Sonic Drilling: Aplicaciones en minería

El método se empezó a desarrollar en 1913 por George Contantinesco, un científico e inventor rumano que desarrolló 'Theory of sonics', basándose en la transmisión de ondas producidas por la compresión/expansión de los líquidos.

En 1930, otro ingeniero rumano, Dr. Ion Basgan, continuó el trabajo de Contantinesco, aplicando vibraciones a una tubería de perforación convencional, con unos resultados sorprendentes en velocidad y alcance, aplicándolo unos años después a pozos petrolíferos en Rumania y posteriormente en EE UU durante los años 40 y 50.

En 1970, el inventor estadounidense Albert Bodine desarrolla un equipo de perforación e hincado de pilotes que posteriormente vende a una compañía canadiense (Hawker Siddeley), extendiéndose el método a Canadá.

Durante los años 80 se produjo una recesión en el desarrollo del método debido a las múltiples averías que sufrían los equipos desarrollados por Hawker Siddeley cuyos equipamientos no eran lo suficientemente robustos para resistir las fuerzas de las vibraciones.

En los años 90, se perfeccionan estos equipamientos y se confieren máquinas mucho más robustas. Como consecuencia, aumentó la fiabilidad del método y su desarrollo se extendió por América y Europa.

El método de perforación se fundamenta en la vibración que nace en el cabezal de la máquina donde dos rodillos giran a una alta velocidad en direcciones opuestas y de manera excéntrica. Esta acción produce una vibración que se transmite hacia la sarta de perforación, y, en consecuencia, a la corona.

Esta vibración, de alta frecuencia (hasta 150Hz) y baja amplitud, combinada con una rotación cuyo objetivo es repartir uniformemente la energía vibracional, provoca una licuefacción local en el terreno, lo que elimina la fricción con el suelo. El operario tiene que buscar la forma óptima de perforar el terreno jugando con la frecuencia de vibración.

La perforación se puede realizar con batería simple cuando en general, los materiales son más blandos, y con batería doble cuando son más resistentes.

El Sonic Drilling presenta numerosas ventajas, especialmente en terrenos sueltos, con baja o nula cohesión, donde los demás métodos sufren o fracasan:

• Recuperación garantizada del 100% de la muestra con un grado mínimo de alteración.
• El avance de la perforación puede llegar a ser el doble comparado con otros métodos.
• Garantiza la verticalidad de la perforación con desviaciones menores al 1%.
• La perforación en seco o con muy poca agua permite su actuación en proyectos que así lo requieran.

Estas características aseguran un rendimiento excelente cuando el material a perforar son sedimentos aluviales o rocas alteradas. Aunque también puede perforar roca dura, la eficiencia se ve reducida, es por ello por lo que se han desarrollado máquinas con doble cabezal que permiten cambiar de perforación sónica a diamantina muy rápido, consiguiendo dos tipos de perforación con una misma máquina.

El método Sonic Drilling se utiliza en minería desde hace años en países con grandes proyectos mineros, como Canadá, Chile o Australia. En España está empezando a despertar cierto interés, y todo tiene una connotación socioeconómica.

Actualmente nos encontramos al borde, si no lo estamos ya, de una crisis de abastecimiento de minerales. Desde hace años esto se viene vaticinando desde diversos organismos, y es ahora cuando el Estado está tomando medidas como el reglamento de materias primas fundamentales, dictado desde Europa; o bien, el plan nacional de exploración de minerales, en el cual se está trabajando actualmente.

Como es lógico, ante la escasez, los precios de algunos metales se están disparando y es por ello que yacimientos minerales que antes no eran rentables ahora lo empiecen a ser. En este sentido, España es un país con una gran tradición minera, y existen áreas donde a lo largo de la historia, se han explotado minerales, como pueden ser las cuencas asturleonesas o aragonesas de carbón, el cordón polimetálico del oeste peninsular o bien la Faja Pirítica andaluza, entre otras muchas.

Se da la situación de que las compañías mineras que explotaban estos yacimientos buscaban principalmente carbón, azufre o algunos metales muy útiles en la época como hierro o wolframio, considerando el resto de los minerales como ganga y desechándolos. Teniendo en cuenta que antiguamente no existía una ley medioambiental severa, gran parte de estas antiguas explotaciones, algunas milenarias, no han sido restauradas, por lo que existen instalaciones mineras como escombreras o balsas que han estado a la intemperie durante todos estos años.

Es por ello por lo que estas instalaciones pueden ser ricas en diversos elementos metálicos, de ahí, que se esté valorando muy positivamente la exploración y posterior explotación de los mismos, consiguiendo no solo un beneficio económico, sino también un beneficio medioambiental ya que estas instalaciones pueden no ser inertes, generando lixiviados que puedan contaminar el suelo o las aguas subterráneas.

Y es ahí donde la perforación sónica tiene mucho que decir, ya que es el método ideal para investigar estos posibles yacimientos, al tratarse en muchos casos de rocas trituradas con muy poca cohesión.

En estos materiales los métodos habituales de perforación con recuperación continua tienen muchos problemas con la recuperación de la muestra (wireline), o con la velocidad y posible contaminación de la muestra (convencional). Por otro lado, la rotopercusión directa no es válida por la contaminación de la muestra, y la rotopercusión inversa, que puede sufrir este mismo problema, tampoco da la precisión milimétrica que puede dar el Sonic Drilling.

Es por todas sus características y beneficios, que la perforación Sonic es el método ideal para la perforación de estas instalaciones, garantizando recuperación, precisión y velocidad en toma de muestras sin contaminar.

Geoplanning se erige como la empresa más importante de Sonic Drilling en España, siendo la pionera e introduciendo el método en el año 2016. Eso hace que sea una de las principales empresas de perforación para ingenierías medioambientales, pero además en determinados campos en geotecnia se requiere de esta técnica dada la complejidad de los materiales.

En minería, el Sonic Drilling está en fase de introducción, habiendo realizado investigaciones de yacimientos con materiales no cohesivos o realizando investigaciones mineras y geotécnicas en escombreras; augurando un gran futuro para este método en el sector.