La UPM publica un nuevo manual de la minería

La ETS de Ingenieros de Minas y Energía de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha publicado un nuevo manual para la minería a cielo abierto. En un contexto en el que la explotación y la demanda de materias primas continua al alza, el texto busca actualizar los conocimientos técnicos, marcar las tendencias del futuro e impulsar la Minería 4.0.

Compuesto por 12 capítulos, destacan aquellos capítulos relacionados con el diseño de los huecos de explotación, y, posteriormente, el intento de estandarización de los diferentes métodos de explotación y de los sistemas de extracción. Posteriormente, se integran los capítulos monográficos de cada una de las operaciones elementales que constituyen el ciclo minero, arranque mecánico y con explosivos, carga, transporte con volquetes y/o cintas transportadoras, plantas móviles de trituración, etc.

Además, el manual hace especial hincapié en el medio ambiente, centrándose en las aguas de drenaje y desagüe, diseño y construcción de escombreras, restauración de terrenos y tratamientos de taludes. Con una extensión de 700 páginas, el texto incluye mucha información relevante desglosada en más de 510 figuras (imágenes y tablas).

Este documento es fruto del trabajo de un grupo de profesionales de la minería con diversas titulaciones y procedentes algunos de ellos de otros países con gran tradición minera, como México y Chile.

Desarrollo en los últimos años

En los últimos tiempos, la población mundial ha crecido más rápido que en cualquier otro momento de la historia, lo que ha dado como resultado 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.

Tras la segunda guerra mundial, los equipos y las técnicas extractivas se perfeccionaron hasta adoptar las formas que hoy consideramos clásicas. En primer lugar, se produjo un aumento espectacularmente rápido en las dimensiones de las máquinas que, en general, se caracterizaban por estar impulsadas por robustos motores diésel de régimen 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, durante la cual se produjo una elevación desproporcionada de los productos petrolíferos 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 generada 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 disponibilidad de la maquinaria y, en esencia, en un abaratamiento de costes.

Historia de la minería a cielo abierto

La minería a cielo abierto se viene realizando desde los orígenes de nuestra civilización, ya que en aquellos casos en los que el mineral afloraba se hacían excavaciones con forma de trinchera que, en ocasiones, llegaban a tener hasta más de 20 m de profundidad.

Estos enclaves de extracción tenían unas dimensiones muy reducidas, pero con la aparición de los explosivos, de los equipos de perforación mecánica y con los nuevos sistemas de transporte basados en el ferrocarril, a partir de la mitad del siglo XIX, se favoreció notablemente la explotación a cielo de los yacimientos metálicos frente a la explotación tradicional de la minería de interior.

En el caso de España, la tecnología minera a cielo abierto en los yacimientos metálicos fue introducida originalmente entre 1840 y 1870 en las minas de hierro de Vizcaya, pues en aquella época aún no se habían iniciado las grandes cortas de la faja pirítica de Huelva, por parte, también, de compañías inglesas.

Centrándonos en lo que ocurrió, en los yacimientos vascos, la explotación de hierro produjo toda una revolución económica que se tradujo en una compleja y diversa estructura empresarial. Cabe recordar que en 1855 el ingeniero británico Henry Bessemer inventó un convertidor que supuso una innovación espectacular en toda la industria siderúrgica europea, ya que permitía alcanzar unos niveles de calidad desconocidos hasta la fecha.

Pero, tal tecnología exigía una importante condición al mineral con el que trabajaba, como era que dicho mineral de hierro fuera no fosfórico. En aquel momento solo se explotaban minerales férricos no fosfóricos en Suecia y en España, y más concretamente en Vizcaya. Los yacimientos poseían grandes cantidades de reservas y unas condiciones de explotación inmejorables.

Es decir, se encontraban muy cerca de la superficie, con lo que las inversiones en accesos y en preparación eran relativamente reducidas. Pero, además, se ubicaban muy cerca de la costa, por lo cual eran fáciles de transportar hasta los puntos de embarque y, por si esto fuera poco, la mano de obra era abundante y barata.

A todo este conjunto de condiciones se le sumó una decisión totalmente estratégica que cambió el curso de la historia minero-industrial, cómo fue suprimir la prohibición de exportar mineral de hierro más allá de los límites del Señorío de Vizcaya, mediante una decisión que tomaron las Juntas Generales, en 1863, reunidas en Gernika.

A partir de ese momento, los ingleses pusieron no sólo su interés, sino su capital y su tecnología al servicio de las empresas que se dedicarían durante un largo periodo de tiempo a la extracción, transporte y comercialización del mineral de hierro vizcaíno. Así las cosas, diversas compañías extranjeras, fundamentalmente inglesas, comenzaron a planificar la construcción de diversos ferrocarriles, capaces de transportar grandes cantidades de mineral hasta los puertos y terminar con el caduco sistema de transporte en carretas tiradas de bueyes.

Apareció así la modalidad de transporte ferroviario privado, pues hasta entonces buena parte del transporte que se hacía lo efectuaba el ferrocarril de Triano, que era propiedad de la Diputación. De esta manera, el ferrocarril de la “Bilbao River & Cantabrian Railway Co. Ltd”., conocido como el ferrocarril de Galdames, cuya construcción no se concluyó hasta pasada la segunda guerra carlista, en 1876. También destacaron otros dos ferrocarriles: el de la Orconera Iron Ore Co. Ltd. y el del Regato.

La construcción de diversas líneas de ferrocarril en países con gran potencial minero hizo que se desarrollara el ingenio y la creatividad de algunas personas entre las que destacó un hombre llamado William Otis, que aprovecho la invención de la máquina de vapor, que estaba disponible desde el año 1800 y pensó que podía llegar a funcionar con un cucharón y un brazo articulado. Muchos especialistas apoyan la tesis de que este fue el primer equipo de excavación de tierras que apareció en el mercado, registrando su patente de invención en el año 1835, lo cual hizo que otros fabricantes de maquinaria no se atrevieran durante más de 40 años a imitar dicho equipo.

En el desarrollo de la industria minera, uno de los proyectos que vale la pena mencionar es el Canal de Manchester en Inglaterra. En 1887, esta obra demandó 58 excavadoras a vapor de la marca Ruston y 18 excavadoras de cuchara bivalva, que permitieron mover más de 40 millones de metros cúbicos en un periodo de seis años.

Un adelanto de lo que ocurrió en el proyecto que encumbró a estas máquinas: el del Canal de Panamá, donde se llegaron a emplear 68 excavadoras de cables. De las distintas marcas que se utilizaron destacaba el modelo de Bucyrus-Erie de 95 toneladas montadas sobre un vagón de ferrocarril, dotada de una cuchara de 4 m3 y con una plantilla de 10 hombres para que lograra funcionar. A una de estas máquinas se encaramó el presidente de Estados Unidos, Theodore Roosbelt durante una visita a la obra en 1906.

Para tratar todos estos hechos la escuela técnica superior de la UPM ha publicado el libro “130 años de historia en la minería metálica a cielo abierto”, donde además se tratan todas las novedades de la minería 4.0 y la nueva revolución industrial que estamos viviendo en la actualidad.