“Los ingenieros no estamos en la mina para llenar planillas, sino para optimizar todo lo que se pueda”

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Distintos factores obligan a pensar en una minería subterránea cada vez más eficiente. Las nuevas tendencias en materia de ventilación, fortificación, automatización de equipos y aceros de perforación fueron objeto de análisis de parte del Ing. Alberto Grasso(1), quien afirmó la necesidad de contar con Recursos Humanos que permitan eficientizar procesos existentes.


Ventilación: Desarrollo de equipos y tecnologías que bajen costos y garanticen la seguridad


La ventilación se está convirtiendo en un costo muy significativo. A nivel mundial se está investigando, y se está trabajando en la cuestión de palas y camiones eléctricos para transporte subterráneo, situación que permite ahorrar en ventilación.


En este sentido, en Canadá ya comenzaron a trabajar con la automatización de las palas cargadoras para que los operarios no ingresen a un ambiente contaminado, y puedan trabajar desde afuera; de cualquier manera, es necesario ventilar para un correcto funcionamiento de los equipos. Se está invirtiendo en lo que es investigación de equipos eléctricos, ya sea trolley para camiones, o con cables para palas cargadoras. No se puede dejar de informar que ya se está trabajando con equipos para que funcionen con baterías, y también un paso más allá con el caso de los motores impulsados por hidrógeno, lo que implicaría que el impacto ambiental dentro de la mina queda neutralizado ya que el producto de la combustión sería vapor de agua.


Cerro Vanguardia – Ventilador Principal Mangas CB5

Análisis de Fortificación: Hormigón proyectado, bulones de anclaje y mallas electrosoldadas


La fortificación con madera se utiliza en minas pequeñas de poca escala, trabajos que todavía hay en el sur de Chile, en algunos emprendimientos argentinos y peruanos donde se sigue perforando con máquinas manuales. Pero son pocos casos, y para trabajos puntuales.


Normalmente, en la gran mayoría de las minas, la división geomecánica establece la pauta de que cualquier avance en rampa o galería tiene que ser saneado y fortificado inmediatamente. Cuando hablamos de fortificación, ello implica el uso de bulones de anclaje de diferente tipo: de fricción como el Split Set, el Swellex y el Hydrabolt, o bulones helicoidales cementados o con resina, con mallas electrosoldadas. Por convención, la mayoría de las minas están sostenidas a tope: esto significa que termina una voladura, se retira el material, se sanea, y se realiza el sostenimiento. El protocolo en todas las minas es que se avance fortificando, a menos que el geomecánico observe condiciones excepcionales.


Respecto al hormigón proyectado –también conocido como shotcrete- se realiza un hormigón que depende de la granulometría del árido que utilizamos -puede ser arena gruesa, o una mezcla con grancilla o ripio fino-, y en algunos casos ya se utiliza ripio con la granulometría de 1 pulgada, dependiendo del espesor que se desea aplicar. Algunas minas explotan en superficie una zona de material árido que tenga buena constitución, y eso se tritura y clasifica para utilizarlo en la elaboración del hormigón para proyectar, también conocido como shotcrete u hormigón proyectado.


Las mallas se colocan con bulones de anclaje y después se puede, en algunos casos que sea una necesidad real, utilizar el shotcrete, por lo que se termina hormigonando las paredes del túnel. Si al hierro de la malla electro soldada se le pone mortero es un verdadero hormigón armado. Esto sirve para asegurar la estabilidad, pero no es garantía total porque depende de la geomecánica; el geomecánico ve lo que está expuesto en la excavación pero no lo que está detrás. Puede inferir si alcanza a ver, en algún lugar, el plano de falla, si ve el rumbo y el buzamiento (inclinación de la falla con respecto a la horizontal), pero es una inferencia, y eso es el motivo por lo que hay que sostener inmediatamente. Pero también es preciso destacar que a veces este sostenimiento no es suficiente porque la profundidad en que se encuentra la falla es mayor que la longitud de los bulones que se colocan. Por lo tanto, el bulón que colocamos es de cable.


