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EVALUACIÓN DE UN YACIMIENTO DE CALIZAS Y EL DISEÑO DE SU EXPLOTACIÓN PARA ÁRIDOS
Diez Esteban, María Aranzazu RESUMEN
En este trabajo se resume el estudio de viabilidad tanto técnica como económica realizado
previa apertura de una cantera en el término municipal de Huerta de Valdecarábanos,
Toledo, para su explotación para áridos.
PALABRAS-LLAVE Áridos, reservas, diseño, viabilidad técnica, rentabilidad.
OBJETIVOS
Los objetivos perseguidos en este proyecto son, en primer lugar, la evaluación del inventario
de mineral o modelo geológico del yacimiento de caliza situado en el término municipal de
Huerta de Valdecarábanos, Toledo. Segundo, el diseño de la explotación de dicho yacimiento
para la producción de materiales de construcción, básicamente áridos para fabricación de
hormigones. Y, por último, la justificación económica de la rentabilidad del proyecto.
MODELO GEOLÓGICO DEL YACIMIENTO
Existen unas calizas, por encima de unas margas, en alternancia con unas margas o
margocalizas que se sitúan a lo largo y ancho de la concesión y que suelen tener una
potencia entre 5 y 20 m, en los que a veces aparece una capa de arcillas intermedia. Todo
esto se sitúa dentro de los primeros 25 m que son los que se pretende estudiar.
Para estudiar estos primeros 25 m, se realiza un estudio geofísico detallado de superficie
apoyado con sondeos mecánicos.
Prospección geofísica De todos lo métodos geofísicos de superficie conocidos, el más idóneo para la resolución del
problema planteado es el método eléctrico en su modalidad de calicatas eléctricas
multielectrodo, denominado comúnmente Tomografía Eléctrica.
Se realizan diez perfiles de tomografía eléctrica en la zona de estudio.
Los resultados de los perfiles de tomografía eléctrica se presentan en unas secciones
geoeléctricas, se puede observar un ejemplo en la figura 1, en las que se puede percibir una
distribución de colores que reflejan los distintos valores de resistividad de las formaciones
analizadas.
Los tramos de caliza son aquellos cuyas resistividades son más elevadas, cuanto más
elevada sea dicha resistividad mejor es la calidad (menor grado de fracturación, menor grado
de alteración) de la caliza, gracias a los perfiles se puede conocer la cota por debajo del
terreno original a la que se encuentra el contacto caliza – margocaliza arcillosa a lo largo del
yacimiento.
Figura 1:Ejemplo Perfil Tomografía eléctrica
Sondeos Mecánicos La elección del tipo de sondeo y malla de perforación es una cuestión no sólo técnica, sino
también económica y de estrategia en cuanto a la interpretación de resultados, la razón
estriba en que los sondeos con toma de muestras, tanto con coronas de insertos como de
diamantes, son muy caros y de lenta ejecución.
Se han realizado seis sondeos mecánicos con extracción de testigo dentro de los límites de
la concesión.
Los testigos recuperados se colocan en cajas. Es un trabajo que debe hacerse de manera
muy cuidadosa, ya que de otro modo se corre el riesgo de perder parte de la información.
La información básica que debe aparecer en las cajas de testigos, en la figura 2 se puede ver
una, es la siguiente:
Lugar donde se realizó el sondeo.
Número de sondeo.
Número de caja.
Profundidad de comienzo y final del testigo.
Nombre del contratista.
Pérdidas de testigos y/o muestras retiradas para su ensayo que son sustituídas por
listones de madera.
Tratamientos efectuados, parafinado, etc.
Figura 2: Caja de testigos
Conclusiones Una vez analizados los resultados del estudio geofísico y los sondeos mecánicos se puede
concluir:
El espesor medio de la capa de caliza es de 11 m.
El espesor medio de la tierra vegetal es de 0,6 m.
El espesor medio de recubrimiento es de 8 m.
Se debe destacar es que en ninguno de los sondeos se ha atravesado al nivel
freático de la zona.
Modelo geológico
Con los datos obtenidos, se realiza el modelo geológico del yacimiento mediante los tres
métodos clásicos:
Modelo de triángulos
Modelo de polígonos
Modelo de secciones
El balance de materiales según los distintos métodos se muestra en la tabla 1. A todos los
valores se les ha aplicado un factor de corrección de 0,85.
