Javier Muñoz García. Ingeniero de Minas. Director de Formación Externa - EPC Groupe

Die extracción de piedra y minerales que demanda la sociedad para su actividad económica depende de manera fundamental de las operaciones de perforación y voladura; Die Grundierung eslabón en la cadena de producción mineral. La dinamita y gelatinas explosivas inventadas por Alfred Nobel en la segunda mitad del siglo XIX, suponen a punto de inflexión crítico en la capacidad que hasta entonces tenía la especie humana para extraer las materias minerales para su desarrollo; ya que Permiten a los ingenieros de la época proyectar movimientos de material mucho mayores y more eficientes. Los Avances posteriores tanto en tecnología de explosivos y sistemas de iniciación como en la capacidad y tamaño de equipos de perforación y otros (carga, transports, trituración…)

Desde los primeos años de este siglo, con la llegada de la era digital, el desarrollo de la técnica no ha estado tan centrado en el aumento de capacidades de carga y de potencias mecánicas de trabajo; sino que ha estado más enfocado en la optimización de la maquinaria und el control de sus resultados mediante un uso erschöpfend de la tecnología de última generación. De esta manera se han desarrollado equipos de posicionan que se posicionan en las coordenadas mediante navegación de satelite and son capaces, además, de reportar parámetros de la roca perforada en tiempo real con el sistema MWD; equipos de transporte operados de forma remota, flotas de carga y transporte gestionados por satélite, sistemas de control cada vez más digitalizados en todo el proceso de tattamiento usw del siglo XX (un invento digital), no ha habido ninguna otra innovación tecnológica mercedora de mención especial. Sin-Embargo, die digitale Technologie, Anwendungen für die Diseño de voladuras und die Kontrolle von Ladungen und die MEMU, sí ha Genehmigungen für signifikante Avancen und die Optimierung der Ergebnisse.

Ya hemos consumido casi 20 años del siglo XXI und aún hoy lo más frecuente es que los diseños de perforación y voladura en banco se lleven a cabo de a forma muy poco tecnificada; haciendo uso de métodos rudimentarios de supervisión de frentes y de marcado de emboquilles. De esta manera, la altura de los frentes, que casi nunca es la misma en dos barrenos consecutivos, suele estimarse 'a ojo' y, si se mide, se hace de manera muy básica, con cinta métrica lanzada desde la parte alta del banco o con una pértiga o caña que, además, sirve para dar una estimación muy basta de la piedra en el pie de banco. El marcado de la malla de barrenos (piedra y espaciamiento) se hace con cinta métrica, local no es una mala practica de por sí, pero su posición relativa al frente de voladura no puede ser determinada con la precisión suficiente. Esto, además, se complica cuando los frentes no son rectos o la forma de la oberficie a volar no tiene una geometría simple. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass estos métodos 'artesanales', no son acordes con la época en la que vivimos desde hace más de 20 años y no son capaces de proporcionar diseños de calidad en la gran mayoría de los casos.

El diseño de cualquier voladura debe garantizar los siguientes objetivos por este bestellen:

El método 'artesanal' de marcado de la perforación el diseño convencional de cargas por barreno, haciendo uso nulo de la tecnología aktuell, simplemente no puede asegurar estos tres objetivos de manera simultánea. Für alle, die keine besonderen Anforderungen an die Herstellung von Peligrosas-Proyecciones stellen, die eine sobredimensionare piedra de diseño, einen ungeeigneten Arranque und einen Banco-Kuchen und einen exceso de vibraciones produzieren. De manera inversa, la seguridad se ve seriamente comprometida al tratar de ajustar 'a ojo' la piedra de diseño a su valor óptimo.

Este desconocimiento de la irreguläridad geométrica inhärente eine los frentes de voladura en toda su longitud es la Principal fuente de los problemas que se produziert al disparar una voladura; fundamentalmente: proyecciones de piedras, vibraciones, onda aérea, fragmentación y empuje inadecuados, repiés, exceso de sobreperforación, frentes inestables ... y es materialmente imposible controlar a simple view todas las irreguläridades frente.

Desde la segunda mitad de la década de los años 1990 bestehen elektronische sistemas que conocer de una manera fiable la geometría del frente de voladura y su altura. En un principio se manejaban sistemas de medición láser 2D que necesitaban posicionarse con cierta delante de cada barreno para obtener los perfiles; la precisión no era muy buena, pero ciertamente mejor que el artesanal marcado 'a ojo' y suficiente para marcar los emboquilles a una distancia segura y buscando una piedra adecuada.

