 100 mm T=60 grados dP (kgf/cm2) 0,16819572 0,18730887 0,2 0,21100917 0,22553517 0,24082569 0,26146789 0,26605505 0,2706422 0,2940367 0,32125382 0,33525994 0,34862385 0,3632263 0,43593272 dP (Pa) Q (m3/h) iexp (Pa/m) v (m/s) 16500 18375 19620 20700 22125 23625 25650 26100 26550 28845 31515 32889 34200 35632,5 42765 33,912 39,564 47,4768 54,5418 61,3242 64,998 73,476 79,128 84,78 93,258 98,91 103,7142 115,866 124,344 129,996 1100 1225 1308 1380 1475 1575 1710 1740 1770 1923 2101 2192,6 2280 2375,5 2851 1,2 1,4 1,68 1,93 2,17 2,3 2,6 2,8 3 3,3 3,5 3,67 4,1 4,4 4,6 Re fexp ft Fr 11672,3549 13617,7474 16341,2969 18773,0375 21107,5085 22372,0137 25290,1024 27235,4949 29180,8874 32098,9761 34044,3686 35697,9522 39880,5461 42798,6348 44744,0273 0,02680312 0,02192982 0,01626089 0,01299929 0,01099076 0,01044672 0,00887574 0,00778733 0,00690058 0,00619593 0,0060179 0,00571192 0,00475907 0,00430531 0,00472756 0,00604869 0,00587138 0,00566837 0,00551862 0,00539518 0,00533494 0,00521018 0,00513619 0,00506826 0,00497588 0,00491969 0,00487486 0,00477173 0,00470713 0,00466692 1,46788991 1,99796126 2,87706422 3,79704383 4,80010194 5,39245668 6,89092762 7,99184506 9,17431193 11,1009174 12,4872579 13,7297655 17,1355759 19,7349643 21,5698267 Re/Fr ical (Pa/m) phi He iadm1 c iadm2 Recr 7951,79181 6815,82155 5679,85129 4944,11926 4397,30423 4148,76094 3670,05776 3407,91078 3180,71672 2891,56066 2726,32862 2600,04092 2327,3537 2168,67049 2074,38047 248,238033 327,975324 455,954684 585,85463 724,053319 804,322114 1003,79412 1147,63127 1300,00768 1544,3385 1717,58708 1871,28264 2286,06323 2597,20838 2814,43492 4,43123073 3,73503709 2,86870614 2,35553314 2,03714279 1,9581707 1,70353657 1,51616643 1,36153042 1,24519333 1,22322764 1,17170969 0,99734774 0,91463589 1,01299198 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 44485,0843 0,053606238 0,043859649 0,032521781 0,025998579 0,021981518 0,020893443 0,017751479 0,015574651 0,01380117 0,012391861 0,012035804 0,011423848 0,009518144 0,008610628 0,009455112 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 -1,43337744 625,711035 597,269625 531,448074 488,072291 463,975087 467,428402 448,936729 424,183325 402,730375 397,766056 409,751341 407,807981 379,588779 368,523115 423,059801 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 �Anexo III Tabla 3.14.Mediciones para la Cola 30% en tubería de 100 mm T=90 grados. dP (kgf/cm2) dP (Pa) Q (m3/h) iexp (Pa/m) v (m/s) Re Lamda ft 0,06796933 0,0942496 0,10557034 0,1190474 0,1359686 0,15299463 0,17000568 0,18700175 0,20747192 0,22974651 0,23794506 0,25840024 0,27198213 0,30598926 0,32298533 6667,791 9245,886 10356,45 11678,55 13338,52 15008,773 16677,557 18344,872 20352,995 22538,1325 23342,41 25349,064 26681,447 30017,546 31684,861 18,0864 29,3904 32,2164 41,8248 50,868 56,2374 66,411 77,715 93,258 108,801 112,4748 116,4312 119,2572 124,344 128,3004 453,9 629,4 705 795 908 1021,7 1135,3 1248,8 1385,5 1534,25 1589 1725,6 1816,3 2043,4 2156,9 0,64 1,04 1,14 1,48 1,8 1,99 2,35 2,75 3,3 3,85 3,98 4,12 4,22 4,4 4,54 14010,6 25772,9 28917,6 40115,47 51276,2 58152,1 71634,6 87242,3 109652,9 133036,7 138693,8 144838,8 149260,7 157287,2 163588,1 0,20057091 0,10532411 0,09818545 0,06569184 0,05072342 0,04669657 0,03720854 0,02988789 0,02302748 0,01873451 0,01815622 0,01839981 0,01845994 0,01910362 0,01894026 0,00499029 0,00419966 0,00406503 0,0037054 0,00345674 0,00333581 0,00314466 0,00297404 0,00278771 0,0026393 0,00260838 0,00257657 0,00255474 0,00251715 0,00248932 Fr Re/Fr ical (Pa/m) phi iadm1 iadm2 Recr Fexp. 0,41753313 1,10254842 1,32477064 2,23282365 3,30275229 4,03679918 5,62945973 7,70897044 11,1009174 15,1095821 16,1471967 17,30316 18,1533129 19,7349643 21,0108053 33555,6606 23375,7534 21828,3823 17966,2509 15525,2939 14405,4974 12724,9511 11316,9846 9877,82322 8804,7902 8589,3423 8370,65598 8222,22921 7969,9764 7785,90338 45,1728926 100,385891 116,752448 179,370648 247,516434 291,943865 383,796641 497,055434 670,914834 864,575141 913,122846 966,56087 1005,45709 1076,97677 1133,92722 10,0480614 6,2698054 6,03841727 4,43216329 3,66844329 3,49964539 2,95807695 2,51239583 2,06509072 1,77457103 1,74018206 1,78529884 1,80644208 1,89734826 1,90215029 0,10028546 0,05266205 0,04909272 0,03284592 0,02536171 0,02334828 0,01860427 0,01494394 0,01151374 0,00936726 0,00907811 0,00919991 0,00922997 0,00955181 0,00947013 176,393899 150,520881 153,811079 133,60071 125,463297 127,694934 120,156184 112,9441 104,422946 99,1148561 99,2988405 104,170864 107,047982 115,505872 118,161912 2322 2322 2322 2322 2322 2322 2322 2322 2322 2322 2322 2322 2322 2322 2322 0,05014273 0,02633103 0,02454636 0,01642296 0,01268086 0,01167414 0,00930214 0,00747197 0,00575687 0,00468363 0,00453906 0,00459995 0,00461499 0,00477591 0,00473507 �Anexo III Tabla 3.15. Mediciones para la Cola 50% en tubería de 100 mm T=90 grados dP (kgf/cm2) 0,16996075 0,20059861 0,22102385 0,2413293 0,26179946 0,30600423 0,33321293 0,35711225 0,39779801 0,44198781 0,47599493 0,50998708 0,58217923 0,58478479 0,61199349 Re/Fr 9700,47847 