Manual de Minería a Cielo Abierto

de Proyectos de Ingeniería

Minas

Rosas,

28003 MADRID

Teléf.: 91 0676538

e mail: proyectos.minasyenergia@upm.es

Web: www.ingeominas.es

Otras obras de interés:

• Manual de Logística de Sustancias Minerales.

• Manual de Control de Vibraciones y Ondas Aéreas.

• Manual de Ventilación de Minas, Túneles y Espacios Subterráneos.

• Manual de Túneles y Obras Subterráneas.

• Manual de Perforación, Explosivos y Voladuras.

• Manual de Control de Vibraciones y Onda Aérea.

• Manual de Procedimientos Constructivos de los Túneles.

• Manual de Voladuras en Túneles.

• Manual de Perforación en Túneles.

• Manual de Excavación de Túneles con Rozadoras.

• Manual de Equipos de Desescombro en Túneles.

• Manual de Estaciones Geomecánicas y Descripción de Macizos Rocosos en Afloramientos.

• Manual de Construcción de Túneles en Terrenos con Fallas.

• Manual de Aspectos Ambientales en la Construcción de Túneles.

• Manual de Patología Geotécnica: Recalce y Refuerzo del Terreno.

• Manual de Áridos. Prospección, Explotación y Aplicaciones.

• Manual de Rocas Ornamentales, Prospección, Explotación, Elaboración y Colocación.

• Manual de Evaluación y Diseño de Explotaciones Mineras.

• Manual de Integración Paisajista de Minas y Canteras.

• Manual de Transporte con Volquetes y Diseño de Pistas Mineras.

• Manual de Estabilización y Revegetación de Taludes.

• Manual de Técnicas de Mejora del Terreno.

• Manual de Sondeos. Tecnología de Perforación.

• Manual de Sondeos. Aplicaciones.

• Manual de Evaluación de Yacimientos Minerales.

• Manual de Geología y Prospección de Yacimientos Minerales.

• Manual de Aplicaciones Informáticas en Minería.

• Manual de Equipos de Dragado.

• Manual de Perforación Dirigida Horizontal. Tecnología sin Zanjas.

• Manual de Geosintéticos en la Construcción de Muros y Terraplenes.

• Manual de Diseño y Construcción de Vertederos de Residuos Sólidos Urbanos.

• Manual de Anclajes en Ingeniería Civil.

• Manual de Construcción y Revegetación de Escombreras.

• Manual de Yacimientos Minerales.

• Manual de Minerales Críticos y Estratégicos.

• Ingeoter. Libros 1 al 14.

• Ingeotúneles. Libros 1 al 26.

• Recursos Minerales.

• Energía Geotérmica.

• 130 Años de Historia de la Minería Metálica a Cielo Abierto.

MANUAL DE MINERÍA A CIELO ABIERTO

Carlos LÓPEZ JIMENO

Dr. Ingeniero de Minas Coordinador del Equipo Redactor

Pilar GARCÍA BERMÚDEZ

Doctor Ingeniera de Minas

Pablo GRANDE SÁNCHEZ

Máster Universitario en Ingeniería de Minas

Santiago GUGLIERI VIÑUALES

Grado de Ingeniería en Tecnología Minera

Antonio HERNANDO DEGEA

Ingeniero de Minas

Antonio LEÓN SÁNCHEZ

E.T.S.I. Energía y Minas - UPM

Daniel PAZOS VERDE

Grado de Ingeniería en Tecnología Minera

Virginia SAN NARCISO SÁEZ

Máster Universitario en Ingeniería de Minas

Ignacio SEBASTIÁN BALDÓ

Máster Universitario en Ingeniería de Minas

Natalia SEPÚLVEDA ROMERO

Máster Universitario en Ingeniería de Minas

Carmen MATAIX GONZÁLEZ

Licenciada en Biología Ambiental. Doctora en Biología

Con la colaboración de Cristina Isabel BOHNEKAMP DE LA PEÑA, José SERRA PALACIOS y Úrsula del Pilar SANJUÁN SÁNCHEZ.

MADRID, 2022

En los últimos tiempos, la población mundial ha crecido más rápido que en cualquier otro mo mento de la historia, manifestándose así el consumo de minerales, con unos ritmos que son incluso superiores a los de la población, ya que muchas personas aspiran a alcanzar estándares de vida más altos.

El agotamiento progresivo de los depósitos minerales próximos a la superficie y de alta ley ha obligado a las compañías explotadoras a considerar los yacimientos profundos, con condiciones geológicas más complejas y situaciones más desfavorables, en cuanto a relaciones de estéril a mineral, aguas subterráneas, estabilidad de taludes, etc.

La necesidad de garantizar la viabilidad económica de las operaciones ha exigido, durante las tres últimas décadas, aprovechar las economías de escala, con fuertes ritmos de producción y maquinaria de gran tamaño.

Después de la Segunda Guerra Mundial, el diseño de los equipos evolucionó, y se perfeccionó, hasta adoptar las formas que hoy día se consideran clásicas.

Se produjo primero un aumento espectacularmente rápido en las dimensiones de las máquinas que, en general, se caracterizaban por estar impulsadas por robustos motores diésel de régi‐men lento y aspiración natural, que se acoplaban a las transmisiones mecánicas.

Paralelamente, algunos fabricantes ensayaban y desarrollaban máquinas con transmisiones eléctricas. Estas unidades llevaban su propio grupo electro generador accionado por un motor diésel. Esta tendencia no se generalizó, por los problemas de disponibilidad y fiabilidad que surgieron. Posteriormente, con la primera crisis de la energía a comienzos de los años 70, du rante la cual se produjo un incremento desproporcionado de los precios de los productos pe trolíferos con respecto a las tasas generales de inflación, las empresas explotadoras se vieron forzadas a considerar los sistemas continuos de extracción, basados fundamentalmente en el transporte con cintas, debido a las ventajas económicas que ofrecía la energía eléctrica gene rada con otros combustibles más baratos, como el carbón.

La minería a cielo abierto, sufrió un importante impulso innovador, al seguir aportando más del 70% de los productos minerales en todo el mundo, y la maquinaria que se empleaba pasó a evolucionar, no tanto en un crecimiento en tamaño, sino como en la mejora de la fiabilidad de sus componentes, en la automatización de funciones, etc. Esta evolución se ha traducido en un aumento de los rendimientos, un mejor aprovechamiento energético, una mayor disponibili dad de la maquinaria y, en esencia, en un abaratamiento de costes.

El presente texto que hoy ve la luz, nace con distintos objetivos. Por un lado, para actualizar los conocimientos de todos aquellos técnicos que han estado e incluso aún están vinculados a este sector de las materias primas; para marcar las tendencias de futuro e incorporar las nuevas tecnologías dentro del contexto que se ha bautizado con el término Minería 4.0 y como no,

como un modesto, pero sincero homenaje, a los que han sido nuestros antecesores como maestros en el mundo de la minería y que despertaron vocaciones en muchos de nosotros y, porque no decirlo, también pasiones profesionales. Tal es el caso de nuestro admirado y que rido Fernando Pla, que sin dejar a nadie indiferente supo transmitirnos a muchos de nosotros ciertos valores, que son esenciales para el adecuado desarrollo de nuestra profesión.

Finalmente, expresar de manera muy efusiva, nuestro agradecimiento a todas aquellas perso nas que han contribuido, en los más de 35 años, a la labor de autor y de coeditor, del que suscribe este prólogo, de un número de libros notable, sobre todo y como dice algún amigo, con una alta capacidad de sostenimiento o de contrapeso. Sean cuales fueren los motivos que les hayan llevado a tal circunstancia, les damos las gracias por haber participado de una u otra forma en esa actividad, que ha consistido básicamente en transmitir el conocimiento, y que mejor lugar que desde mundo académico.

Carlos LÓPEZ JIMENO

Dr. Ingeniero de Minas. Catedrático.

E.T.S. de Ingenieros de Minas y Energía Universidad Politécnica de Madrid.

Ex Director General de Industria, Energía y Minas. Comunidad de Madrid. (Años 2000 2016).

Apantallamiento

DE EXPLOTACIÓN

explotaciones

MINEROS DE EXPLOTACIÓN

DE CORTA

MÉTODOS MIXTOS Y ESPECIALES

Minería de taladros (Auger Mining).........................................................................................

Minería de talud escarpado (Highwall Mining)

199

7.3. Método del tajo largo (Punch Longwall Mining) 204

MÉTODOS DE CANTERAS

8.1. Método de canteras de áridos 206

8.2. Método de canteras de roca ornamental 212

MÉTODOS DE GRAVERAS

9.1. Introducción 218

9.2. Métodos de graveras en seco 218

9.3. Gravera con explotación bajo lámina de agua 219

9.4. Graveras con rebajamiento del nivel freático 220

SONDEOS PARA LA GASIFICACIÓN DEL CARBÓN 222

10.1. Introducción 222

10.2. Sondeos para la gasificación subterránea del carbón 222

10.3. Gasificación del carbón 223

10.4. Antecedentes de la GSC 224

10.5. La gasificación subterránea del carbón GSC 226

SONDEOS DE DISOLUCIÓN

Condiciones para la creación

diseño de las cavidades

Sistemas de circulación de fluidos

Control del desarrollo de la cavidad

PARA

4.2. Fuentes de energía

4.3. Sistemas de rotación

Sistemas de empuje y elevación

342

343

4.5. Mástil y cambiador de barras 344

4.6. Cabina de mando 345

4.7. Sistema de evacuación de los detritus 345

4.8. Sarta de perforación 347

4.9. Elementos auxiliares 349

4.10. Práctica operativa. Variables de perforación 351

4.11. Velocidades de penetración y de perforación 354

DE ROTURA DE LA ROCA DURANTE LAS VOLADURAS 355

Trituración o pulverización del anillo de roca 355

Agrietamiento radial 355

Reflexión de la onda de choque 356

5.4. Extensión y apertura de las grietas radiales 356

5.5. Fracturación por liberación de la carga 357

5.6. Fracturación por cizallamiento 357

Rotura por flexión 357

Rotura por colisión

515

516

523

523

DE ESTABILIZACIÓN

606

614

618

619

619

619

PAISAJÍSTICA

REVEGETACIÓN DE ESCOMBRERAS

escombrera

CONCEPTO DE RESTAURACIÓN

BÁSICAS

CRITERIOS GENERALES PARA

Camiones

Detonadores

Sistemas

669

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673

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674

674

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676

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Capítulo 1 . INTRODUCCIÓN

Carlos LÓPEZ JIMENO

José SERRA PALACIOS

1. INTRODUCCIÓN

Volviendo la mirada hacia atrás, en los orígenes de la humanidad, hoy se sabe que el hombre primitivo ya fabricaba utensilios y armas con materiales que se encontraban en la corteza te rrestre, como el cuarzo y el pedernal.

Desde entonces, la minería fue marcando diferentes hitos asociados al descubrimiento y usos de nuevos minerales y combustibles: la Edad de Piedra, del Cobre, del Bronce, del Hierro, del Carbón, del Petróleo, del Silicio y, finalmente, de las Tierras Raras.

Por minería se entiende: la actividad industrial consistente en la extracción selectiva, mediante la aplicación de tecnologías mineras, de sustancias y minerales existentes en la corteza terres tre, de manera que sea económicamente rentable.

Foto 1.1. Explotación por métodos combinados de cielo abierto e interior a comienzos del siglo pasado en Rio Tinto (Huelva).

El sector minero proporciona al resto de sectores industriales numerosas materias primas bá sicas en la sociedad actual, de tal forma que cualquier contratiempo en la cadena de suministro de ciertos minerales pueden afectar al correcto funcionamiento de la actividad industrial.

En los últimos años, como consecuencia del fuerte crecimiento económico que ha hecho que distintos países se sumaran a lo que se ha venido en llamar como economía global, con un fuerte aumento de la demanda de materias primas minerales, ha hecho que se pusiera de ma nifiesto la importancia estratégica de la actividad extractiva.

Así, por ejemplo, la inexistencia de microchips suficientes para cubrir la demanda total de los fabricantes de automóviles, ha hecho que estos no puedan fabricar la cantidad que tenían pre vista, y a parar algunas cadenas de montaje. Y, también, un encarecimiento general de otros productos, como el acero destinado al sector de la construcción, al acaparar un solo país las compras de una buena parte de la producción, etc.

2. CONCEPTOS BÁSICOS

Se repasan a continuación algunos conceptos y definiciones de términos empleados en el sec tor extractivo.

Aproximadamente, el 99% de la corteza terrestre está constituida por ocho elementos: oxígeno (47%), silicio (29%), aluminio (8%) y hierro (4%), seguidos por calcio, sodio, magnesio y potasio. El 1% restante contiene alrededor de 90 elementos de origen natural.