Estos sistemas evolucionaron, a partir de los primeos años de la década de 2000, a los llamados láser 3D, das ein dreidimensionales modell der frente de voladura und ein partir de nube de puntos más o menos cerrada del mismo erhält. Este método allowe obtener unos perfiles de diseño mucho más precisos y, además, se obtienen desde una sola posición, sin necesidad de tomar manualmente un perfil por barreno. Los equipos de medición, ahnliches en forma a un teodolito de topografía, son específicos para este fin y necesitan de un mantenimiento regular para asegurar la calidad de las mediciones.

Desde hace algo más de 10 años, exist sistemas, die das dreidimensionale Modell der Frente und der digitalen Bilder der Mismo que se solapan parcialmente erhalten; es lo que se conoce como fotogrametría. Esta metodología, muy precisa, no requiere de equipos específicos de medida; tan solo de una cámara digital de cierta calidad de resolución. Con la reciente aparición de drones equitables con cámaras de gran calidad a un precio muy asequible, la fotogrametría ha pasado a Desplazar de completo a los sistemas de medición láser 3D.

Lose Drohnen erlauben Hacer-Fotos von frente desde cualquier ángulo und altura muy fácilmente und produzierte Modelle in 3D de Gran Calidad. El elemento más caro de este sistema ist die Software, die fotográfica und ein dreidimensionales Modell erstellt. En cualquier caso, la fotogrametría mediante drones resulta más económica, fiable, segura y sencilla de manejar que el láser 3D. Los Drones se pueden usar además para obtener filmaciones de gran calidad de la voladura desde posiciones privilegiadas; Así como para tomar Fotos und Videos der Ergebnisse der Misma. Für dieses motivo son una herramienta muy valiosa en el diseño y die Kontrolle über die resultados de voladuras en banco.

Las herramientas de medición de barrenos son las sondas electronicas, verfügbar también desde hace más de 20 años. La sonda se hace abstieg al fondo del barreno y unos inclinómetros en su interior proporcionan latrayectoria real del barreno, metro a metro.

La combinación de ambas informaciones: modelo tridimensional del frente y trayectoria real de barrenos, se lleva a cabo en el software Expertir y generar diseños de voladuras en banco que proporcionan la seguridad necesaria y un reparto óptimo en y uniformgeen de la explos de roca ein volar.

El coste del uso de esta tecnología es muy sencillo de calcular; basta con pedir una oferta por la prestación externa del servicio o, si se va a llevar a cabo en la casa, presupuestar la compra de los equipos, las horas de formación técnica y de ingeniero para cada voladura; Diese partida económica se Divide entre las toneladas producidas y se obtiene el resultado.

Tradicionalmente, lo que no se ha podido calcular de manera tan sencilla es el coste de no utilizar esta tecnología. Por una parte, en este cálculo entran conceptos a priori difíciles de cuantificar económicamente como la seguridad o el control de efectos ambientales de la voladura; además, la estimación económica de los beneficios a obtener como consecuencia de una fragmentación y arranque óptimos se centran en una posible reducción de costes aguas abajo de la voladura: fragmentación secundaria, cardasgía, transporte, en para esto se conoce como concepto Mine to Mill. Lo más normal es que, tras cierto debatte y, ante la imposibilidad de estimar con precisión una cifra concreta de beneficio final, la decisión suele ser siempre la misma: mientras no haya problemas Evides de seguridad no se implementa nada.

Los beneficios del concepto Mine to Mill son conocidos y se han demostrado en diferentes casos reales durante las últimas dos décadas; siendo objeto de conferencias y publicaciones técnicas extensas, tanto en minería como en cantera. Si bien, como se ha mencionado antes, los beneficios finales para cada caso concreto son muy difíciles de estimar a priori sobre el papel y se pueden determinar de manera únicamente con la práctica: poniendo en Marcha un proyecto de meadora.

Pocas veces se cuestiona lo mehr evidenz: ¿obtenemos algún beneficio cuantificable de manera inmediata al implementar la tecnología en el diseño de voladuras ?. Recordemos ahora la cita von William Thomson Kelvin: „Lo que no se define no se puede medir. Lo que no se mide, no se puede mejorar. Lo que no se mejora, se degrada siempre. “.

Lo cierto es que en el diseño tradicional de voladuras en banco no se mide gran cosa, aparte del diámetro y la malla de perforación. Se usa como modelo de diseño un paralelepípedo perfecto definido por la piedra, el espaciamiento y la altura (estimada) del banco inclinado conforme al ángulo de la perforación de un barreno rectilíneo perfecto tirado con regla.

