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10 variabilidad costos caminos mineros

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Variación costos

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10 variabilidad costos caminos mineros

  1. 1. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 1 AGRADECIMIENTOS Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Tesis para optar al título de Ingeniero Civil en Obras Civiles Profesor Patrocinante MBA Sr. Jorge Alvial Pantoja OSCAR HERNÁN VERGARA DELGADO SANTIAGO – CHILE 2013
  2. 2. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 2 Dedico este trabajo a todas aquellas personas que estuvieron junto a mi lado a lo largo de todo este proceso. A mi mamá Natalia, por todo su amor, cariño y consejos entregados. A mi papá Hernán, por ser el guía y compañero que siempre ha estado presente. A mi hermana Daniela, por sentir que mis pequeños logros son parte de los suyos. A mi polola Carolina, por tener la paciencia de aceptarme tal cual soy. Gracias por todo.
  3. 3. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 3 AGRADECIMIENTOS Quiero aprovechar de entregar en estas líneas mi profundo agradecimiento a las personas que lograron que el presente trabajo de titulación haya llegado a buen término. Dar las gracias a Sra. Paula Barrientos por ser mi jefa de práctica y ser el nexo para poder realizar mi memoria de título en la Vicepresidencia de Proyectos de Codelco; a Marlene López Ch. quien me incentivó a realizar éste trabajo, siendo un tremendo apoyo en todo este proceso; al Sr. Mario Urra y Sra. Loreto Rubio quienes me recibieron y me dieron todo el apoyo en el ámbito de Sustentabilidad; al Sr. Aurelio Núñez y al Sr. Alejandro Rojas, por su disposición reflejada en la ayuda prestada en todo momento; al Sr. Vladimir Paredes y Fidel Flores quienes participaron en mi trabajo en el área de control de riesgos; al Sr. Iván Zurita y a la Srta. Melisa Cárdenas, por su apoyo en el área de modelo de costos y al Sr. Elías Pino por su colaboración en la corrección y comentarios finales de la Memoria. Es a esta empresa donde tengo mis mayores agradecimientos, a todos los grandes profesionales que trabajan aquí, en especial a don Alejandro Espinoza C, Ingeniero Civil, Director de Macro disciplina Civil Estructural, quién me recibió como una persona más, desde el momento del término de mi práctica en la corporación, prestándome toda la colaboración y convirtiéndose en mi tutor a lo largo de éste trabajo. No puedo dejar de plasmar mi gratitud a todos aquellos profesionales que siempre me entregaron parte de su tiempo, escuchando mis inquietudes y respondiendo las preguntas que surgieron a lo largo del proceso, dichas personas son, Sr. Carlos Ibáñez; Sr. Jorge Poblete; Sr. Franklin Jiménez; Sr. Marcelo González; Sr. Jorge González; Sr. Roberto Quevedo; Sr. Julio Moraga; Sr. Omar oliva y en general a todas aquellas personas que son parte de dicha empresa.
  4. 4. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 4 ÍNDICE DE CONTENIDOS RESUMEN………………………………………………………………………………………………………………… 10 SUMMARY………………………………………………………………………………………………………………...11 I. INTRODUCCIÓN........................................................................................................................................12 1.1 Generalidades ..............................................................................................................................12 1.2 Objetivos ......................................................................................................................................13 1.2.1 Objetivo General .................................................................................................................13 1.2.2 Objetivos Específicos..........................................................................................................13 1.3 Alcance .........................................................................................................................................14 1.4 Metodología de Trabajo...............................................................................................................14 1.5 Definiciones Relevantes ...............................................................................................................15 1.5.1 Camino de Alta Montaña....................................................................................................15 1.5.2 CAPEX ..................................................................................................................................17 1.5.3 OPEX ....................................................................................................................................17 1.5.4 Fase de Prefactibilidad (Ingeniería Conceptual)..............................................................18 1.5.5 Fase de Factibilidad (Ingeniería Básica)...........................................................................19 1.5.6 Fase de Ejecución (Ingeniería de Detalle) ........................................................................19 1.6 Estudio del Estado del Arte ..........................................................................................................20 1.6.1 Camino Ventana Castro......................................................................................................20 1.6.2 Camino Riecillos..................................................................................................................21 1.6.3 Camino Pocuro 1.................................................................................................................21 1.6.4 Camino a Túneles de Relaves- Pocuro 2 ...........................................................................21 1.7 Análisis de Normativa Relativa a Caminos Mineros de Montaña................................................22 1.7.1 Estudio de Normativa Nacional.........................................................................................22 1.7.2 Normativa Internacional....................................................................................................26 1.7.3 Normativa Interna de la Vicepresidencia de Proyectos ..................................................27 1.8 Recomendaciones de Normativa a Utilizar..................................................................................28 II. PARÁMETROS NECESARIOS PARA LA DEFINICIÓN DEL TRAZADO DE CAMINOS ............30 2.1 Estudios Técnicos .........................................................................................................................30
  5. 5. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 5 2.1.1 Topografía...........................................................................................................................30 2.1.2 Hidrología............................................................................................................................30 2.1.3 Meteorología .......................................................................................................................31 2.1.4 Geología...............................................................................................................................32 2.1.5 Mecánica de Suelos y Geotecnia ........................................................................................33 2.1.6 Geomorfología.....................................................................................................................35 2.1.7 Estudio de Riesgos Geológicos...........................................................................................35 2.1.8 Análisis de Pertinencia.......................................................................................................37 2.1.9 Estudio de Impacto Ambiental ..........................................................................................38 2.1.10 Estudio de Tránsito ............................................................................................................39 2.2 Análisis de diseño.........................................................................................................................39 2.2.1 Diseño General....................................................................................................................39 2.2.2 Diseño de Taludes...............................................................................................................56 2.2.3 Sección Transversal............................................................................................................57 2.2.4 Obras de Protección de la Plataforma...............................................................................59 2.2.5 Integración en el Entorno: Soluciones Sustentables........................................................65 2.2.6 Alternativas para Carpeta de Rodado ...............................................................................65 2.2.7 Señalética.............................................................................................................................74 2.2.8 Importancia del diseño geométrico como factor influyente en la variabilidad de costos 76 III. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS................................................................................................................77 3.1 Condiciones de Sitio.....................................................................................................................77 3.1.1 Características y Emplazamiento ......................................................................................77 3.1.2 Topografía...........................................................................................................................78 3.1.3 Hidrología............................................................................................................................78 3.1.4 Hidrogeología......................................................................................................................79 3.1.5 Meteorología .......................................................................................................................80 3.1.6 Geología...............................................................................................................................84 3.1.7 Geomorfología.....................................................................................................................88 3.1.8 Riesgos Geológicos..............................................................................................................90
  6. 6. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 6 3.1.9 Control de Avalanchas........................................................................................................98 3.2 Metodología constructiva ............................................................................................................99 3.2.1 Actividades Previas ..........................................................................................................100 3.2.2 Obras Específicas..............................................................................................................101 3.2.3 Obras de Arte ....................................................................................................................102 3.2.4 Mejoramiento de Caminos ...............................................................................................102 3.3 Suministro de equipos y materiales...........................................................................................105 3.4 Rendimientos estimados............................................................................................................105 3.5 Cumplimiento de criterios preestablecidos ...............................................................................106 3.5.1 Calidad de ingeniería........................................................................................................106 3.5.2 Criterios de Diseño ...........................................................................................................107 3.6 Ingeniería de apoyo de diseño en terreno.................................................................................107 3.7 Plan de Mantenimiento de caminos ..........................................................................................108 3.7.1 Mantenimiento Rutinario.................................................................................................108 3.7.2 Mantenimiento Periódico.................................................................................................109 3.7.3 Mantenimiento Diferido...................................................................................................109 3.8 Consideraciones constructivas en situaciones de riesgo ...........................................................109 3.8.1 Terraplenes construidos con materiales muy húmedos ...............................................109 3.8.2 Terraplenes y Pedraplenes de gran altura .....................................................................110 3.8.3 Taludes de alto riesgo.......................................................................................................110 IV. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS DE RIESGO .....................................................................................113 4.1 Definiciones................................................................................................................................113 4.1.1 Análisis de Causa ..............................................................................................................113 4.1.2 Magnitud de Riesgo (MR).................................................................................................114 4.1.3 Probabilidad de Ocurrencia.............................................................................................115 4.1.4 Consecuencia.....................................................................................................................116 4.2 Matriz de Magnitud de Riesgo (MR) ..........................................................................................117 4.3 Escenarios de Riesgo ..................................................................................................................118 4.3.1 Riesgos asociados a la gestión del proyecto...................................................................118 4.3.2 Riesgos asociados a la salud de las personas .................................................................121