Algunos minerales son geográficamente abundantes en términos económicos, por ejemplo, el carbón, el hierro, el cuarzo, la sílice y la roca caliza, que se encuentran en la mayoría de los países.

Otros elementos se concentran en pocos lugares, como algunos metales raros (tantalio y vana dio) y minerales industriales (boratos y fosfatos).

Las pautas de ocurrencia de los minerales dependen en gran medida de los procesos que han dado lugar a su formación, ya sean geológicos, biológicos o fluviales.

Durante las etapas de exploración e investigación de los yacimientos se aplican diversas cien cias o disciplinas geológicas para calcular el tamaño y la ley de los cuerpos mineralizados y, posteriormente, para estimar las reservas de mineral explotables.

Actualmente, existen diversas clasificaciones para definir los recursos y las reservas de mineral en distintas partes del mundo. La definición más frecuente de recurso mineral es la de una concentración de un material de interés económico presente en la corteza terrestre con posi bilidades razonables de explotación. El recurso se subdivide, en orden de certidumbre geoló gica creciente, en las categorías de inferidas, indicadas y calculadas.

Una vez concluidas las evaluaciones apropiadas que justifican la extracción del mineral en con‐diciones técnicas y económicas supuestas como reales, la parte explotable del recurso calcu lado o indicado se denomina reserva mineral A su vez, las reservas de mineral se subdividen

Figura 1.2. Abundancia de los diferentes metales en la corteza terrestre.

La mayoría de los minerales metálicos están sometidos a diversas etapas de procesamiento hasta conseguir un metal vendible o un producto con base metálica. Las etapas desde que el metal está en la tierra hasta que llega a la planta de concentración varían ampliamente.

Así, por ejemplo, en una planta convencional, el mineral es triturado y molido hasta alcanzar partículas muy finas (con un alto consumo de energía) y luego es sometido a diversos trata mientos para optimizar la separación de minerales valiosos de los residuos (ganga). Estos pro cesos incluyen la separación por gravedad y por flotación, la separación magnética y electros‐tática, así como una amplia variedad de tratamientos previos que se caracterizan por un ele vado consumo de reactivos químicos.

A continuación, se resumen algunos vocablos que se utilizan con mucha frecuencia en el mundo de la minería y que sirven para aclarar algunas confusiones que pueden surgir en determinados momentos:

Ocurrencia mineral: Es una concentración anómala de un mineral que se considera valioso por alguien, en alguna parte, o que es de interés científico o técnico.

Depósito mineral: Es una ocurrencia mineral (concentración anómala de un mineral o ele mento metálico) de tamaño (volumen) y ley suficiente para que, en circunstancias favorables, sea considerado con potencial económico.

Yacimiento: Es un depósito mineral que ha sido examinado y que se ha constatado que tiene suficiente tamaño, ley y accesibilidad, como para ser puesto en producción y ser rentable (pro duce un beneficio económico). La rentabilidad de un yacimiento depende de sus características intrínsecas (como tonelajes y leyes), pero a veces depende de condicionantes ajenos al cuerpo de mineral, como son las tasas o los impuestos a aplicar, el precio de los metales, etc.

Mina: Comprende el conjunto de labores de explotación de un yacimiento, que pueden ser subterráneas o a cielo abierto.

Figura 1.3. Terminología básica en una explotación a cielo abierto (Bretwood Higman).

Corta: Excavación a cielo abierto para la extracción minera, cuyo hueco generalmente tiene forma de tronco de cono invertido.

Mena: Un mineral o minerales que pueden ser beneficiados y extraídos de una roca con bene ficio económico. Es un agregado mineral sólido, natural, utilizable, ya sea tal como se extrae o del cual uno o más componentes valiosos se pueden recuperar económicamente. Por ejemplo, las menas de Cu: calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4), calcosina (Cu2S).

Ganga: Aquellos minerales que suelen aparecer con los minerales de mena, pero que no tienen valor económico, tales como, por ejemplo: cuarzo (SiO2), calcita (CaCO3) o pirita (FeSO2).

Mineralización: Término general que se refiere usualmente a minerales de mena, pero que a menudo se utiliza para referirse a otros minerales metálicos como la plata. El término se usa en dos sentidos, uno, referido al proceso por el que se producen concentraciones de minerales de mena y, dos, referidos a los cuerpos de mena mismos. Para evitar confusiones, se reco mienda su uso exclusivamente para designar el proceso de formación de menas.

Capítulo 2 . RESERVAS EXPLOTABLES. CLASIFICACIÓN

Pablo GRANDE SÁNCHEZ

Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

En palabras de la Organización de Naciones Unidas, “Para llevar a cabo una ordenación eficaz de los recursos resulta necesario obtener una imagen completa de la base de minerales y ener gía fósil de que se dispone en la actualidad y la que se prevé para el futuro. Esas evaluaciones se fundamentan en estimaciones precisas y coherentes de la energía fósil y los recursos y reser vas minerales, compatibles con la información procedente de otras fuentes científicas y sociales o económicas. A lo largo del tiempo han ido apareciendo diversas normas en esa esfera para dar respuesta a las necesidades de una industria o un lugar específicos, pero ha llegado el mo‐mento de atender las necesidades de una economía globalizada. En consecuencia, ha ido cre ciendo el interés por plasmar los trabajos anteriores en normas comunes y de aplicación univer sal”.

Esta afirmación sostiene el carácter crítico que se tiene en la evaluación de depósitos mineros la definición de los recursos geológicos en las etapas preliminares de estudio, y de las reservas extraíbles, cuando un diseño y plan minero ya han sido elaborados.

El cálculo de tonelajes y leyes debe ir acompañado de una categorización de los recursos y reservas, de manera que se especifique el grado y de la fiabilidad de la estimación de la cantidad y de la calidad del depósito minero.

La cuantificación de la incertidumbre en los recursos y reservas debe considerar, así mismo, el conocimiento geológico que se tiene del depósito y también las características geométricas de la disposición de las muestras existentes. Se debe tener en cuenta igualmente la continuidad espacial de las leyes de interés, utilizando todos estos factores para categorizar con herramien tas geológicas y geoestadísticas los recursos y las reservas.

La categorización de los recursos minerales o geológicos y de las reservas mineras es una de las etapas más críticas, debido en gran medida a que la financiación del proyecto y las inversiones dependen de la cantidad (tonelaje) y de la calidad (ley) de dichos recursos y reservas. Además, la decisión de invertir en un proyecto considera la fiabilidad en los valores estimados de estos recursos y reservas.

Sin embargo, éste es uno de los procedimientos más subjetivos en la evaluación, dado que la clasificación queda sujeta a la opinión de un experto en evaluación de yacimientos. En los últi mos años, los códigos internacionales han tendido a incluir de manera más explícita los reque‐rimientos para la divulgación de resultados de la estimación de los recursos y de las reservas, sin embargo, aún no se ha especificado una metodología fija o única para todos los proyectos.

2. RECURSOS Y RESERVAS MINERALES

Es necesario definir y distinguir los conceptos de Recurso y de Reserva Mineral, estando basada esta definición en el grado de fiabilidad en diversos factores que son evaluados por una persona competente. Este experto debe encargarse de cuantificar el grado de incertidumbre en los va lores estimados para calcular las figuras indicadas en el estudio de viabilidad del depósito.

En la definición del grado de fiabilidad han de considerarse varios aspectos al establecer la ca lidad del valor estimado, siendo las más comunes:

1. El grado de continuidad geológica que el experto considera que existe en la minerali zación.

2. La cantidad de información disponible y su configuración geométrica.

3. El grado de continuidad espacial de las leyes, el cual es medido a través de las herra mientas que la geoestadística provee.

2.1. Recurso Mineral

Un recurso mineral es una concentración de material sólido de interés económico en la corteza terrestre, con forma, ley y cantidad, que tiene razonables perspectivas para una eventual ex tracción económica. Se conocen la ubicación, la cantidad, la ley o la calidad, la continuidad y otras características geológicas de un Recurso Mineral, estimados o interpretados a partir de pruebas y conocimientos geológicos específicos, incluido el muestreo.

Foto 2.1. Trabajos de exploración mediante sondeos con circulación inversa.

Royle (1977) fue el primer geoestadístico que dio una aplicación práctica de la varianza de es timación para la clasificación de reservas.

Cabe decir que la varianza de estimación puede calcularse para cualquier evaluación de reser vas, independientemente del método empleado (polígonos, secciones, estimaciones, krigeage, etc.).

Figura 2.11. Semivariograma de leyes de plata en dos tipos de mineralizaciones anisotrópicas e isotrópi cas (Tulconaza, E.).

El campo de aplicación de la geoestadística se limita a los recursos identificados o demostrados, es decir aquellos que disponen de una base numérica suficiente. Puede emplearse tanto para las reservas económicas como para los recursos identificados subeconómicos, ya que la única diferencia entre ellos es de tipo económico, Figura 2.12.

3.2.2. Sistemas de Clasificación

Algunas de las consecuencias extraídas de la lectura de diversos trabajos de investigación sobre la geoestadística aplicada a la clasificación de las reservas pueden resumirse en:



La varianza de los errores de estimación disminuye cuando:

o El volumen del bloque a ser estimado aumenta.

o El número de muestras alrededor del bloque aumenta.

o La distancia (media) de esas muestras con respecto al centro del bloque dismi nuye.

o La distancia (media) entre muestras aumenta, esto es, cuando hay una mejor dis tribución alrededor del bloque.

Figura 2.12. Campo de aplicación de la geoestadística dentro del potencial de recursos.







Es posible encontrar unos factores de ponderación que minimicen la varianza de esti mación mediante el krigeage.

Se puede llegar a determinar cuál es la malla óptima de investigación y las ganancias de precisión conseguidas al reducir las dimensiones de las mallas.

La precisión disminuye con el menor tamaño de los bloques o dominios. Intuitiva mente se ve que es más fácil estimar la ley media de todo un yacimiento que de una pequeña parte de éste. Dos consecuencias se desprenden de este hecho:



Si dos compañías mineras poseen concesiones adyacentes en el mismo yacimiento y deciden colaborar en la investigación, la precisión de las reservas totales será mayor que la de cada uno por separado.



Cuando el conjunto de reservas de diferentes concesiones sobre una misma minerali zación se suma, las reservas totales medidas serán mayores que la suma por separado de éstas.



El semivariograma es como la firma de un depósito mineral en el que se resumen y cuantifican sus características estructurales. Es por ello, que la continuidad y variabili dad de la mineralización afectan profundamente a la precisión de la estimación.



En un mismo yacimiento pueden obtenerse distintas precisiones de estimación a partir de los mismos datos iniciales según sea mayor o menor el intervalo de demuestre de los sondeos.



La precisión del mineral estimado en un yacimiento disminuye después de aplicar una ley de corte, debido al menor volumen de información que entra en juego en la eva luación, y también a que los minerales de altas leyes tienden a no ser tan continuos como los marginales o pobres.

Capítulo 3 . DISEÑO DE HUECOS FINALES

Carlos LÓPEZ JIMENO

Cristina Isabel BOHNEKAMP DE LA PEÑA

1. INTRODUCCIÓN

La decisión de explotar un yacimiento mineral se basa fundamentalmente en criterios econó micos. Así, por ejemplo, el que un depósito mineral pueda ser explotado por métodos a cielo abierto, por métodos subterráneos o por una combinación de ambos dependerá de los costes de extracción relativos, tanto del estéril como del mineral. La Figura 3.1 representa una sección vertical de un depósito irregular de mineral en el cual se ha llegado a definir un fondo para la explotación a cielo abierto.

Figura 3.1. Yacimiento de mineral parcialmente explotable a cielo abierto hasta una determinada profundidad.

Las ventajas principales que aporta la minería a cielo abierto son la flexibilidad en el ritmo de producción, la seguridad, la facilidad para efectuar una minería selectiva y el control de leyes y los bajos costes de extracción.

Por el contrario, los principales inconvenientes son la necesidad de excavar y de mover grandes volúmenes de estériles. Estos estériles proceden habitualmente de los materiales de recubri miento y de las rocas no mineralizadas entre las que encaja el yacimiento. Actualmente existen algunas minas a cielo abierto que han superado los 1.000 m de profundidad, siendo bastante numeroso el grupo de las que tienen el fondo entre los 400 y los 600 m de profundidad.

Por este motivo, un factor determinante de la viabilidad económica de un proyecto concreto que se desee explotar es la cantidad de materiales de recubrimiento y de rocas estériles que es preciso mover por cada tonelada de mineral, y que es denominado Ratio de Desmonte.

En la figura Figura 3.3 se puede observar como el ratio de desmonte está determinado, en parte, por la configuración geológica del depósito mineral. Aunque también depende de la es tructura del macizo rocoso y de consideraciones tecnológicas, que son factores que determinan el ángulo del talud final de corta mayor posible.