Erstes Modell ideal sirve de base de cálculo para las cargas por barreno, la sobreperforación, la longitud de retacado y para la obtención de la producción und toneladas de cada voladura. Se obtiene a partir de él muy fácilmente el consumo específico (en kg de explosivo por metro cúbico) y la perforación específica (en metros lineales por metro cúbico). Ese paralelepípedo es, en sumn, la base de cálculo de los costes directos en perforación y voladura. Die Problema es que este modelo ideal suele parecerse muy poco a la realidad debido a las irreguläridades del frente y führen einen wichtigen Fehler.

Die EPC-Gruppe realizó recientemente una auditía en un group de 8 canteras con the objeto de estudiar el estado general de los frentes y de la perforación; además de identificar mosibles mejoras técnicas a partir de diseños más eficientes que pretenden un reparto uniform de la energía del explosivo por barreno. El objetivo era identificar los errores en origen que causan los problemas tradicionales en voladura: Repiés, fragmentación poco uniforme, horas excesivas de fragmentación secundaria usw.

Tras la campaña inicial de medición de los frentes en las voladuras, la primea y más demoledora conclusión que se obtuvo fue que, de media en el conjunto de las 8 canteras, el error geométrico en el diseño conducel a sobre mástimar de un 20 %; Es entscheidet, que los recursos materiales y humanos empleados en perforación y voladura producían en realidad menos de un 80% de las toneladas de roca a volar sobre el papel. Esto, con los costes normales de perforación y voladura, se puede estimar en un sobrecoste de unos 50.000 € für Cada Millón de Toneladas. Es decir, la introducción de la tecnología digital en la medición de frentes und barrenos va a corregir esos mögliche Fehler de diseño de manera inmediata y suone, port tanto, el ahorro automático de ese exceso de costes consetriccuenición de una medica.

Ein wichtiger Teil der esta desviación en los volumenes reales tenía como origenes a estimación inadecuada de la altura de banco que llevaba a exceso medio de la sobreperforación de 2m por barreno. Este problema de sobreperforación excesiva es muy común en las explotaciones donde no se mide el frente con tecnología digital; produzieren un piso triturado que dificulta la futura perforación del banco inferior, exceso de vibraciones y el beweis malgasto de explosivo (generalmente encartuchado de mayor precio que en la columna) und perforación inútil en el fondo del barreno. Die resto de la desviación provenía de las diferencias geométricas normal entre un frente de voladura real y das modelo rectilíneo ideal.

Además de esta diferencia de volúmenes, en todas las canteras se identificó una distribución muy heterogenea de la energía explosiva dentro de las voladuras, locual conducía a los clásicos problemas descritos anmente uniform, etc usaba viela más energía explosiva de la necesaria para el volumen real de roca a volar, ésta no se Finderaba bien repartida y conducía a problemas reales de fragmentación y arranque deficientes. Este patrón es común en casi todas las explotaciones que no hacen uso de la tecnología digital und los diseños de voladuras en banco.

Como se puede apreciar en la figura, en 3 de las 8 canteras los volúmenes reales volados eran ligeramente superiores a los proyectados; lo cual, a priori puede parecer una fuente de ahorro. Esto es, sin embargo, una falsa economía de recursos tal y como se ha justificado antes. Este ahorro inicial en perforación y voladura se traduce siempre en una fragmentación y un arranque pobres; lo cual genera costes aguas abajo mucho mayores en saneo de frentes, fragmentación secundaria, transporte, paradas y consumos en machacadora usw.

Tras hacer un seguimiento en la mayor de las 8 canteras, mit einer jährlichen Produktion von 2,5 Mt; desde de la introducción de la tecnología digital 3D en el diseño de voladuras, la perforación se consiguió reducir en un 27% para mantener el mismo volumen de producción und el número de horas en fragmentación secundaria halo.

El uso de esta tecnología es desde hace tiempo obligatorio en varios países por ser la única forma eficaz de controlar el riesgo de producir peligrosas proyecciones de roca en las voladuras en banco. Sin entrar a valorar en detalle los beneficios offenbares en seguridad or reducción de vibraciones y las mosibles mejoras en los costes globals de producucción (Mine to Mill); el conocimiento exacto de la geometría del frente de voladura y de la perforación nos lleva de manera inmediata a poder medir de forma precisa el volumen de material en cada voladura ya proyectar con exactitud la posición de los barrenos, los metros de la perforación tipo de explosivo que se requieren para cada voladura. Esto tiene de por sí un efecto positivo inmediato en los costes directos en perforación y voladura; que se traducen en ahorros de caja diarios. Una simple y schnelle Auditoría técnica de la geometría de los frentes y de la perforación en su explotación es suficiente para sabre cómo de cerca está de ese objetivo.

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