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5. EVALUACIÓN TÉCNICA DE LA ARCILLA
INTRODUCCIÓN
A través de los años, los procesos de extracción de arcillas y producción de
materiales cerámicos (ladrillos) en el Municipio de Tame, se ha desarrollando
en pequeñas proporciones pero de manera antitécnica e intermitente, lo que
constituye un de problema de afectación para el medio ambiente dado que se
presentan alteración del paisaje y contaminación aérea principalmente, además
agotamiento de las reservas mineras y desaprovechamiento del potencial
minero.
Teniendo en cuenta que esta actividad es económicamente atractiva gracias al
mercado que se mantiene activo y en crecimiento en el departamento de
Arauca de los materiales que se producen, y de la falta de conocimiento del
marco legal emanado por los diferentes entes de control a nivel nacional,
regional y local, encargados del manejo y explotación de dichas áreas es
indispensable reorientar las actividades de las pequeñas comunidades
ladrilleras, mediante la participación interinstitucional y autogestión de las
comunidades ladrilleras beneficiarias, a fin de garantizarles un desarrollo
técnico, económico, social y ambientalmente sostenible.
En este sentido, el estudio de estas arcillas, pretende buscar la ejecución de
las labores que contienen la caracterización geológica del área de estudio por
medio de la observación y toma de muestras en los apiques que nos llevan a un
estimativo de áreas que contengan arcilla, posteriormente se analizan muestras
del material por medio de ensayos de laboratorio para obtener parámetros de
calidad de las arcillas, método de explotación y aspectos técnicos de los sitios
aflorantes.
Finalmente se llega al beneficio y transformación del material de arcilla a
ladrillo, elementos ambientales con zonificaciones y análisis económico de las
posibles explotaciones con el fin de garantizar un auge económico para el
municipio y no un problema para las autoridades ambientales que es lo que
pretende la minería.
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5.1 GENERALIDADES
La arcilla es un producto químicamente inorgánico (suelo) no metálico, el cual
presenta características plásticas moldeables cuando se encuentra finamente
pulverizado y húmedo, rígida cuando se seca, y se vitrifica cuando se quema a
temperaturas altas en condiciones adecuadas. Los materiales arcillosos
estructurales como el tolete, bloque, tejas, tubos de gres, etc., son fabricados
a partir de la combinación de diferentes minerales arcillosos mediante el
moldeo, secado y cocción
Se denomina arcilla a un material de aspecto terroso, compuesto por una
mezcla de partículas de tamaño muy fino (< 2 micras) y de diferentes
propiedades físicas, químicas y mineralógicas, producto de la alteración y
descomposición de las rocas.
En las arcillas se diferencian dos componentes principales, los minerales
arcillosos y la porción no plástica; estos últimos son minerales que pueden
encontrarse alterados o no, como cuarzos, micas, feldespatos, óxidos de hierro
y carbonatos de Ca y Mg. También se encuentran presente materia orgánica en
proporciones variables. Los minerales arcillosos son aluminosilicatos hidratados
con estructura laminar en enrejado, factor responsable de la plasticidad de las
arcillas cuando se humedecen con agua.
Entre los grupos más importantes de los minerales arcillosos están la Caolinita,
Illita y Montmorillonita.
La Caolinita: Se caracteriza por una considerable resistencia y estabilidad.
Las arcillas caoliniticas, a causa de su pureza tiene un alto punto de fusión
siendo las más refractarias y se utilizan generalmente en la fabricación de
porcelanas.
El caolín, tiene entre sus muchas aplicaciones dar blancura y gramaje al papel,
fabricación de porcelanas y cerámica de buena calidad.
La Illita: Arcilla micácea es menos estable que la caolinita y presenta mayor
actividad; se expande a temperatura considerable, debido a que las capas de
agua se transforman rápidamente en vapor dando como resultado grandes
expansiones. Se encuentran en áreas de precipitación moderada.