La normativa o legislación minera referente al diseño de los bancos y a los taludes finales de la explotación, también influyen en los ratios de desmonte obtenidos con un diseño de explota ción dado.

La explotación a cielo abierto de un yacimiento consiste en la repetición del ciclo básico de operaciones elementales, como son: perforación, voladura, carga y transporte del mineral y de las rocas estériles.

El proceso de excavación se efectúa desde la superficie hasta el fondo de la corta. Esta profun didad final puede estar determinada por un límite de tipo geológico, como sucede con el Caso D de la Figura 3.4.

Figura 3.2. Yacimiento de mineral rodeado con varios tipos de rocas que configuran taludes finales dife rentes y, por ello, ratios estéril a mineral distintos para una misma profundidad de corta.

Figura 3.3. Parámetros característicos del hueco de una corta.

CAPÍTULO 3: DISEÑO DE HUECOS FINALES

Para conseguir una mejor integración paisajística, es necesario aplicar una serie de criterios de diseño que, aun siendo básicos o elementales, constituyen, en algunos casos, una herramienta de enorme utilidad. Estas medidas que se exponen en los epígrafes siguientes, pueden dividirse en tres tipos de técnicas, basadas en el alejamiento, la ocultación y el enmascaramiento.

7.1. Ubicación y ocultación natural de las explotaciones

Es bien conocido que los yacimientos de minerales se distribuyen espacialmente sobre la cor teza terrestre de forma aleatoria y que deben explotarse allí donde se encuentren. Si bien esto es cierto para la totalidad de los recursos, no lo es tanto en aquellos de los que se dispone de un mayor potencial, como son los productos de cantera y algunos minerales industriales. En estos casos, en que los factores geológicos no son tan determinantes, las posibilidades de ac tuación en cuanto a la localización son mayores, existiendo una única limitación de índole eco nómica, ya que el valor de esos productos no es alto y, por consiguiente, no soportan grandes distancias de transporte hasta los centros de consumo.

Cuando sea factible, los criterios referentes a la ubicación de la explotación se basarán en ale jamiento de los núcleos urbanos y zonas transitables, la centralización de las canteras y el apro‐vechamiento de los accidentes topográficos y de la vegetación natural.

Una vez investigado y evaluado el depósito a explotar, la primera pauta a seguir con relación al diseño, es la de aprovechamiento de la topografía del entorno. Debe evitarse la apertura de canteras en laderas de cerros o lo más próximas a carreteras, autopistas u otros corredores visuales, así como zonas habitadas desde las cuales sean visibles. Los huecos de excavación pueden llevarse a cabo en las vertientes opuestas, Figura 3.37, de manera que el terreno natu ral actúe como medio de ocultación.

Figura 3.37. Localización de una cantera con respecto a un corredor visual.

Dentro de una misma zona, el propio diseño del hueco puede plantearse con diversas configu raciones, Figura 3.38. Lo ideal es proceder a la apertura de la cantera en la zona más alta con una geometría troncocónica, dejando sin ex traer una parte del yacimiento para que sirva de pantalla visual frente a los observadores próximos e incluso de pantalla sónica contra los ruidos producidos por las voladuras y la maquinaria. Otra ventaja de este diseño, cuando los terrenos son adecuados, es la de aprovechar en el futuro el hueco creado para depósitos de agua, de residuos, etc.

El complemento ideal a esa variante lo constituye el sistema de transporte por cinta y tritura ción dentro del hueco de la explotación, pues con ello se consigue eliminar gran parte de las pistas de acarreo exteriores que se precisarían con medios convencionales, disminuir la

MANUAL

contaminación atmosférica por polvo y ruidos producidos por la maquinaria y reducir los costes operativos. El principal inconveniente del sistema estriba en la elevada inversión inicial que se requiere en la preparación de la infraestructura minera, cámara de trituración, pozo vertical y galería de transporte, así como en la maquinaria.

Figura 3.38. Diseño del hueco de explotación para ocultar los taludes finales.

Por otro lado, la vegetación natural existente es otro elemento aprovechable en la ocultación, Figura 3.39, de manera que ésta quede interpuesta entre el observador y el área ocupada por la explotación.

Figura 3.39. Aprovechamiento de la vegetación para ocultar el área en actividad.

Capítulo 4 . MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN

Carlos LÓPEZ JIMENO Pilar GARCÍA BERMÚDEZ

1. INTRODUCCIÓN

Se entiende por método minero o método de explotación el orden espacial y temporal que se va a seguir para el aprovechamiento o beneficio de un yacimiento mineral, una vez concluidas las labores de exploración e investigación y efectuadas las etapas posteriores de modelización del yacimiento y diseño del hueco final, dando estas como resultado las reservas de mineral que son explotables.

Son varias las definiciones que se encuentran en la bibliografía técnica cómo método de explo tación, pero una que abarca genéricamente la gran mayoría de estas es la siguiente:

Los métodos mineros pueden definirse como los procedimientos utilizados y el orden espacial y temporal con que se lleva a cabo la extracción de las sustancias de interés y estériles asociados, dependiendo fundamentalmente de las características del yacimiento y del terreno, así como de las condiciones de tipo operativo.

Figura 4.1. Proceso de definición del método de explotación, sistema minero y selección de equipos mineros (López Jimeno, C.,1987).

Son muchos los parámetros o factores que intervienen en el proceso de selección del método de explotación, pero grosso modo estos se pueden agrupar siguiendo el esquema de la Figura

4.1. Por un lado, influirán las características del yacimiento, fundamentalmente las morfológi cas y la manera de presentarse el mineral, junto a las condiciones del entorno, y los propios parámetros de la explotación.

Como complemento a lo anterior, cabe decir que, por sistema de explotación se considera en este texto, el conjunto de máquinas que llevan a cabo el ciclo de explotación, tanto si se trata de mineral cómo de estéril (arranque, carga, transporte y vertido en la tolva de la trituradora primaria en el caso del mineral y arranque, carga y transporte si se trata del estéril), con un determinado grado de continuidad, desde los totalmente discontinuos o cíclicos hasta los total‐mente continuos.

Si se considera, por ejemplo, un yacimiento con una capa de mineral que se encuentra con un recubrimiento de estéril que varía entre los 15 y los 20 m. Los sistemas de explotación podrían ser: uno convencional, constituido por tractores de orugas para el arranque del estéril y empuje de este hasta el hueco de la fase anterior y movimiento de la tierra vegetal y algún horizonte superior de estéril poco consolidado con mototraillas, y un segundo sistema conformado por las mismas mototraillas que en el caso anterior complementadas por un equipo principal como es una dragalina. Si los macizos rocosos de estéril no estuvieran muy consolidados se podría plantear la sustitución de esta última por una rotopala. Se llega a la conclusión de que, siendo el método de explotación común, que en este caso sería el denominado como método de descubierta, los que son distintos son los sistemas mineros y, consecuentemente, la maquinaria empleada en cada alternativa. Algunos técnicos denominan a estos sistemas como método americano y método alemán, por ir asociados a las dragalinas y a las rotopalas respectivamente. Al escaso rigor, se le añade confusión, máxime cuando no se tiene en cuenta el esquema de la anterior figura dónde se observa que existe una cierta depen dencia jerárquica que hace prevalecer al método frente al sistema o al sistema frente a los equipos seleccionados.

Figura 4.2. Alternativas de explotación de un yacimiento según las orientaciones de los tajos o direcciones de avance (Thompson, R.J., 2005).

CAPÍTULO 4: MÉTODOS DE

se consigue una restitución completa del terreno y por lo tanto, un mínimo de problemas de contaminación.

Este método requiere mayor planificación que el de contorno convencional, en orden a aumen tar el rendimiento y la eficiencia de la operación.

El equipo de arranque del carbón está constituido generalmente por palas o excavadoras fron tales o rotopalas y el transporte se realiza por volquetes convencionales.

Para el movimiento del estéril, podemos distinguir cuatro sistemas:

Palas/Volquetes.

Mototraillas.

Mixto.

Palas/Cintas transportadoras.

continuación, se pasa a ver las ventajas o inconvenientes de su aplicación.

Palas/Volquetes

Es la combinación tradicional y se caracteriza por su efectividad. El equipo que normalmente se emplea está compuesto por dos palas (en algún caso excavadoras), dos o cuatro volquetes, y dos tractores para ayuda al arranque y nivelado del estéril.

Ventajas:

Flexibilidad y versatilidad.

Poder de reacción frente a una demanda temporal de la producción.

Permite auxiliar otras operaciones.

Combinación con métodos especiales.

Figura 4.69. Método de movimiento lateral

MANUAL

Inconvenientes:

Para una gran producción, el equipo es numeroso, dando lugar a interferencias en el tráfico.

una planificación muy cerrada.

necesario el nivelado y compactado del estéril vertido.

Figura 4.70. Método con palas y volquetes.

Mototraillas

Normalmente, el equipo de estéril está constituido por dos o tres unidades.

Figura 4.71. Método de explotaciones con mototraillas.

Ventajas:

Buen coste para distancias de transporte pequeñas.

Equipo reducido.

producción horaria.

Capítulo 5 SISTEMAS DE EXPLOTACIÓN

Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

Una vez elegido el método de explotación, se procede a definir lo que se conoce mayoritaria mente como el sistema de explotación también denominada cómo alternativa tecnológica, pues es en esa fase donde verdaderamente está presente la tecnología, constituida por los diferentes equipos o unidades encargadas de efectuar las distintas operaciones mineras.

El ciclo de explotación minero se puede definir como una sucesión de fases u operaciones bási cas aplicadas, tanto al material estéril como al mineral. Según las condiciones del proyecto que se esté llevando a cabo, existirán o no otras operaciones auxiliares o de apoyo cuya misión es que se cumplan con la mayor eficiencia las operaciones básicas pertinentes.

Las fases que, normalmente, engloba el ciclo minero son las siguientes: arranque, carga, trans porte y vertido.

El arranque es, por necesidad, la primera de las operaciones para el movimiento de los mate riales, y consiste en fragmentar estos hasta un tamaño adecuado para su posterior manipula ción por los equipos de fases subsiguientes.

La fragmentación de las rocas puede efectuarse fundamentalmente por dos métodos bien dis tintos: indirectos, es decir, por medio de la energía liberada por los explosivos colocados en el interior de los macizos rocosos dentro de barrenos y directos, por medio de la acción mecánica de una herramienta montada sobre un equipo.

La carga consiste en la recogida del material ya fragmentado para depositarlo seguidamente, en la mayoría de los casos, sobre otro equipo o instalación adyacente.

El transporte es la fase que posee en la actualidad una mayor repercusión económica sobre el ciclo de explotación, y que puede cifrarse entre el 40 y el 60 % del coste total e incluso de la inversión en equipos principales. Se basa en la extracción o desplazamiento de los diferentes materiales hasta las plantas de tratamiento, en el caso de los minerales, o hasta las escombre ras en el caso de los estériles.

Según que el transporte se lleve a cabo dentro de los límites propios de la explotación e insta laciones mineralúrgicas, o fuera de ellas, se suele hablar de transporte interno o externo. En este último grupo se incluyen sistemas tales como los realizados por barcos, por ferrocarril, etc. que no son objeto de estudio en este manual.

La operación de vertido, normalmente, la realizan las propias máquinas que efectúan el trans porte, ayudadas por equipos auxiliares.

De acuerdo con una serie de consideraciones específicas que se analizarán más adelante, las combinaciones para cada grupo de máquinas, pueden ser las siguientes:

a) La fase de arranque se efectúa por unidades distintas a la que realizan la carga y el transporte. Un caso puede ser, por ejemplo, aquel en el que el arranque lo hacen trac tores de orugas, la carga palas de ruedas y el transporte y vertido, volquetes. El ciclo básico estará constituido por la agregación de las diferentes fases individualizadas:

b) Que el mismo equipo efectúe el arranque y también la carga, como sucede, por ejem plo, con las rotopalas, las excavadoras o los minadores, que arrancan y cargan simul táneamente. En este caso el transporte lo realizan otras unidades independientes:

c) Que una misma máquina, debido a sus características constructivas y funcionales, realice por si sola el arranque, la carga y el transporte. Esto sucede con las mototraillas y con las rotopalas con brazo de descarga directa:

La elección del conjunto de equipos necesarios para llevar a cabo un proyecto, se suele realizar, normalmente, después de definir la fase u operación crítica, en función de la cual se estructu rará todo el proceso productivo teniendo en cuenta una serie de consideraciones.

Las combinaciones que pueden hacerse entre equipos, destinados a una explotación minera concreta, son muy numerosas, tal como que ilustrado en la Figura 5.1, pues pueden ser varias las máquinas que, con diferente diseño y forma de funcionamiento, realizan la misma opera ción.