  7. 7. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 7 4.4 Identificación de Zonas de Alto Riesgo de Accidentes en Carreteras........................................123 4.4.1 Procedimiento de Evaluación de Sitios de Alto Riesgo..................................................124 4.4.2 Criterios para la jerarquización de riesgos.....................................................................125 4.5 Limitaciones del Método............................................................................................................126 V. ANÁLISIS DE COSTOS...........................................................................................................................128 5.1 Metodología de estimación de costos .......................................................................................128 5.1.1 Costos Directos .................................................................................................................129 5.1.2 Costos Indirectos ..............................................................................................................130 5.1.3 Costos del dueño...............................................................................................................131 5.1.4 Contingencias....................................................................................................................132 5.1.5 Allowance (Factor de Crecimiento).................................................................................132 5.2 Modelo de Costos ......................................................................................................................133 5.2.1 Metodología del Modelo de Costos.................................................................................134 5.2.2 Implementación del Modelo ............................................................................................135 VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................................163 VII. REFERENCIAS.........................................................................................................................................169 VIII. ANEXOS ....................................................................................................................................................173 8.1 ANEXO A: Aplicabilidad del Manual de Carreteras a caminos de Alta Montaña.......................173 8.2 ANEXO B: Ingreso de un proyecto vial al SEIA – Permisos Ambientales Sectoriales (PAS)........177 Índice de Ilustraciones Ilustración II-I: Edades Geológicas..........................................................................................................33 Ilustración II-II: Clasificación de Riesgos Geológicos ............................................................................37 Ilustración II-III: Diagrama Decisional de Pertinencia de Ingreso al SEIA ..........................................38 Ilustración II-IV: Distancia de frenado versus distancia de visibilidad en curvas horizontales ........47
  8. 8. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 8 Ilustración II-V: Distancia de frenado versus distancia de visibilidad en curvas verticales ..............49 Ilustración II-VI: Bombeo de un Camino ................................................................................................53 Ilustración II-VII : Pista de Frenado o Rampa de Emergencia..............................................................55 Ilustración III-I: Vista General Camino Ventana Castro.........................................................................78 Ilustración III-II: Diagrama de Convergencia de Placas ........................................................................85 Ilustración III-III: Esquema del cambio de ángulo o de subducción de la Placa de Nazca entre los 20° y 30° Latitud Sur ..................................................................................................................................86 Ilustración III-IV: Creación de Fallas Conjugadas..................................................................................87 Ilustración III-V: Estabilidad de la Nieve................................................................................................96 Ilustración III-VI : Esquema de corte en roca Ripiable........................................................................111 Ilustración III-VII: Esquema de corte en roca no Ripiable..................................................................112 Ilustración IV-I: Procedimiento de evaluación de sitios de alto riesgo..............................................124 Ilustración VIII-I: Diagrama de Flujo Resumen: Ingreso caminos de alta montaña en el SEIA........181 Índice de Tablas Tabla I-I: Sobrecargas básicas mínimas de nieve en kgf/m2 (Extracto NCh431 – 2010)....................16 Tabla II-I: Tiempo de Reacción de Frenado ............................................................................................46 Tabla II-II: Peraltes recomendados para curvas horizontales...............................................................50 Tabla II-III: Pendiente Relativa al borde .................................................................................................52 Tabla III-I: Ubicación de estaciones Pluviométricas...............................................................................79 Tabla III-II: Estaciones Meteorológicas, Parámetros registrados y Periodo de Mediciones...............80 Tabla III-III: Sismicidad Zona Central de Chile .......................................................................................91 Tabla III-IV: Rendimientos de Construcción.........................................................................................106 Tabla IV-I: Criterios para la determinación de los riesgos de gestión ................................................115 Tabla IV-II: Criterios de Probabilidad - Seguridad ...............................................................................116 Tabla IV-III: Criterios de Consecuencia – Seguridad............................................................................116 Tabla IV-IV: Matriz para determinar la magnitud de riesgo................................................................117 Tabla IV-V: Riesgos asociados a la gestión del proyecto......................................................................118 Tabla IV-VI: Riesgos asociados a la salud de las personas...................................................................121 Tabla V-I: Matriz de Antecedentes.........................................................................................................137 Tabla V-II: Actividades que generan costos indirectos ........................................................................143 Tabla V-III: Actividades que generan costos por allowance................................................................146 Tabla V-IV: Actividades que generan costos para el dueño.................................................................148 Tabla V-V: Actividades que generan costos directos............................................................................150 Tabla VIII-I: Consideraciones para la presentación de una DIA y EIA, según Ley 19.300 ................182 Tabla VIII-II: Estructura mínima de los informes desarrollados por la VP, en la confección de DIA y EIA..............................................................................................................................................................183
  9. 9. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 9 Tabla VIII-III: Plazos estimados para de aprobación de DIA y EIA.....................................................184 Tabla VIII-IV: Permisos Ambientales Sectoriales, relativos a Caminos de Montaña .........................185 Índice de Gráficos Gráfico IV-I: Ponderación de Riesgos según su jerarquización.......................................................................125 Gráfico V-I: Asignación de Costos sin Ponderación..............................................................................................155 Gráfico V-II: Asignación de Costos con Ponderación...........................................................................................156 Gráfico V-III: Distribución de Costos por Áreas específicas.............................................................................157 Gráfico V-IV: Distribución de Costos sin Ponderación........................................................................................158 Gráfico V-V: Distribución de Costos por área Ponderados ...............................................................................159 Gráfico V-VI: Distribución de Costos Estructuras Principales.........................................................................160 Gráfico V-VII: Variabilidad Precio Cantidad de las Principales Estructuras..............................................161 Gráfico V-VIII: Valores Promedio por Metro Lineal de cada Estructura.....................................................162
  10. 10. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 10 RESUMEN La presente memoria de título tiene como propósito establecer parámetros para la definición de un camino de alta montaña en Chile y a la vez realizar un estudio de todos aquellos factores que influyen en la variabilidad de costos de este tipo de caminos, tomando como base el proyecto en desarrollo llamado “Mejoramiento a Camino Ventana Castro” correspondiente a CODELCO Chile División Andina; camino que de acuerdo a la zona geográfica en que se encuentra la minera, presenta características propias de alta montaña, ya que existen condiciones meteorológicas severas y variadas, tales como precipitaciones sólidas, fuertes vientos y generación de avalanchas o rodados durante el invierno. Para la realización de este estudio se ha contemplado hacer un análisis de los estándares de la corporación, la aplicabilidad del Manual de Carreteras y la normativa nacional e internacional en éstos proyectos. A la vez y a modo de complementar con información relevante en caminos de alta montaña, se considera añadir información económica con datos del proyecto “Camino Maitenes Confluencia”, elaborado por división El Teniente. Una vez obtenidos los antecedentes necesarios para la definición del trazado de caminos, se procederá a armar una matriz que definirá el nivel de antecedentes previos a la realización del proyecto. El nivel de estos antecedentes se medirá de acuerdo a la importancia que tenga cada estudio en el proyecto. Finalmente se establece un modelo de costos de acuerdo a los antecedentes previos que se obtengan en cada uno de estos factores, otorgando una ponderación en base a lo consultado a experiencias de expertos.
  11. 11. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 11 SUMMARY The present thesis has the purpose to establish parameters for the definition of a high mountain road in Chile and also conduct a study of all the factors influencing the variability of costs of such roads, based on the development project called "Mejoramiento Camino Ventana Castro" Andina Division from CODELCO Chile; which according to the geographical area where the mine is located, presents high mountains characteristic, severe and changeable weather conditions, such as rainfall solid, strong winds and avalanche or slides winter. For this study has provided an analysis of corporate standards, the applicability of Manual de Carreteras, national and international regulations on these projects. At the same time and as a complement to relevant information in high mountain roads, is considered economic information added whit data from the project "Camino Maitenes Confluencia" prepared by El Teniente. After obtaining the necessary antecedents for the definition of the layout of roads, will proceed to build a matrix that will define the antecedent level before the project. The level of this antecedents is measured according to the importance of each study on the project. Finally, establishes a cost model based on previous antecedents obtained in each of these factors, providing a weighting based on the experiences of experts consulted.
  12. 12. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 12 I. Introducción 1.1 Generalidades Durante los últimos años, la Vicepresidencia de Proyectos de Codelco (en adelante VP), a través de su Gerencia Funcional de Ingeniería y Procesos (en adelante GFIP), ha elaborado un marco de referencia, cuya finalidad es establecer un estándar para el desarrollo de sus proyectos, coherente con la normativa vigente nacional, internacional y la propia, para las distintas fases de Ingeniería. La GFIP interviene en cuatro de las etapas del ciclo de vida de un proyecto de ingeniería, cada una de estas fases está asociada a un costo de inversión (denominado CAPEX), el que es sometido a distintas aprobaciones antes de pasar a la fase siguiente. Fase de Perfil corresponde a la identificación de las oportunidades para el desarrollo de los proyectos. En Codelco, esta etapa la realiza el Cliente, vale decir la División que operará el futuro activo cuando el proyecto haya finalizado. Fase de Prefactibilidad (Ingeniería Conceptual) es la etapa de generación y selección de alternativas de proyectos. En Codelco, esta etapa la realiza el Gestor – Ejecutor, vale decir la GFIP - VP. En esta etapa el nivel de precisión del CAPEX varía entre el 20 y el 25%. Fase de Factibilidad (Ingeniería Básica)es la etapa de desarrollo de la alternativa seleccionada. En Codelco, esta etapa la realiza la GFIP - VP. El nivel de precisión del CAPEX varía entre el 10% y el 15%. Ingeniería de Detalle es la etapa que completa el diseño detallado del activo que se va a construir. En Codelco, esta etapa la realiza la GFIP - VP. El nivel de precisión del CAPEX debe fluctuar entre el 5% al 10%. En esta etapa se debe contar con la información mínima establecida y los criterios de diseño pertinentes, de lo contrario se deben realizar los estudios necesarios para completar la información. Ejecución (Inversional) es la etapa de construcción, montaje y puesta en marcha del nuevo activo, donde se busca capturar la promesa ofrecida privilegiando los aspectos plazo, costo, calidad y sustentabilidad. En Codelco, esta etapa la realiza la Gerencia de Construcción de la VP con el apoyo técnico de la GFIP. Fase de Operación es la etapa en que el nuevo activo entra en producción, siendo operado de acuerdo con el diseño del proyecto. En Codelco, esta etapa la realiza el cliente.
  13. 13. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 13 De aquí nace la relevancia para la GFIP de contar con un modelo de costos que permita asegurar un CAPEX al nivel deseado, evitando así la inyección de recursos adicionales en etapas posteriores. En consecuencia, esta memoria pretende ser un aporte para la GFIP, tanto desde el punto de vista teórico y económico, tomando como referencia documentos emitidos por la VP en el desarrollo de sus proyectos. Para este efecto se ha analizado el proyecto - Mejoramiento de Caminos Ventana Castro, correspondiente a Expansión Andina a 240 ktpd. 1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo General Establecer criterios para mejores prácticas de diseño y construcción de caminos de alta montaña e identificar cómo estos influyen en la variabilidad de costos para los proyectos desarrollados por la Gerencia Funcional de Ingeniería y Procesos (GFIP) de la Vicepresidencia de Proyectos (VP). 1.2.2 Objetivos Específicos  Establecer los parámetros necesarios para definir Camino Mineros de Montaña.  Identificar la normativa vigente, nacional e internacional aplicable a este tipo de caminos.  Definir los aspectos relevantes de diseño y constructibilidad de caminos, para mejores prácticas de seguridad, que influyen en la variabilidad de costos.  Definir los aspectos relevantes de sustentabilidad, que influyen en la variabilidad de costos.  Establecer un modelo de costos considerando los parámetros analizados anteriormente.
