PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

I. Generalidades

1. Titulo

Evaluación de la calidad de las aguas en la cuenca del

Rio Grande y Porcón zona adyacente a la Empresa Minera

Yanacocha SRL – Cajamarca.

2. Personal investigador

2.1. Autor

Nombre : Castillo Roncal Gerardo Miguel

Grado Académico: Bachiller en Ingeniería Metalúrgica

Dirección : Psj. Santa Rosa # 137 – Cajamarca

2.2. Asesor

Nombre : Juan Antonio Vega González

Grado Académico: Msc. en Ingeniería Metalúrgica

Dirección : Jr. Pedro Muñiz # 423 Int. 4

3. Tipo de investigación

3.1. Por su naturaleza : Aplicada

1

3.2. Por su forma : Descriptiva

4. Régimen de investigación

Orientada.

5. Localidad e institución donde se desarrollará el proyecto

Localidad: Distrito, Provincia, Departamento de Cajamarca.

Institución: Empresa prestadora de servicio de saneamiento

de Cajamarca Sociedad anónima – EPS Sedacaj S.A.

6. Duración del proyecto y horas semanales dedicadas

Fecha de inicio: 01/10/2012 Fecha de término:

29/03/2013

25 horas semanales

7. Cronograma por etapas

ActividadesFecha de

Inicio

Fecha

de

termino

Dedic.

Semanal

(horas)Actividades

preliminares

Recolección de datos

01/10/12

01/11/12

31/10/1

2

30/11/1

2

25

25

2

Análisis de datos 01/12/12 31/12/1

2

25

Elaboración del informe 01/01/13 29/03/1

3

25

8. Recursos

8.1. Personal

8.1.1. Asesor del proyecto

Ing. Juan Vega González

8.1.2. Investigador

Bachiller Gerardo Miguel Castillo Roncal

8.1.3. Personal de técnico

Especialistasparatoma de muestras

8.2. Bienes

8.2.1. Bienes disponibles

Descripción Unidad Cantidad

Muestra de agua

Tubo de ensayo

L

Un

108

10

3

Matraz Erlenmeyer

Pipeta

Probeta

Tijera

Balde

jarra

pH- metro

clorímetro

Turbidímetro

balanza analítica

Horno desecador

cámara digital

computadora

calculadora

Un

Un

Un

Un

Un

Un

Un

Un

Un

Un

Un

Un

Un

Un

03

05

03

01

01

01

01

01

01

01

01

01

01

01

8.2.2. Bienes no disponibles

Descripción Unidad Cantidad

4

Botella plástica

Floculantes

Preservantes

Reactivos químicos

Agua destilada

Papel filtro whatman

N° 42

Guantes quirúrgicos

Un

Kg

L

L

L

Un

Un

108

01

02

10

10

200

100

8.3. Servicios

Descripción unidad cantidad

Movilidad

Alimentación

Internet

Telefonía móvil

Impresión y

Encuadernado de

tesis

S/.

S/.

S/.

S/.

S/.

S/.

S/.

Global

Global

Global

Global

Global

Global

Global

5

Copias

Análisis químico

S/. Global

8.4. Locales

Hemeroteca. Escuela de Ingeniería Metalúrgica.

Universidad Nacional de Trujillo.

Biblioteca. Escuela de Postgrado. Universidad

Nacional de Trujillo.

Laboratorio de control de calidad de EPS Sedacaj SA.

Laboratorio de procesamiento de minerales.

Universidad Nacional de Trujillo.

LaboratorioSGS del Perú S.A.C – Jr. A. Márquez 257

Cajamarca.