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La Montmorillonita es un mineral en el que se producen varias sustituciones,
Estos intercambios producen una carga (-) relativamente grande en el mineral
dando como resultado una gran capacidad de intercambio de cationes y
afinidad por el agua. Se encuentra en regiones muy áridas.
Foto 1. Arcillas destapadas en el sector el pesebre el descapote tiene una rata mínima se diferencian
tres estratos de diferente arcilla.
Las arcillas en Tame y en general son constituyentes esenciales de gran parte
de los suelos y sedimentos debido a que son, en su mayor parte, productos
finales de la meteorización de los silicatos que, formados a mayores presiones
y temperaturas, en el medio exógeno se hidrolizan.
5.2 GEOREFERENCIACION Y OCURRENCIAS DE ARCILLA EN LA ZONA.
Las condiciones geológicas se acentúan en el sector comprendido entre la
vereda san Antonio y el pesebre presentándose en variadas condiciones
topográficas pero enmarcadas dentro de una formación de tipo sedimentario.
Ver figura 1 y 2. Y ventajas como la cercanía a la via principal que de Tame
conduce a Bogota.
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Figura 1. Sector san Antonio, arcillas que aparecen en el anticlinal lo cual hace una
topografía más pronunciada
La presencia de los cuaternarios de color gris son suelos y en su orden
cronológico se presenta estratigráficamente la formación corneta (NgQC)y la
formación caja (NgC) de el periodo Neógeno las cuales en su orden contienes
conglomerados , arenas y arcillas, según la carta 5.8 del INAC y que son
representadas por los colores amarillos de la figura 1 y 2.
Por lo descrito anteriormente es que se encuentra en el sector del tocorgua,
banco purare y pesebre la arcilla aflorando o a poca profundidad y en el sector
san Antonio las estructuras geológicas como son fallas pliegues anticlinales la
hacen pronunciada en las partes mas altas.
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Figura 2. Formaciones presentes en la zona de banco purare, y el pesebre que son las
ultimas en contener arcilla económicamente atractiva
Foto 2. Arcilla típica de la formación caja que por estar seguida de un cuaternario presenta areniscas
útiles para la mezcla necesaria para la elaboración de ladrillo
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Foto 3. Taludes de hasta 15 metros destapados debido a extracciones intermitentes
5.3 ANALISIS DE LA INFORMACION
MUETREO Y CALIDAD DE ARCILLA ENCONTRADA
La formación viene dada desde asentamientos de la cordillera oriental presentándose desde
taludes hasta en suelos como indican la foto 1 y 3 y 8 por lo tanto aunque el sistema de
explotación sea a cielo abierto se debe pensar en diferentes métodos extractivos. El
muestreo se hizo con trinchos para comparar aspectos físicos por corroborar la formación
geológica a la que pertenecen, se hace necesario establecer las composiciones químicas
para saber y conocer las calidades que se puedan tener.
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Foto 4. Prospección de las arcillas en el pesebre, presentadas como suelo, sector virgen libre de
explotación
Foto 5. Recolección de muestras para comparación física con las de otro sector
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Los aspectos físicos de las arcillas encontradas son similares entre afloramiento y
afloramiento presentándose calidades con la presencia de rocas arcillosas denominadas
piedra que las hacen mas o menos puras y de la misma manera mejor explotables y con más
rentabilidad.
Foto 6. Muesta de arcilla, sector el pesebre de colores de gamas de magenta, rosa y blanco
Foto 7, Arcilla en suelo nótese que el cuaternario que es la capa de tierras esta ausente
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Foto8. Formación en talud, pertenece a anticlinal de Tame, se describe la formación que se presenta
allí, con el montaje grafico
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5.4 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION EXPLOTACIÓN DE LA ARCILLA: El método de explotación que se le debe hacer a las arcillas presentes en la
zona es indicado en la figura 3, con un avance desde el sitio mas alto al mas
bajo por seguridad del personal, y manteniendo taludes de máximo 70° que es
el Angulo de reposo que tiene este mineral.
figura3. Diseño en 3D del manejo adecuado para la explotación de la arcilla presente
en suelo o en talud
Figura 4. Diseño final que se le debe dar a cada talud de cada banco explotado
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5.4.1 EXTRACCIÓN Y PROCESADO
Se debe establecer las condiciones de las arcillas en esta zona en cuanto a
zonas de amortiguación para saber si son explotables o no, así como la
legalización de las pequeñas empresas explotadoras de este mineral en lo
técnico y en lo ambiental ya que la comunidad mostró el enteres durante el
proceso de este estudio.