  14. 14. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 14 1.3 Alcance La realización de esta memoria implica el estudio del diseño y la construcción de caminos mineros de alta montaña de los proyectos desarrollados por la VP, con el fin de obtener un modelo de costos asociado a la ejecución de éstos para proyectos futuros. 1.4 Metodología de Trabajo Para la realización de este trabajo se ha contemplado hacer un análisis de los estándares de la corporación, la aplicabilidad del Manual de Carreteras y la normativa nacional e internacional en éstos proyectos. Se ha considerado la evaluación de un proyecto de mejoramiento caminero, actualmente en ejecución, elaborado para el proyecto Expansión Andina a 244 ktpd. Este proyecto es: “Mejoramiento a Camino Ventana Castro”. A la vez y dado que este último no considera características importantes en caminos de alta montaña, se considera complementar solo la información económica con la información del proyecto “Camino Maitenes Confluencia”, elaborado por división El Teniente. Los puntos a evaluar en este proyecto son los siguientes:  Condiciones del Sitio: Accesibilidad, Altura, Meteorología, Condiciones Ambientales, Geología, Geotecnia, Hidrología.  Ingeniería Desarrollada: Criterios de Diseño, Ingeniería para Licitar, Aspectos de Refuerzo y Estabilidad, Estimación de Costos de Capital (CAPEX) y Costos de Operación (OPEX).  Características Constructivas: Modo Contractual, Criterios de Selección, Metodología, Horas Hombre (HH), Accidentabilidad, Rendimientos, Suministros (Áridos, Repuestos), Ingeniería de Apoyo.
  15. 15. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 15  Características de Operación: Frecuencia de Tráfico, Costo de Operación (OPEX), Imprevistos.  Aspectos Normativos: Permisos Sectoriales, Permisos Ambientales, Permisos Gubernamentales, Etc. Previo a esto, se requiere conocer las definiciones relevantes que aporten mayor comprensión a los conceptos básicos de este trabajo. 1.5 Definiciones Relevantes 1.5.1 Camino de Alta Montaña Es aquel cuyo trazado se emplaza en un terreno montañoso relativamente elevado, a una altitud que en Chile es variable, la cual depende de condiciones geográficas y climáticas particulares (Norma AASTHO). A lo largo de Chile, se propone considerar el nivel de alta montaña, al establecido por la zona en que la carga de nieve supere los 200 kgf/m2 , de acuerdo a lo establecido en la Tabla 1 de la Norma NCh 431 – 2010 “Cargas básicas de nieve, pg, expresada en kilógramos por metro cuadrado (kg/m2 )”. Esta sobrecarga de nieve se determina por medición directa del espesor de nieve caída sobre la superficie horizontal.
  16. 16. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 16 Tabla I-I: Sobrecargas básicas mínimas de nieve en kgf/m2 (Extracto NCh431 – 2010) Fuente: NCh0431 – 2010. Diseño estructural – Cargas de Nieves (x) No hay información De la tabla se puede extraer que a partir de la Latitud 26° y hasta la Latitud 29°, que corresponde a la ciudad de Chañaral hasta Coquimbo respectivamente, se define una cota de camino de alta montaña, desde los 2.500 m.s.n.m. Desde ese punto (Latitud 29°) y hasta la Latitud 32°, que corresponde a la ciudad de Petorca (NCh431 – 1977), un camino de alta montaña queda definido a partir de los 2.000 m.s.n.m. Por lo tanto desde Petorca (Latitud 32°) hacia el sur, un camino de alta montaña queda definido desde los 1.250 m.s.n.m. Los caminos de alta montaña poseen cambios longitudinales y transversales abruptos, lo que hace que requirieran de gran cantidad de rellenos y/o fuertes excavaciones para mantener un alineamiento horizontal y vertical aceptable1 (Norma AASTHO). Las principales características de un camino de alta montaña de acuerdo a lo establecido por(ALTAMIRA, S/A)son:  Terreno rocoso, disgregado o compacto, en el que casi siempre es necesario la utilización de voladuras. 1 Se entenderá por alineamiento horizontal y vertical aceptable, a lo expuesto en el capítulo II, punto 2.2.1.3 y 2.2.1.4 “Recomendaciones para Trazado Planimétrico y Altimétrico respectivamente”. 17° - 26° 26° - 29° 29° - 32° 32° - 34° 34° - 36° 36° - 38° 38° - 42° 42° - 48° 48° - 55° 1.250 a 1500 0 25 25 200 300 300 300 200 x 1.500 a 1.750 0 25 25 300 700 1450 450 300 x 1.750 a 2.000 0 50 50 400 860 1620 600 x x 2.000 a 2.500 x 100 200 590 1100 1875 x x x 2.500 a 3.000 x 200 260 880 x 2270 x x x 3.000 a 3.500 x 300 360 1300 x x x x x 3.500 a 4.000 x x 480 1950 x x x x x sobre 4.000 x x 625 x x x x x x Altitud M Latitud Geográfica (sur) del lugar
  17. 17. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 17  Red de drenaje bien definida, donde los caudales que ésta transporta son en su mayoría intermitentes pero muy intensos, obligando al proyectar obras de encauzamiento, defensas y disipación de la energía que conlleva el agua.  Paisaje único con perspectivas, puntos de vistas, formas y colores variables, por lo que la construcción del camino puede impactar fuertemente sobre el medio ambiente visual en el que se inserta.  Clima severo, que determina la presencia de hielo, nieve, lluvias, caídas de rocas, aluviones, aludes y avalanchas, con lo que debe tomarse en cuenta sus efectos sobre la seguridad de las personas en la circulación y operación de los vehículos.  En altura se tiene un bajo contenido de oxígeno en el aire que afecta al metabolismo de las personas y operación de los vehículos.  La topografía por lo general presenta dificultades en la accesibilidad a la zona de estudio, provocando que deban utilizarse métodos de medición indirectos para el desarrollo del trazado y parte del diseño. 1.5.2 CAPEX Corresponde al valor que se le otorga a la estimación de los costos de capital. Este valor contempla la estimación hecha para costos directos, costos indirectos y costos del dueño. Según la etapa en la cual se encuentre el proyecto se le otorga al Capex un porcentaje de precisión que va aumentando a medida que el proyecto vaya avanzando (REF1 ). 1.5.3 OPEX Corresponde al valor que se le otorga a la estimación de los costos de operación. Este costo contempla el valor otorgado a la operación y mantención de los proyectos y al igual que el Capex presenta un rango de precisión que va aumentando a medida que avanza el proyecto (REF1 ).
  18. 18. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 18 1.5.4 Fase de Prefactibilidad (Ingeniería Conceptual) Corresponde al análisis técnico económico de las distintas alternativas de inversión que dan solución al diseño planteado. Los objetivos de la prefactibilidad se cumplen a través de la preparación y evaluación de proyectos que permitan reducir los márgenes de incertidumbre a través de la estimación de los indicadores de rentabilidad socioeconómica y privada que apoyan la toma de decisiones de inversión (THOMPSON, S/A). Este estudio debe concentrarse en la identificación de alternativas y en el análisis técnico de las mismas, el cual debe ser incremental, es decir, debe realizarse comparando la situación “con proyecto” con la situación “sin proyecto”. Para Codelco, en esta etapa, el nivel de precisión del CAPEX varía entre el 20 y el 25% mientras que el OPEX varía entre el 10 y 15% de precisión (REF1 ). El estudio de Prefactibilidad, de acuerdo a lo establecido por (THOMPSON, S/A) debe contemplar por lo menos los siguientes aspectos:  El Diagnóstico de la situación actual, que identifique el problema a solucionar con el proyecto. Para este efecto, debe incluir el análisis de la oferta y demanda del bien o servicio que el proyecto generará.  La identificación de la situación “Sin proyecto” que consiste en establecer lo que pasaría en caso de no ejecutar el proyecto, considerando la mejor utilización de los recursos disponibles.  El análisis técnico de la ingeniería del proyecto de las alternativas técnicas que permitan determinar los costos de inversión y los costos de operación del proyecto.  El tamaño del proyecto que permita determinar su capacidad instalada.  La localización del proyecto, que incluye el análisis del aprovisionamiento y consumo de los insumos, así como la distribución de los productos.  El análisis de la legislación vigente aplicable al proyecto en temas específicos como contaminación ambiental y eliminación de desechos.  La evaluación socioeconómica del proyecto que permita determinar la conveniencia de su ejecución y que incorpora los costos ambientales generados por las externalidades consistentes con la ficha ambiental.  Ficha ambiental.
  19. 19. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 19  La evaluación financiera privada del proyecto sin financiamiento que permita determinar su sostenibilidad operativa.  El análisis de sensibilidad y/o riesgo, cuando corresponda, de las variables que inciden directamente en la rentabilidad de las alternativas consideradas más convenientes. Además corresponde a la etapa donde se analizan diferentes opciones de soluciones del proyecto de ingeniería, seleccionándose una para ser estudiada con mayor detalle. Esta fase también se denomina INGENIERIA CONCEPTUAL. 1.5.5 Fase de Factibilidad (Ingeniería Básica) Busca generar una decisión definitiva sobre la realización del proyecto y la definición detallada de los aspectos técnicos así como el cronograma de actividades. En esta etapa se debe profundizar en el análisis de la mejor alternativa, recurriendo al levantamiento de información primaria para los diversos estudios del proyecto(THOMPSON, S/A). En base a los resultados de estos estudios, el grupo de formulación y evaluación determina la viabilidad de la alternativa seleccionada en todos sus aspectos. En esta etapa el rango de precisión para el Capex varía entre el 10% y 15% y para el Opex varía entre el 5% y 10% (REF1 ). En caso de ser necesario, se podría recomendar la reprogramación de inversiones o el redimensionamiento del proyecto, sujeto a la revisión de posibles cambios en los beneficios y costos cuantificados y no cuantificados. Se podría recomendar la reconsideración de alguna alternativa que se había analizado en la fase de prefactibilidad. Corresponde a la etapa donde se analiza el plazo y costo de la alternativa de solución seleccionada en la etapa de Prefactibilidad. Se denomina comúnmente INGENIERIA BASICA. 1.5.6 Fase de Ejecución (Ingeniería de Detalle) Esta es la etapa de desarrollo de la ingeniería a nivel de detalles, para el diseño seleccionado en la etapa anterior, su construcción y puesta en marcha. Durante la ejecución del proyecto, se debe poner énfasis
  20. 20. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 20 en la comunicación para tomar decisiones lo más rápido posible en caso de que surjan problemas. Se debe administrar el equipo del proyecto, discutiendo regularmente el progreso de éste y determinar las prioridades para las siguientes semanas. Corresponde a la etapa de INGENIERIA DE DETALLES de la opción seleccionada. En esta etapa el nivel de precisión del Capex varía entre el 5% y 10% y para el Opex, este valor no debe superar el 5% (REF1 ). 1.6 Estudio del Estado del Arte Dentro de los proyectos de la GFIP de la VP, que incluyen a caminos mineros de alta montaña, podemos nombrar: Ventana Castro, Riecillos, Pocuro 1 y Pocuro 2. Estos caminos están clasificados como Caminos de Construcción, es decir, de uso temporal y unidireccional, ubicados en los sectores Estero Castro en Río Blanco, Cajón de Estero Riecillos y Valle del Estero de Pocuro. A continuación se describe cada uno de ellos: 1.6.1 Camino Ventana Castro Este proyecto corresponde al mejoramiento del camino existente en la ribera sur del Estero Castro. Se inicia en el cajón Río Blanco en su empalme con el camino industrial de División Andina, en las proximidades del acceso a la mina subterránea por el portal Haulage II, desde aquí el camino se interna hacia el oeste con dirección a laguna La Cortina. El proyecto se caracteriza por tener pendientes fuertes, curvas pronunciadas y sin pavimento. Su longitud aproximada es de 6,1 km, con cota de inicio 2.880 msnm y cota de término 3.260 msnm. El mejoramiento considera como base el trazado existente, minimizando los movimientos de tierra. Son mejoramientos puntuales en los sectores que deban ser ensanchados para permitir el paso del camión de diseño.