Históricamente, un bulón no podía tener una extensión mayor al ancho de la labor: en una labor de 3 metros por 3 metros no se podía colocar un fierro de más de 3 metros para meterlo en un agujero. Ahora se está logrando que se usen tramos que se enroscan y se empalman, y se puede lograr un bulón de 6 metros, recordando que en todo punto de unión (rosca) hay un punto de debilidad en el bulón. Todo lo que observa y analiza el geomecánico tiene una relación con los costos: se debe tener en cuenta la vida útil de la labor, porque no es lo mismo el análisis de costos para una operación de 5 años que de otra de 20 años. Se podrán recargar costos en la medida en que se cierre la estructura de costos.


Equipos de perforación, y el camino a la automatización


Los equipos de perforación han experimentado un gran progreso: módulos de perforación, rigs, equipos para avance de galería, de chimeneas, inclusive automatizados a puntos extremos. Ejemplo de ello son los operarios que colocan un pendrive, cargan la computadora, dejan el equipo funcionando, y la máquina sola cambia las barras, modifica el ángulo de perforación cuando así se requiera, y el operario puede estar tranquilamente fuera de la máquina.


Fortificación en Cierro Vanguardia

La máquina termina de perforar cuando finalizó toda esa ronda de la progresiva, se detiene allí esperando que llegue el operario, la baje de los gatos, le saque los apoyos, y la traslade hasta el próximo punto de perforación, la estacione, la deje instalada, y se larga sola nuevamente. En ese sentido los jumbos hacen maravillas, y también hay innovaciones en lo que hace a explosivos, accesorios, etc. Todo lo informado es que, detrás de la modernización, se desea contar con la menor cantidad de Recursos Humanos por cuestiones de salud y seguridad. Las máquinas tienen tendencia a ser totalmente automáticas, ello se ve en el transporte, palas cargadoras autónomas, como el caso de El Teniente (Automine). Y ocurre lo mismo con los camiones y equipos modulares para interior mina.


Aceros de perforación – La necesidad de reafilar brocas para disminuir costos


En el campo de los aceros de perforación se ha avanzado muchísimo. Existe una disyuntiva y discusiones con colegas referida al afilado de las brocas. La experiencia demuestra que la broca que se usa hasta que se gaste sin reafilar tiene una vida útil determinada, pero si se le realiza una cantidad determinada de reafiladas cada “tantos” metros, algo que es motivo de estudios en sitio, se puede extender la vida útil. Más allá de que se invierta en una máquina afiladora y en un operario que la maneje.


Pero existe un detalle que no es menor: a medida que una broca se desgasta pierde velocidad de perforación. Una broca nueva arranca perforando, por ejemplo, a 1 metro por minuto, pero cuando se llevan 50 metros perforados con esa misma broca a lo mejor se está avanzando a 60 cm por minuto. Por lo tanto, el plan determinado para que se alcanzara el final del turno con la perforación y la voladura, se transforma en un plan que ni siquiera termina la perforación programada en el turno y hay que dejarla para el otro turno. Es de relevancia señalar que ello no significa que no se sepa perforar, si hay muchos metros para perforar y las brocas se están gastando, hay que cambiarlas por brocas afiladas; la primera reacción es la de los operarios buscando brocas nuevas, a la vez de tirar las brocas usadas con solo 50 metros perforados, cuando una broca tiene que durar 200 ó 300 metros por lo menos: es inevitable que suba el costo de perforación. No es que los aceros sean malos, son buenos, pero se van gastando, dependiendo de la abrasividad de la roca en la que se perfora.


En mi experiencia en mina Aguilar se trabajaba con máquinas manuales y barrenos integrales, los mismos se reafilaban cada 15 metros perforados, logrando que el barreno alcanzara los 120 metros perforados de vida útil. Un barreno integral es una barra de acero de sección hexagonal que tiene forjado en un extremo el culatín para encastrar en la máquina perforadora y en el otro extremo la broca que tiene una plaquita de Widia (carburo de tungsteno). Los barrenos integrales más cortos tienen 40 centímetros, y los más largos que se usan con máquinas manuales pueden tener del orden de los 3 metros. En nuestro caso, y para perforar 2,4 metros manuales teníamos que perforar primero con un barreno de 80 centímetros, sacarlo y poner uno de 1,6 metros, luego cambiarlo por el de 2,4 metros; con las máquinas manuales no era fácil llegar a superar los 3 metros porque el barreno es muy pesada para que el operario la maneje a mano, mecanizado es otra cosa.