6651,75666 5372,57269 4365,21531 3880,19139 3423,69828 3248,53232 3036,67152 2850,75286 2686,28635 2567,77371 2391,8988 2275,03078 2149,02908 2012,77939 dP (Pa) Q (m3/h) iexp (Pa/m) v (m/s) 16673,15 20,3472 1135 0,72 19678,724 29,673 1339,6 1,05 21682,44 36,738 1476 1,3 23674,404 45,216 1611,6 1,6 25682,527 50,868 1748,3 1,8 30019,015 57,6504 2043,5 2,04 32688,188 60,759 2225,2 2,15 35032,712 64,998 2384,8 2,3 39023,985 69,237 2656,5 2,45 43359,004 73,476 2951,6 2,6 46695,103 76,8672 3178,7 2,72 50029,733 82,5192 3405,7 2,92 57111,782 86,7582 3887,8 3,07 57367,388 91,845 3905,2 3,25 60036,561 98,0622 4086,9 3,47 ical (Pa/m) 109,297047 216,12135 317,910042 462,650906 572,382076 717,646087 789,087031 891,355212 999,15237 1112,41144 1206,90926 1372,00414 1501,99212 1664,87581 1874,06206 phi 10,384544 6,19836957 4,64282283 3,48340396 3,05442828 2,84750386 2,81996778 2,67547659 2,65875364 2,6533348 2,63375227 2,48228114 2,58842903 2,34564043 2,18077089 He 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 44284,7004 Re 5126,1244 7475,59809 9255,50239 11391,3876 12815,311 14524,0191 15307,177 16375,1196 17443,0622 18511,0048 19365,3589 20789,2823 21857,2249 23138,756 24705,0718 iadm1 0,14713905 0,08165704 0,05869441 0,04230721 0,03626336 0,03299981 0,03235111 0,03029656 0,02974231 0,02934323 0,02887412 0,02684341 0,02772198 0,02484698 0,02281036 fexp 0,07356952 0,04082852 0,0293472 0,0211536 0,01813168 0,0164999 0,01617556 0,01514828 0,01487116 0,01467161 0,01443706 0,01342171 0,01386099 0,01242349 0,01140518 c -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 -1,43370019 ft 0,00708452 0,00658698 0,00632098 0,00607268 0,00593619 0,00579451 0,00573608 0,0056619 0,00559328 0,0055295 0,00548156 0,00540701 0,00535498 0,00529642 0,00522988 iadm2 754,253057 610,435179 543,246227 481,937799 464,726209 479,289802 495,204184 496,10984 518,796992 543,172617 559,157754 558,055319 605,925533 574,92823 563,531569 Fr 0,52844037 1,12385321 1,72273191 2,60958206 3,30275229 4,24220183 4,71202854 5,39245668 6,11875637 6,89092762 7,54169215 8,69153925 9,60744139 10,7670744 12,2741081 Recr 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 5166,44 �Anexo III Tabla 3.18.Mediciones de la cola a 30% en peso de sólido en la tubería de 150 mm a T = 28°C. dP (kgf/cm2) dP (Pa) Q (m3/h) iexp (Pa/m) v (m/s) Re Lamda ft 0,04 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10001529 0,12 0,13 0,14 0,15001529 0,16 0,17 0,18 0,2 0,22 3924 5886 6867 7848 8829 9811,5 11772 12753 13734 14716,5 15696 16677 17658 19620 21582 10,80945 23,52645 33,0642 40,05855 55,9548 68,03595 82,02465 94,74165 108,73035 118,90395 129,7134 136,70775 139,887 139,887 139,887 261,6 392,4 457,8 523,2 588,6 654,1 784,8 850,2 915,6 981,1 1046,4 1111,8 1177,2 1308 1438,8 0,17 0,37 0,52 0,63 0,88 1,07 1,29 1,49 1,71 1,87 2,04 2,15 2,2 2,2 2,2 7631,62 11094,8 33303 42953,19 68076,76 88823,96 114583,37 139396,04 166983,9 189855,9 213705,95 229353,85 236647,79 236647,69 236647,79 2,08890072 0,6614598 0,39070323 0,30420373 0,1754013 0,13184222 0,10883222 0,0883744 0,07225892 0,06474526 0,05802502 0,05550443 0,05612842 0,06236491 0,0686014 0,00592642 0,00533094 0,0039058 0,00363442 0,00319032 0,00295896 0,00275322 0,00260465 0,00247489 0,0023866 0,00230799 0,0022623 0,00224234 0,00224234 0,00224234 Fr Re/Fr 0,01963982 0,09303432 0,18375807 0,26972477 0,52626572 0,77804961 1,13088685 1,50873259 1,98715596 2,37641862 2,82813456 3,14135236 3,28916072 3,28916072 3,28916072 388578,852 119254,917 181232,857 159248,221 129358,151 114162,335 101321,693 92392,8079 84031,6025 79891,606 75564,2795 73011,1823 71947,7733 71947,7429 71947,7733 ical (Pa/m) 2,96874114 12,6499748 18,3062303 25,0033626 42,8234533 58,7203388 79,4150904 100,231606 125,43835 144,658587 166,485823 181,262822 188,117584 188,117606 188,117584 phi 88,1181578 31,0198246 25,0078794 20,9251855 13,7448046 11,1392409 9,8822528 8,48235438 7,29920314 6,78217603 6,28521985 6,13363507 6,25778822 6,95309719 7,64840783 iadm1 iadm2 Recr 1,04445036 0,3307299 0,19535162 0,15210187 0,08770065 0,06592111 0,05441611 0,0441872 0,03612946 0,03237263 0,02901251 0,02775222 0,02806421 0,03118245 0,0343007 746 680,2 638,2 645,2 586,02 574,8 611,9 604,4 596,11 622,28 620,16 630,3 652,2 652,2 652,2 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 2415 Fexp. 0,52222518 0,16536495 0,09767581 0,07605093 0,04385033 0,03296055 0,02720805 0,0220936 0,01806473 0,01618631 0,01450625 0,01387611 0,0140321 0,01559123 0,01715035 Tabla 3.21.Mediciones de la cola a 50% en peso de sólido en la tubería de 150 mm a T = 27°C. dP (kgf/cm2) iexp dP (Pa) Q (m3/h) (Pa/m) v (m/s) Re fexp ft Fr �Anexo III 0,1146789 0,14525994 0,17584098 0,18042813 0,20948012 0,22324159 0,25229358 0,28 0,3 0,33 0,35 0,3853211 0,4266055 0,48165138 0,5351682 Re/Fr 38954,0894 25285,9878 18478,2219 16378,4239 15013,5553 13726,6791 12642,9939 11717,8968 11172,8783 11086,9331 9940,00901 9545,04176 9008,13316 8428,66261 8097,19835 11250 14250 17250 17700 20550 21900 24750 27468 29430 32373 34335 37800 41850 47250 52500 ical (Pa/m) 26,8055055 60,0082794 105,769453 131,530206 153,925094 180,981579 209,977314 240,881722 262,531196 266,220165 324,292788 348,944738 387,42721 436,887161 469,736443 23,52645 36,24345 49,5963 55,9548 61,0416 66,76425 72,4869 78,20955 82,02465 82,6605 92,19825 96,01335 101,736 108,73035 113,1813 phi 27,9793269 15,8311488 10,8727044 8,97132331 8,90043307 8,06711934 7,85799173 7,6020712 7,47339756 8,10682392 7,05843634 7,22177389 7,20135274 7,21009973 7,45098673 750 950 1150 1180 1370 1460 1650 1831,2 1962 2158,2 2289 2520 2790 3150 3500 0,37 0,57 0,78 0,88 0,96 1,05 1,14 1,23 1,29 1,3 1,45 1,51 1,6 1,71 1,78 3624,06716 5583,02239 7639,92537 8619,40299 9402,98507 10284,5149 11166,0448 12047,5746 12635,2612 12733,209 14202,4254 14790,1119 15671,6418 16749,0672 17434,7015 He iadm1 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 99501,0373 0,46958155 0,25062657 0,16201747 0,13060803 0,12741815 0,11350826 0,10882469 0,10374777 0,10105849 0,10946069 0,09331748 0,09473269 0,09341518 0,0923361 0,09468501 0,23479078 0,12531328 0,08100873 0,06530401 0,06370908 0,05675413 0,05441235 0,05187388 0,05052924 0,05473035 0,04665874 0,04736634 0,04670759 0,04616805 0,04734251 c -1,38923136 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 -1,37836953 0,00839158 0,00791562 0,00745065 0,0072792 0,00715797 0,00703524 0,00692446 0,00682365 0,00676121 0,00675115 0,00661035 0,00655882 0,00648595 0,00640325 0,00635386 0,09303432 0,22079511 0,41345566 0,52626572 0,62629969 0,74923547 0,88318043 1,02813456 1,13088685 1,14848794 1,42881414 1,54950731 1,73972137 1,98715596 2,15317703 iadm2 Recr 1701,79508 1399,25373 1237,80138 1125,76323 1198,11101 1167,3774 1215,1414 1249,90899 1276,90038 1393,78588 1325,33453 1401,10705 1463,96922 1546,5436 1650,80496 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 �Anexo III Tabla 3.27.Mediciones para la Cola 50% en tubería de 150 mm T=60 grados dP (kgf/cm2) 0,11391437 0,13299694 0,15478593 0,18623853 0,20542813 0,2293578 0,25428135 0,28120795 0,31559633 0,31345566 0,33256881 0,36085627 0,39892966 0,4559633 0,49399083 Re/Fr 42396,1279 27520,2935 20110,9837 17825,6447 16340,1743 14939,5879 13760,1468 12753,3068 12160,1297 11367,0778 10818,3223 10388,4552 9804,10457 9173,43117 8812,67826 dP (Pa) Q (m3/h) iexp (Pa/m)v (m/s) 11175 23,52645 13047 36,24345 15184,5 49,5963 18270 55,9548 20152,5 61,0416 22500 66,76425 24945 72,4869 27586,5 78,20955 30960 82,02465 30750 87,7473 32625 92,19825 35400 96,01335 39135 101,736 44730 108,73035 48460,5 113,1813 ical (Pa/m) 25,0598955 54,7147734 96,4392198 119,927541 140,346911 165,016665 191,454601 219,63284 239,372551 270,395992 295,685972 318,163302 353,251122 398,348066 428,299616 Re fexp ft Fr 3944,29487 6076,34615 8315 9381,02564 10233,8462 11193,2692 12152,6923 13112,1154 13751,7308 14711,1538 15457,3718 16096,9872 17056,4103 18229,0385 18975,2564 0,24542672 0,12073653 0,07503935 0,07093343 0,06574523 0,06135948 0,05771006 0,05482317 0,05593701 0,04854726 0,04665436 0,0466796 0,04596245 0,04599223 0,045986 0,00825553 0,00759493 0,00714881 0,0069843 0,00686799 0,00675022 0,00664393 0,00654721 0,0064873 0,00640341 0,00634255 0,00629311 0,00622318 0,00614383 0,00609645 0,09303432 0,22079511 0,41345566 0,52626572 0,62629969 0,74923547 0,88318043 1,02813456 1,13088685 1,2941896 1,42881414 1,54950731 1,73972137 1,98715596 2,15317703 He iadm1 c iadm2 Recr 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 99495,7265 0,49085343 0,24147307 0,15007869 0,14186686 0,13149045 0,12271896 0,11542013 0,10964634 0,11187403 0,09709452 0,09330873 0,0933592 0,09192489 0,09198445 0,091972 1936,07069 1467,27395 1247,90434 1330,85664 1345,65304 1373,62637 1402,66532 1437,69543 1538,46154 1428,37235 1442,30769 1502,80183 1567,90865 1676,78812 1745,19231 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 745 869,8 1012,3 1218 1343,5 1500 1663 1839,1 2064 2050 2175 2360 2609 2982 3230,7 phi 29,7287752 15,8969862 10,4967668 10,1561325 9,572708 9,08999103 8,68613234 8,3735201 8,62254254 7,58147332 7,35577676 7,41757452 7,38568072 7,4859156 7,54308404 0,37 0,57 0,78 0,88 0,96 1,05 1,14 1,23 1,29 1,38 1,45 1,51 1,6 1,71 1,78 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 -1,38923309 �Anexo III Tabla 3.37 Mediciones de la cola a 50% en peso de sólido en la tubería de 150 mm. Muestra R-3 28 °C. dP (kgf/cm2) 0,13819981 0,16307248 0,17964927 0,19348572 0,21281782 0,24875666 0,26245834 0,29020612 0,32337467 0,35931351 0,38694149 0,41456947 0,44224238 0,47541093 0,49752829 dP (Pa) Q (m3/h) 13557,401 23,53644 15997,41 36,25884 17623,593 50,25348 18980,949 56,61468 20877,428 61,70364 24403,028 66,7926 25747,163 73,1538 28469,22 78,24276 31723,055 82,6956 35248,655 89,0568 37958,96 92,87352 40669,265 96,05412 43383,977 101,7792 46637,812 108,77652 48807,525 113,22936 iexp (Pa/m) v (m/s) 922,9 1089 1199,7 1292,1 1421,2 1661,2 1752,7 1938 2159,5 2399,5 2584 2768,5 2953,3 3174,8 3322,5 0,37 0,57 0,79 0,89 0,97 1,05 1,15 1,23 1,3 1,4 1,46 1,51 1,6 1,71 1,78 Re fexp ft Fr 3133,06452 4826,6129 6689,51613 7536,29032 8213,70968 