La tendencia actual se dirige hacia los sistemas continuos, ya que permiten disponer de unos costes de operación menores que los que se alcanzan con los sistemas discontinuos, del orden de, aproximadamente, un tercio.

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

SISTEMAS

Capacidad al ras: es el volumen de material en una unidad de carga o de transporte sin material que sobresalga (dientes del cazo de una pala o pila de material en la caja de un volquete).

Capacidad colmada: es la capacidad máxima con el dispositivo de trabajo (p.e. el cazo de una pala cargadora) lleno y con formación de una pila. Esta depende del diseño del citado dispositivo para contener el material que pueda desplazarse en sus bordes.

 Capacidad nominal:

Es la capacidad de un determinado equipo o dispositivo, en términos de peso máximo que puede manejar. La mayoría de los equipos están diseñados para movilizar un determinado peso, en lugar de un volumen máximo. Por consiguiente, el volumen de material manipulado será función de la densidad de éste y variará con la densidad para un mismo equipo, mientras que el peso máximo es constante y es una función de la resistencia de los componentes del equipo.

 Factor de llenado del cazo:

Se puede afirmar que es un ajuste de la capacidad de llenado del cazo de una cargadora. Se expresa habitualmente como una fracción decimal y corrige la capacidad del cazo al volumen que realmente puede mover, dependiendo de las características del material y su ángulo de reposo, y de la habilidad del operador para efectuar las maniobras de llenado del citado cazo.

 Ciclo:

Al igual que en la explotación de minas se describe, generalmente, como un ciclo de las opera ciones unitarias, cada operación unitaria tiene también una naturaleza cíclica. Las operaciones unitarias de carga y transporte pueden dividirse en una rotación ordenada de sub operaciones.

Por ejemplo, los componentes más comunes de un ciclo con una unidad de acarreo discreta, como un volquete, son: cargar, transportar, verter y retornar.

Desde el punto de vista de selección de equipos o planificación de la producción, la duración de cada componente es de vital importancia.

La suma de los puntos considerados para completar un ciclo corresponde al tiempo de ciclo.

 Esponjamiento:

Es el porcentaje de aumento en volumen que ocurre cuando la roca es fragmentada y removida desde su posición inicial.

El factor de llenado del cazo de una pala es un ajuste que se debe a las correcciones siguientes:

Ángulo de reposo del material (variable y depende del tipo de material a manipular)

Capacidad para formar un montón de material en el cazo como si se tratara de una pila.

Habilidad o destreza del operador al cargar el cazo de la pala.

de esponjamiento:

volumen de material que ocurre cuando está fragmentado y ha sido sacado de su estado natural (volumen in situ

incremento fraccional

depositado en un lugar no confinado (vo lumen no confinado). Puede

como un porcentaje.

Criterios básicos que intervienen en la selección de equipos

un proyecto de nuevo desarrollo, una vez localizado

yacimiento de mineral que se desea explotar y realizados los primeros estudios de viabilidad técnico económica, en los que ya se habrá contemplado la maquinaria a emplear, la etapa de selección de equipos parte de tres grupos de datos básicos.

Capítulo 6 . PLANIFICACIÓN MINERA

Natalia SEPÚLVEDA ROMERO

Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

El desarrollo y explotación de una mina a cielo abierto constituye un proceso complejo y muy dilatado en el tiempo, que puede incluso extenderse durante varias décadas, y que requiere fuertes inversiones.

Debido a esas grandes inversiones y al riesgo implícito que conllevan, las compañías realizan un gran esfuerzo en efectuar estudios económicos y de planificación antes de poner en marcha la operación e incluso durante la vida de la mina.

La primera etapa, consiste en determinar los tipos, leyes, cantidades y distribución espacial del mineral. Las reservas de mineral y su distribución se estiman a partir de la interpretación geo lógica y evaluación del depósito basadas en las labores de investigación llevadas a cabo.

La segunda etapa, o de planificación minera tiene como objetivo fijar los criterios a seguir para la extracción secuencial de las reservas de forma que se maximicen los beneficios o flujos de caja durante la vida económica de la mina.

Antes de continuar, conviene ver los tres grados de planificación, habituales en cualquier ne gocio minero, que se materializan a su vez en tres tipos de planes, Figura 6.1

Los planes a largo plazo definen el tamaño y la forma de la corta al final de su vida, contem plando todas las mineralizaciones que son económicamente explotables por métodos de cielo abierto.

El desarrollo de un plan a largo plazo debe tener en cuenta todas las características físicas del modelo de yacimiento, condiciones de la infraestructura, limitaciones legales y previsiones eco nómicas, tanto de los precios de los metales como de los costes de capital y operación.

Estos planes a largo plazo no son estáticos, todo lo contrario, se caracterizan por su dinamici dad, ya que nuevos sondeos o datos geológicos pueden cambiar la interpretación de un yaci miento, además de las variaciones de precios y costes e incluso normativa legal que puede plantearse. A todo ello, hay que añadir las directrices que los responsables de las compañías marcan en cada momento.

Figura 6.1. Alcance temporal de los tres tipos de planes.

Los planes a largo plazo servirán para señalar la dirección más probable del camino a recorrer, así como facilitar la elección de los emplazamientos de escombreras, talleres, plantas de trata miento, etc. En dichos planes se reflejarán los datos de cubicación de reservas y de estéril, el valor de los metales contenidos y sus valores netos y las inversiones previstas a lo largo de la vida de la mina.

Figura 6.2. Planificación a largo plazo.

Los planes a medio plazo definirán la estrategia o recursos para llegar a conseguir los planes a largo plazo, pudiendo llegar a expresarse en términos de producciones anuales con las previ siones económicas de inversiones y flujos de caja.

Minero dado. Estos ratios instantáneos pueden diferir a lo largo del tiempo, pero siempre se cumplirá que al final de la vida de la mina la suma de los volúmenes de estéril y la cantidad total de mineral coincidirá, por lo que el ratio medio de desmonte también será el mismo.

A. Alternativa del ratio de desmonte máximo (decreciente)

Si cada banco individual se explota hasta llegar al talud final previsto del hueco total, el ratio de desmonte disminuirá a partir de un máximo al comienzo de la operación hasta un mínimo al final de la vida de la mina.

No se utiliza con frecuencia, excepto si se realizan concesiones fiscales, ya que los beneficios anticipados son necesarios para compensar los pagos anticipados de capital y de los intereses. Pueden aparecer problemas en los casos en los que se extraigan minerales de excesiva calidad si el precio de los minerales cae en el mercado y el nivel de fondo económico no está profundo.

Este método se ilustra en la Figura 6.22, mediante una sección transversal en la que se pueden ver como varían los volúmenes a lo largo del tiempo.

Figura 6.22. Alternativa del ratio de desmonte máximo (decreciente).

B. Método del ratio de desmonte mínimo (en aumento)

En este caso solamente se retira aquel estéril que es estrictamente necesario para dejar descu bierto una parte del depósito mineral. Los bancos avanzan en el estéril con un talud paralelo a los taludes finales.

El mayor beneficio se consigue durante los primeros años (se supone que la ley del mineral es constante con la profundidad) y por esto no hay peligro de explotar zonas con exceso de ley si el precio del mineral cae. El problema principal está relacionado con el hecho de tener que retranquear todos los bancos de la mina, necesitándose disponer de maquinaria de excavación y tener que disparar voladuras en cada banco de la mina hasta alcanzar la cara final del banco o avanzar un banco en la dimensión prevista para un próximo retranqueo.

Lo ideal en estos casos es no tener que comprar nuevas máquinas al estar cerca del final de la vida de la mina. En la Figura 6.23 se representa esta alternativa de explotación.

C. Alternativa del ratio de desmonte constante

En esta alternativa, el estéril es retirado a lo largo de toda la vida de la mina con un mismo ratio de desmonte constante o ponderado. Los frentes en el estéril comienzan con un talud de tra bajo muy tendido, pero estos aumentan su inclinación conforme se profundiza. En esta alter nativa se cumple el compromiso de que la mano de obra y los equipos necesarios se mantienen constantes.

Esta alternativa requiere aumentar el número de frentes de trabajo y algunos equipos comple mentarios al final de la vida de la mina, cuando los flujos de fondo o el retorno de capital no son necesariamente óptimos.

D. Alternativa de desmonte por fases

Desde un punto de vista financiero, la mejor alternativa de desmonte será aquella con la que se inicie la explotación del yacimiento con un ratio bajo (de esta manera se podrán acometer en los primeros años de vida de la mina los desembolsos de capital y generar beneficios lo más rápidamente posible) y también al final de la vida de la mina (para aumentar los flujos de fondos lo más posible para hacer frente al abandono y clausura, o para reinvertir) junto con el hecho

Figura 6.23. Alternativa del ratio de desmonte mínimo (creciente).

Figura 6.24. Alternativa de desmonte constante.

Capítulo 7 . ARRANQUE MECÁNICO DE ROCAS

Carlos LÓPEZ JIMENO Pablo GRANDE SÁNCHEZ

1. INTRODUCCIÓN

Las grandes explotaciones a cielo abierto exigen el arranque y el desplazamiento de cientos de millones de metros cúbicos de suelos y rocas y, para poder hacer frente al agotamiento de los yacimientos superficiales de alta ley, la necesidad de llegar a profundidades de más de 1000 m.

Los materiales que constituyen el terreno, según su compacidad, pueden clasificarse aten diendo al arranque de los macizos rocosos en el que se encuentran en tres grandes grupos:

1. Excavación o arranque directo.

2. Ripado o escarificado.

3. Fragmentación con explosivos mediante perforación y voladura.

El primer grupo se puede dividir, a su vez, en otros dos: a. Suelos y rocas fácilmente disgrega bles, que sólo precisan para su remoción el arranque mediante equipos de carga (palas carga doras, mototraillas, tractores con hojas de empuje, etc.) y b. Rocas alteradas y diaclasadas, cuyo arranque se puede efectuar con excavadoras o rozadoras de superficie.

El segundo grupo (rocas poco compactas o compactas pero fisuradas y meteorizadas) necesi‐tan, de manera previa a su manipulación por los equipos anteriores –salvo para las excavadoras y rozadoras de superficie‐ de un ripado o escarificado que disgreguen o desprendan los bloques del macizo rocoso.

El tercer grupo (rocas compactas) necesitan una fracturación mediante la energía de los explo sivos, que puede ser definitiva para que los equipos de carga y empuje actúen libremente (vo ladura convencional) o de simple esponjamiento para que, en una fase intermedia, por ejem plo, un tractor con riper termine el trabajo de disgregación (prevoladura o voladura de espon jamiento).

Se definen a continuación los principales términos relacionados con los trabajos de excavación:

Arrancabilidad: facilidad para desprender del macizo rocoso un determinado volumen de roca por la acción de útil mecánico, p.e. riper, pica, diente de un cazo, etc. o por la acción de la energía desarrollada por una carga explosiva, p.e. mediante perforación y voladura.

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

Excavabilidad: facilidad para arrancar la roca de un macizo rocoso por medio de un equipo mecánico: excavadora, rozadora, tractor de ripado, etc.

Ripabilidad: también denominada como escarificabilidad. Es la facilidad para disgregar un macizo rocoso bajo la acción de un útil –riper o escarificador‐  accionado normal mente por un tractor de orugas o por una retroexcavadora. Según las características del macizo rocoso intervienen diferentes mecanismos de rotura en el ripado: tritura ción, desgarramiento, rotura por flexión, desprendimiento, etc.

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Rozabilidad: también denominada cortabilidad. Es la susceptibilidad para desprender de una superficie rocosa un fragmento de roca bajo la acción de un útil mecánico pica‐  sobre el que se aplica toda la potencia de la máquina. Además del rendimiento de rozado hay que tener en consideración el consumo de picas por metro cúbico ex cavado.

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Volabilidad: facilidad para fragmentar una roca bajo la acción de una carga de explo sivo, teniendo en cuenta no sólo las propiedades del material intacto sino incluso las discontinuidades naturales del macizo rocoso, que influyen decisivamente en la gra nulometría resultante.

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Perforabilidad: facilidad para efectuar en la roca un barreno, utilizando equipos roto percutivos o rotativos. Se traduce en una determinada velocidad o rendimiento de perforación y en el desgaste de la boca empleada.

En los proyectos a cielo abierto, la excavación de rocas se convierte en la operación más condi cionante del ciclo completo, constituido por la preparación del terreno o fragmentación, carga, transporte, vertido y, en su caso, procesamiento. Esto es debido a que dichas operaciones son interdependientes y el coste mínimo global no se obtiene minimizando el coste de cada opera ción individual sino el del ciclo completo.

La elección de los equipos de excavación no es buena práctica que se lleve a cabo de manera aislada, debido a que suelen condicionar los equipos necesarios de carga y transporte, así como el procedimiento operativo y todos ellos son la clave para conseguir la producción al mínimo coste.