6

9. Presupuesto

Clasificad

or de

gasto

Descripción Cantida

d

Subtota

l

2.3.11.11

2.3.15.12

2.3.199.12

Alimentos y bebidas para

consumo humano

Papelería en general, útiles y

materiales de oficina

Productos químicos

Libros, diarios, revistas y

60

Varios

Varios

400.00

200.00

500.00

7

2.3.199.13

2.3.21.21

2.3.22.21

2.3.22.23

2.3.22.44

2.3.27.25

2.3.27.299

otros bienes impresos no

vinculados a la enseñanza

Pasajes y gastos de transporte

Servicio de telefonía móvil

Servicio de internet

Servicio de impresiones,

encuadernación y empastados de

tesis

Análisis de parámetros de agua

Otros servicios profesionales

por personas naturales

Varios

Varios

Global

Global

Global

18

Global

200.00

800.00

100.00

100.00

200.00

15000.0

0

6000.00

Total23500.0

0

10. Financiación

8

La EPS SEDACAJ SA cubrirá los gastos de la elaboración

del proyecto de investigación; con un monto calculado de: S/.

23500.00

II. Plan de investigación

1. Antecedentes y justificación del problema

1.1. Realidad problemática

Actualmente la empresa Minera Yanacocha (MYSRL) de

extracción de oro por lixiviación en PADs, sigue operando

desde el año 1993, a aproximadamente 4000 msnm, a 48

kilómetros al norte de la ciudad de Cajamarca. Por su

ubicación la empresa minera es causante de conflictos por

posibles impactos en la calidad de agua. La empresa cuenta

con dos sistemas de tratamiento de agua; uno que corresponde

al tratamiento de aguas acidas que son originadas por agua de

lluvias recogidas, éstas son bombeadas a un centro de

tratamiento de agua, de ésta el agua es derivada a las

diferentes cuencas principalmente para uso agrícola. Por otro

lado la empresa minera utiliza agua en su proceso de

producción que consiste en dosificar cianuro con agua a los

PADs de lixiviación, estas aguas son recirculadas mediante9

bombeo, sin embargo en épocas de lluvias existen excesos de

éstas aguas; por lo que cuenta con una planta de tratamiento

de proceso de osmosis inversa. Esta planta filtra los metales

pesados presentes en el agua, así como el cianuro

controlándose que los elementos químicos no sobrepasen los

límites máximos permisibles. Posteriormente estas aguas son

desembocadas a la cuenca de Llaucano.

En las partes altas colindantes los pobladores usan

éstas aguas en la agricultura así como para la crianza de sus

animales, de acuerdo a las diferentes versiones de los

pobladores existe el riesgo latente de que estas aguas

podrían estar alteradas y afectando a la población aledaña al

distrito minero de Yanacocha. Además se presume que estas

aguas podrían estar llegando a la cuenca del Rio Grande y a

la planta de tratamiento de agua potable de la ciudad de

Cajamarca, cuya planta no está preparada para tratar aguas

con metales pesados.

La autoridad nacional del agua a autorizado a la empresa

Minera Yanacocha mediante Resolución Ministerial N° - 2010-

10

ANA, evacuar 54 millones de metros cúbicos de agua de la zona

de sus operaciones, las mismas que deben cumplir los

estándares de calidad de aguas (ECAs) aprobada con D.S.N°

002-2008-MINAM del ministerio de Medio Ambiente.

Por todo lo expuesto se puede expresar que la causa

fundamental de las posibles alteraciones seria la actividad

minera en cabecera de cuenca del Rio Grande, sin embargo

existen también actividades agropecuarias que también podrían

alterar la calidad de las aguas en la cuenca, así también

como la actividad domestica de los pobladores. Y los posibles

efectos podrían darse por la disminución de la cantidad de

agua en la cuenca y de la alteración de los manantiales. Los

efectos debido a la calidad de agua se darían en la salud de

los pobladores de Cajamarca.