8891,12903 9737,90323 10415,3226 11008,0645 11854,8387 12362,9032 12786,2903 13548,3871 14479,8387 15072,5806 0,33978917 0,16894156 0,09688952 0,08221943 0,07613249 0,07594543 0,06679904 0,0645657 0,06440578 0,06170538 0,06110055 0,06119965 0,05814682 0,05472459 0,05285466 0,00862846 0,00793802 0,00745339 0,0072839 0,00716389 0,00705515 0,00693236 0,00684297 0,00677025 0,00667411 0,00662027 0,00657739 0,00650431 0,00642137 0,00637184 0,09303432 0,22079511 0,42412504 0,53829426 0,63941556 0,74923547 0,89874278 1,02813456 1,14848794 1,33197418 1,44858987 1,54950731 1,73972137 1,98715596 2,15317703 Re /Fr ical (Pa/m) phi He iadm1 c iadm2 Recr 33676,4385 21860,1443 15772,5092 14000,3171 12845,6518 11866,9355 10835,0281 10130,3108 9584,83251 8900,20161 8534,4399 8251,84256 7787,67641 7286,71477 7000,15857 27,5621671 60,1781332 108,538796 134,623411 157,278504 181,493849 213,921209 241,563539 266,973702 305,229291 329,274772 349,932428 388,523825 438,123772 471,066034 33,4843046 18,0962742 11,0531906 9,59788491 9,03619987 9,15292729 8,19320351 8,02273394 8,08881167 7,86130321 7,84754929 7,91152742 7,60133565 7,24635412 7,05315128 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 99154,5265 0,57783575 0,28729719 0,16476755 0,13982001 0,12946875 0,12915063 0,11359654 0,10979859 0,10952663 0,1049344 0,10390585 0,10407438 0,09888281 0,09306307 0,08988313 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 -1,38934479 1810,39669 1386,67233 1102,21519 1053,72418 1063,41869 1148,29493 1106,19215 1143,58773 1205,67618 1243,98041 1284,57799 1330,72527 1339,70262 1347,5382 1354,77075 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 �Anexo III Tabla 3.38 Mediciones de la cola a 50% en peso de sólido en la tubería de 150 mm. Muestra R-3 90 °C. dP (kgf/cm2) dP (Pa) Q (m3/h) iexp (Pa/m) v (m/s) Re fexp ft Fr 0,11749005 0,13863407 0,15272509 0,16449506 0,18093707 0,21148509 0,22313526 0,24672012 0,27491714 0,30548012 0,32896016 0,35248513 0,37595019 0,40419213 0,42298515 11525,774 13600,002 14982,331 16136,965 17749,927 20746,687 21889,569 24203,244 26969,371 29967,6 32270,992 34578,791 36880,714 39651,248 41494,843 23,53644 36,25884 50,25348 56,61468 61,70364 66,7926 73,1538 78,24276 82,6956 89,0568 92,87352 96,05412 101,7792 108,77652 113,22936 784,6 925,8 1019,9 1098,5 1208,3 1412,3 1490,1 1647,6 1835,9 2040 2196,8 2353,9 2510,6 2699,2 2824,7 0,37 0,57 0,79 0,89 0,97 1,05 1,15 1,23 1,3 1,4 1,46 1,51 1,6 1,71 1,78 3441 5301 7347 8277 9021 9765 10695 11439 12090 13020 13578 14043 14880 15903 16554 0,2888705 0,1436236 0,08236861 0,06990019 0,06472762 0,06456642 0,05679081 0,05489084 0,0547546 0,0524605 0,05194493 0,05203463 0,0494306 0,04652658 0,04493561 0,00847527 0,00779709 0,00732107 0,00715458 0,00703671 0,0069299 0,00680929 0,00672148 0,00665006 0,00655562 0,00650274 0,00646062 0,00638883 0,00630737 0,00625872 0,09303432 0,22079511 0,42412504 0,53829426 0,63941556 0,74923547 0,89874278 1,02813456 1,14848794 1,33197418 1,44858987 1,54950731 1,73972137 1,98715596 2,15317703 Re /Fr ical (Pa/m) phi He iadm1 c iadm2 Recr 36986,3514 24008,6842 17322,7215 15376,3483 14108,1959 13033,2857 11899,9565 11125,9756 10526,8846 9774,96429 9373,25342 9062,88079 8553,09375 8002,89474 7688,17416 23,0196447 50,2601715 90,6505108 112,436118 131,357425 151,581837 178,664842 201,751438 222,973751 254,924433 275,006977 292,260044 324,49119 365,916567 393,429613 34,0839317 18,420152 11,2509019 9,76999222 9,19856645 9,31707935 8,34019713 8,16648456 8,23370462 8,00237143 7,98816097 8,05412867 7,73703594 7,37654493 7,17968324 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 99393,75 0,57774099 0,28724719 0,16473722 0,13980039 0,12945524 0,12913284 0,11358162 0,10978168 0,10950921 0,104921 0,10388985 0,10406925 0,0988612 0,09305317 0,07641622 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 -1,38926636 1988,00676 1522,69737 1210,32437 1157,12781 1167,81572 1260,98214 1214,75543 1255,79268 1323,96635 1366,07143 1410,61644 1461,44454 1471,05469 1479,82456 1487,72823 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 10268,3 �Anexo 3 1 �Anexo 3 2 �Anexo 3 3 �Anexo 3 4 �Anexo 3 5 �Anexo 3 100 mm Ecuaciones y otros resultados del ajuste mínimo cuadrado : PHI = (2.14978579452149)*(1)+ (-0.0598060840105121)*(FR)+ (4.25567285274943)*(1/FR) Determinante de la matriz del sistema:12709702.0268345 Determinante normalizado del sistema:0.00538631573913062 Error máximo al resolver el sistema:8.32667268468867E-17 Variación explicada:652.465230843049 Grados de libertad: 2 Variación residual:42.1010718563293 Grados de libertad: 162 Variación total:694.56630269938 Grados de libertad: 164 Error estándar de una estimación:0.511368106868763 Error probable de una observación:0.343851579077342 Coeficiente de correlación, r =0.969218805524049 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.95834787, 0.97728541] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 1255.3049 Valor de Ft por la tabla : 2.6609 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: -0.42446879 0.94631472 