  21. 21. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 21 1.6.2 Camino Riecillos El camino que se encuentra ubicado en el sector Riecillos nace en la ruta internacional 60-CH, Los Andes- Túnel Cristo Redentor, aproximadamente a 5 km al poniente de la bifurcación a Saladillo, internándose por el valle del mismo nombre. Este camino permitirá conectar la ruta 60 –CH con los portales P-34 de túnel proyectado T1 y P-35 de túnel proyectado T2. Su longitud aproximada es de 17 km, con una cota inicial de 1.280 msnm y cota de término de 2.770 msnm. El mejoramiento considera como base el trazado existente, minimizando los movimientos de tierra. Son mejoramientos puntuales en los sectores que deban ser ensanchados para permitir el paso del camión de diseño. 1.6.3 Camino Pocuro 1 Es un camino ubicado en el sector de Pocuro, el cual sirve como acceso al Sistema de Transporte de Relaves al Valle (STR) hasta el cajón de inicio del rápido El Toro, en las cercanías del portal del túnel Nº 2 del PRV. Su longitud Aproximada es de 30 km, con una cota de inicio de 1.280 msnm y una cota de término de 2.770 msnm. El mejoramiento considera como base el trazado existente, minimizando los movimientos de tierra. Son mejoramientos puntuales en los sectores que deban ser ensanchados para permitir el paso del camión de diseño. 1.6.4 Camino a Túneles de Relaves- Pocuro 2 Corresponde al mejoramiento del camino a los portales de los túneles de relave, que se inicia en el km 20.675, del sector de bifurcación del camino Pocuro, hasta el km 25.540, ubicado en el sector del portal de entrada del Túnel Nº 3 del PRV, en la quebrada Pocuro. Su longitud aproximada es de 4.9km, con una cota de inicio de 1.565 msnm y una cota de término de 1.641 msnm.
  22. 22. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 22 El mejoramiento considera como base el trazado existente, minimizando los movimientos de tierra. Son mejoramientos puntuales en los sectores que deban ser ensanchados para permitir el paso del camión de diseño. 1.7 Análisis de Normativa Relativa a Caminos Mineros de Montaña 1.7.1 Estudio de Normativa Nacional 1.7.1.1 Manual de Carreteras Dentro de los documentos imprescindibles para la realización de estudios de diseño y constructibilidad de caminos, a nivel general, es el Manual de Carreteras (MC) de la Dirección de Vialidad (DV) del Ministerio de Obras Públicas (MOP). Este documento contiene la información suficiente y necesaria para posicionarlo como cita de criterios de estudios, criterios de diseño y especificaciones técnicas para diferentes proyectos a nivel nacional. El Manual de Carreteras es un documento hecho para entregar las pautas, métodos, procedimientos, criterios aplicables, inspección y requisitos contractuales creados por la Dirección de Vialidad del MOP. Este manual está compuesto por 9 volúmenes, no todos aplicables a caminos de alta montaña.  Volumen Nº1: Planificación, Evaluación y Desarrollo Vial. (No aplica)  Volumen Nº2: Procedimientos de estudios Viales. (Aplica en su gran mayoría)  Volumen Nº3: Instrucciones y Criterios de Diseño. (Aplica en su gran mayoría)  Volumen Nº4: Planos de Obras Tipo. (Aplica solo en algunos aspectos)  Volumen Nº5: Especificaciones Técnicas Generales de Construcción (Aplica en su gran mayoría)  Volumen Nº6: Seguridad Vial. (Aplica solo en algunos aspectos)  Volumen Nº7: Mantenimiento Vial. (No aplica)  Volumen Nº8: Especificaciones y Métodos de Muestreo, Ensaye y Control. (Aplica solo en algunos aspectos)  Volumen Nº9: Estudios y Criterios Ambientales en Proyectos Viales. (No aplica)
  23. 23. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 23 En el desarrollo de proyectos de la VP, el MC es consultado con frecuencia, sin embargo se complementa con otras normativas debido principalmente a que el MC no considera todos los aspectos relacionados a seguridad y sustentabilidad para proyectos mineros, tampoco hace consideraciones especiales para instalaciones o sitios con condiciones particulares como es el caso usual en faenas mineras. En el Anexo A de este trabajo se analiza la aplicabilidad del Manual de Carreteras en caminos de alta montaña. 1.7.1.2 Normativa Nacional Relativa a la Etapa de Diseño  Ley N° 19300 – Bases Generales del Medio Ambiente Esta Ley establece las bases generales para un correcto marco legal y crea los instrumentos de gestión ambiental necesarios para disponer de un cuerpo legal de referencia. En lo referente a caminos de montaña, esta ley nos entrega los márgenes necesarios para discernir cuando y como el proyecto debe entrar al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA) y cuáles son los pasos a seguir en este caso. El Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), creado por esta Ley, sobre Bases Generales del Medio Ambiente, constituye el instrumento de gestión ambiental de carácter preventivo, cuyo objetivo central es determinar, previo a su ejecución, si el impacto de un determinado proyecto o actividad se ajusta a las normas vigentes. En efecto, el artículo 8 establece que aquellos proyectos que se someten al SEIA "solo podrán ejecutarse o modificarse previa evaluación de su impacto ambiental". Asimismo, en su artículo 9 establece que "las Declaraciones de Impacto Ambiental o Estudios de Impacto Ambiental se presentarán, para obtener las autorizaciones correspondientes, ante la Comisión Regional del Medio Ambiente de la Región en que se realizarán las obras materiales que contemple el proyecto o actividad, con anterioridad a su ejecución".
  24. 24. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 24 Según lo establecido en el artículo 3, se señala lo siguiente: “Sin perjuicio de las sanciones que señala la ley, todo el que culposa o dolosamente cause daño al medio ambiente, estará obligado a repararlo materialmente, a su costo, si ello fuera posible, e indemnizarlo en conformidad a la ley”. (Ley 19.300) Se debe tener claridad, cuándo un proyecto debe ser ingresado al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), y en el caso que deba entrar, cuál será el modo de ingreso, DIA O EIA.  NCh 1508 Of.2006. Geotecnia – Estudio de Mecánica de Suelos En esta norma se establecen los procedimientos mínimos que se deben cumplir en un estudio de mecánica de suelos para un proyecto u obra de ingeniería, determinando las propiedades mecánicas y/o hídricas del subsuelo necesarias para analizar la estabilidad, deformabilidad y/o conductividad hidráulica de la masa de suelo sometidas a cargas estáticas y/o dinámicas y/o la acción del agua. Esta norma no establece criterios de diseño, dado que estos corresponden al profesional competente autor del estudio. Esta norma considera tanto la experiencia chilena como la internacional.  Decreto Supremo N° 132. Reglamento de Seguridad Minera. Ministerio de Minería En sus artículos 350, 351 y 352, pertenecientes al Título VIII, Construcción de Proyectos y Obras Civiles en la Industria Extractiva Minera, el DS N° 132, hace referencia al diseño de caminos de acceso a las faenas mineras. No siendo específicas, se establecen ciertas bases a considerar para el diseño de caminos en cuanto a la amplitud o ancho de calzada, salidas de emergencia en zonas de alta pendiente, peraltes de seguridad, curvas, mantención y velocidades máximas de diseño.
  25. 25. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 25 1.7.1.3 Normativa Nacional Relativa a la Etapa de Construcción  NCh 349 Of. 99 – Prescripciones de Seguridad en Excavaciones Esta norma nos entrega las medidas mínimas de seguridad que deben adoptarse en los trabajos de excavaciones a tajo abierto, sin considerar por lo tanto excavaciones subterráneas. En proyectos camineros esta norma adquiere gran importancia debido a la gran cantidad de movimientos de tierra, cortes y terraplenes necesarios para poder lograr un buen trazado en la fase del diseño y su posterior ejecución.  D.S. Nº594/99 del Ministerio de Salud, Reglamento sobre Condiciones Sanitarias y Ambientales en los Lugares de Trabajo. Durante la etapa de construcción se generará material particulado producto de las excavaciones menores, tronaduras, movimiento y depósito de excedentes, tránsito de vehículos y maquinaria y gases de combustión. Este reglamento establece las condiciones sanitarias y ambientales básicas aplicables a los lugares de trabajo. En lo que se refiere a emisiones y calidad del aire los artículos Nº 32 a Nº 35 disponen que en los lugares de trabajo se deberá proporcionar condiciones ambientales y de ventilación confortables, que no causen molestias o perjudiquen la salud de los trabajadores. Se establecen además, límites máximos permisibles de aquellos agentes químicos y físicos que puedan provocar efectos adversos en el trabajador.  DS. Nº 160/2008, Ministerio de Economía Fomento y Reconstrucción, Reglamento de Seguridad para las Instalaciones y Operaciones de Producción, Refinación, Transporte y Almacenamiento, Distribución y Abastecimiento de Combustibles Líquidos. Se utilizará petróleo Diesel para equipos y maquinaria, el cual será provisto por la empresa distribuidora que opera actualmente al interior de la División Andina. Este decreto establece los requisitos mínimos de seguridad que deben cumplir las instalaciones de combustibles líquidos derivados del petróleo y
  26. 26. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 26 biocombustibles y las operaciones asociadas a la producción, refinación, transporte, almacenamiento, distribución y abastecimiento, así como las obligaciones de las personas naturales y jurídicas que intervengan en ellas.  Ordenanza General de Urbanismo y Construcción, Decreto Supremo N° 47/92 del Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU) En su artículo 5.8.3 establece las medidas que el responsable de la ejecución de las obras de construcción debe adoptar con el objeto de mitigar el impacto de las emisiones de polvo y material, tales como:  Regar el terreno en forma oportuna y suficiente durante el período en que se realicen las faenas de demolición, relleno y excavaciones.  Transportar los materiales en camiones con la carga cubierta.  Lavado del lodo de las ruedas de los vehículos que abandonen la faena.  Hacer uso de procesos húmedos en caso de requerir faenas de molienda y mezcla. 1.7.2 Normativa Internacional 1.7.2.1 Normativa Internacional Específica  Norma AASHTO. American Association of State Highway and Transport Officials.  Norma de la Japan Road Association, 1984, Manual for Slope Protection, Highway Earthwork Series.  Norma ASCE, Journals of the Soil Mechanics and Foundation Division.  Normas ASTM para Suelos y Rocas.  Normas MSHA. Mine Safety and Health Administration 1.7.2.2 Normativa Internacional co-relacionada  Norma ASTM. American Society for Testing Materials.