1.2. Antecedentes

Castillo (2003) en su estudio El agua y la actividad

minera en Cajamarca menciona: El monitoreo de la calidad del

11

agua nos demuestra la presencia de algunos minerales como:

aluminio, hierro, cobre, manganeso y arsénico pero por debajo

del límite permisible establecido. (p.7)

StratusConsulting (2003) en su investigación concluyen:

Si bien ha habido cambios en la calidad del agua debido a las

operaciones mineras, el agua de todas las vías fluviales y

canales que pasan por la mina es apta en el corto plazo para

todo uso humano. La liberalización de metales y ácidos de las

operaciones mineras hacen el agua de unas pocas vías

fluviales no aptas para la vida acuática en el corto plazo

(Quebrada Encajón y el Rio Grande alto en la cuenca del

Porcón y el Rio Tinte alto). Sin embargo varios de los

arroyos que drenan el recinto de la mina no sostenían

plenamente la vida acuática antes de comenzar las operaciones

mineras debido a la composición química del agua naturalmente

ácida y rica en metales.(p.208)

Yacoub(2006) al referirse al estado de las aguas en

cuanto a sulfatos, metales pesados y otros compuestos tóxicos

concluye que: las aguas han tenido un impacto medioambiental

y que la cantidad de estas sustancias ha sido incrementada,

12

llegando en momentos puntuales a superar los límites máximos

permisibles, LMP, establecidos por la Organización Mundial de

la Salud y por la Agencia de Protección del Medioambiente de

los EEUU. Al comparar los datos obtenidos con los LMP de la

normativa Europea, se constata que éstos se superan con

cierta frecuencia para sustancias como el arsénico, cadmio,

mercurio y plomo.(p.90)

1.3. Marco teórico y conceptual

El distrito minero de Yanacocha está centrado en

unidades volcánicas intermedias a acidas del Eoceno al

Mioceno conocidas como complejo del Domo de flujo Yanacocha.

La geología refleja los procesos activos tectónicos y

volcánicos de los andes. En el distrito minero, hubo

erupciones de magma con sílice o ácido a lo largo de fallas

estructurales, produciendo estructuras de domo en el flujo.

Estas composiciones de sílice fueron mineralizadas por

soluciones hidrotérmicas ricas en oro y, dado que estas

composiciones contienen oro, son el objetivo principal de la

extracción.

13

Las rocas contienen predominantemente cuarzo, alúmina

KAl3(SO4)2(OH)6, además de arcillas. La mineralización aurífera

estuvo acompañada de pirita, enargita Cu3(As,Sb)S4, y otros

minerales sulfúricos de cobre (covelita, digenita y

chalcocita). El mineral contiene niveles elevados de

arsénico, 130 mg/kg, y plomo, 630 mg/kg, además de bajos

niveles de cobre, 41 mg/kg, mercurio, 8.6 mg/kg, zinc, 25

mg/kg, y molibdeno, 25 mg/kg (Turner, 1997).

Por efecto de las lluvias, el sistema de tratamiento de

aguas en exceso se desarrolla de la siguiente manera:

En un primer tanque de agitación se mezcla cloro para

oxidación de cianuro.

En el segundo tanque de agitación se mezcla cal para

ajuste de pH y así conseguir la reducción de los

metales pesados.

En el tercer tanque de agitación se mezcla e

floculante e hidrosulfuro de sodio para remoción de

arsénico y otros metales, y precipitación de

mercurio.

14

En el cuarto tanque de agitación se mezcla el cloruro

férrico para la remoción de metales, principalmente

cadmio y arsénico.

Se adiciona floculante para la remoción de los

sólidos precipitados en un reactor clarificador.

El sistema está diseñado para garantizar concentraciones

de cianuro WAD (ácido débil disoluble) menores de 0.2 mg/L en

el efluente, así como valores de múltiples parámetros físico-

químicos por debajo de los límites máximos permisibles (LMP)

establecidos por debajo de la normatividad Peruana (INGETEC,

2003).

Las aguas residuales de la empresa minera, mediante

cloro se trata el cianuro que pueda quedar remanente. Sucede

de esta forma:

2CN- + 5Cl2(g) + 8OH- => 2CO2(g) + N2(g) + 10Cl- + 4H2O

Este proceso puede llevarse a cabo electroquímicamente para

elevadas concentraciones de cianuro; para bajas

concentraciones remanentes el cianuro puede oxidarse por

medio de ClO-.

