Pervol 2017: Avances tecnológicos en la perforación y voladura de rocas

Las primeras reseñas históricas sobre el uso de los explosivos se encuentran en China, durante el siglo cuarto después de Cristo, cuando la pólvora era usada en los fuegos artificiales y en artefactos incendiarios. La pólvora se fabricaba a base de salitre mezclado en polvo con un combustible como el carbón y el azufre.

En Europa, fue a principios del siglo XVII fue cuando se empezó a utilizar la pólvora en minería, concretamente en una mina en Bohemia, convirtiéndose desde entonces en uno de los métodos de excavación de rocas más populares.

Algo más tarde, se produjeron avances que marcaron hitos históricos, como el invento de la dinamita por Alfred Nobel en 1867, que obtuvo al mezclar la nitroglicerina con una sustancia inerte absorbente como el kieselguhr (tierras diatomeas) y, posteriormente, en 1876 con la adición de nitrocelulosa a la nitroglicerina para obtener la gelatina explosiva, que eran productos más fáciles de manipular y más seguros.

Entre 1865 y 1910 se desarrollaron muchos otros productos para usos civiles, los explosivos nitrados, las mezclas in situ de un oxidante y un combustible, los explosivos de seguridad en ambientes grisuosos, los explosivos clorados y los explosivos de oxígeno líquido.

A partir de 1955, se generalizó el uso del ANFO (nitrato amónico y gasoil) y se desarrollaron paulatinamente otros explosivos industriales, como los hidrogeles en la década de los años 70 y las emulsiones durante los años 80, siendo algunos de estos productos mejorados mediante microesferas de vidrio, microporos y/o con la gasificación química.

En lo referente a los sistemas de iniciación, se ha experimentado una evolución tecnológica importante. De los detonadores ordinarios de mecha, se pasó en las décadas de los años 20 y 30 del siglo pasado a los detonadores eléctricos, y posteriormente, en los años 70, aparecieron en el mercado los detonadores no eléctricos o de tubo de onda de choque, llegando en los años 90 los detonadores electrónicos y, más recientemente, los detonadores no eléctricos de tubo con elemento de retardo electrónico.

Paralelamente, la perforación de barrenos progresó con acontecimientos decisivos, como fueron en 1861 la aplicación del aire comprimido como fuente de energía en los equipos rotopercutivos, la utilización de las grandes perforadoras rotativas y de los martillos en fondo desde la década de los 50 y el desarrollo de los martillos hidráulicos a finales de los años 70, del siglo pasado.

Ya dentro de este siglo, los equipos de perforación han incorporado tecnologías procedentes de los sectores de la robótica, de la automática, de la geomática y de las comunicaciones. Esto ha permitido registrar y optimizar los parámetros de perforación, obteniéndose mayores velocidades de penetración, la robotización de distintas operaciones básicas, el posicionamiento automático y la transmisión de datos para su posterior gestión y explotación.

A pesar de todos esos avances, las voladuras de rocas se han considerado hasta épocas recientes como un “arte” nacido de la pericia y experiencia de los artilleros, como si de unos resultados se obtuvieran al introducir en una caja negra todo un conjunto de variables. Pero, en la actualidad este procedimiento de arranque se ha transformado en una técnica basada en principios científicos surgidos del conocimiento de las acciones ejercidas por los explosivos, los mecanismos de rotura de las rocas y propiedades geomecánicas de los macizos rocosos, los modelos de predicción de la fragmentación y las técnicas de evaluación de ésta, los levantamientos topográficos de los frentes de voladura y de la trayectoria de los barrenos, el ensayo de los diferentes tipos de explosivos, el empleo de drones para el análisis de diferentes fenómenos, el control de la alteraciones ambientales, tanto en trabajos cómo subterráneos como a cielo abierto, etc.

En el momento actual y teniendo en cuenta la posible evolución de la población a nivel mundial, las necesidades de infraestructuras de ámbito civil y sobre todo el abastecimiento de materias primas minerales, se prevé una demanda de explosivos de uso civil en el año 2020 del orden de unos 22 millones de toneladas. Extrapolando los ratios actuales de cantidad de explosivo por detonador, ese consumo exigirá la fabricación de más de 2.000 millones de detonadores.

En ese contexto de innovación, también se ha cambiado el enfoque de muchos planteamientos que se habían mantenido inamovibles durante mucho tiempo. Asi ocurre con lo que se ha pasado a denominar la carga de explosivos con energía diferencial, que no es otra cosa más de adecuar las características de esos productos a las de las rocas que se encuentran a cada nivel; las voladura de ultra intensidad y las voladuras ecoeficientes, que persiguen una mayor eficiencia económica y energética del conjunto de operaciones, etc.

El propósito de este Manual es proporcionar el conocimiento básico sobre los sistemas y equipos de perforación, los tipos de explosivos y accesorios de iniciación, los sistemas mecanizados de carga, las variables de diseño de las voladuras, la configuración y dimensionamiento de éstas a cielo abierto y en subterráneo, la predicción de los resultados, el control de las alteraciones ambientales, etc. Todo ello, descrito de manera sencilla y pedagógica en 36 capítulos y en 1250 páginas ilustradas con figuras y fotografías en color.

El Manual está dirigido, en primera instancia, a los estudiantes de Ingeniería, para los cuales puede constituir un libro de texto, y a también a todos aquellos profesionales relacionados con el uso de explosivos en proyectos de obra pública y en explotaciones mineras.

Los autores de este texto son Carlos López Jimeno, Emilio López Jimeno Y Pilar García Bermudez, todos ellos Doctores Ingenieros de Minas por la Universidad Politécnica de Madrid.