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.65566 t2= -5.96681209 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). t3= 37.26138314 El coeficiente 3 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t3). Ecuaciones y otros resultados del ajuste mínimo cuadrado : PHI = (-1.11299285060411)*(1)+ (2.83754256911439E-5)*(RE)+ (53105.3917275308)*(1/RE) Determinante de la matriz del sistema:202655.016369767 Determinante normalizado del sistema:5.9830004165405E-15 Error máximo al resolver el sistema:7.27595761418343E-12 Variación explicada:664.767553272741 Grados de libertad: 2 Variación residual:29.7987492508075 Grados de libertad: 162 6 �Anexo 3 Variación total:694.566302523547 Grados de libertad: 164 Error estándar de una estimación:0.430215526304361 Error probable de una observación:0.289283367649107 Coeficiente de correlación, r =0.978313512863923 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.97060659, 0.98401608] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 1806.9944 Valor de Ft por la tabla : 2.6609 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: 0.32463571 0.95226340 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.65566 t2= 4.36854200 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). t3= 39.70266325 El coeficiente 3 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t3). Ecuaciones y otros resultados del ajuste mínimo cuadrado : FEXP = (-0.0172955829742343)*(1)+ (3.48576399471428E-7)*(RE)+ (420.932157108046)*(1/RE) Determinante de la matriz del sistema:202655.016369767 Determinante normalizado del sistema:5.9830004165405E-15 Error máximo al resolver el sistema:5.6843418860808E-14 Variación explicada:0.0377998330477443 Grados de libertad: 2 Variación residual:0.00141276292607753 Grados de libertad: 162 Variación total:0.0392125959738214 Grados de libertad: 164 Error estándar de una estimación:0.00296224999058026 Error probable de una observación:0.00199186128974654 Coeficiente de correlación, r =0.981820607982629 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.97534450, 0.98660721] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 2167.2330 Valor de Ft por la tabla : 2.6609 7 �Anexo 3 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: 0.52221840 0.96334230 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.65566 t2= 7.79392967 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). t3= 45.70434627 El coeficiente 3 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t3) Otra forma LN(FEXP) = (7.88775142665484)*(1)+ (-1.2472640090502)*(LN(RE)) Determinante de la matriz del sistema:6700.13704600312 Determinante normalizado del sistema:0.000265668438176546 Error máximo al resolver el sistema:0 Variación explicada:63.1708212334096 Grados de libertad: 1 Variación residual:3.30058434475009 Grados de libertad: 163 Variación total:66.4714055780879 Grados de libertad: 164 Error estándar de una estimación:0.142737442308348 Error probable de una observación:0.0959806240923995 Coeficiente de correlación, r =0.974856810940992 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.96594260, 0.98145981] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 3119.7033 Valor de Ft por la tabla : 3.0519 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: -0.97485681 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.65559 t2= -55.85430419 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). 8 �Anexo 3 150 mm Ecuaciones y otros resultados del ajuste mínimo cuadrado : PHI = (5.64280138442511)*(1)+ (-0.418752094542252)*(FR)+ (2.22857009813584)*(1/FR) Determinante de la matriz del sistema:17190384.7725561 Determinante normalizado del sistema:0.0643456871026736 Error máximo al resolver el sistema:4.44089209850063E-16 Variación explicada:4209.31756980229 Grados de libertad: 2 Variación residual:454.820896897133 Grados de libertad: 162 Variación total:4664.13846669943 Grados de libertad: 164 Error estándar de una estimación:1.68076605001679 Error probable de una observación:1.13017228214856 Coeficiente de correlación, r =0.949992394752315 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.93256384, 0.96300286] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 749.6461 Valor de Ft por la tabla : 2.6609 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: -0.22293834 0.92750471 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.65566 t2= -2.91079927 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). t3= 31.58064521 El coeficiente 3 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t3). Ecuaciones y otros resultados del ajuste mínimo cuadrado : PHI = (-2.10963933955578)*(1)+ (9.64457505079318E-5)*(RE)+ (103330.406429266)*(1/RE) Determinante de la matriz del sistema:355779.349216844 Determinante normalizado del sistema:2.02127241583753E-14 Error máximo al resolver el sistema:1.45519152283669E-11 Variación explicada:4279.10639053897 Grados de libertad: 2 Variación residual:385.032051067278 Grados de libertad: 162 9 �Anexo 3 Variación total:4664.1384416063 Grados de libertad: 164 Error estándar de