15

Para el tratamiento de aguas acidas, existe una planta

acondicionada en términos de pH y contenido metálico para

posteriormente ser retornadas hacia los puntos de vertimiento

autorizados en el Rio Grande (DCP3), Quebrada Encajón (DCP4)

y quebrada San José (DCP5).

Existen dos plantas de tratamiento de aguas acidas, y el

procedimiento consta de:

Neutralización y precipitación mediante adición de

cal, Ca(OH)2, o soda caustica, NaOH, en exceso hasta

neutralizar la acidez y obtener un pH básico que

suele estar comprendido entre 8 y 11.

Floculación por uso de un sedimentador mecánico de

placas de alta tasa donde se obtiene la disolución

floculada antes de separar los lodos del agua

tratada.

Clarificación y control de pH agregando ácido

sulfúrico por goteo hasta alcanzar pH neutro

(INGETEC, 2003).

Se habla mucho de los metales, sin indicarse sin

embargo, que son, y específicamente, el cómo y por qué son

16

peligrosos. Se denomina metales pesados a aquellos elementos

químicos que poseen un peso atómico comprendido entre 63.55

(Cu) y 200.59 (Hg), que presentan un peso específico superior

a 4 (g/cm3), cabe destacar que en esta categoría entran

prácticamente todos los elementos metálicos de interés

económico, por tanto, de interés minero (Vega, 2012).

Todos los metales pesados se encuentran presentes en los

medios acuáticos (el agua químicamente pura no existe en la

naturaleza), aunque sus concentraciones (en ausencia de

contaminación) son muy bajas. Los metales pesados se

encuentran en estas aguas como colides, partículas minerales

(sólidos en suspensión), o fases disueltas (cationes o iones

complejos). Las formas coloidales suelen dar lugar a la

formación de hidróxidos, mientras que las partículas sólidas

incluyen una gran variedad de minerales. Las fases disueltas

pueden a su vez ser capturadas por adsorción o absorción en

arcillas o hidróxidos. Adicionalmente, los compuestos

orgánicos pueden constituir fases con gran capacidad de

captura de cationes metálicos, que en ocasiones dan lugar a

fases extremadamente toxicas (Vega, 2012).

17

Los metales pesados (tales como el cobre, arsénico,

plomo, mercurio, cadmio) son tóxicos y pueden acumularse e

los tejidos vivos e infiltrase en la serie sucesiva de la

cadena alimenticia de organismos, en la cual cada uno se

alimenta del organismo inmediato anterior. Los metales

pesados alterados de su estado natural cambian, a veces, a

formas más fácilmente asimiladas en los intestinos de los

seres humanos. La severidad del envenenamiento causado por la

ingestión de metales pesados varía entre los metales. Las

consecuencias van desde un envenenamiento poco severo hasta

la muerte (Vega, 2012).

1.4. Justificación

Desde el punto de vista técnico el presente proyecto de

investigación se justifica por en cuanto se utilizaran

técnicas y métodos para determinar la calidad de aguas y la

presencia de metales pesados en Las plantas que crecen en la

riberadel Rio Grande, aprendidos en los cursos de análisis

químico cuantitativo e instrumental y procesamiento de

minerales.

18

Se aplicará los conocimientos sobre metodología de

investigación científica, en los enfoques sistémicos en la

elaboración de la investigación.

Comprobar si es posible desarrollar actividades mineras en

cabecera de cuenca desde el punto de vista tecnológico.

Desde el punto de vista ambiental nos permitirá

determinar si existe alteración sobre el ecosistema en las

zonas aledañas.