  27. 27. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 27  Norma AWWA. American Water Works Association.  Norma MSHA. Mine Safety and Health Administration.  Norma OSHA. Occupation, Safety and Health Administration. 1.7.3 Normativa Interna de la Vicepresidencia de Proyectos La GFIP de la VP ha elaborado un conjunto de documentos técnicos que constituyen un marco de referencia general para la ejecución de los proyectos que desarrolla la corporación a partir del año 2006. Estos documentos, denominados “documentos corporativos”, corresponden a especificaciones técnicas y criterios generales, los que se encuentran sustentados en tres bases. La primera es en las normas técnicas que regulan las condiciones de diseño en materia estructural, la segunda son las instalaciones existentes en las distintas divisiones de la corporación y la tercera es la amplia experiencia y lecciones aprendidas dentro de la corporación en el ámbito de la ingeniería civil estructural. En base a esto, los documentos se entienden como un estándar mínimo, no pueden ser exhaustivos debido a la gran cantidad de combinaciones de requerimientos, especificaciones y detalles que se puedan presentar en los distintos proyectos y a la gran variedad de condiciones ambientales y disposición del terreno de cada una de las divisiones de la corporación. Los documentos de referencia son los siguientes:  Guía “Contenidos Mínimos en Estudio de Impacto Ambiental” (SGP-GDS-AMB-GUI-002).  “Guía de buenas Prácticas para Hallazgos Arqueológicos y Paleontológicos” (SGP-DDS-AMB-GUI- 003).  Guía “Análisis de Pertinencia” (SGP-DDS-AMB-GUI-005).  Guía “Contenidos Mínimos en declaraciones de Impacto Ambiental” (SGP-GDS-AMB-GUI-001)  Criterio de Diseño Civil Caminos en Superficie (SGP-GI-CI-CDI-002)  Criterio de Diseño Civil Proyecto de Terraplenes y Pedraplenes (SGP-GI-CI-CRI-005)  Criterio de Diseño Civil Estructuras de Pasos a Desnivel. (SGP-GI-CI-CRT-003)
  28. 28. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 28  Criterio de Diseño Corporativo Geotécnico y Mecánica de Suelos. (SGP-GI-GE-CDI-001).  Criterios de Estudio para Ingeniería Cartográfica, Geomensura y Geodesia. (SGP-GI-CI-CRT-006).  Criterios de Diseño Civil Taludes en Caminos de Montaña. (SGP-GI-CI-CRT-004).  Especificación Técnica Civil de Caminos (SGP-GI-CI-ESP-002).  Especificación Técnica Civil Obras de Drenaje y Protección de Plataformas. (SGP-GI-CI-ESP-006).  Especificación Técnica Civil Obras Previas y Terracerías para Caminos en Superficie (SGP-GI-CI- ESP-003).  Especificación Técnica Corporativa Geotecnia – Estudios de Mecánica de Suelos (SGP- GI-GE-ESP- 001).  Especificación Técnica Civil Pavimentos y Bases para Caminos en Superficie. (SGP-GI-CI-ESP-005).  Especificación Técnica Civil Carpetas de Rodadura para Caminos en Superficie. (SGP- GI-CI-ESP- 004). 1.8 Recomendaciones de Normativa a Utilizar A la hora de definir la normativa que se utilizará en el diseño de un camino se debe mantener presente que se quiere conseguir una solución eficaz y eficiente, en una relación costo/beneficio óptima, con un estándar tanto en el ámbito técnico como en el sustentable. Como se ha mencionado, el Manual de Carreteras es un documento de uso a nivel nacional y que posee una completitud suficiente para establecer un estándar para la red vial de nuestro país; esta norma es obligatoria para el caso de caminos públicos, sin embargo, muchos de los caminos de la gran minería, y en particular, lo caminos de alta montaña, corresponden a caminos privados, con características que escapan al alcance del Manual de Carreteras. Pese a lo anterior, algunos de sus capítulos son factibles de considerar en el diseño de caminos de alta montaña de Codelco, conjugados con los documentos corporativos permiten obtener un proyecto vial con alto estándar. Por otra parte, la normativa internacional proporciona una herramienta de apoyo importante, especialmente cuando se trata de caminos de gran envergadura, en particular, la norma AASHTO es de consulta frecuente.
  29. 29. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 29 En consecuencia, para cada proyecto se recomienda generar un Criterio de Diseño particular, acorde con la magnitud del proyecto, y las necesidades específicas de la zona geográfica en la que se implementará, tomando como base el Manual de Carreteras y complementando los documentos corporativos. En el caso de proyectos de mayor envergadura se puede acudir, en caso de ser necesario, al estudio de Normativa Internacional. En cualquier circunstancia, se exige citar específicamente el origen de la información que se está empleando, indicando capítulo, sección, gráficos y/o tablas de la normativa específica.
  30. 30. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 30 II. Parámetros Necesarios para la Definición del Trazado de Caminos 2.1 Estudios Técnicos 2.1.1 Topografía En el estudio, elaboración y ejecución de cualquier proyecto de ingeniería de obras, es necesario el uso de la topografía. Para proyectos de caminos se requiere generar una cartografía de la zona de estudio, planos a escala 1:5.000 o 1:10.000 y para casos especiales, en escala 1:1.000, la cual debe levantarse dentro de los límites que indique el proyecto. Para realizar este estudio se efectuará un vuelo aéreo dentro de los límites del polígono, cuyas coordenadas están definidas en proyecto. Hay varios métodos para realizar este estudio, uno de ellos es el “Sistema Topográfico de Laser Aerotransportado” o LIDAR(SANDOVAL, 2006). Este sistema recoge información topográfica con alta precisión en tiempo real usando un barrido láser y GPS diferencial. Esto resulta en un tiempo de trabajo y proceso considerablemente menor (menos de 1/10 de lo normal). Se elimina considerablemente la influencia del clima y la vegetación. Otro sistema de levantamiento topográfico aéreo, es el que se compone de un avión no tripulado (UAV, por sus siglas en inglés) liviano y de pequeñas dimensiones que trabaja en conjunto con un software llamado Stretchout para el análisis y procesamiento digital de las imágenes tomadas durante el vuelo. Lo que logra esta solución es cartografía de alta precisión, incluso en condiciones climáticas menos favorables (viento, lluvia y nubes), donde la fotogrametría convencional no resulta aplicable por sus altos costos. 2.1.2 Hidrología A lo largo de un camino se requiere ubicar, diseñar y construir las obras de drenaje para que las diferentes corrientes de agua atraviesen el trazado de tal forma que se garantice la estabilidad de éste y se tenga el mínimo efecto sobre el medio ambiente.
  31. 31. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 31 La hidrología se encarga de estudiar el comportamiento principalmente de caudales y velocidades de una corriente de agua a partir de parámetros como la topografía, vegetación, área, pluviosidad, etc. Este estudio se realiza en base a planos de restitución a una escala adecuada y sobre los cuales se localizarán tanto la vía proyectada como las diferentes estaciones hidrometeorológicas e hidrográficas ubicadas en las diferentes cuencas a estudiar(AGUDELO, 2002). Con el caudal, altura y velocidad obtenidas para cada una de las corrientes que atraviesan el proyecto y de acuerdo a las condiciones físicas del sitio, la hidráulica se encarga de determinar el tipo, forma y tamaño de la obra necesaria. 2.1.3 Meteorología Las condiciones nivometeorológicas que enfrentan los caminos y pasos fronterizos de alta montaña localizados en Chile, son severas y variadas, en temporada invernal con precipitaciones sólidas que pueden llegar a superar los 20 metros de nieve acumulada, temperaturas inferiores a los -20°C, vientos sobre los 200 km/h y tormentas eléctricas durante el verano, desarrollando el escenario para la generación de avalanchas o rodados durante el invierno y aluviones durante el verano. Estas condiciones son suficientes para hacer resaltar la importancia que tiene la meteorología en la ingeniería de alta montaña, y en particular la vial, encargada del diseño, mantenimiento y seguridad de caminos. Los recientes estudios en el pronóstico numérico del tiempo y análisis sinóptico(KARTZ & MURPHY, 1997)y (NEBEKER, 1995), representan una valiosa herramienta para la planificación de las operaciones viales en alta montaña, permitiendo el ahorro de recursos humanos y económicos, los cuales no pueden ser desconocidos por la ingeniería vial. Con ayuda del proyecto FONDECYT N° 1970507 de 1997, se ha implementado un pronóstico numérico del tiempo para Chile y América del Sur, el cual se encuentra en una etapa operacional desde 1996, siendo el primer modelo de pronóstico numérico de América del Sur, entregando pronósticos diarios a mas de 200 usuarios nacionales e internacionales a través de internet (VERGARA, VILLARROEL, & SCHMITZ, 2001). En este periodo el pronóstico del tiempo es realizado con una resolución horizontal media de 70 Km (separación entre los puntos de medición), esto sumado a modelos locales tipo MOS
  32. 32. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 32 (WILKS, 1995), ha permitido mejorar notablemente los pronósticos tradicionales del tiempo y en particular, el pronóstico de precipitaciones sólidas y temperatura. En la actualidad los pronósticos logrados con estas investigaciones son superiores en más de 40 puntos a los pronósticos tradicionales del tiempo disponibles para Chile, extendiendo los umbrales tradicionales de pronóstico del tiempo , 24 horas, a cerca de una semana y más en algunos casos(VERGARA, 1998). En Codelco, el pronóstico meteorológico de alta montaña es realizado en forma diaria y entregado en forma de reportes simplificados. Esta información es utilizada, además, en un proyecto de investigación conjunta entre la Universidad de Chile y la División Andina, destinado a perfeccionar los pronósticos del tiempo del corto y mediano plazo, y de esta manera optimizar las operaciones dentro de la División. Estos pronósticos son emitidos con periodos de validez de tres días y proyección semanal. Son utilizados en la planificación de los turnos, faenas de alta montaña y suministro de materiales para la operación de la mina Sur – Sur, ubicada sobre los 4.000 msnm. 2.1.4 Geología La Geología es la ciencia que estudia la formación y composición de nuestro globo terrestre y las fuerzas que trabajan en trasformar la superficie de la tierra. La geología dinámica se ocupa de la descripción de estas fuerzas que, según su origen, se clasifican en:  fuerzas endogénicas, que tienen su asiento en el interior de la tierra, las cuales causan los movimientos y dislocaciones de la costra terrestre (volcanismo, sismicidad y los procesos tectónicos).  fuerzas exogénicas, de origen cósmico que provienen en su mayor parte del calor del sol, al cual se debe el ciclo de las aguas, el viento, etc.; y de menor importancia la influencia de la luna, por medio de las mareas(BRÜGGEN, 1929). La geología se encarga de estudiar todos aquellos cambios que ha experimentado la Tierra a lo largo del tiempo. Los procesos son muy lentos, tanto que normalmente no son observables en la escala de tiempo humana. Debido a esto los científicos han creado una escala de tiempo geológico que divide esos largos periodos de tiempo en unidades un poco más manejables.