La explotación, normalmente, se efectúa a cielo abierto, utilizando medios
mecánicos convencionales. La potencia del recubrimiento a remover varía de
unos yacimientos a otros, pero, generalmente, en la mayor parte de las
explotaciones son inferiores a los 15 m, encontrándose en las veredas. Banco
purare, el pesebre, y san Antonio
El procesado industrial del producto de cantera viene fijado por la naturaleza y
uso a que se destine. Generalmente es sencillo, reduciéndose a un machaqueo
previo y eliminación de la humedad y finalmente, a una molienda hasta los
tamaños de partícula deseados. La temperatura de secado depende de la
utilización posterior de la arcilla.
5.4.1.1 aplicaciones industriales
Desde el punto de vista industrial, la mayor parte de las aplicaciones no
requieren especificaciones estrictas en cuanto a composición química
(composición de las capas tetraédrica y octaédrica). Pero si se requiere una
capacitación especial en cuanto a composiciones y mezclas así como en ámbitos
de seguridad industrial y aportes de regalías que beneficiarían al municipio.
ARCILLAS COMUNES:
El principal uso de estos materiales arcillosos se da en el campo de la cerámica
de construcción (tejas, ladrillos, tubos, baldosas....), alfarería tradicional,
lozas, azulejos y gres. Uso al que se destinan desde los comienzos de la
humanidad.
Prácticamente todas las arcillas son aptas para estos usos, primando las
consideraciones económicas.
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Son así mismo son utilizadas en la manufactura de cementos, como fuente de
alúmina y sílice, y en la producción de áridos ligeros (arcillas expandidas).
5.5 ELABORACION DE DIAGNOSTICO- LÍNEA BASE
La ley 99 contempla que no se debe hacer explotación de minerales en zonas de
amortiguación y que mínimo a 30 metros de lechos de río, lo cual se debe tener
en cuenta debido a la presencia de afluentes importantes presentes en la zona
como son: el río Tame, el lopeño el Tocoragua como afluentes principales, y
establecer bajo un estudio geológico ambiental cual zona es de recarga hídrica.
5.6 PROCESO EXTRACTIVO PLANEADO
Análisis del proceso de producción minera requiere de un capital de trabajo
grande para hacer una idea se establecieron las actividades a realizar y el
numero de trabajadores mínimo en la misma, ver diagrama de flujo 1.
La fabricación de ladrillo es compleja y requiere del apoyo de la ciencia y la
tecnología, puesto que no se puede conseguir avances significativos en la
producción no se puede basar solo en los conocimientos empíricos, sino se
cuenta con el conocimiento parcial e integrado de todas las etapas del proceso
(extracción, preparación, moldeo, secado y cocción), así como de su impacto
ambiental sobre el ecosistema.
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DESCAPOTE
# obreros: 2
CONSTRUCCIÓN
VIAS
CONSTRUCCIÓN
OBRAS
HIDRÁULICAS
ARRANQUE
MINERAL
# obreros: 6
REVEGETACIÓN
TALUDES
TRANSPORTE
# obreros: 10
ACOPIO Y
HUMECTACIÓN –
MADURACIÓN
Las principales etapas en el proceso de fabricación de materiales a partir de la
arcilla como ladrillo y cerámicas son las siguientes:
a) Extracción y transporte del material arcilloso en forma manual con pico, pala,
barra y carretilla o mecánicamente con cargador y volqueta.
b) La preparación y amasado del material se realiza en forma mecánica, en
donde el mineral arcilloso adquiere la contextura necesaria para el moldeo.
c) Moldeado o extrusión en forma mecánica y corte en forma manual.