Desde el punto de vista económico permitirá determinar

si los efectos de la actividad minera están perjudicando a

las poblaciones vecinas que correspondan a la cuenca del Rio

Grande y de qué manera la empresa Minera Yanacocha debe

compensar por este perjuicio económico.

Desde el punto de vista social esta investigación

permitirá evaluar los efectos de la actividad minera en la

población y de qué manera el gobierno debe proteger a la

población a fin de preservar la vida y la salud de la misma.

2. Problema

19

¿Cuál es la calidad de las aguas de la cuenca del Rio

Grande y Porcón zona adyacente a la Empresa Minera Yanacocha

SRL – Cajamarca?

3. Hipótesis

A medida que la empresa Minera Yanacocha continua

desarrollando sus operaciones de extracción, la calidad de

agua del Rio Grande es impactada de manera negativa conla

presencia de metales pesados, siendo ésta no apta para

consumo humano, desarrollo de las actividades agropecuarias y

además afectando la vida acuática

4. Importancia

Las aguas del rio Grande y Porcón han sido clasificada

por Autoridad Nacional del Agua, mediante Resolución

Jefatural N° 202-2010-ANA, categoría 1-A2, clase 2, en marco

a la Estándar Nacionales de calidad Ambiental (ECAs), por lo

que se verificará los límites máximos permisibles de los

parámetros, pudiendo esta clasificación ser modificada de

acuerdo a los considerandos de la norma citada y en base a

esta investigación.

20

5. Objetivos

Objetivo general

Determinar el grado de impacto de las aguas en la cuenca

del Rio Grande y Porcón, mediante la evaluación de metales

pesados y establecer la mitigación que corresponda.

Objetivos específicos

Determinar si existe o no la presencia de metales

pesados a lo largo de los Rio Grande y Porcón desde la

naciente hasta la captación de la Planta de tratamiento de

Agua Potable El Milagro de la ciudad de Cajamarca y si se

encuentran en los límites máximo permisible establecidos

según normativa ambiental.

Determinar si existe o no otros elementos químicos que

alteran la calidad del agua en las cuencas.

Comparar los resultados de los análisis del agua con los

ECAS si está clasificado correctamente el rio Grande y Porcón

la categoría 1-A2 clase 2.

6. Diseño de contrastación

6.1. Material de estudio

21

La muestra se constituirá por 2 litros de agua tomadas

de los puntos de monitoreo RGPM3, RGPM5 y RGR de la cuenca

del Rio Grande comparadas con los puntos de monitoreo RPPM2,

RPPM3 y RPO de la cuenca del Rio Porcón que no son afectadas

por la minería.

Las muestras se analizarán en cuanto a parámetros

generales de calidad del agua (temperatura, oxígeno disuelto,

conductividad especifico, solidos suspendidos y disueltos

totales y pH), aniones importantes (alcalinidad, cloruro,

sulfato y flúor), cationes importantes (sodio , calcio,

magnesio y potasio), trazas de metales y metaloides

(aluminio, antimonio, arsénico, bario, berilio, boro, cadmio,

cinc, cobalto, cobre, cromo, hierro, manganeso, mercurio,

níquel, selenio, plata, plomo y talio), especies de nitrógeno

(nitrato, amoniaco), cianuro total.

Las muestras de agua se guardaran preservadas en

botellas plásticas de 1L.

Equipos e instrumentos

Espectrofotómetro de absorción atómica

pH-metro

22

Turbidímetro

Clorímetro

Cronómetro

Balanza analítica

6.2. Métodos y técnicas

6.2.1. Diseño experimental

El modelo experimental que se utilizará para la

recolección y análisis estadístico de los datos, será por el

método “t” student.

6.2.2. Procedimiento experimental

Etapa preliminar

Recolección de información de bibliografía.

Buscar información técnica y estadística de la

calidad de agua de las cuencas que abastecen de agua

a la ciudad de Cajamarca.

Coordinación con el personal de monitoreo

participativo, para la toma de muestras de agua.

