Revista Nueva Minería

Actores tanto del mundo académico como empresarial dan a conocer sus impresiones acerca de los avances en el mundo de la tunelería, fortificación y ventilación. Pero también ponen énfasis en los retos que deberán enfrentar estos campos en el sector minero.

Por Daniela Tapia
Revista NME
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Existe consenso que en las últimas décadas se han desarrollado avances importantes a nivel mundial en cuanto a métodos, tecnologías y materiales para la construcción de túneles.

Cuestión no menor, considerando que los túneles constituyen pieza fundamental del entramado de un proyecto minero al ser definidos como un paso abierto artificialmente para establecer comunicación.

El profesor asistente del Departamento de Minas de la Universidad de Santiago de Chile (Usach), Juan Andrés Jarufe, releva esta realidad y explica que los avances en las técnicas de excavación (perforación, tronadura, fortificación, ventilación y manejo de materiales) han posibilitado excavaciones a ritmos más altos que en años anteriores y a mayores profundidades.

Sin embargo, señala que estos avances en las operaciones unitarias suelen venir aparejados con condiciones geotécnicas desfavorables, asociadas a la mayor perturbación del macizo rocoso -por las altas velocidades de excavación-; a los mayores esfuerzos por las profundidades en las que se llevan a cabo estas obras, y a las condiciones geomecánicas de la roca.

“Ello genera estallidos de roca en caso de ser masiva y frágil, o falla por deformaciones extremas, en caso de ser una roca de muy mala calidad”, dice.

No obstante, estos obstáculos geomecánicos han propiciado la investigación y ejecución de nuevas técnicas de desarrollo de excavaciones.

Al respecto, Jarufe indica que entre estas técnicas destacan el preacondicionamiento del macizo rocoso y nuevos elementos como la fortificación dinámica.

Además, se posiciona una mayor automatización en el proceso de fortificación, reduciendo la exposición del personal a los riesgos inherentes de las excavaciones profundas; y nuevos métodos de análisis, tanto de los mecanismos de ruptura como del desempeño de los elementos de soporte.

“Estos y otros avances han permitido el desarrollo de excavaciones en ambientes geotécnicos complicados, pero de manera segura y rentable para el proceso minero y tunelero”, comenta.

Evaluaciones y experiencias

A la hora de hacer una evaluación de las transformaciones que ha sufrido la tunelería, el docente universitario cree que la evolución ha sido positiva.

“Nuevos proyectos, en difíciles condiciones, tanto por la profundidad y/o la calidad de la roca, han llevado a la investigación de nuevos elementos de fortificación, que puedan soportar mayores cargas y con mayores capacidades de disipar energía. Esto incluye, además, la investigación en nuevas aleaciones de metales, que tengan un mejor desempeño en términos de esfuerzo/deformación frente a las cargas a las que son sometidos”, argumenta Jarufe.

Desde DSI Underground (DSIU) -compañía especialista en sistemas y soluciones de sostenimiento y fortificación para la industria de la minería subterránea y la construcción de túneles- plantean que en Chile se están incorporando formas de excavación con mayor nivel de automatización como, por ejemplo, las TBM (Tunnel Boring Machine).

El gerente general de la compañía en Chile, Henry Martínez, dice que con esta modalidad se esperan impactos positivos en las velocidades de avance en las excavaciones y también en los aspectos de seguridad.

Mientras que en relación a los avances de la fortificación en minería, el ejecutivo destaca la propia experiencia de DSIU.

“En general, vemos una importante apertura por parte de nuestros principales clientes a implementar nuevos elementos de fortificación y soporte, aspectos en los cuales como DSI Underground estamos con una activa participación en el último tiempo”, afirma Martínez.

Avances de la ventilación

En los últimos años la excavación de túneles también ha sufrido dos grandes avances en cuanto a la ventilación.

Así lo explica el director del Departamento de Ingeniería en Minas de la Usach, Juan Pablo Hurtado. En su opinión, se han implementado ductos de alta resistencia, algunos flexibles y otros semirígidos que permiten transportar el aire a las frentes en tramos largos, con un bajo coeficiente de rozamiento y capaces de resistir presiones elevadas.

“Esta tecnología es más costosa que los ductos tradicionales, pero permite alcanzar longitudes de varios kilómetros, tales como los empleados en Chuquicamata Subterránea, y que también se han visto aplicados en túneles largos de carretera, ferroviarios o de excavación de abducción de aguas para centrales hidráulicas en diversas partes del mundo”, dice.

El otro gran avance está relacionado con los ventiladores que son más compactos y de altas prestaciones y potencias, y de su uso en conjunto con silenciadores para evitar el ruido en túneles, lo que ha sido una exigencia cada vez más frecuente en los últimos tiempos.

Al respecto, Hurtado sostiene que hay diferentes marcas y compañías que han dado saltos importantes y confiables en esta dirección. “Combinados con variadores de frecuencia o partidores suaves modulados, están dando relevantes ahorros energéticos y económicos”, añade.

En DSI Underground Ventilation Chile, en tanto, relevan su propuesta de valor en este campo, la cual “ha sido bien recibida por la calidad de telas, distintas en resistencia al mercado actual”, asevera la propia firma.

Carlos Leigh, CEO de la compañía, expresa en relación al punto anterior, que están trabajando en algunos cambios en los diseños y materialidad, donde nuevos productos de alta duración y eficiencia podrían ser protagónicos en el mercado como, por ejemplo, la nueva línea de Hardline.

“Al igual que en nuestra empresa de fortificación, en ventilación creemos en las mejoras de los ciclos de operación minera. Para eso nuestros productos deben ser capaces de entregar mejores resistencias, menores fricciones y pérdidas de aire y mayor durabilidad, evitando así las horas de recambio de piezas y demoras en la ventilación, luego de las quemas en el proceso de avance”, agrega Leigh.

Retos trazados

¿Qué desafíos presentan estos equipos? Para el profesor Hurtado, los retos hoy en día están en la nueva tecnología en motores que se está desarrollando, específicamente motores eléctricos de alta potencia y muy compactos.

El académico de la Usach señala que hay un alto potencial para aplicarlos en equipos de ventilación de túneles y galerías, con el objetivo de obtener equipos más compactos aún y con altas prestaciones.

“Esto permitiría reducir los tamaños de los ductos considerablemente y probablemente poner ductos más pequeños o con adaptación de formas para que podamos llevar el aire a secciones más pequeñas o mejor adaptadas. Siempre existe una disputa por el espacio dentro del túnel entre los equipos de carga y transporte, más otros equipos como jumbo o apernadores, que requieren ciertas alturas u holguras con espacio”, asegura.

Sumado a ello, también está el reto de abaratar costos a los ductos de altas prestaciones para alcanzar longitudes importantes. A juicio del docente, hoy en día la tecnología es eficiente pero muy costosa, lo que lo hace inviable en muchas ocasiones.

Pero dentro de estos retos, Juan Pablo Hurtado releva que el foco también debería estar puesto en monitorear el frente del sistema de trabajo en línea para revisar las condiciones ambientales, monitorear los gases, humedad, temperatura, y si fuera posible la velocidad del aire.

“Importante implementarlo en túneles y adicionalmente poner en marcha sistema de ventilación de baja demanda para la construcción de túneles, lo que es un desafío futuro. Ya se está aplicando en algunos lugares con túneles largos, puesto que hay un buen trecho para el ahorro de costos operacionales, donde se puede implementar este tipo de tecnologías a través de variables de frecuencia y sistema de partidores suaves con modulación de revoluciones”, enfatiza.