CARGA
MINERAL
CIERRE Y
ABANDONO
TAJOS
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d) El secado se realiza a la intemperie con un tiempo máximo promedio de 6
días.
e) La etapa de cocción se lleva a cabo en un tiempo de aproximadamente 8 a 9
días, el cual incluye el tiempo de cargue, enfriamiento y descargue.
6.2 Extracción
La extracción de la arcilla es a cielo abierto, con herramientas de trabajo manual y en el
cual se utiliza pico, pala, barra y carretilla o mecánicamente con cargador y volqueta. El
mineral arcilloso se extrae dentro del sitio de trabajo.
5.6.1 Maduración
Para incrementar la plasticidad de un material, el mineral arcilloso después de
haber sido extraído de la cantera puede acumularse a la intemperie por varios
días o meses en donde el material recupera el agua pérdida en su evolución
geológica.
5.6.2 Preparación
La preparación del material arcilloso se realiza por vía húmeda (la más utilizada
en alfarería), en donde la arcilla que sale del yacimiento es sometida a una
reducción de tamaño granulométrico,
5.6.3 Moldeo
En el proceso de extrusión la arcilla humedecida y amasada se envía a la
prensa, que consiste en un Tornillo de Arquímedes, que gira dentro de un
cilindro horizontal. La rotación del tornillo hace girar la arcilla hacia el
extremo del cilindro y la comprime haciéndola pasa por una boquilla, en donde
sale la forma de barra continua. Para mejorar las propiedades de la arcilla, las
prensas modernas están provistas de un dispositivo de desaireación, antes de
la extrusión.
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Una vez se ha terminado este proceso el material arcilloso se corta para
obtener el ladrillo. Las cortadoras múltiples se prefieren para la obtención de
toletes, bloque o teja dependiendo la boquilla.
5.6.4 Secado
Una vez se ha concluido el moldeo se dejan secar los ladrillos al aire libre por
dos o tres días. Cuando se ha concluido esta fase el ladrillo se coloca de canto
con el propósito de acelerar la etapa de secado natural, el cual se realiza al
aire libre o en galpones cubiertos, en donde el tiempo de el secado depende de
condiciones atmosféricas como energía solar, régimen de vientos, temperatura
y humedad relativa. Este tipo de secado tiene un tiempo de duración de 6 - 8
días, que impide un alto ritmo de producción.
5.6.5 Cocción
Se llevan los ladrillos secos previamente a una temperatura del orden de 900º
C a 950° C, a través de la curva de calentamiento, en donde suceden una serie
de reacciones físico-químicas que determinarán la estructura del material
terminado como un producto duro.
El horno tiene o presenta tres etapas:
1. Secado y precalentamiento. No hay incremento de temperatura. El calor
suministrado elimina la humedad residual que contiene la carga. Se debe evitar
un secado rápido que pueda dar origen a roturas; una vez seco el material
comienza a ganar calor.
2. Comienza a ganar calor sensible aumentando su temperatura gradualmente
hasta valores cercanos a 1000º C controlando cuidadosamente el incremento de
ésta para evitar que sea brusco, puesto que da lugar a roturas.
3. Etapa de enfriamiento bajando gradualmente su temperatura. En los puntos
más críticos, alrededor de 570º C no se recomienda enfriar a una velocidad
inferior de 15º C/h.
La etapa de cocción ó quema se lleva acabo en un tiempo de aproximadamente 8
a 9 días, el cual incluye el tiempo de cargue, enfriamiento y descargue.
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5.7. ESTUDIO ECONÓMICO
5.7.1 INFORMACIÓN FINANCIERA
Para tener un estimativo de costo de la minería de la arcilla se parte del costo
de legalización de titulo minero y la legalización ambiental que es la etapa
preliminar a la explotación y que sin ella es imposible hacerlo.
5.7.1.1 Inversiones
Legalización.