una estimación:1.54644864860691 Error probable de una observación:1.03985524838758 Coeficiente de correlación, r =0.957835272140527 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.94306028, 0.96883786] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 900.2046 Valor de Ft por la tabla : 2.6609 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: 0.31082817 0.92746308 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.65566 t2= 4.16237537 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). t3= 31.57050554 El coeficiente 3 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t3). Ecuaciones y otros resultados del ajuste mínimo cuadrado : FEXP = (-0.0470407096075058)*(1)+ (1.27494427285519E-6)*(RE)+ (1009.60911804834)*(1/RE) Determinante de la matriz del sistema:355779.349216844 Determinante normalizado del sistema:2.02127241583753E-14 Error máximo al resolver el sistema:6.93889390390723E-18 Variación explicada:0.381581316191436 Grados de libertad: 2 Variación residual:0.03037490841784 Grados de libertad: 162 Variación total:0.411956224609283 Grados de libertad: 164 Error estándar de una estimación:0.0137355024458518 Error probable de una observación:0.00923595770245977 Coeficiente de correlación, r =0.962427482927483 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.94921992, 0.97224875] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 1017.5532 Valor de Ft por la tabla : 2.6609 10 �Anexo 3 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: 0.43763843 0.93893049 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.65566 t2= 6.19498560 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). t3= 34.72942682 El coeficiente 3 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t3). Otra Forma LN(FEXP) = (7.0800300678866)*(1)+ (-1.06214975811003)*(LN(RE)) Nota: ln(y) = A+Bln(x) y = 10^(A/ln(10)) / X^(-B), donde c = A/ln(10). Determinante de la matriz del sistema:7226.8703472136 Determinante normalizado del sistema:0.00030965935196941 Error máximo al resolver el sistema:8.88178419700125E-16 Variación explicada:49.4126138786117 Grados de libertad: 1 Variación residual:5.0570204701612 Grados de libertad: 163 Variación total:54.4696343487851 Grados de libertad: 164 Error estándar de una estimación:0.176680999945483 Error probable de una observación:0.118805215826996 Coeficiente de correlación, r =0.952448899152079 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.93584831, 0.96483178] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 1592.6880 Valor de Ft por la tabla : 3.0519 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: -0.95244890 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.65559 t2= -39.90849594 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). 11 �Anexo 3 Tabla 3.8. Ecuaciones y otros resultados del ajuste mínimo cuadrado : φ = (7.621)*(1)+ (0.314)*(Fr)+(2.122)*(1/Fr)+ (-2.877)*( Fr ) Determinante de la matriz del sistema:18178176949.2741 Determinante normalizado del sistema:0.000171342661441841 Error máximo al resolver el sistema:1.77635683940025E-15 Variación explicada:7217.22514342882 Grados de libertad: 3 Variación residual:626.28901372635 Grados de libertad: 326 Variación total:7843.5141571552 Grados de libertad: 329 Error estándar de una estimación:1.3881797863238 Error probable de una observación:0.934890078127453 Coeficiente de correlación, r =0.959245530533808 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.94962870, 0.96705735] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 1252.2522 Valor de Ft por la tabla : 2.3995 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: 0.19593804 0.87167984 -0.35298891 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.6509 t2= 3.60768382 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). t3= 32.11460373 El coeficiente 3 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t3). t 4= -6.81187835 El coeficiente 4 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t4). 12 �Anexo 3 13 �Anexo 3 Tabla 3.9. Ecuaciones y otros resultados del ajuste mínimo cuadrado. f exp 10 C = 1, 0621 Re Determinante de la matriz del sistema:355779.349216844 Determinante normalizado del sistema:2.02127241583753E-14 Error máximo al resolver el sistema:6.93889390390723E-18 Variación explicada:0.381581316191436 Grados de libertad: 2 Variación residual:0.03037490841784 Grados de libertad: 162 Variación total:0.411956224609283 Grados de libertad: 164 Error estándar de una estimación:0.0137355024458518 Error probable de una observación:0.00923595770245977 Coeficiente de correlación, r =0.962427482927483 Para una prueba con nivel de confianza 0.95: Intervalo de confianza de r : [ 0.94921992, 0.97224875] Para una prueba F de Fisher con nivel de confianza 0.95: Valor de Fc para el ajuste : 1017.5532 Valor de Ft por la tabla : 2.6609 El ajuste es estadísticamente significativo ya que Fc>Ft. Coeficientes de correlación parcial: 0.43763843 0.93893049 Prueba para los Coeficientes del Modelo (0.95) Valor teórico (t de Student), t= 1.65566 t2= 6.19498560 El coeficiente 