Tabla 1: Balance de materiales
Método TV (m3) Recubrimiento (m3) Caliza (m3)
Triángulos 40 857,25 503 353,8 740 571,3
Polígonos 329 311,1 3 413 613 6 115 115
Secciones 345 240 3 262 900 5 952 400
CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL Gracias a los sondeos también se visualiza la roca y ampliamos nuestro conocimiento a partir
de los ensayos de laboratorio que se mencionan en la tabla 2 y cuyos resultados se expresan
en las Figuras 3, 4, 5 y 6.
Tabla 2: Ensayos de caracterización
ENSAYO NORMA
Determinación de la resistencia a la
fragmentación
UNE - EN - 1097 - 2
Determinación de la densidad UNE - 83 - 134 90
Determinación
coeficiente de absorción
UNE - 83 - 134 90
Determinación
Reactividad álcali – carbonato
UNE 146507 - 2 EX
Análisis químico UNE - EN - 17744 - 1
Determinación de la resistencia a compresión
de rocas empleadas en la fabricación de
áridos
UNE 83-111-87
COEFICIENTE DE LOS ÁNGELES
0
10
20
30
40
50
60
Sondeo 1 caja nº 4 Sondeo 4
caja nº 4 Sondeo 9 caja nº4 Sondeo 2
caja nº 5 Sondeo 3caja nº 5
Sondeo 5caja nº 5
Sondeo 8caja nº 5
Sondeo 5caja nº 6
Sondeo 6caja nº 6
Sondeo 5caja nº 3
Sondeo 4caja nº 5
Sondeo 4caja nº 7
Sondeo 6 caja nº 7 Sondeo 7
caja nº 8
COEFICIENTE DE LOS ÁNGELESESPECIFICACIÓN
Figura 3: Coeficiente de Los Ángeles
ABSORCIÓN DE AGUA
0
1
2
3
4
5
6
Sondeo 1caja nº 4
Sondeo 4caja nº 4
Sondeo 9caja nº4
Sondeo 2caja nº 5
Sondeo 3caja nº 5
Sondeo 5caja nº 5
Sondeo 8caja nº 5
Sondeo 5caja nº 6
Sondeo 6caja nº 6
Sondeo 5caja nº 3
Sondeo 4caja nº 5
Sondeo 4caja nº 7
Sondeo 6caja nº 7
Sondeo 7caja nº 8
ABSORCIÓN DE AGUA
ESPECIFICACIÓN
Figura 4: Absorción de agua
SULFATOS TOTALES
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Sondeo 1caja nº 4
Sondeo 4caja nº 4
Sondeo 9caja nº4
Sondeo 2caja nº 5
Sondeo 3caja nº 5
Sondeo 5caja nº 5
Sondeo 8caja nº 5
Sondeo 5caja nº 6
Sondeo 6caja nº 6
Sondeo 5caja nº 3
Sondeo 4caja nº 5
Sondeo 4caja nº 7
Sondeo 6caja nº 7
Sondeo 7caja nº 8
SULFATOS TOTALESESPECIFICACIÓN
Figura 5: Sulfatos totales
CONTENIDO EN CLORUROS
0 0,005
0,01 0,015
0,02 0,025
0,03 0,035
Sondeo 1 caja nº 4 Sondeo 4
caja nº 4 Sondeo 9 caja nº4 Sondeo 2
caja nº 5 Sondeo 3caja nº 5
Sondeo 5caja nº 5
Sondeo 8caja nº 5
Sondeo 5caja nº 6
Sondeo 6caja nº 6
Sondeo 5caja nº 3
Sondeo 4caja nº 5
Sondeo 4caja nº 7
Sondeo 6 caja nº 7 Sondeo 7
caja nº 8
CONTENIDO EN CLORUROSESPECIFICACIÓN
Figura 6: Contenido en Cloruros
ESTIMACIÓN DE RESERVAS
Según esto, el modelo geológico realizado del yacimiento y los ensayos realizados al
material, las reservas estimadas son:
Caliza aplicación áridos para hormigón 5 952 400 m3
Caliza aplicación materia prima cemento 3 262 900 m3
La producción anual prevista dependerá en cada momento de la tónica del mercado, y esta a
su vez de la demanda del producto que nos ocupa, pero se prevé que sea de 140 000
m3/año, por lo tanto la vida útil de la cantera será:
Ritmo de producción 140 000 m3
Vida útil de la cantera 30 – 35 años
DISEÑO DE LA EXPLOTACIÓN A partir de los datos geológicos descritos y analizados, se efectúa un diseño teórico de la
explotación.