Tabla 1. Inversiones en estudios
DETALLE VALOR UNITARIO ($) VALOR TOTAL ($)
Solicitud
minera
3’000.000 3’000.000
EIA,PTO 20’000.000 20’000.000
TOTAL: 23’000.000
Terrenos. Se recomienda la compra de los terrenos para la minería, dado el tamaño de la
infraestructura locativa e inversión en equipos.
Tabla 2. Inversiones en terrenos
DETALLE CANT. (Has) VALOR UNITARIO ($) VALOR TOTAL ($)
Terreno 20 1’000.000 20’000.000
TOTAL 20’000.000
5.7.1.2 Obras Físicas o de Infraestructura. Comprenden el punto fuerte de las
inversiones del proyecto especialmente en campamentos y planta de beneficio.
Tabla 3. Inversiones en obras físicas
DETALLE AREA (m2) VL. TOTAL ($)
Centro de acopio carbón, arcilla y producto
terminado
6000 6’000.000
Oficina, almacén – taller, poza séptica, tanque de
agua y baños
5000 3’000.000
Área de secado y beneficio 6000 3’000.000
Tubería y accesorios GLOBAL 324.000
Horno de cocción 31’000.000
TOTAL 20.000 43’324.000
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5.7.1.3 Equipo y Maquinaria. El proyecto para su operación adquirirá los equipos, siendo
el fuerte de la inversión, la maquinaria de beneficio.
Tabla 4. Inversión en maquinaria y equipos
TIPO DE EQUIPO CANT. (U) COSTO TOTAL ($)
Retroexcavadora 1 46’000.000
Volqueta 1 16’000.000
Extrusora con motor, Mezcladora y cortadora manual 1 35’000.000
Motobomba 7 HP 1 4’150.000
Carretillas 20 6’461.160
TOTAL 101’150.000
5.7.1.4 Muebles, Enseres e Implementos. Están representados por útiles de oficina,
escritorios, sillas, computador e impresora, radio teléfono y otros gastos.
Tabla 5. Inversiones en muebles y enseres
DETALLE CANTIDAD
(U)
VALOR
UNITARIO ($)
VALOR
TOTAL ($)
Escritorio 2 700.000 1’400.000
Sillas 4 70.000 280.000
Computador e Impresora 1 3’500.000 3’500.000
Radio teléfono 10 200.000 2’000.000
Otros gastos - - 750.000
TOTAL 7’930.000
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5.7.1.5 Herramientas. Se utilizan palas, picos, macetas, barras y otras herramientas en
labores de producción, beneficio y servicios generales; para el taller herramientas, equipo
de engrase y soldadura.
Tabla 6. Inversiones en herramientas
DETALLE CANT.
(U)
VALOR
UNITARIO ($)
VALOR
TOTAL ($)
Palas 20 16.483 329.660
Picos 20 22.500 450.000
Rulas 20 10.233 204.660
Limas 20 6.500 130.000
Baldes 20 2.500 50.000
Azadones 20 27.500 550.000
Picos 20 22.500 450.000
Carretillas 20 6’461.160
Flexómetros de 30 m. 2 22.500 45.000
Kit de Herramientas 1 400.000 400.000
Lubricador 1 15.000 30.000
TOTAL 9’100480
Tabla 7. Dotaciones
Cascos 40 13.500 540.000
Manguera 500 m 1.950 975.000
Botas 40 26.000 1’040.000
Guantes 40 7.000 280.000
Monogafas 40 10.000 400.000
Overoles 40 42.000 1’680.000
Mascarilla gris 20 1.000 20.000
Mascarilla blanca 20 750 15.000
Plástico negro 100 m2
1.150 115.000
TOTAL 5’065.000
Sumando los totales parciales se tiene que para realizar un proyecto que tenga
comunión con el medio ambiente y que sea económicamente rentable debe
poseer una cantidad de reservas medidas y el aprovechamiento de las mismas
para ello se requiere de una inversión de $ 209’569.480 inicial, sin contar los
costos de funcionamiento o arranque como son los suministros y la mano de
obra entre otros.
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