El jumbo tiene un tren de perforación: un adaptador de culata insertado en la máquina perforadora, que está acoplado por un manguito a una barra, y en la otra punta de ésta enroscada una broca. Los componentes de los trenes de perforación son totalmente compatibles de una marca a otra; lo único diferente son los adaptadores de culata que son diseñados a propósito para cada máquina perforadora. La broca se reafila con máquinas especiales que usualmente son provistas por los fabricantes de las brocas y de los barreno.


Labores subterráneas en Cerro Vanguardia

Equipos de perforación hidráulicos y neumáticos – Nuevas tecnologías y métodos en camino


Existe tecnología de punta en lo que a calidad refiere: están retornando los rotopercutivos accionados hidráulicamente (y no neumáticamente), capaces de alcanzar mayores longitudes con mayores diámetros (6”) y muy buena rectitud gracias al empleo de tubos de perforación, dependiendo del macizo rocoso.


Si se quieren desarrollar bancos a cielo abierto, de altos rendimientos, muy altos y largos como en algunas canteras de Olavarría se usa el martillo de fondo y perforan 40-50 metros, aun cuando el martillo puede perforar hasta 200 metros. Si quiero utilizar un martillo rotopercutivo, aunque sea hidráulico, costará llegar a los 40 metros, a menos que sea un equipo provisto de tubos; la energía no se transmite bien con un rotopercutivo cuando el martillo está afuera (a la cabeza) y tiene que golpear todo el tren de barra para llegar a la broca. El otro caso tiene el martillo y la broca en el fondo del pozo y el tren de perforación lo va llevando, trasmitiendo el aire, la rotación y el empuje.


Se ha logrado modernización de equipos, y los escandinavos se están acercando con un nuevo método que no conozco que se haya utilizado en algún lugar de Argentina que es el método Wassara, que utiliza agua como fluido de perforación –no utiliza aire comprimido- es muy parecido al neumático. Este líquido hace lo mismo que el aire al hacer funcionar el martillo, lo lubrica, lo refrigera y hace el barrido del detrito, pero tiene un alto consumo: se debe contar con una gran cantidad de agua limpia para que pase por el martillo sin que se ensucie, y luego hay que tener un sistema para evacuar el agua que queda en el piso de la galería, bombearlo afuera o hasta un lugar de almacenamiento y clarificación. No es negocio en cualquier lado.


La necesidad de contar con Recursos Humanos calificados


Los costos asociados a todo lo informado son tan altos que es necesario que la persona a cargo de esto tenga una formación y estudio que permita comprender la magnitud de las inversiones; si al frente está una persona que no cuenta con estudio como para entender los montos en juego, pasa lo que ha pasado tantas veces, y con ello me refiero a que en épocas de bonanza es común que se descontrolen los stocks de almacenes porque se toman 5 o 6 brocas “por las dudas”, usándolas y descartándolas en un turno de trabajo; algunas brocas tienen un costo del orden de los US$300: si se calcula la vida útil de las brocas y son consumidas en menos de 50 metros, se concluye que el metro perforado es muy oneroso. En el contexto del ajuste de presupuestos, muchos centros mineros de Argentina están trabajando con afiladoras y se ha puesto a un ingeniero para ver el seguimiento y control de costos.


Los ingenieros no estamos en la mina para llenar planillas, sino para optimizar todo lo que se pueda: ventilación, desagüe, voladura, perforación, acero consumido, cuantos metros adicionales se le puede sacar a la máquina. La función del ingeniero es pensar en optimizar el proceso y no administrar el diseñado por otro profesional.


(1) El Ing. Alberto Grasso es Profesor Titular de Explotación de Minas I, Tecnología de Sondeos, y Construcción de Túneles en la Facultad de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional de San Juan. Además, es titular coordinador de Explotación de Minas Especial, asignatura que aborda la planificación minera y es dictada en módulos por profesionales dedicados a la planificación en distintos emprendimientos mineros del país.

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