  33. 33. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 33 La siguiente figura resume los últimos períodos: Ilustración II-I: Edades Geológicas Fuente: Sandoval, R. 2006. 2.1.5 Mecánica de Suelos y Geotecnia Todo proyecto de ingeniería debe considerar su correspondiente estudio de mecánica de suelos, con el fin de diseñar la estructura más adecuada de acuerdo a la capacidad de soporte del suelo donde se va a proyectar. Este estudio que va de la mano con el estudio geológico y, en consecuencia, el geotécnico permite además obtener la ubicación de posibles fallas o problemas de estabilidad que se pueden presentar durante o después de la construcción de una estructura. Por otra parte, nos permite también obtener información relevante en cuanto a la estabilidad de las laderas naturales, comportamiento de los cauces en cuanto a socavación y sedimentación, estudio de los sitios para fuentes de materiales y ubicación de los sitios para la disposición del material de corte (AGUDELO, 2002). En este estudio es necesario realizar un levantamiento geotécnico de detalle de la zona donde se emplazan los caminos, idealmente apoyado por una campaña de terreno, con toma de muestras y análisis de laboratorio de respaldo. Esta información sirve de base tanto al estudio de riesgos geológicos como al diseño de la capa estructural del camino.
  34. 34. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 34 El informe de Mecánica de Suelos debe incluir y detallar especificaciones técnicas para construcción de al menos: Tratamiento de Suelos  Excavación masiva hasta el sello de fundación  Tratamiento del sello de fundación  Instalación de protecciones en caso de suelos salinos o con baja capacidad de soporte (CBR)  Detalle constructivo solución en suelos expansivos, ya que la mayoría de las veces son reemplazados.  Reemplazar todo tipo de suelos colapsables Rellenos Masivos  Banda granulométrica de relleno.  Grado de compactación, humedad óptima para finos y densidad relativa para rellenos granulares.  Especificación de equipos a utilizar en compactación.  Espesor de capas  Recomendaciones para el control de calidad de los materiales (yacimiento y acopio) y compactación. Rellenos Estructurales  Banda granulométrica del relleno  Grado de compactación (contenido de finos < 12%)  Densidad Relativa (contenido de finos ≥ 12%)  Equipos a utilizar en compactación  Espesor de capas antes de compactar  Forma de control de compactación  Indicaciones de cada cuántos metros cúbicos se debe controlar.
  35. 35. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 35 2.1.6 Geomorfología La Geomorfología es la ciencia que estudia las formas de la tierra. Se especializa en estructural (que atiende la arquitectura geológica) y climática (que se interesa por el modelado), incorpora las técnicas estadísticas sedimentológicas, en laboratorio, y sobre todo, pierde su aislamiento para convertirse en una ciencia que atiende a múltiples factores e inserta el estudio del relieve al conjunto de relaciones naturales que explica globalmente la geografía física(DUQUE, S/F). La geomorfología tiene que contar prioritariamente con el factor geológico que explica la disposición de los materiales. Las estructuras derivadas de la tectónica y de la litología configuran frecuentemente los volúmenes del relieve de un modo más o menos directo. El clima introduce modalidades en la erosión y en tipo de formaciones vegetales, de modo que la morfogénesis adquiere características propias en cada zona climática. La elaboración de geoformas también depende de los paleoclimas que se han sucedido en un determinado lugar. De las condiciones climáticas, biogeográficas, topográficas y litológicas, depende la eficacia erosiva de los cursos de agua y de otros modos de escorrentía. Aquí se debe considerar el conjunto de la red hidrográfica. La cobertura vegetal introduce un tapiz protector en la interface atmósfera – litósfera, razón por la cual la biogeografía da claves importantes en el análisis de las geoformas y de los procesos que las modelan. Pero esta cobertura no depende solo del clima y del sustrato rocoso, sino también de la acción antrópica (DUQUE, S/F). 2.1.7 Estudio de Riesgos Geológicos Se entiende como riesgo geológico a “todo proceso, situación u ocurrencia en el medio geológico, natural, inducida o mixta, que puede generar un daño económico o social para alguna comunidad, y en cuya previsión, prevención o corrección se emplearan criterios geológicos” (AYALA & DURÁN, 1988).
  36. 36. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 36 De acuerdo a la concepción de (PANIZZA, 1988), el riesgo ambiental es el resultado del producto de la peligrosidad ambiental por la vulnerabilidad territorial; es decir, en la práctica debe entenderse como la probabilidad de que las consecuencias socioeconómicas (vulnerabilidad territorial) de cierto fenómeno de peligrosidad (inestabilidad natural o inducida en mayor o menor medida por el hombre) superen un determinado umbral. En un estudio de riesgos geológicos, por tanto, hay que analizar las relaciones entre las distintas modalidades de peligrosidad ambiental y los factores de vulnerabilidad, que constituyen un complejo conjunto de población, infraestructuras, actividades económicas y organización social. Muy similar a esta concepción es la que hace (ROWE, 1977), que define al riesgo como el producto de la probabilidad de ocurrencia de un peligro por el valor del daño que origina. Por lo tanto, éste se mide en unidades monetarias. El U.S. Geolical Survey lo tipifica mediante la siguiente ecuación. 𝑅 = 𝑃𝑐 × 𝐶𝑣 Donde: R = Riesgo Geológico Pc = Probabilidad de ocurrencia Cv = Valor del daño Es importante mencionar que el uso de este último concepto solo se utiliza en estudios en que se realicen valoraciones económicas de los daños esperados, de modo que, en la gran mayoría de los casos, el término de riesgo geológico se utiliza como sinónimo de peligro o peligrosidad geológica. En base a las definiciones anteriores se puede hacer una clasificación de estos riesgos según su origen, estos son: naturales, que se pueden dividir en internos o externos; mixtos, que consideran tanto la acción natural como la producida por el hombre; y por último, los inducidos que son básicamente producidos por acción del hombre.
  37. 37. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 37 Ilustración II-II: Clasificación de Riesgos Geológicos RIEGOS GEOLÓGICOS INTERNOS EXTERNOS NATURALES PROCESOSCLIMÁTICOS Volcanes Movimientos de Ladera Terremotos Subsidencias Naturales Tsunamis Expansividad Diapiros Dunas Inundaciones (Geoclimáticas) Erosión y Sedimentación Continental y Costera MIXTOS Agotamiento y pérdida de recursos (hídricos, mineros) contaminación (Aguas y Suelos), subsidencias inducidas INDUCIDOS Fuente: Ayala, 1988 Muchos de estos riesgos no afectan directamente al trazado de caminos de alta montaña, por lo tanto, los estudios de riesgos geológicos, en el caso de proyectos de caminos de alta montaña, están orientados a aquellos riesgos que puedan ocasionar algún tipo de variabilidad en el costo a lo largo de su desarrollo, como son los deslizamientos, desprendimientos, flujos y avalanchas. 2.1.8 Análisis de Pertinencia Se entiende por análisis de pertinencia a todos aquellos estudios necesarios para realizar los análisis que permitan determinar si proyectos nuevos o modificaciones de estos, requieran someterse a Evaluación de Impacto Ambiental en el Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental, de responsabilidad exclusiva de la minera a cargo, conforme a la ley N° 19.300 modificada por la ley N° 20.417 (REF2 ). El análisis de pertinencia aplica tanto a proyectos o actividades nuevos que se pretenden ejecutar como a proyectos o actividades que se prevén modificar o intervenir. A continuación se expone en forma gráfica, el diagrama de análisis de pertinencia.