Etapa de campo

Visita y reconocimiento de la cuenca del Rio Grande.23

Ubicación de los puntos de muestreo en la cuenca del

Rio Grande y el Rio Porcón durante el periodo de

realización de la investigación, las cuales se

detallan a continuación:

Se consideró 6 puntos de muestreo teniendo en cuenta

el convenio SEDACAJ y Minera Yanacocha de los puntos

de muestreo:

Estación N°1Este punto está formado por las aguas del

QPG descarga serpentín 4, QE3, S-27 y QQC (RGPM3)

Coordenada x 9222093

Coordenada y 772253

Altitud 3300

Estación N°2 Este punto recibe las aguas de la parte

de arriba y se dirige hacia la captación de Sedacaj

(RGPM5).

Coordenada x 9216609

Coordenada y 773844

Altitud 2907

24

Estación N°3 Este punto es la captación del agua para

Sedacaj, al costado se ubica la bocatoma del canal

Lluscapampa (RGR).

Coordenada x 9215606

Coordenada y 774068

Altitud 2851

Estación N°4 Formado por aguas del Rio Porcón y Rio

Chilicanga (RPPM2).

Coordenada x 9216837

Coordenada y 768020

Altitud 3158

Estación N°5 Formado por el punto QSR y las aguas del

Rio Porcón (RPPM3).

Coordenada x 9215235

Coordenada y 769298

Altitud 2976

Estación N°6 Captación de Sedacaj en Rio Porcón,

también se ubica el canal Huambocancha que toma

agua de este rio. (RPO).

Coordenada x 9214517

25

Coordenada y 771408

Altitud 2860

Las muestras de agua se tomaran 3 veces de manera

bimestral.

Las muestras de agua se llevaran a un laboratorio

certificado, para la determinación de la calidad y en

el laboratorio de control de calidad de la EPS

Sedacaj para su respectivo contraste de resultados.

26

Fig. N° 01. Grafico puntos de monitoreo

6.2.3. Contrastación

27

1

65

432

El modelo sencillo que representa es:

yi = µ + ɛi I = 1; 2; 3; …; n

t=−µS/√n

Prueba de hipótesis

H0= µ = µ0

H1= µ ≠ µ0

N.S.

α = 0.05

t0=−µ0S /√n

, donde: t0, estadístico “t” student

experimental

, media muestral.

S, desviación estándar muestral.

µ0, valor especificado de comparación.

N, tamaño de muestra.

Criterio

28

Se acepta H0, si t0>0 <que tα2,n−1= tcrítico

7. Referencias bibliográficas

Araujo, A. (2003). Calidad de las aguas de la cuenca del Rio Santa, para

uso agrícola y doméstico. Universidad Nacional de Trujillo.

Tesis para obtener el grado académico Maestro en

Ingeniería.

Castillo, G. (2003). El agua y la actividad minera en

Cajamarca.

INGETEC S.A. (2003). Informe de auditoría y evaluación ambiental,

Volumen I.

Misari, F (1993). Metalurgia del oro, Volumen I (pp. 235-314).

Perú: Universidad Nacional de San Marcos.

Taboada, Martín (2009). Diseño y análisis de experimentos,(pp.77-

91)Perú: Universidad Nacional de Trujillo.

Vega, J. (2012). Nivel de contaminación por metales pesados (Pb, Cu, Hg,

As y Fe) en el Rio el Toro, distrito de Huamachuco de la provincia de Sanchez

Carrión durante año 2009 – 2010. Universidad Nacional de

Trujillo. Tesis para obtener el grado académico Maestro en

Ingeniería.

29

Stratus Consulting Inc. (2003). Informe sobre evaluación

independiente de la

Cantidad y Calidad del agua cerca al distrito Minero de

Yanacocha, Cajamarca, Perú. Washington, DC 20433.

Página de la empresa Minera Yanacocha SRL

www.yanacocha.com.pe

(30 de septiembre del 2012, Trujillo- Perú)

30