Figura 7.1. Maquinaria asociada a un sistema de explotación bastante continuo, salvo el arranque que es discontinuo (Takraf).

Capítulo 8 . PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS

Virginia SAN NARCISO SÁEZ

Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

La perforación de las rocas es la primera operación que se realiza en el arranque con explosivos y tiene por finalidad la apertura de unos huecos cilíndricos, con una distribución y geometría adecuada, dentro del macizo rocoso, que permitan el alojamiento de las cargas de explosivo y sus iniciadores.

Los componentes principales de los sistemas de perforación mecánicos, los únicos utilizados hoy en día de forma general, son en la perforación rotopercutiva, el martillo, y en la perforación rotativa, la cabeza de rotación y el sistema de empuje, siendo estos las fuentes de energía me cánica que junto a la sarta de perforación transmiten esa energía hasta la boca o hasta el tri cono, respectivamente. El fluido de barrido permite efectuar la limpieza y la evacuación del detrito producido.

Figura 8.1. Tecnologías de perforación de barrenos.

La perforación vertical de banqueo es el mejor método para realizar las voladuras de rocas, ya que se dispone de un frente libre para la salida y proyección del material y permite una siste matización de las labores.

En lo que respecta a la fragmentación con voladuras, se tratarán los aspectos fundamentales del diseño de las voladuras de rocas, como son los mecanismos de rotura que intervienen, y se prestará atención detallada a las variables controlables de las voladuras: los explosivos, los tiempos de retardo y secuenciación y las características geométricas. Por último, se aportarán los criterios de diseño geométricos para las voladuras en banco.

2. CAMPOS DE APLICACIÓN DE CADA TECNOLOGÍA DE PERFORACIÓN

En la elección de la tecnología de perforación a emplear influye no sólo el diámetro de los ba rrenos a ejecutar, sino incluso la resistencia a la compresión simple de las rocas, tal como se puede ver en la Figura 8.2.

Figura 8.2. Campo de aplicación de cada tecnología de perforación.

3. PERFORACIÓN ROTOPERCUTIVA

Se basa en el impacto de una masa de acero (pistón) que golpea a un útil (varillaje), propagán dose la energía hasta un elemento final (boca) que está en contacto con la roca.

Las ventajas principales de la perforación rotopercutiva son:

Es aplicable a todos los tipos de rocas, desde blandas a muy duras.

La gama de diámetros de perforación es amplia (64 250 mm).

Los equipos son versátiles, adaptándose bien a distintos trabajos y estando dotados de gran movilidad.

Precisan un solo hombre para su manejo y operación.

4. PERFORACIÓN ROTATIVA

Este método de perforación es muy versátil, ya que abarca una amplia gama de rocas, desde las muy blandas, donde comenzó su aplicación, hasta las muy duras.

Los diámetros de los barrenos varían entre las 2" y las 171/2" (50 a 444 mm), siendo el rango de aplicación más frecuente en minería a cielo abierto de 6" a 121/4” (152 a 311 mm). Diámetros mayores están limitados a minas con una elevada producción, y por debajo de 6" casi no se em plean debido a los problemas de duración de los triconos a causa del reducido tamaño de los cojinetes.

Las perforadoras rotativas están constituidas esencialmente por una fuente de energía, una ba tería de barras o tubos, individuales o conectadas en serie, que transmiten el empuje, la rotación y el aire de barrido a una boca con dientes de acero o insertos de carburo de tungsteno que actúa sobre la roca, Figura 8.12.

Figura 8.12. Componentes principales de una perforadora rotativa de accionamiento eléctrico.

4.1. Montaje y sistemas de propulsión

Hay dos sistemas de montaje para las perforadoras rotativas: sobre orugas o sobre neumáticos. Los factores que influyen en la elección de un tipo u otro son las condiciones del terreno y el grado de movilidad requerido.

Si la superficie de trabajo presenta fuertes pendientes, desniveles o baja capacidad portante, el montaje sobre orugas es el más indicado, ya que proporciona la máxima estabilidad, maniobrabilidad y flotabilidad.

El principal inconveniente del montaje sobre orugas es su baja velocidad de traslación, 2 a 3 km/h, por lo que, si la máquina debe perforar en varios bancos de la explotación distantes entre sí, es más aconsejable seleccionar un equipo montado sobre volquete cuya velocidad media de desplazamiento es 10 veces superior.

Las máquinas más ligeras suelen ir montadas sobre un volquete, con chasis de 2 o 3 ejes y sólo las de mayor envergadura con más de 27.216 kg de empuje se construyen sobre chasis de 4 ejes. Durante la perforación se apoyan sobre 3 o 4 gatos hidráulicos que además de sportar el peso sirven para nivelar la máquina.

4.2.Fuentes de energía

Las fuentes primarias de energía pueden ser: motores diesel o eléctricos.

En perforadoras con un diámetro de perforación por encima de 9" (230 mm) está generalizado el empleo de energía eléctrica a media tensión, alimentando la perforadora con corriente alterna mediante cable de cuatro conductores con recubrimiento de goma. Las longitudes de estos ca bles, que van arrollados en una bobina llegan a los 600 m.

Las perforadoras medianas y pequeñas, que suelen estar montadas sobre volquete, pueden ser accionadas por uno o dos motores diesel. En caso de accionamiento diesel, éste puede efectuarse con el mismo motor que acciona el volquete o con un motor independiente.

También existen perforadoras diesel eléctricas diseñadas para minas de gran producción sin infraestructura de energía eléctrica.

4.3. Sistemas de rotación

Con el fin de hacer girar las barras y transmitir el par, las perforadoras llevan un sistema de rota ción montado generalmente sobre un bastidor que se desliza a lo largo del mástil de la perfora dora.

El sistema de rotación Directo puede estar constituido por un motor eléctrico o hidráulico. El pri mero, es el más utilizado en las máquinas grandes, pues aprovecha la gran facilidad de regulación de los motores.

Foto 8.4. Perforación rotativa montada sobre un tren de orugas (Caterpillar).

Capítulo 9

CARGA

Santiago GUGLIERI VIÑUALES

Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

Dentro del ciclo minero y una vez arrancado el material del macizo rocoso o volado para su fragmentación con explosivos, se procede a efectuar la carga del material y a su transporte hasta el lugar de vertido o procesamiento.

Existen, entre otras, varias grandes familias de equipos de carga: las palas de ruedas y las exca vadoras hidráulicas, y en las grandes minas, las excavadoras de cables.

Seguidamente se describen las características principales de cada uno de estos grupos de equi pos.

2. PALAS CARGADORAS

Estos equipos, por su gran movilidad, maniobrabilidad y versatilidad, han tenido una gran po pularidad, tanto en obras públicas como en minería a cielo abierto. Las palas cargadoras están capacitadas para efectuar las siguientes operaciones:

Carga de volquetes, vagones o tolvas.

Carga y transporte, eliminando en cortas distancias el uso de volquetes.

cargadoras

ruedas y de orugas.

Existen dos tipos de cargadoras según el tren de rodaje: máquinas sobre orugas y máquinas sobre ruedas. En la siguiente Tabla 9.1 se muestra una comparación entre las cargadoras de palas de ruedas y las de orugas.

Tabla 9.1. Comparación entre cargadoras de palas y las de oruga.

TREN DE RODAJE

ORUGAS

RUEDAS

VENTAJAS

Mayor capacidad de excavación Menor presión sobre el terreno Gran esfuerzo de tracción

Gran movilidad.

Menor coste de mantenimiento en condiciones fáciles.

Velocidad de desplazamiento alta. Alta maniobrabilidad.

INCONVENIENTES

Velocidad de desplazamiento baja. Coste de mantenimiento alto en materiales abrasivos.

Alto coste de rodaje en materiales abrasivos.

Presiones sobre el terreno altas.

De acuerdo con la capacidad del cazo, se estableces tres categorías de palas cargadoras, Tabla 9.2:

Tabla 9.2. Categorías de palas cargadoras según la capacidad del cazo.

Foto 9.2. Pala cargadora

Las palas cargadoras sobre orugas se fabrican dentro de la categoría I, utilizándose como ma quinaria auxiliar, y como cargadora en situaciones favorables. Las palas cargadoras han seguido en su evolución al tamaño de los volquetes.

Las máquinas de categoría II se emplean fundamentalmente como unidades de carga asociadas al arranque mediante tractores y con volquetes, comprendidos entre 35 y 50 toneladas (más comunes en obra pública).

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competente y preparado.

Por la forma de efectuar el arranque, proporcionan una buena mezcla en dirección vertical durante la carga.

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Figura 9.20. Movimientos elementales del equipo de trabajo de una excavadora de cables.

No son máquinas adecuadas para efectuar arranque y/o carga selectiva.

En los desplazamientos disponen de una velocidad muy baja, inferior de 1,5 km/h, y dependen de un cable de alimentación, por lo que tienen una movilidad limitada, de biendo trabajar en tajos fijos, lo que obliga a una cuidadosa planificación de la opera ción.

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Existe la posibilidad de elegir la longitud de la pluma, lo que posibilita alcanzar una determinada geometría de excavación.

Pueden trabajar en tajos de reducidas dimensiones.

Obtienen un buen rendimiento incluso con malas condiciones del piso, ya que funcio nan sin desplazarse sobre él.

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El operador dispone de una buena visibilidad durante la operación y en condiciones de seguridad.

La vida de estos equipos es grande, estimándose por encima de las 60.000 horas en operación.

La mayor potencia instalada es empleada en la elevación del cazo.

Los principales inconvenientes de las excavadoras son:

La capacidad de excavación es reducida por debajo del nivel de orugas.

Requieren un equipo auxiliar en el tajo para mantener una producción elevada junto con la flota de volquetes. Estos equipos están constituidos por tractores de ruedas o de orugas.

El personal de operación requiere una buena cualificación.

El mantenimiento de la máquina debe hacerse en el tajo, lo que implica mayores difi cultades.

Las inversiones elevadas en este tipo de máquinas hacen que sólo se consideren en proyectos de una gran duración, por lo que son los equipos idóneos para las minas a cielo abierto de gran tamaño

3.2.1. Descripción general

A continuación, se describen los distintos mecanismos que componen una excavadora eléctrica de cables. Todos ellos han sufrido innovaciones a lo largo del tiempo, pero las más importantes han tenido lugar en el sistema eléctrico, gracias al desarrollo tecnológico y de precio de los componentes electrónicos en los últimos tiempos.

Los mecanismos o componentes se distribuyen en la máquina en tres secciones principales in terrelacionadas entre sí: superestructura, infraestructura y equipo frontal de excavación.

De acuerdo con esa terminología, las excavadoras tienen una infraestructura montada sobre dos carros de orugas que les permiten posicionarse adecuadamente en los tajos y trasladarse a otros a baja velocidad, Figura 9.22. En este conjunto va instalado el mecanismo de traslación y dirección, aunque el motor correspondiente en algunos equipos vaya montado en la plata forma superior. La acometida general de electricidad a la máquina se realiza por la infraestruc tura.

Figura 9.22. Movimientos en una excavadora.

Figura 9.21. Carga del material en un frente.

Capítulo 10 . TRANSPORTE

Virginia SAN NARCISO SÁEZ Ignacio SEBASTIÁN BALDÓ

Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia, el transporte de materiales ha evolucionado hacia una mayor mecani zación. Las unidades de acarreo de los materiales arrancados de la corteza terrestre aparecie ron cuando las primeras civilizaciones humanas emplearon diferentes tipos de carretas y carre tones tirados por esclavos, bueyes y caballos.

Fue después, durante el siglo XIX, cuando con la construcción de ferrocarriles y de otro tipo de obras terrestres surgieron los vagones de caja fija y basculantes, dando un importante impulso a los volúmenes de materiales movidos.

Posteriormente, aparecieron los primeros camiones dotados de motores de combustión in terna con cajas diseñadas para el transporte de materiales sueltos. Con el transcurso del tiempo se fueron perfeccionando, con materiales más resistentes y neumáticos más robustos.

Los primeros volquetes o unidades extraviales se fabricaron en la década de los años 30 del siglo pasado en Estados Unidos, accionados por primera vez por motores diésel. Desde enton ces el crecimiento en el tamaño o la capacidad de acarreo ha sido imparable y paralelo al desa rrollo de motores cada vez más potentes, diferentes sistemas de transmisión, materiales inno vadores, neumáticos de gran capacidad portante, sistemas de regulación electrónicos, etc.

Figura 10.1. Vagones tolvas de descarga central construidos por C.A.F. para la Cía. Minera Sierra Menera en Teruel (1897 1948).

2. TRANSPORTE EN MINERÍA

Este capítulo se centra, primero, en las unidades de acarreo o volquetes y, en segundo lugar, en las cintas transportadoras.