  38. 38. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 38 Ilustración II-III: Diagrama Decisional de Pertinencia de Ingreso al SEIA ANALIZAR PERTINENCIA ¿El proyecto corresponde a una modificación del original? ¿Proyecto o actividad está considerado en el art. 10 y art. 3 del RSEIA? ¿Corresponde a un proyecto en ejecución, operación u abandono? No esta obligado a ingresar al SEIA Esta obligado a ingresar al SEIA ¿Cumple los requisitos de cambio de consideración? ¿Tiene RCA Aprobatoria? SI NO NO SI NO SI SINO SI NO Fuente: Guía Análisis de Pertinencia 2.1.9 Estudio de Impacto Ambiental Corresponde al documento que describe pormenorizadamente las características de un proyecto o actividad que se pretenda llevar a cabo o su modificación. Debe proporcionar antecedentes fundados
  39. 39. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 39 para la predicción, identificación e interpretación de su impacto ambiental y describir la o las acciones que se ejecutará para impedir o minimizar sus efectos significativamente adversos (Ley N° 19.300). En el Anexo B de la presente memoria se hace una descripción de las formas de ingreso de un proyecto caminero de alta montaña al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), además de identificar los Permisos Sectoriales Ambientales (PAS) correspondientes. 2.1.10 Estudio de Tránsito Dadas las características propias de los caminos de montaña, se hace imprescindible contar con mecanismos apropiados de regulación, con el objeto de que el tránsito de vehículos motorizados se realice en forma expedita y segura. Este estudio corresponde a uno de los primordiales, principalmente cuando se trata de vías que serán construidas o mejoradas para proyectos de gran envergadura. Un estudio de tránsito se encarga de estimar los volúmenes de tránsito esperados en el momento de dar en servicio la vía y su comportamiento a lo largo de la vida útil de esta(AGUDELO, 2002). El estudio de ingeniería de tránsito facilita además, la comprensión espacial, brindando una descripción detallada de la operación vial mediante análisis de capacidad y nivel de servicio que, apoyados en herramientas gráficas como simulaciones dinámicas y/o planos temáticos, ayudan a la toma de decisiones para seleccionar la solución óptima a aplicarse en un esquema de planeación vial. 2.2 Análisis de diseño 2.2.1 Diseño General Cuando se habla de diseño en zonas de alta montaña, la labor de recopilación e información, requiere de esfuerzos adicionales y estudios más profundos que los requeridos generalmente en caminos ubicados en el valle. La falta de accesibilidad al lugar donde se desea proyectar el futuro camino provoca que se
  40. 40. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 40 deban realizar labores con anterioridad a la etapa de reconocimiento del terreno in – situ, demandando con antelación la mayor cantidad de información posible. El diseño de una vía se inicia con el reconocimiento y en lo posible el establecimiento de los corredores más favorables que conecten los extremos del proyecto, uniendo los puntos de paso intermedios. Con la ayuda de fotografías aéreas, cartografía, imágenes satelitales, restituciones aerofotogramétricas ó tecnología láser aerotransportada, se trazan las mejores rutas posibles, teniendo en cuenta los factores externos más destacados, como las características geológicas, geotécnicas y ambientales del entorno, la climatología, hidrología y el desarrollo de asentamientos humanos en la zona. Teniendo en cuenta al máximo posible las condiciones externas, en el diseño primaran los criterios económicos vinculados a la seguridad (protecciones y fortificaciones), y costos de obras de explanación y de arte (puentes, túneles, viaductos, muros, etc.). Además de esto, la integración con el entorno, el cuidado del medio ambiente y la sustentabilidad del camino serán requisitos durante los procesos de diseño y de construcción de éste. 2.2.1.1 Trazado y Velocidad de Diseño Al hablar del trazado de un camino, es necesario pensar en la necesidad de transporte de los diferentes tipos de materiales, su origen y destino, topografía y cada una de las variables que determinan este trazado, ya sea en planta o en altimetría. Dentro de las posibilidades se deben evitar el exceso de curvas y contra curvas y la sinuosidad en el trazado planimétrico. En el caso de no ser posible, se deben suavizar dichos trazados con el fin de hacerlos lo menos perceptibles al conductor, buscando el máximo de seguridad y productividad. Se hace necesario mencionar, aún cuando en caminos de montaña sea difícil de encontrar, en zonas de tramos rectos muy largos, es necesario incorporar tramos curvos en las pistas para evitar la somnolencia de los conductores. La velocidad de diseño, por su parte, estará determinada por el estándar que se le quiera dar al camino y el tipo de equipo de transporte, junto a sus características particulares. La velocidad máxima posible se
  41. 41. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 41 determina considerando la operación de equipos y maquinarias, bajando cargado, viajando cargado en planta o subiendo una rampa. Además de debe considerar la geometría del camino y las consideraciones propias de seguridad asociadas a este. Los estudios han determinado que estas variables no solo se analizan desde el punto de vista del costo, sino que también porque el usuario se encuentra más dispuesto a aceptar velocidades menores cuando el trazado es difícil y sinuoso, que cuando no encuentra una razón evidente para ello. 2.2.1.2 Particularidades del trazado en montaña En el diseño geométrico de estos caminos de acuerdo a lo establecido por (ALTAMIRA, S/A), se buscará primordialmente:  Reducir, en lo posible, la pendiente longitudinal en curvas cerradas (resistencia adicional, por fricción y peralte).  Ser lo más generoso posible con el radio de las curvas exteriores.  Evitar bajar o perder altura cuando se está subiendo.  En lo posible, preferir el trazado en las partes más altas, para acercarse al inicio de las líneas divisorias de aguas (obras de arte menores, menores riesgos de avalanchas, aludes, inundaciones).  Alejarse o evitar en lo máximo posible las zonas de rocas por los riesgos de desprendimientos.  Considerar que laderas en sombras pueden acarrear a futuro problemas de acumulación de hielo superficial sobre la vía y complicaciones de “quiebre” de los asfaltos durante la construcción (Siempre y cuando sea asfalto la carpeta de rodado elegida).  En zonas de nieve evitar cortes cerrados.  En zonas de curvas cerradas considerar compartir los radios de las mismas, de forma que queden de radios similares y lo más amplio posible. De igual forma, evitar que las curvas cerradas no mejorables, queden combinadas simultáneamente con pendientes fuertes.
  42. 42. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 42  En tramos largos de fuerte pendiente, ubicar las cuestas más severas en los planos inferiores, así se evita que se generen tramos largos a mucha altura.  Intentar equilibrar las zonas de cortes y las zonas de relleno, reutilizando el material sacado donde sea necesario rellenar. 2.2.1.3 Recomendaciones para un trazado planimétrico De acuerdo a lo establecido por (ALTAMIRA, S/A), se recomienda lo siguiente.  Alineamiento lo más recto posible, lo que no implica necesariamente que sea rectilíneo.  Utilizar curvas de gran desarrollo y amplios radios, siempre que la topografía lo permita.  Transiciones espirales suficientemente largas para que sean visualmente apreciables.  Evitar rectas excesivamente largas.  Tratar de desplazar las curvas horizontales fuera de las zonas con terraplenes altos.  Disponer rectas entre curvaturas circulares para acomodar la transición del peralte, o bien incorporar clotoides de transición suficientemente largas.  Evitar tramos rectos cortos entre curvas sucesivas del mismo sentido.  En curvas compuestas, el radio de la mayor no debería superar el doble de la menor.  Ubicación de los puentes subordinados al trazado del camino, cuando la carretera es de importancia o categoría media a superior. 2.2.1.4 Recomendaciones para un trazado altimétrico De acuerdo a lo establecido por (ALTAMIRA, S/A), se recomienda lo siguiente.  En lo posible, proyectar rasantes con tramos rectos largos y diferencias de pendientes reducidas.  No ceñirse excesivamente a las formas del terreno a fines de evitar rasantes muy quebradas  Alejarse tanto como sea posible de curvas verticales de parámetros y longitudes mínimas
  43. 43. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 43  Procurar diseñar descansos en tramos largos de gradientes cercanos a los máximos.  Reducir el gradiente en zonas de intersección a nivel, y en lo posible ubicarlas en zona de curva cóncava. 2.2.1.5 Ancho de Camino Depende fundamentalmente del volumen del tráfico que se pretende acomodar, de la naturaleza de éste y de las dimensiones máximas de los vehículos. La velocidad influye también en el ancho preciso por vía, siendo mayor cuanto más lo es aquella, porque mayor es la separación necesaria de los vehículos entre sí y la solera si la hubiera(MOLINA, 2008). Para definir el ancho total de un camino se deben considerar tres componentes: ancho de la vía de transporte, pretil lateral de seguridad y el pretil central en caso de que sea necesario. El criterio para definir el ancho de las pistas en secciones rectas está basado en el ancho del equipo más grande que esté actualmente en uso. Se recomienda que cada pista de transporte deba proveer espacio libre tanto a la izquierda como a la derecha igual a la mitad del ancho del equipo mayor que transitará por ella. Además se recomienda que para el tráfico de dos pistas el ancho del camino no deba ser menor que 3,5 a 4 veces el ancho del camión. En el caso de caminos con curvatura, se debe considerar el efecto volcante que sufre el equipo en su parte frontal y trasera cuando toma una curva, por lo tanto habrá que considerar un espacio libre lateral entre las pistas de transporte, de tal forma que permita al equipo acomodarse a las difíciles condiciones que se presentan.
  44. 44. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 44 2.2.1.6 Pendientes Para calcular la pendiente de un camino se considerará la siguiente fórmula: 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑛 % = 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 × 100 El perfil longitudinal del camino debe considerar en el trazado de la rasante, una compensación entre el corte y el relleno a realizar, para satisfacer las necesidades del diseño. A lo largo de la rasante se tienen diferentes valores para las pendientes (%), siendo el valor máximo ideal un 10% (MOLINA, 2008), para los caminos de acceso minero y rampas principales, y para rampas auxiliares se sugiere un 8% con un máximo de 10%. Un 8% o menos es lo recomendable a utilizar cuando no causa un excesivo stripping o cuando el trazado del camino es demasiado complicado. Estos valores entregan una mayor flexibilidad en la etapa de construcción del camino y es adecuada en algunos sectores de éste, tales como la entrada de un banco, acercamientos a botaderos o donde por las características de operación se estime conveniente. 2.2.1.7 Curvas Horizontales y Verticales La distancia de frenado del equipo es una componente que debe ser evaluado para cada tipo de equipo en la flota de transporte para permitir al diseñador establecer el alineamiento horizontal y vertical del camino. Otro factor importante y muy relacionado con la distancia de frenado, es la distancia asociada al tiempo de reacción del operador(MOLINA, 2008). Es imperativo que en todas partes, a lo largo del
  45. 45. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 45 camino, la distancia de visibilidad sea suficientemente tal que permita al equipo viajar a una velocidad segura de transito tal que se pueda detener antes de alcanzar un obstáculo o situación de peligro adelante. La distancia medida, desde el ojo del conductor hasta el peligro delante de él (distancia de visibilidad), debe siempre ser igual o mayor que la distancia requerida para detener de manera segura el equipo (distancia de frenado).  Distancia de Frenado: Debe ser calculada para cada equipo y el alineamiento del camino ajustado a los equipos con la mayor distancia de frenado. Para determinar la distancia de frenado, ésta se calculará como: 𝑆𝐷 = 𝑔𝑡2 2 𝑠𝑖𝑛𝜃 + 𝑉0 𝑡 + 𝑔𝑡𝑠𝑖𝑛𝜃 + 𝑉0 2 2𝑔 𝑈 𝑚í𝑛 − 𝑠𝑖𝑛𝜃 Donde: SD = Distancia de Frenado g = Aceleración de gravedad (9,8 m/s2 ) t = Tiempo de frenado (t1+ t2), en que: t1es el tiempo necesario desde que el pedal es presionado, hasta que los componentes de frenado son activados. t2 es el tiempo atribuido al conductor, entre la percepción y la reacción de frenado. Θ = Pendiente V0 = Velocidad en tiempo de percepción Umín= Coeficiente de fricción entre neumáticos y camino
  46. 46. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 46 Tabla II-I: Tiempo de Reacción de Frenado Peso del Vehículo (ton) Tiempo de Reacción (s) 45 y menos 0,5 45 – 90 1,5 90 – 180 2,75 180 y más 4,5 Fuente: Manual de Diseño, Construcción, Mantención de Caminos Mineros y Señalética Mina, Minera Escondida  Distancia de Visibilidad: Debe ser mayor o igual a la distancia de frenado del equipo. Se debe considerar tanto en curvas horizontales como verticales Curvas Horizontales Las curvas horizontales se usan principalmente para proveer una transición suave desde una recta a otra. Su longitud debe ser adecuada para la confortable conducción, entregando amplias distancias de visibilidad en su diseño. Su longitud depende generalmente del radio de curvatura y su distancia de visibilidad puede estar limitada por pretiles muy altos, cortes de roca pronunciados, estructuras, etc. (MOLINA, 2008). En el siguiente caso se muestra una curva horizontal con una distancia de visibilidad restringida. En la misma imagen se muestra que removiendo la sección central interior de la curva, la distancia de visibilidad puede ser alargada e igualada a la distancia de frenado, cumpliendo así el criterio necesario.