Los criterios seguidos son los siguientes:
Geotécnicos
Estructurales
Operativos
Medioambentales
Separación de calidades
Máximo aprovechamiento del paquete calizo
Reglamento general de normas básicas de seguridad minera
Los parámetros de diseño se resumen en la tabla 3 que se muestra a continuación.
Tabla 3: resumen parámetros de diseño
Parámetros de diseño
Altura de banco 1
Altura de banco 2 (producción)
Tierra vegetal
Cobertera
Talud cara de banco
Profundidad máxima del hueco
Talud final relleno y remodelado
10 m
15 m
0.6 m
10,6 m
80º
26 m
30º
En las figuras 7 y 8 se pueden ver de forma esquemática.
Figura 7: Esquema parámetros de diseño I
Figura 8: Parámetros de diseño II
Se han calculado también otros parámetros como el ancho de pistas, radios y sobreancho de
curvas, peraltes, anchura de la plataforma de trabajo… así como recopilado información
sobre los cuidados para la buena conservación de las pistas.
MÉTODO MINERO
Para determinar el método de explotación se tiene en cuenta que el yacimiento es tumbado y
superficial y que la topografía del lugar es prácticamente llana. Por esto, el método de
explotación consiste en una excavación tridimensional por banqueo.
Tomando como cifra significativa 224 000 t/año de producción anual media, siempre y
cuando la demanda del mercado se mantenga dentro de los parámetros previstos, nos dará
una duración aproximada de:
5 059 540 m3 / 140 000 m3 = 36 años
Volúmen útil / Producción anual prevista = Duración aproximada de la explotación
Maquinaria
En eI cálculo de las producciones medias de los equipos que realizan el ciclo de explotación,
se ha tenido en cuenta el ritmo de extracción anual, así como las pérdidas de tiempo o
retrasos característicos de cualquier operación, siendo los factores que finalmente
configurarán la utilización efectiva los siguientes:
Factor eficiencia
Coeficiente de disponibilidad mecánica
1. Arranque Las características de la roca hacen necesario su arranque mediante perforación y voladura.
a) Perforación
El equipo de perforación programado en base a las necesidades previstas de producción,
corresponde a los de alta presión, capaces de perforar en diámetros de 100 – 150 mm, del
tipo carro diesel autopropulsado, con compresor y provisto de martillo de fondo.
b) Voladuras
Las voladuras debería principio plantearse con una periodicidad de dos voladuras al mes, ya
que el espaciado temporal de las mismas presenta ventajas, tales como una mayor eficiencia
operativa al existir menos tiempos muertos por los preparativos; menor alteración ambiental
por ruidos, polvo, vibraciones, menor coste de transporte de explosivo, etc.
2. Movimiento del todo-uno Una vez realizada la voladura, excavadoras hidraúlicas con capacidad de cazo suficiente
efectúan la carga del todo – uno sobre volquetes que lo transportan a la instalación de
trituración si tiene la calidad adecuada o a la escombrera si es estéril.
El transporte se calcula con volquetes de 35t a 55t y las excavadoras hidráulicas que se van
a probar son de 2 y 3 m3 de capacidad de cazo. Según los rendimientos obtenidos y
teniendo en cuenta que sólo se trabajará un relevo diario, se proponen los equipos
siguientes:
Retroexcavadora: 1 Excavadora Komatsu PC 450
Transporte interior: 2 Volquetes de 35 t
VIABILIDAD ECONÓMICA DEL PROYECTO
A la hora de plantearnos el modelo de explotación nos enfrentamos a dos posibilidades
claramente diferenciadas:
Adquisición de la maquinaria necesaria para la puesta en marcha y la explotación de la
cantera. A este escenario le denominaremos E1AM (Escenario 1 Adquisición de Maquinaria).
Subcontratación de la operación desarrollada en la cantera, lo que significa el arrendamiento
tanto de la maquinaria como del personal necesario para su uso. A este otro escenario nos
referiremos de ahora en adelante como E2SO (Escenario 2 Subcontratación de la
Operación).
Todo el estudio económico se ha realizado teniendo en cuenta estas dos posibilidades de
desarrollo del proyecto.