2 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t2). t3= 34.72942682 El coeficiente 3 es estadísticamente significativo ya que t<=abs(t3). �Anexo 4 Estudio de factibilidad para el mejoramiento de la eficiencia de la instalación de colas de la Empresa Ernesto Ché Guevara. Tabla 4.1. Flujo de Efectivo UM: Miles de USD Flujo de Efectivo Indicadores Utilidad Neta (+) Reserva para Contingencias (+) Depreciación (+) Valor Residual del Activo Fijo Neto (+) Inversión para renovar la instalación actual (-) Gastos de Inversión (-) Gastos Preoperativos (+-)Variaciones en el Capital de Trabajo Flujo Neto de Efectivo Flujo Neto Acumulado 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 13.939 1.384 854 7.533 28.827 2.768 1.709 32.004 2.768 1.709 35.441 2.768 1.709 39.158 2.768 1.709 43.622 2.768 1.709 45.600 2.768 1.709 4.737 55 59 56 177.186 223.449 11.680 (5.013) 55 58 (211.418) (211.418) 215.502 4.084 36.426 40.510 39.860 80.370 Indicadores Económico- Financieros Valor Actualizado Neto del Proyecto (VAN) @ 15%) (MUSD) Tasa Interna de Retorno (TIR) (%) Período de Recuperación (Años) 43.580 48.040 54.758 123.950 171.990 226.748 102.202 41% Tabla 4.2. Estado de Origen y Aplicación de Fondos UM: Miles de USD 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 7.533 190.000 37.602 235.135 - - - - - 4.737 75.204 75.204 77.444 77.444 79.767 79.767 82.177 82.177 84.677 84.677 87.273 92.010 35200 16.192 26.185 77.577 38800 11.937 28.997 79.734 43.000 7.234 32.038 82.272 41.400 1.190 35.691 78.281 - 10.925 11.404 234.853 31600 20.033 23.585 75.218 37.309 37.309 282 282 (15) 267 (133) 134 32 166 (95) 71 6.396 6.468 54.701 61.169 Indicadores Fuentes Valor Residual del activo fijo Capital Prestado Total de Ingresos Destinos Gastos de Inversión Repago de Principal Intereses Impuestos Superavit o Déficit Saldo Acumulado 223.449 �Anexo 4 Estudio de factibilidad para el mejoramiento de la eficiencia de la instalación de colas de la Empresa Comandante Ernesto Ché Guevara. Tabla 4.3. Gastos de Inversión y Preoperativos. UM: Miles de USD Año 2003 Construcción y Montaje Equipos Bombas Tuberías acero D-250 Instrumentación Otros Flete y Seguro Otros Proyecto de Investigación Proyecto de Ingeniería para Montaje Licencia Ambiental Contingencia TOTAL U/M uno m Unidad 3 3.500 Precio/U Total 8.908 27 68.420 121.079 26.723 93.100 1.256 33.950 10.000 17.450 1.500 5.000 - - 223.449 �Anexo 4 Estudio de factibilidad para el mejoramiento de la eficiencia de la instalación de colas de la Empresa Comandante Ernesto Ché Guevara. 4.4. Gastos de Inversión y Preoperativos 2003 Capital de Trabajo Materiales Auxiliares Productos en Proceso Efectivo en Caja Cuentas por Cobrar Cuentas por Pagar (63) 9.310 2.433 Variaciones en el Capital de Trabajo Depreciación Inversión Terreno Edificaciones Maquinaria y Equipos Equipos de Transporte Equipos de Computación Otros Equipos Depreciación Total Anual Depreciación Acumulada Instalación Actual Terreno Edificaciones Maquinaria y Equipos Equipos de Transporte Equipos de Computación Otros Equipos Depreciación Total Anual Depreciación Acumulada 2004 (63) 2005 (69) 2006 (69) 2007 (76) de (77) (7.383) 2.433 124 127 131 136 11.680 2003 (5.013) 2004 55 2005 58 2006 55 2007 59 2008 14.212 28.425 28.425 28.425 28.425 28.425 14.212 14.212 28.425 42.637 28.425 71.062 28.425 99.487 28.425 127.912 28.425 156.337 2003 2004 2005 2006 2007 2008 15.067 30.134 30.134 30.134 30.134 30.134 15.067 105.468 30.134 135.601 30.134 165.735 30.134 195.868 30.134 226.002 30.134 256.136 120.534 Variación Depreciación 2008 241068,82 la Existentes Bombas Tuberías acero D-200 Gasto para renovar la instalación actual Bombas Tuberías acero D-200 Desmontaje Construcción y Montaje (854) 5 3.500 5 3.500 (1.709) (1.709) 7.800 23,30 7.800 23,30 (1.709) (1.709) 39.000 81.534 177.186 39.000 81.534 14464 42187 (1.709) �Anexo IV Estudio de factibilidad para el mejoramiento de la eficiencia de la instalación de colas de la Empresa Comandante Ernesto Ché Guevara. Tabla 4.5. Financiamiento del Capital prestado UM: MUSD Año 2003 Años Capital a financiar (MP) Tasa de Interés: 2003 11,50% 2004 Semestres I Capital 190000 II 190000 15.800 I 15.800 II 2005 17.600 I 17.600 II Condiciones: 2006 6 meses de gracia 19.400 I 19.400 II 2007 2008 Principal Intereses Total (Ppal+Int.) 10.925 10.925 10.471 26.271 9.562 25.362 8.602 26.202 7.590 25.190 6.526 25.926 5.411 24.811 I 21.500 4.235 25.735 II 21.500 2.999 24.499 I 41.400 1.190 42.590 190.000 190.000 67.511 - 257.511 �Valoración Técnico - Económica Tabla 4.1 Costo de Transportación de un m3 de Cola, $ USD. INDICADORES 1 2 17769.7 17769.7 32850 32850 143848.4 182208 78.84 78.84 14 14 3772 4883 Gastos de amortización de las bombas. 2672.307 2672.307 Gastos de amortización de las tuberías y soportes. 