  47. 47. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 47 Ilustración II-IV: Distancia de frenado versus distancia de visibilidad en curvas horizontales Fuente: Manual de Diseño, Construcción, Mantención de Caminos Mineros y Señalética Mina, Minera Escondida Curvas Verticales Las curvas verticales son usadas para proveer una transición suave desde una pendiente a otra. Su longitud debe ser adecuada para la confortable conducción y además entregar amplias distancias de visibilidad en el diseño. Generalmente la longitud de las curvas verticales tiene grandes distancias de visibilidad. La longitud de las curvas verticales que entregarán adecuadas distancias de visibilidad son las siguientes(MOLINA, 2008): Para (S > L): 𝐿 = 2𝑆 − 200 ℎ1+ ℎ2 2 𝐴 Cuando S es mayor que L
  48. 48. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 48 Para (S < L): 𝐿 = 100 ℎ1+ ℎ2 2 𝐴 Cuando S es menor que L Donde: L = Longitud de la curva vertical (metros) S = Distancia de frenado alcanzable del equipo (metros) A = Diferencia algebraica entre las pendientes (%) h1 = Altura del ojo del conductor arriba del terreno (metros) h2 = Altura del objeto sobre la superficie del camino (metros) En la cresta de las curvas verticales, la distancia de visibilidad está limitada por la superficie del camino. En el primer caso que se muestra a continuación se ve una condición no segura. La distancia de visibilidad está restringida por la curva vertical y el equipo no puede detenerse a tiempo para evitar el peligro. En el segundo caso se muestra la condición riesgosa remediada. La curva vertical ha sido alargada, creando así una distancia de visibilidad igual a la distancia de frenado requerida.
  49. 49. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 49 Ilustración II-V: Distancia de frenado versus distancia de visibilidad en curvas verticales Fuente: Manual de Diseño, Construcción, Mantención de Caminos Mineros y Señalética Mina, Minera Escondida 2.2.1.8 Peralte Cuando un vehículo transita por una curva es forzado hacia el exterior por la fuerza centrífuga, en cambio cuando el vehículo transita por una superficie plana este efecto es contrarrestado por el peso del vehículo y la fricción entre la superficie del camino y los neumáticos. Para una combinación adecuada de velocidad y radio, si la fuerza centrífuga iguala o excede la fuerza residente, el equipo patinará hacia afuera(MOLINA, 2008). Para ayudar a los equipos cuando transitan en curvas la vía de tránsito debería estar inclinada. Esta inclinación es llamada Peralte, logrando idealmente cancelar la fuerza centrífuga.
  50. 50. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 50 Tabla II-II: Peraltes recomendados para curvas horizontales Radio de curvatura Velocidades (Km / hora) (metros) 16 24 32 40 48 >56 15 4% 4% 30 4% 4% 4% 45 4% 4% 4% 5% 75 4% 4% 4% 4% 6% 90 4% 4% 4% 4% 5% 6% 180 4% 4% 4% 4% 4% 5% 300 4% 4% 4% 4% 4% 4% Fuente: Manual de Diseño, Construcción, Mantención de Caminos Mineros y Señalética Mina, Minera Escondida. Para efectuar la transición desde una zona normal a una zona con peralte existe una distancia segura llamada súper – elevación Runout (MOLINA, 2008). El objetivo es darle al operador facilidad tanto dentro como fuera de la curva. Según esto se recomienda que parte de la transición se ubique en la parte recta del camino y parte de la curva. El criterio indica que sea 1/3 en la parte curva y 2/3 en la parte recta del camino. A continuación se describirán algunas formulas que permitirán obtener cada uno de los puntos de la curva a la que se aplicará el peralte, donde es fundamental conocer las distancias de transición de éste. (Fórmulas obtenidas del Manual de Carreteras, Instrucciones y Criterios de Diseño, Volumen 3). Peralte Teórico: 𝑃 = 𝑉𝑑 2 3,81𝑅 Donde: P = Peralte (%) Vd = Velocidad de diseño (km/hr)
  51. 51. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 51 R = Radio de Curvatura Largo de Transición: 𝐿 = 𝑃 + 𝑏 𝐴 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑎𝑙 𝑏𝑜𝑟𝑑𝑒 Donde: L = Largo de transición P = Peralte (%) B = Bombeo (%) A= Ancho de Camino (m) Desarrollo de la curva: 𝐷 = 𝜋𝑅𝛼 200 Donde: D = Desarrollo de la curva (m) R = Radio de Curvatura (m) α = Angulo de curva (°) Tasa de Giro: 𝑇𝑔 = 𝐿 𝑝 + 𝑏 Donde: Tg = Tasa de giro cada 1% P = Peralte (%) B = Bombeo (%)
  52. 52. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 52 L = Largo de Transición (m). Tabla II-III: Pendiente Relativa al borde Velocidad Normal Máximo Extraordinario 120 - 80 0.20 0.35 80 - 70 0.35 0.45 60 - 50 0.50 0.60 0.70 45 - 40 0.70 0.80 1.00 35 - 30 0.70 1.00 1.30 Fuente: Manual de Diseño, Construcción, Mantención de Caminos Mineros y Señalética Mina, Minera Escondida. 2.2.1.9 Bombeo El Bombeo es la diferencia en elevación entre la cresta y el borde del camino, y debe ser considerado durante el diseño y construcción del camino. Uno de los objetivos es reducir el esfuerzo de la dirección por parte del conductor a un nivel más beneficioso, además un adecuado drenaje, cuando se requiere. Para combinar drenaje y direccionabilidad un balance debe ser establecido entre ambos, es decir debemos buscar la razón de bombeo que permita el rápido escurrimiento del agua de la superficie sin afectar negativamente el control vehicular. Aunque la mayoría de los estudios han sido conducidos en relación a caminos rurales y urbanos, los criterios son igualmente aplicables a caminos mineros. La razón de bombeo recomendada para superficies construidas en caminos mineros es del orden de 1% a 4%(MOLINA, 2008).
  53. 53. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 53 Ilustración II-VI: Bombeo de un Camino Fuente: Manual de Diseño, Construcción, Mantención de Caminos Mineros y Señalética Mina, Minera Escondida. 2.2.1.10 Pretiles  Pretiles de Seguridad Lateral Los pretiles de seguridad son estructuras de contención, funcionalmente análogos a las barreras de seguridad2 , pero específicamente diseñados para ser construidos en los costados extremos de los caminos, para demarcar los bordes de las rampas o de los bancos y para servir de referencia para que los camiones transiten por una zona segura. Estos pretiles tienen una resistencia que puede ser sobrepasada por un camión sin control, por lo que debe reforzarse en los operadores a dirigir su vehículo hacia la caja o pared del banco. En la construcción de su núcleo, se recomienda el uso de material grueso, propio de la extracción normal de la mina, en ningún caso se debe usar “chusca”, grava o ripio para la construcción de su 2 Por motivos de seguridad será necesario reevaluar el diseño actual de los pretiles en comparación con la funcionalidad que prestan las barreras de contención tanto de onda simple como doble.
  54. 54. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 54 núcleo(MOLINA, 2008). Su forma es trapezoidal, siguiendo los procedimientos operacionales establecidos, y sus dimensiones dependen de los requerimientos en terreno. Estos pretiles deben ser construidos sobre terreno firme, en los costados de los caminos. En caso contrario, la base del banco deberá ser reforzada con relleno del material grueso en el talud, o bien construir el pretil en la zona resistente hacia el interior del camino. La construcción y diseño de caminos deberá considerar esta normativa para los pretiles, con el objeto de tener una referencia de seguridad para el normal desplazamiento de los camiones de alto tonelaje, al interior de la zona de extracción.  Pretiles de Contención Intermedio La principal funcionalidad de los pretiles intermedios es, proporcionar a los camiones que transiten en las pistas, la posibilidad de reducir la velocidad y lograr detenerse cuando han perdido el control, ya sea por falla de sus frenos o por algún tipo de emergencia(MOLINA, 2008). Estas estructuras son necesarias en tramos largos donde los camiones transitan cargados o vacios bajando por rampas. La altura de estos pretiles debe ser diseñada para detener el chasis del camión en su parte inferior y así impedir que el vehículo sufra grandes daños en su estructura y pueda reducir la velocidad. La idea es evitar construir una gran barrera que en definitiva proveerá otro riesgo de colisión. Estos pretiles deben ser construidos con material granular de mediano tamaño y en su exterior, preferiblemente, con material fino y parcialmente suelto. 2.2.1.11 Pista de Frenado Bajo ciertas condiciones es imperativo construir estas rampas, dadas las elevadas pendientes y fuertes radios de curvatura de los caminos de alta montaña. Sus ventajas principales son la eficacia de detención de vehículos al incorporar una gradiente fuerte y el empleo del material suelto, grava idealmente, que opone una gran resistencia al desplazamiento del vehículo y de fácil disposición en el terreno, sus
  55. 55. Factores que influyen en la variabilidad de costos en caminos mineros de alta montaña Junio de 2013 55 desventajas son el costo extra y consumo adicional de espacio en la geometría del trazado(MOLINA, 2008). Sus dimensiones se desarrollan en base a las velocidades y pendientes, cuya figura principal es la siguiente: Ilustración II-VII : Pista de Frenado o Rampa de Emergencia Fuente: Manual de Diseño, Construcción, Mantención de Caminos Mineros y Señalética Mina, Minera Escondida.

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