La definición genérica de unidad de acarreo es, toda máquina autopropulsada sobre ruedas, con caja abierta, que transporta materiales y los descarga. La carga se efectúa por medios ex ternos.

La cantidad de materiales que se transportan se cuantifican en toneladas (t) o en metros cúbi cos (m3). La producción también se puede expresar por unidad de tiempo, ya sea hora, día, mes o año. Un sistema de transporte comprende, tanto el acarreo de mineral como el de estéril, además de los materiales necesarios para mantener la unidad en producción. Para transportar los diferentes materiales se puede hacer por el mismo camino o por caminos diferentes, de pendiendo de la dirección donde tales materiales deban ser depositados. Cuando el transporte se hace por una sola vía se llama concentrado y cuando se realiza por vías diferentes se deno mina distribuido. En la gran minería a cielo abierto la tendencia es a usar cintas transportadoras, que son equipos eléctricos y tienen unos menores costes de operación.

El objetivo fundamental del transporte es el desplazamiento de los materiales desde el punto de carga hasta su destino final o lugar de descarga. Los puntos de carga y las escombreras de estéril sufren un desplazamiento continuo; el único punto que es estable es la tolva de la tritu radora primaria, si esta es una instalación fija.

Cuando el transporte se realiza por carreteras públicas, los vehículos deben cumplir con los reglamentos exigidos a estos casos, y por ello, suelen emplearse camiones o equipos de tracto volquete con semirremolques. Estos últimos tienen muchas limitaciones cuando circulan por caminos de obra y son menos robustos que los vehículos automotrices dispuestos para mo verse sobre terrenos preparados; por ello, son menos utilizados en grandes movimientos de tierras. Para trayectos fuera de carretera pueden utilizarse dúmperes que, generalmente, no cumplen las restricciones de cargas por eje y dimensiones exigidas para el tráfico por carretera. Van equipados con ruedas más adecuadas por su tamaño a la circulación por caminos de tierra.

Es muy importante que la capacidad de carga de estos vehículos esté en consonancia con el tamaño de la máquina que se va a cargar, así como que sea adecuado el número de unidades al ciclo de transporte y a la capacidad de producción de la cargadora. En todos los casos hay que asegurarse de que los vehículos de transporte sean capaces de circular por los caminos de acarreo disponibles, por lo que el diseño de las pistas debe realizarse en base a los equipos de transporte seleccionados.

2.1. Clasificación de los equipos de acarreo

En el caso de las minas a cielo abierto que empleen camiones fuera de carretera (extraviales), el transporte es distribuido, debido a que el estéril se destina a puntos diferentes (terreros o escombreras) para su deposición, todo ello con el objeto de optimizar las distancias de acarreo,

Figura 10.9. Arriba: Bastidor montado en el suelo. Abajo: Bastidor colgante.

Por lo general, el montaje del bastidor se hará en el suelo o colgante. La diferencia entre una y otra es evidente y su selección suele competer más a una razón de tipo ocupacional, es decir, encontrarse con que es más efectivo la colocación de la cinta a cierta altura, de forma que no se pierda espacio en planta o a una cota inferior.

El concepto de estaciones en los sistemas de transporte por banda se refiere a las estructuras portantes de los rodillos, pero parece lógico pensar que, ya que se trata de un elemento estruc tural de soporte sean tratadas en este apartado. Tratándose de un sistema de transporte con tinuo, existirá una ida y un retorno del componente transportador. La disposición, anchura y longitud de estas dependerá del material transportado. Así pues, se distinguen dos tipos de estaciones según su situación en el bastidor:



Estación superior. Sobre esta van apoyados los rodillos por los que circula la banda cargada. Habitualmente cuenta con rodillos dispuestos en artesa como se explica más adelante.



Estación inferior. Esta sirve para mandar la cinta que ya ha descargado el material de vuelta a la zona de carga. Las estaciones planas para un rodillo o en “V” para dos son las más empleadas.

4.1.2. Rodillos

En la estructura del bastidor, se encuentran los rodillos con sus soportes dispuestos en dos trenes, el superior, por donde se transporta el mineral, y el inferior, por el cual la cinta completa

el ciclo de ida y vuelta. La elección de los rodillos en el proceso de diseño de una cinta es de vital importancia, ya que estos cumplen la función de soportar la banda. Igualmente, debido a la longitud habitual de una cinta, el número de unidades es elevado, por lo que este supondrá un porcentaje elevado de la inversión y su correcta selección es clave en la elaboración del presupuesto y posterior aprovechamiento del sistema.

Foto 10.9. Rodillos en una planta de tratamiento de áridos.

Dentro del concepto de rodillos existe una gran diversidad de modelos y configuraciones. En ocasiones hay que combinar varios de dichos modelos y diseños para conseguir un mayor ren dimiento del sistema de transporte. En la gran mayoría de cintas transportadoras, los rodillos se disponen con forma de artesa donde va depositado el material. No obstante, también exis‐ten otras cintas que trabajan en plano aunque estás suelen estar ligadas mayoritariamente a procesos industriales.

Una consideración que hay que tener en cuenta al diseñar el equipo es la forma que se desea dar a la banda y que será función de la cantidad de material transportado y, en el caso del transporte de granel, es el ángulo de reposo propio de este. Así, existen dos maneras principa les de configurar los rodillos, con dos o tres secciones.

Figura 10.10. Partes de un rodillo.

Capítulo 11 . TRITURACIÓN EN EL INTERIOR DE EXPLOTACIONES

Pablo GRANDE SÁNCHEZ Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

La desaceleración de los precios internacionales de las materias primas ha forzado, en los últi mos tiempos, grandes cambios en el sector de los recursos minerales, siendo el principal cam bio la búsqueda de una mejora en la productividad con el objetivo de reducir los costes. Esto se ha convertido en un objetivo principal para la mayoría de las empresas mineras a fin de seguir siendo competitivas.

Más allá de las actuales iniciativas de reducción de gastos, la siguiente fase de la estrategia para mejorar la productividad vendrá de las diversas innovaciones que transforman la forma en que se llevan a cabo los procesos tradicionales. Históricamente, la minería a cielo abierto ha basado su mejora de la productividad en la economía de escala mediante el uso de volquetes y equipos cada vez más grandes y de mayor capacidad. Este enfoque es, en cambio, limitado, ya que el transporte con volquete es una operación altamente intensiva en energía, mano de obra y agua.

Figura 11.1. Gráfico comparativo de los costes en un proyecto minero a cielo abierto (Tutton & Streck).

En la Figura 11.1 se puede apreciar como el transporte es la actividad minera que lleva asociada el mayor coste económico en las grandes explotaciones a cielo abierto.

A su vez, el transporte implica importantes riesgos para la salud y la seguridad en el trabajo, así como un alto impacto en el medio ambiente con la emisión de gases y polvo a la atmósfera, además de ruido.

Actualmente, las operaciones mineras buscan mayor eficiencia, un consumo menor de energía y de mano de obra, y métodos más seguros de transporte. Una respuesta que se ha dado a este reto es la adopción de sistemas continuos de minería, haciendo que la trituración y el trans porte continuos dentro de la mina (In Pit Crushing and Conveying, o IPCC) esté ganando cada vez más importancia gracias a sus ventajas sobre los sistemas de transporte discontinuo me diante volquetes.

2. SISTEMAS IPCC

Tradicionalmente, en las operaciones mineras las excavadoras y palas cargadoras depositan el material extraído en volquetes mineros de gran tonelaje, y estos lo transportan hasta la planta de trituración. El concepto de los sistemas IPCC se basa en reubicar la planta de trituración a medida que la mina se expande, reduciendo con ello las distancias de transporte a recorrer con volquetes debido a dichas reubicaciones.

Los IPCC pueden definirse como sistemas de transporte continuo para minas a cielo abierto, compuestos por una instalación de trituración localizado dentro de la explotación y combinado con un sistema de cintas de transporte para el acarreo del mineral fuera de la explotación Un sistema IPCC completo se puede separar en 4 subsistemas:

Figura 11.2. Esquema del proceso del sistema IPCC.

El uso de sistemas de minería continua depende principalmente del tipo y las propiedades del mineral que se extrae. En el caso de un material ligero y suelto, la tecnología de rotopala com binada con un sistema de cintas transportadoras presenta las mayores ventajas. Sin embargo,

Capítulo 12 . DISEÑO DE PISTAS MINERAS

Virginia SAN NARCISO SÁEZ

Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

En este capítulo se abordan los aspectos más relevantes del diseño geométrico y también es tructural de las pistas mineras. Lo recogido aquí es una síntesis de lo expuesto en el Manual de transporte con volquetes y diseño de pistas mineras (2014).

Los caminos o viales que transcurren por el interior de una explotación minera se denominan generalmente “pistas”. Su concepción difiere de las carreteras normales, primero porque los vehículos son siempre de gran tonelaje, capacidad, y segundo, por la propia filosofía de diseño en lo relativo a que en todo momento deben estar operativa, lo cual requiere una intervención casi continuada de conservación y reparación de las mismas

2. DISEÑO GEOMÉTRICO Y ESTRUCTURAL DE LAS PISTAS

MINERAS

El diseño geométrico de las pistas está generalmente determinado por la morfología de los yacimientos, por los métodos de explotación aplicados y por la propia planificación de los tra bajos de extracción.

El proceso del diseño geométrico debe ser iterativo, pues por un lado siempre existen alterna tivas para transportar el mineral o el estéril desde un punto origen a otro punto de destino y, por otro, dentro de las diferentes alternativas se debe elegir aquella que conduzca a la mayor productividad, al acortarse los tiempos de ciclo al conseguirse mayores velocidades, dentro de un contexto de seguridad.

2.1. Distancias de frenado

Los fabricantes de volquetes deben proporcionar las distancias de frenado para cada modelo, según algunas de las normas vigentes SAE, ISO, etc.

Así, por ejemplo, la norma ISO 3450:1996, especifica los requerimientos del sistema de frenado y los procedimientos de ensayo de la maquinaria de movimiento de tierras, a fin de evaluar de

manera uniforme la capacidad de frenado de los diferentes equipos que puedan em plearse. Existen muchas variables que aportan incertidumbre a la capacidad de frenado, como son los cambios de pendiente, el estado de la capa de rodadura, la velocidad inicial, etc.

cálculo de la distancia de frenado, puede usarse la fórmula empírica propuesta por Kaufman y Ault (1977)

una buena aproximación

partir de las limitaciones de dis tancias de frenado

de frenado (m).

de la gravedad (9,8 m/s2).

Tiempo de reacción del conductor y de activación del freno (s).

Inclinación de la pista descendente (grados).

Coeficiente de fricción neumático pista, normalmente 0,3.

Velocidad del vehículo (m/s).

tiempo t está compuesto de dos tiempos parciales, t1 y t2

tiempo t1 es el tiempo transcu rrido desde que el conductor ha presionado el pedal del freno hasta que el sistema de frenado actúa de manera efectiva ejerciendo la fuerza retardadora sobre las ruedas. Un ejemplo de valor típico recomendado por la SAE para un volquete de 180 t de capacidad es de 4,5 s. Estos tiempos pueden ser mayores para capacidades de volquetes superiores a la indicada.

La segunda componente de t, denominada t2, es el tiempo de reacción del conductor; el tiempo transcurrido entre que un conductor percibe un peligro y el instante en que ejerce la presión sobre el pedal del freno. Un tiempo normal es de aproximadamente 1,5 s.

cada

fricción mínimo, Umin de 0,3

la

aproximación a las distancias de frenado, pues según

autores

se

pruebas reales en campo.

CAPÍTULO 12: DISEÑO DE PISTAS MINERAS

2.2. Distancias de visibilidad y curvas verticales

La alineación vertical en el diseño de las pistas requiere una selección juiciosa de las pendientes y de las curvas verticales, de manera que faciliten unas distancias de visibilidad y distancias de frenado adecuadas en todos los tramos de las pistas. Las relaciones entre la distancia de visibi lidad de los operadores y las distancias de frenado de los volquetes se reflejan en la Figura 12.1. y Figura 12.2, en la que se indican las condiciones seguras e inseguras.

Figura 12.2. Distancias de visibilidad para cambios de rasante. Vista en alzado (Manual de transporte con volquetes y diseño de pistas mineras, 2014).

Figura 12.3. Distancias de visibilidad para curvas horizontales. Vista en planta (Manual de transporte con volquetes y diseño de pistas mineras, 2014).

Las curvas verticales son utilizadas para proporcionar una transición suave entre tramos con pendientes. Las longitudes de las curvas verticales deben ser las adecuadas para conducir con fortablemente y proporcionar una amplia distancia de visibilidad para la velocidad del vehículo de diseño. Monenco (1989) aconsejaba las siguientes expresiones para el cálculo de las longi tudes de las curvas:

Altura de visión

Altura del objeto sobre

sobre

terreno (m).

superficie de la pista de transporte (m).