Los costes de ambas alternativas respectivamente, se expresan en las figuras 9 y 10
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
AÑO 1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO5 AÑO6 AÑO7 AÑO8 AÑO9 AÑO10
€
INGRESOS COSTES COSTES FIJOS COSTES VAR
Figura 9: Costes Escenario 1 Adquisición de Maquinaria
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
AÑO 1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO5 AÑO6 AÑO7 AÑO8 AÑO9 AÑO10
€
INGRESOS COSTES COSTES FIJOS COSTES VAR
Figura 10: Costes Escenario 2 Subcontratación de la Operación
Estimados los costes, los ingresos (precio unitario árido = 3 €/t, precio unitario caliza
cemento = 3 €/t), el cash-flow generado y el free cash-flow acumulado, que se puede ver en
la figura 11, calculamos los diferentes métodos de valoración económica, los cuales nos
permitirán elegir cual de los dos escenarios la rentabilidad de la cantera.
FREE CASH-FLOW ACUMULADO
-1.500.000
-1.000.000
-500.000
0
500.000
1.000.000
1.500.000
AÑO 0 AÑO 1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO5 AÑO6 AÑO7 AÑO8 AÑO9 AÑO10
CF - E1AM ACUM
CF - E2SO ACUM
Figura 11: Free cash-flow acumulado
Los métodos de valoración utilizados son:
Criterio del Payback
Criterio del Ratio Coste-Beneficio
Criterio del Valor Actual Neto
Criterio del la Tasa de Rendimiento Interno
Pero centramos nuestra atención en los dos últimos.
El valor actual neto (VAN) o valor capital de una inversión es el valor actualizado de todos los
flujos de caja esperados. La gran ventaja de este método es la consideración del carácter
temporal de los flujos.
El inconveniente es determinar el tipo de actualización o descuento al cual actualizaremos
los flujos de caja esperados.
Para ello suponemos que la financiación de nuestro proyecto es 50% propia y 50% ajena, lo
que nos da una tasa de descuento del 7%.
De todos los métodos es el más tenido en cuenta al comparar varias opciones de inversión,
debido a que tiene en cuenta todos los flujos esperados, el momento en que se producen y
debido a que homogeniza todos los flujos a su valor actual.
En la figura 11 se muestra el cálculo del Valor Actual Neto con tasa de descuento del 7 % y
el cálculo de la Tasa Interna de Retorno para los dos Escenarios.
VALOR ACTUAL NETO Y TASA DE RENDIMIENTO INTERNO
-600.000
-400.000
-200.000
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
1% 4% 7% 10% 13% 16% 19% 22% 25% 28% 31%
€
E2SO T.I.R.: 24,3%
E1AM T.I.R.: 14,2%
Figura 11: VAN (tasa de descuento = 7 %) y TIR para los dos Escenarios
En base a lo anteriormente expuesto entendemos que la forma más eficiente de gestionar la
cantera es el Escenario 2 Subcontratación de Operación por que, aunque el valor actual neto
es sensiblemente inferior, la tasa de rendimiento interno es superior al tipo de interés del
mercado y está por encima de la TIR del escenario E1AM, la recuperación de la inversión se
realiza antes, además la inversión inicial es sustancialmente menor y el ratio Coste-Beneficio
es mucho mejor en la opción E2OS.
CONCLUSIONES
El proyecto es técnica y económicamente viable
BIBLIOGRAFÍA
1. LOPEZ JIMENO, Carlos: “Manual de áridos”: Entorno Gráfico S.L., 1994.
2. SUAREZ ,L.: “Áridos” . Colegio Oficial de Geólogos de España, 1994.
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a cielo abierto”. ITGE, Madrid, 1991.
4. ARTEAGA RODRIGUEZ, Ricardo: “Manual de evaluación técnico-económica de
proyectos mineros de inversión”. ITGE, Madrid, 1991.
5. LOPEZ JIMENO, Carlos: “Manual de perforación y voladuras de rocas”. ITGE,
Madrid, 1994.
6. “Manual de rendimiento”. CATERPILLAR, 1997.
7. Apuntes de prácticas de simulación y análisis de inversión en exploración minera.
E.T.S.I. Minas, 2003.
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9. “Instrucción de hormigón estructura”. Ministerio de fomento, 2000.
10. AYALA CARCEDO, Francisco J.: “Manual para el diseño, construcción y
mantenimiento de pistas mineras”. IGME, Madrid, 1986.
11. BUENO CAMPOS, Eduardo: “Economía de la empresa”. Pirámide, 1989.
12. AMAT SALAS, Oriol: “Comprender la contabilidad y las finanzas”. Gestión 2000,
1998.
Direcciones internet
www.komatsu.com
www.ine.es
www.mtas.es (ministerio de trabajo y asuntos sociales)
www.irpf.net
