Diseño conceptual de un sistema automatizado de nebulización para reducir emisiones de PM10 y PM2.5 en el carguío con pala eléctrica en minería superficial

• Autor: Sarmiento Condori, Jimmy John
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad Nacional de San Agustín
• Repositorio: UNSA-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.unsa.edu.pe:20.500.12773/21776
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12773/21776
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Automatización; Nebulización; Pala eléctrica; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.07.05

El objetivo de esta tesis es diseñar conceptualmente un sistema automatizado de nebulización, integrado a palas eléctricas en minería superficial, para reducir emisiones de material particulado (PM10 y PM2.5) durante la descarga del cucharón hacia los camiones mineros. La cuantificación de emisiones se realiza con el factor de emisión de la guía AP-42 de la EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos), referencia ampliamente utilizada internacionalmente por entidades públicas, consultoras y empresas mineras para estimaciones preliminares. Se realiza un análisis operativo del carguío con pala eléctrica, considerando modelos representativos de palas y camiones de gran minería. Con este marco, se estiman emisiones de PM10 y PM2.5 por camión cargado, por ciclo de descarga y en TM/año por pala. Asimismo, se proyectan de forma referencial las emisiones diarias y anuales en operaciones reales para contextualizar el impacto potencial del sistema propuesto. Se diseña el sistema definiendo el número de boquillas nebulizadoras, el caudal y la presión requeridos, así como el volumen diario de agua por pala para una aplicación eficiente. El diseño automatizado integra instrumentación, hidráulica y componentes eléctricos/electrónicos, y se documenta con planos de diseño, distribución, P&ID (diagrama de instrumentación) y planos eléctricos de control y fuerza que muestran la arquitectura e interconexiones. La lógica se programa en Ladder en el software Step7 y el HMI de supervisión en WinCC Explorer. Además, se analiza la eficiencia estimada y se evalúa la dispersión mediante un modelo gaussiano estacionario para contrastar los resultados con los límites del Estándar de Calidad Ambiental (ECA) del Ministerio del Ambiente (MINAM). Finalmente, se presenta una evaluación de costos que considera el costo de inversión por la implementación del sistema, el costo por consumo de agua y un costo aproximado de mantenimiento anual. Estos valores se contrastan con los costos derivados de la generación de material particulado, a fin de ofrecer una visión integral de la viabilidad técnica y económica del sistema propuesto.