La altura del objeto caído sobre las pistas se considerará que es de 0,15 m para cubrir todas las posibilidades, fragmento de roca caído, animal muerto, etc.

son deseables longitudes de las curvas mayores que las mínimas calculadas, resultando de esta manera distancias de visibilidad grandes. Sin embargo, longitudes de curva excesivas pueden dar lugar a tramos largos relativamente llanos que pueden provocar un dre naje insuficiente de los baches.

Capítulo 13 . DRENAJE Y DESAGÜE

Antonio HERNANDO DEGEA Daniel PAZOS VERDE

1. INTRODUCCIÓN

En este capítulo, se abordan todas las actuaciones necesarias para intentar impedir la entrada en las explotaciones de las aguas tanto superficiales como subterráneas.

Interesa evitar la entrada de agua a los huecos de explotación para mitigarlos perjuicios en las operaciones básicas del ciclo minero, pero garantizando el volumen mínimo que se va a nece sitar, y en el caso de superarse éste, poder verter el excedente, previo tratamiento, a algún cauce público, con la consabida autorización y control. En definitiva, se trata de buscar un equi librio teniendo presente que no son buenas ninguna de las situaciones extremas.

Actualmente, el drenaje y el desagüe representan dos actividades fundamentales que forman parte del proceso productivo de cualquier mina a cielo abierto. El prescindir de ellas supondría una disminución importante de la productividad y la eficiencia del personal y maquinaria, sin mencionar los efectos ambientales, sociales y económicos negativos que acarrearía el no contar con una buena gestión de las aguas.

2. EL AGUA EN LA NATURALEZA

El agua es sin duda uno de los elementos más importantes en la corteza terrestre y juega un papel fundamental en el equilibrio ecológico, económico y social del ser humano. Se encuentra distribuida en la hidrosfera terrestre en los océanos, mares, ríos, lagos y demás masas y co rrientes de agua.

2.1. Ciclo hidrológico

El ciclo hidrológico se define como la transferencia, distribución y circulación del agua entre la atmósfera y el resto de la corteza terrestre, en sus tres estados de la materia. El agua que se genera a partir de las precipitaciones atmosféricas se distribuye en tres importantes grupos: aguas superficiales, aguas de infiltración y vapor de agua. De los cuales, el primer y segundo grupo son los de mayor interés en el momento de estudiar y diseñar el sistema de gestión del agua en una mina a cielo abierto, ya que pueden afectarla en diferentes medidas.

Las aguas superficiales están constituidas por las de ríos, lagos, arroyos y mares, mientras que las aguas de infiltración son aquellas que penetran el suelo por gravedad, a través de grietas o fisuras en la roca y que, por la misma porosidad de los macizos rocosos, dan paso a la formación de los cuerpos de aguas subterráneas.

Figura 13.1. Representación esquemática del ciclo hidrológico.

La Figura 13.2 muestra una vista general de las diferentes zonas por donde circula el agua en el subsuelo. En este subsuelo se identifica inicialmente la zona de aireación, que es aquella donde se realizan desplazamientos verticales descendentes o ascendentes del líquido, ya sea por efec tos de la gravedad o por efectos de la capilaridad, donde los poros de las rocas están parcial mente llenos de agua; esta zona queda delimitada por el nivel freático o nivel hidrostático, cuya profundidad varía en función de la época del año y de las precipitaciones atmosféricas de la región.

Figura 13.2. Vista de las diferentes zonas por donde discurre el agua en el subsuelo.

DRENAJE

Debajo del nivel freático se encuentra la zona de saturación, que es aquella en donde las rocas están completamente saturadas de agua y no existe ningún desplazamiento vertical, pero si importantes desplazamientos horizontales originados por el flujo del líquido a puntos de menor presión, como lo son los afloramientos superficiales o pozos subterráneos.

Por último, se tiene la zona de estancamiento, variable según la naturaleza del terreno, en donde el agua está inmovilizada, es decir, no tiene ningún desplazamiento horizontal ni vertical, y se encuentra empapando las rocas del subsuelo.

2.2. Aguas superficiales

Las aguas superficiales tienen una gran importancia en la mayoría de las explotaciones mineras, por su incidencia directa en la propia zona de extracción y por ser necesarias para muchas de las operaciones.

2.3. Aguas subterráneas

Las aguas subterráneas son principalmente aguas intersticiales contenidas en ciertas rocas po rosas y cavidades.

En función del tipo de yacimiento o depósito, de las condiciones hidrogeológicas, etc., entre otros factores, la administración puede autorizar la extracción por encima o por debajo del nivel freático.

En muchos casos sucede que las aguas subterráneas que se alumbran, con las debidas medidas preventivas, no ven alterada su calidad por las labores de extracción, siendo reinyectadas, tan pronto como sea posible, dentro del acuífero bajo un estricto control. Esta es una condición necesaria, pues las aguas subterráneas son un recurso natural protegido por disposiciones le gales de ámbito europeo, nacional y, en ocasiones, regional o local, que establecen unos límites para las sustancias vertidas.

En función de la posición relativa del hueco de explotación respecto del nivel freático, puede ser necesario poner en marcha un plan de control de las aguas subterráneas y/o un sistema para evacuar las aguas que afloren, todo ello con las pertinentes autorizaciones.

2.3.1. Tipos de yacimientos de aguas subterráneas

El sistema hidrogeológico de una región se define como el conjunto de formaciones geológicas con un comportamiento hidrogeológico similar debido a su funcionamiento compartido, es de cir, las entradas y salidas del agua, así como su balance hídrico.

En función de la profundidad a la que se encuentren, de su permeabilidad y transmisividad, su porosidad y grado de fracturación, su granulometría y coeficiente de almacenamiento, Sán chez, F. J. (2011) clasifica a las formaciones acuíferas en:

Acuífero libre. Se denomina así a los cuerpos de agua subterráneos cuya superficie o límite superior se encuentra a la misma presión que la atmosférica.



Acuífero confinado. Es aquel en donde el agua está a una presión mayor que la atmos férica. Se encuentra limitada en su parte superior y en su parte inferior por rocas im permeables que imposibilitan la recarga o la salida de agua de éste.

Figura 13.3. Esquemas de la naturaleza de un acuífero libre





Figura 13.4. Esquema de la naturaleza de un acuí fero confinado

Acuífero semiconfinado. Son acuíferos a presión, pero con la particularidad de que algunas de sus capas confinantes son impermeables y permiten filtraciones o descar gas de agua en el sitio.

Acuífero colgado. Es aquel que yace aislado por la litología del terreno, cuya superficie piezométrica se encuentra sobre el nivel general de las aguas subterráneas.

Figura 13.5. Esquemas de la naturaleza de un acuífero semiconfinado libre

Figura 13.6. Esquema de la naturaleza de un acuífero confinado

3. EL AGUA EN LAS EXPLOTACIONES MINERAS

En numerosas explotaciones, la totalidad del proceso de extracción de los materiales se desa rrolla sin necesidad de alcanzar el nivel freático, en cuyo caso la única agua que se debe gestio nar es la procedente de las precipitaciones y de la escorrentía. En otros casos, cuando el nivel freático se encuentra muy próximo a la superficie o cuando el recurso explotable presenta una gran potencia, el control de las aguas subterráneas que se alumbran requiere la aplicación de técnicas específicas. En estos casos, la extracción puede realizarse en seco, mediante la depresión artificial del nivel freático, o bien bajo la lámina de

Capítulo 14 . ESCOMBRERAS

Virginia SAN NARCISO SÁEZ

Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Definiciones generales

Se denomina escombrera a toda aquella acumulación de materiales sólidos de granulometría variable, generalmente ganga, procedentes de los trabajos de excavación de labores subterrá neas, como son los accesos y galerías de preparación y de desmontes realizados a cielo abierto o de otros procesos industriales o urbanos (escombros de derribo, tierras de vaciado de solares, etc.).

También se generan en minería estos estériles por separación o estrío a partir del mineral, como residuos compactados de procesos concentración o de lavado u otros procesos. Estos materiales se acumulan principalmente por la carencia de valor económico o la imposibilidad de su aprove chamiento en el momento en el que se almacenan; o bien por la necesidad de mantenerlos con trolados dadas sus características.

Figura 14.1. Labores mineras que originan estériles y sistemas de deposición (López Jimeno, C. 2006).

En el vertido o deposición se desaconseja la mezcla, en una misma escombrera, de estériles de tamaños y naturaleza diversa, así como de lodos sobre los escombros, ya que pueden dar lugar a estructuras mixtas de difícil control y dudosa estabilidad.

1.2. Tipología y descripción de las escombreras

Los depósitos de estériles se pueden describir atendiendo, normalmente, a los siguientes crite rios:

Se considera escombrera a cualquier acumulación de materiales que sobrepase los 25.000 m3 de volumen, los 15 m de diferencia de altura entre su pie y la parte superior del depósito, o bien cuyo espesor de estéril sea superior a 10 m punto en condiciones normales de homogeneidad y humedad del material, se dividen en:



Por sus dimensiones

Grandes: aquellas cuya altura sea superior a 30 m.

Medianas: aquellos cuya altura sea superior a 20 m e inferior a 30 m.

Pequeñas: aquellas cuya altura sea superior a 15 m e inferior a 20 m.



Por su emplazamiento

De vaguada, fondo de valle o cauce.

De ladera. Situadas sobre pendientes con inclinaciones del hasta el 8 %

De divisoria.

En llanura o exenta.

De relleno de corta o hueco minero.

Foto 14.1. Escombrera de vaguada.

Por el tipo o sistema de vertido

De vertido libre o por gravedad En general, no reglamentario, excepto en el caso de escombreras de pequeñas dimensiones o en el interior de minas activas siem pre y cuando no exista riesgo de deslizamiento o inestabilidad.



De vertido libre por fases adosadas. Método más recomendable debido a su mayor estabilidad.

Escombreras con dique de retención en pie o tacón de escollera. Recomendable cuando los estériles a verter presentan diferentes litologías.

De vertido por fases ascendientes retranqueadas y superpuestas. Implican tonga das horizontales compactadas.

Estructuras mixtas. Aquellas que combinan algunos de los métodos anteriores

Foto 14.2. Escombrera de vertido libre o por gravedad.

Por el método constructivo

Por basculamiento final. Da lugar a franjas de material inclinadas de acuerdo con el ángulo de rozamiento interno del mismo.

Por tongadas horizontales compactadas Método más general recomendable de bido a su mayor estabilidad.

2. TIPOS DE ESTÉRILES Y SUS PROPIEDADES

2.1. Introducción

Las propiedades de los estériles tienen gran influencia sobre la estabilidad y el diseño de las escombreras. A la hora de diseñar estas estructuras, en la práctica se puede recurrir a experien cias de casos similares, aunque lo más acertado es estudiar y determinar mediante ensayos todas las propiedades de los materiales que realmente se van a depositar en las escombreras.

La observación del comportamiento de cada tipo de roca expuesta a los elementos climatológi cos también ayudará al diseño correcto de la escombrera. La mayor dificultad estriba en el co nocimiento de la granulometría, pero un cuidadoso diseño de la voladura u operaciones de arranque y la comparación con otras explotaciones de semejantes características, pueden pro porcionar la información necesaria.

entre resis

GRANULOMETRÍA

PLASTICIDAD

RESISTENCIA

RESISTENCIA AL CORTE

MINERALOGÍA

PETROGRAFÍA

con la resis tencia al corte

del contenido de arcilla

con la resis tencia al corte

de rotura

de escombre ras

de hinchamiento

en campo

prelimi nar

Sondeos con recupe ración de testigos

Estimación visual

Examen en campo

Ensayo de separa ción en campo

Resistencia seca, dilatación y dureza

microscópico

detallada

Ensayo de carga puntual

Dureza en campo

Ensayo de corte en campo

Ángulo de reposo

Ensayo de acidez para carbonatos

Cribado

Medida de la hume dad (hidrómetro)

Límite de Atterberg en finos

Ensayo triaxial

Ensayo de compre sión simple

de corte di recto o triaxial

Difracción de R X

Límite de Atterberg en finos

DURABILIDAD

de la conduc tividad hidráulica

de la superficie

CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA

CONSOLIDACIÓN

de la infiltra ción

de las condi ciones piezométricas

medioambien

por lixiviación de metales pesados. Adsor ción

ácidos. Neutra lización

basada en la granulometría

al desme nuzarse

Ensayos de abrasión

y per meabilidad

unitario a par tir del esponja miento

de surgencias de agua

Medida del PH en flujos de agua, con ductividad, etc.

en co lumna

de humedad

Medida de la acidez

para deter minar contaminantes

Capítulo 15 . RESTAURACIÓN DE TERRENOS EN EXPLOTACIONES MINERAS

Carmen MATAIX GONZÁLEZ Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

El sector extractivo se enfrenta al reto de la sostenibilidad y al cambio de paradigma de la eco nomía circular. La minería, al tiempo que abastece de materias primas imprescindible para el desarrollo económico, tecnológico y social, puede y debe ser compatible con la conservación del medio ambiente, aprovechando de manera racional, ordenada y eficiente los recursos minerales con el mínimo impacto y asegurando la recuperación de la capacidad productiva de los terrenos tras su explotación o, incluso mucho mejor, dejando un espacio más rico en términos de biodi versidad del que existía antes de la apertura de la mina.