4892.065 4892.065 813 813 205943.112 246180.912 1.3 4.50 Gastos de salario del personal de operación. Gastos por consumo de agua para disminuirle la temperatura a la cola. Gastos de energía eléctrica. Gastos por iluminación. Gastos imprevistos. Gastos por mantenimiento. Gasto del salario del personal indirecto Total ( Gb ) Gasto para transportar un m3 de cola en 3.5 Km (USD) �Nomenclatura NOMENCLATURA FUNDAMENTAL UTILIZADA SIMBOLO D d det dem ev Ec f, f´ F ∑F g gc He K Kc L n N; N´; Ni Pd; Ps ∆Pf ∆Pb P1 Q Qm Re Recr t Ws Z V Vmáx. Vm Vcr Vp KT1 KTi Ht Hs (NPSH)A (NPSH)R ∑h i.e.p DENOMINACIÓN UNIDADES Diámetro interior de tubos m (pie) Diámetro de la partícula m (pie) Diámetro equivalente según tamaño de partícula. m (pie) Diámetro equivalente según masa de partícula. m (pie) Factor de pérdidas por fricción. (adimensional) Energía Cinética por unidad de masa. J/kg ( lbf.pie/lb) Factor de fricción de Fanning. ( adimensional) Fuerza resultante en un punto. N (lbf) Pérdidas por fricción por unidad de masa. J/Kg ( lbf.pie/lb) Aceleración de la gravedad. m/s2(pie/s2) Constante adimensional. (lb.pie/lbf.s2) Número de Hedstrom. (adimensional) Índice de consistencia. Pa.Sn (lb.s n-2/Pie) Coeficiente de resistencia en accesorios y válvulas. (adimensional) Longitud de tubos rectos. m(pie) Índice de flujo. (adimensional) Potencia consumida por el fluido; motor impulsor y motor W (lbf.pie/s) en una bomba. Presión de descarga y de succión, respectivamente, en Pa(lbf /pie) una bomba. Caída de presión en una tubería. Pa(lbf/pie2) Incremento de presión en una bomba. Pa(lbf/pie2) Número de plasticidad. (adimensional) Flujo volumétrico. m3/s(pie3/s) Flujo másico. Kg/s(lb/s) Número de Reynolds. (adimensional) Número de Reynolds crítico. (adimensional) Tiempo. s(s) Trabajo por unidad de masa en una bomba. J/kg ( lbf.pie /lb) Altura de un punto con relación a un plano de referencia. m(pie) Velocidad del flujo. m/s (pie/s) Velocidad máxima del flujo. m/s (pie/s) Velocidad media del flujo. m/s (pie/s) Velocidad crítica del flujo. m/s (pie/s) Velocidad límite de caída de las partículas. m/s (pie/s) Coeficiente de consistencia conocido a una temperatura PaSn dada. Coeficiente de consistencia a una temperatura dada. Pa.Sn Tensión de vapor del fluido. ºC Altura de succión. m Altura positiva neta de carga de succión admisible. m Altura positiva neta de carga de succión requerida. m Pérdidas hidráulicas en la línea de succión. m Punto izoeléctrico. (adimensional) �Nomenclatura P.Z.C T W S Cw Vs Vl ms ms i Hmáx. Hdmáx. Mmáx. Bmáx. pmáx. Mr. Br. Pr. Hcm. Hcb. BHmáx. Krec. Kmáx. Ucpi. Umag. α αc β βi γ ξ µ µa π e ρ ρ s o Punto de carga cero. Temperatura. Área de la sección transversal del conducto. Concentración másica. Concentración volumétrica. Volumen de sólido. Volumen de líquido. Masa de sólido. Masa de líquido. Pérdidas específicas de presión. Intensidad de campo máxima efectiva aplicada la muestra Intensidad del campo de desmagnetización máxima sobre la muestra. Magnetización máxima en la muestra. Inducción máxima en la muestra. Momento magnético máximo en la muestra. Magnetización remanente en la muestra. Inducción remanente en la muestra . Momento magnético remanente en la muestra. Campo coercitivo de inducción (H para M=0). Campo coercitivo de inducción (Hpara B= 0) Producto BH máximo. Permeabilidad magnética recoil relativa. (adimensional) ºC 2 m (pie2) % % 3 m (pie3) m3(pie3) Kg(lb) Kg(lb) Pa/m(lbf/pie) k A/m (Oe) k A/m (Oe) k A/m (Oe) k A/m (Oe) k A/m (Oe) k A/m (Oe) T ( Gauss) k A/m (Oe) k A/m (Oe) T . A/m (M gauss Oe) - Permeabilidad magnética relativa máxima. Energía de primera imanación Energía de magnetización en un ciclo. Símbolos Griegos Parámetros de corrección de energía cinética en el modelo reológico. Parámetro que define el Reynolds crítico en plástico Bingham. Parámetro para el coeficiente Fanning Coeficiente de corrección de sobrecargas (incremento de potencia requerida) en bombas. Velocidad de deformación (gradiente de velocidad). Potencial Zeta. Viscosidad dinámica. Joule(erg) Joule(erg) 1/s (1/s) (mV) Pas. ( lb/ Pie.s ) Viscocidad aparente con fluidos no newtonianos Pas. ( lb/ Pie.s) Constante matemática. Constante matemática Densidad del sólido. (π = 3,1416) (e =2,7118) Kg/ m3( lb/Pie3) Densidad del agua. Kg/ m3( lb/Pie3) (adimensional) (adimensional) (adimensional) (adimensional) �Nomenclatura ρ p τB τij τii τw τo G0 ϕ Densidad de la pulpa. Kg/ m3( lb/Pie3) Esfuerzo inicial de Bingham. Esfuerzo cortante (de cizalla). Esfuerzo normal. Esfuerzo cortante evaluado en la pared del tubo. Esfuerzo cortante inicial físico del modelo de Bingham. Densidad de carga superficial. Coeficiente de corrección de las pérdidas hidráulicas en flujo trifásico. Pa( lbf/pie2) Pa( lbf/pie2) Pa( lbf/pie2) Pa( lbf/pie2) Pa( lbf/pie2) C/m2 o mol/L (adimensional) � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Tesis Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Estudio del hidrotransporte de las colas en el proceso carbonato amoniacal Creator An entity primarily responsible for making the resource Alberto Turro Breff Publisher An entity responsible for making the resource available Editorial Digital Universitaria de Moa Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 2002 Type The nature or genre of the resource Tesis doctoral