Y en el desarrollo de esta compleja ecuación, la restauración es un factor clave cuya considera ción pasa por su integración efectiva como una fase transversal a todo el ciclo minero, bajo la perspectiva de que las actividades de explotación son un uso transitorio y no terminal de los terrenos.

2. EL CONCEPTO DE RESTAURACIÓN

El término “restauración”, aunque admita interpretaciones, es un concepto muy intuitivo y cual quiera podría extrapolarlo con bastante acierto al caso de las explotaciones mineras. Según la segunda definición del “Diccionario de la lengua española”, restaurar es “reparar, renovar o vol ver a poner algo en el estado o estimación que antes tenía”. Pero, a pesar de esta aparente simplicidad y de los años pasados desde la promulgación del Real Decreto 2994/1982 sobre restauración de espacio natural afectado por actividades mineras, aún se mantiene una cierta confusión sobre su significado real y sobre las exigencias que implica la traslación de este concepto a los Planes de Restauración. Confusión que, en parte, ha venido provocada por la importación de términos anglosajones en los años 80 del pasado siglo y, en tiempos más recientes, por su traducción directa y sin filtro lingüístico alguno, que lejos de acla rar, ha creado, si cabe, mayor entropía, Tabla 15.1.

TÉRMINOS Y DEFINICIONES

REMEDIACIÓN (remediation):

Eliminación de la contaminación.

MITIGACIÓN (mitigation):

Compensación de los daños am bientales causados mediante ac ciones que ayuden a atenuar el deterioro ambiental.

SUSTITUCIÓN, RE CONVER

SIÓN O REEMPLAZO (replace ment):

Establecimiento de un nuevo uso, alternativo al original.

RECUPERACIÓN (reclamation):

Devolver al terreno alterado a un “estado de normalidad”. Restablecerlo o mejorarlo.

REHABILITACIÓN (rehabilitation):

CREACIÓN (creation):

Creación de hábitats o comu nidades distintos de los pre viamente existentes.

RESTAURACIÓN (restora tion):

Restablecimiento de la inte gridad preexistente.

Reparación de los procesos productivos y servicios del ecosis tema.

Con la promulgación del R.D. 975/2009, sobre gestión de los residuos de las industrias extractivas y de protección y rehabilitación del espacio afectado por actividades mineras, estas dudas per sistentes de concepto deberían haber quedado disipadas con la definición clara y concisa que se propone en la introducción:

“[...] rehabilitación se define como el tratamiento del terreno afectado por las ac tividades mineras de forma que se devuelva el terreno a un estado satisfactorio, en particular en lo que se refiere, según los casos, a la calidad del suelo, la fauna, los hábitats naturales, los sistemas de agua dulce, el paisaje y los usos beneficiosos apropiados.”

En esta norma se conviene en mantener la terminología tradicional (Plan de Restauración), aun que se confirma como término “más exacto y acertado” el de “rehabilitación”; y se limita el ob jetivo de las actuaciones a lograr un “estado satisfactorio”, reconociendo implícitamente la im‐posibilidad de una corrección total de las alteraciones provocadas por la actividad minera. Con ello se certifica un doble cambio terminológico y conceptual. Así, la rehabilitación aparece directamente ligada al concepto de recualificación, lo que implica ampliar el planteamiento de la restauración de la mera intervención sobre el medio biofísico a la integración de las sinergias con la socioeconomía, la cultura y la población.

Esta nueva concepción abre las puertas a aprovechar las oportunidades de toda índole que ofre cen los huecos y estructuras mineras. Desde el desarrollo de actuaciones ricas en conceptos de biodiversidad o encaminadas a la preservación del patrimonio geológico descubierto por la ex plotación minera, hasta el vertido de residuos o la generación de energía verde. Sin descartar en ningún caso el intentar recrear un espacio similar al original.

Tabla 15.1. Objetivos y definición de términos anglosajones relativos al tratamiento de terrenos degradados

OBJETIVOS REVERTIR LA DEGRADACIÓN CREAR UN NUEVO USO REGENERAR UN ECOSISTEMA

TERRENOS EN EXPLOTACIONES MINERAS

Si el acopio va a durar más de 6 meses, conviene sembrar la superficie con una mezcla de herbá ceas rica en leguminosas o añadir mulch, para mantener la estructura del suelo y proteger los montones de la erosión.

Foto 15.5. Durante la operación de extendido deben adoptarse medidas que eviten el paso indiscriminado de vehículos sobre las capas reinstaladas.

El extendido debe efectuarse de forma que se consiga una capa continua y uniforme de espesor homogéneo. En general se recomienda un espesor mínimo de 30 cm, aunque este parámetro está condicionado por el tamaño de los materiales subyacentes, el uso posterior del terreno, su pendiente y las condiciones de drenaje.

Foto 15.6. Acopio de tierras formando un cordón perimetral al área de explotación.

En el caso de taludes, puede aprovecharse el paso de la pala de orugas utilizada en el extendido para crear microsurcos perpendiculares a la línea de máxima pendiente. Para ello, deberá pro curarse que la pala se desplace siempre de arriba hacia abajo y viceversa, y minimizar los despla zamientos laterales, de manera que sus huellas dejen impresiones claras y bien definidas si guiendo las curvas de nivel. Siempre teniendo cuidado de no sobrecompactar el material apor tado, Figura 15.8.

Si se produce un desfase excesivo entre el extendido de tierras y la revegetación es conveniente, especialmente en taludes, proteger el sustrato aportado frente a la erosión y los arrastres. Para

MANUAL

ello, una técnica posible es el acolchado o mulching, que consiste en esparcir una capa de paja de cereal picada o de cualquier otro tipo de mulch sobre las superficies a proteger. El extendido de unos 560 kg/ha de paja puede reducir la erosión a la mitad de la que se produce con el suelo desnudo.

3.4.2. Materiales alternativos a las tierras de cobertera

En los casos en los que la retirada previa de la cobertera resulta técnicamente inviable, o el vo lumen obtenido es insuficiente, se pueden aprovechar los estériles de explotación, los rechazos de planta y los lodos de lavado, mejorándolos mediante su mezcla con materiales ricos en ma teria orgánica (por ejemplo, compost, estiércoles, etc.) o restos vegetales frescos (práctica simi‐lar al abono verde) para incrementar su fertilidad química y biológica.

Otras alternativas son las tierras de préstamo y/o tierras limpias procedentes de excavaciones, aunque su posible empleo es complicado por su escasez y alto precio; y los “tecnosoles”, que son

Figura 15.8. Creación de microsurcos en taludes.

Figura 15.9. Restitución de suelos y foto de una capa de tierras extendida en una cantera de basalto.

Capítulo 16 . LA CUARTA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL Y LA DIGITALIZACIÓN EN EL SECTOR EXTRACTIVO

Carlos LÓPEZ JIMENO

1. INTRODUCCIÓN

El término Industria 4.0, de origen alemán, fue acuñado por el presidente de la Academia Ale mana de Ciencias e Ingeniería (ACATECH), Henning Kagermann, y presentado por primera vez en la Feria de Hannover en el año 2011. Por lo tanto, dicho término es una iniciativa estratégica impulsada por el Gobierno alemán que recoge todo un conjunto de recomendaciones para res ponder a los retos que planteaba el objetivo europeo “Horizonte 2020”.

Antes de seguir avanzando, conviene expresar que el concepto de Industria 4.0 está en estos momentos mucho más desarrollado para la industria manufacturera que, por ejemplo, para la industria extractiva. Lo cual no significa que en este sector no se esté haciendo nada.

Figura 16.1. El Internet de las cosas y la conectividad digital en Minería (Geovia).

Por otro lado, y ante la complejidad por asimilar este fenómeno, que también se denomina de la digitalización, conviene adelantar que esta revolución en la que ya estamos inmersos consiste básicamente en la aplicación masiva de las nuevas tecnologías, con Internet a la cabeza, a todos los procesos de una fábrica o explotación minera, de modo que el funcionamiento de la misma sea inteligente y absolutamente eficiente.

La transformación digital es la adaptación de las cadenas de valor de los distintos sectores de la economía a ese efecto disruptivo que comienza con el consumidor digital. La transformación digital es la conexión integral de las distintas áreas de la economía y la manera en la que los actores de cada sector se adaptarán a las nuevas condiciones que imperan en la economía di gital.

Con estas premisas se puede sugerir una definición más técnica, en virtud de la cual Industria4.0 consistiría en la implantación de una red tecnológica de producción inteligente, para máquinas, dispositivos y sistemas que colaboren entre sí. De esta manera se conseguirá fusionar el mundo real y el virtual en las fábricas, permitiendo aumentar la optimización del control de los proce sos de trabajo y de las cadenas de suministro.

En el caso del sector extractivo, existen, como se verá más adelante, elementos diferenciadores respecto a una industria o fábrica convencional, por lo que no se pueden extrapolar de manera directa alguna de las estrategias o incluso tecnologías a los diferentes procesos que se llevan a cabo. No obstante, en este texto se expondrán someramente diversas actuaciones o iniciativas que algunos grupos mineros y compañías están realizando dentro del contexto que se podría denominar Minería 4.0

2. ANÁLISIS RETROSPECTIVO

La industria, entendida como el conjunto de procesos y actividades que permiten transformar las materias primas en productos elaborados o semielaborados, ha experimentado a lo largo del tiempo una evolución, que se ha visto afectada por el surgimiento de avances tecnológicos que han marcado un antes y un después en la historia.

Estos hitos se han pasado a denominar como Revolución Industrial, la cual podría definirse como aquella sucesión de cambios caracterizados por su profundidad y rapidez, que afectan al conjunto de la sociedad. Significa hablar de puntos de inflexión, de transformación y de evolu ción o lo que es equivalente a crecimiento y desarrollo.

Los antecedentes se remontan al año 1760 cuando, en tierras británicas, comenzaba la primera etapa de esta andadura. Fueron dos hombres, Thomas Newcomen, y, posteriormente, James Watt, quienes inventaron y perfeccionaron respectivamente uno de los inventos que se con vertiría en icono de la Primera Revolución Industrial: la máquina de vapor.

Este invento, junto al descubrimiento de nuevas materias primas como el algodón, el hierro y el carbón, impulsaron el desarrollo del sector textil, el siderúrgico y el de transportes, con la aparición del ferrocarril y del barco de vapor.

través

tiempo real de los activos

ayuda

costes

identificar

manera anticipada potenciales problemas

En la figura siguiente se resumen las diferentes áreas de digitalización que se contemplan por diversos expertos para las empresas mineras.

INICIATIVAS DE DIGITALIZACIÓN DE LA MINERÍA

En este capítulo se enumeran y se describen someramente diversas iniciativas, algunas maduras y otras en fase de experimentación, de lo que actualmente se considera viable en materia de digitalización del sector minero.

Se estima que, sin ser exhaustivo el conjunto reseñado, es muy representativo de las actuacio nes puestas en marcha.

Foto 16.6. Escáner de testigos de sondeos.

9.1. Escáner digital de los testigos de sondeos

Las muestras de las rocas obtenidas mediante sondeos han supuesto siempre un trabajo de testificación, almacenamiento y conservación muy intenso. La utilización de dispositivos escáner no solo permite agilizar el almacenamiento digital de un gran volumen de datos en formato imagen, sino incluso información adicional que se puede ir generando mediante el análisis de muestras, etc.

Foto 16.7. Analizador portátil de fluorescencia de rayos X.

9.2. Analizadores portátiles de fluorescencia de rayos X (XRF)

Existen en el mercado diversos modelos de analizadores portátiles de fluorescencia de rayos X que de una manera sencilla y muy rápida hacen un barrido de todos los elementos químicos constituyentes del material que se desea analizar.

9.3. Análisis en tiempo real durante la perforación de barrenos

La empresa EPIROC ha desarrollado un sistema que puede analizar en tiempo real los minerales contenidos en las formaciones que se perforan, que es denominado OREalyzer.

Figura 16.16. Carro de perforadora con equipo analizador.

El control de las leyes de mineral durante la perforación de los barrenos de voladura puede ayudar a conocer mejor la distribución espacial de las calidades de la mineralización y permitir