Diseño_roca_ornamental

7/31/2019 Diseo_roca_ornamental

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UNIVERSIDAD POLITCNICA DE MADRID

ESCUELA TCNICA SUPERIOR DEINGENIEROS DE MINAS

Explotaciones de Roca Ornamental.Explotaciones de Roca Ornamental.Diseo de explotaciones y seleccin deDiseo de explotaciones y seleccin de

maquinaria y equipos.maquinaria y equipos.

NoviembreNoviembre 20072007


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DISEO DE EXPLOTACIONES DE ROCA ORNAMENTAL.

1. LAS ROCAS ORNAMENTALES.

El trmino roca ornamental se define

comnmente como una piedra natural

que ha sido seleccionada y sometida a

un proceso industrial por el que ha

sido desbastada o cortada a

determinadas formas o tamaos con o

sin una o algunas superficies labradas

mecnicamente, pulimentadas, etc.,para ser utilizadas como materiales

nobles de construccin, elementos de

ornamentacin, arte funerario y

escultrico, objetos artsticos y

variados, conservando ntegramente

su composicin, textura y

caractersticas fsico qumicas. Esta

definicin acoge un amplio rango de

piedras, desde la ms basta hasta la

ms procesada. Sin embargo,

generalmente se acepta que la

definicin se refiere a bloques,

planchas y materiales pulidos usados

principalmente en los edificios,

construccin de monumentos y arte

funerario.

Existen muchos tipos de piedras bajo

la denominacin comn de rocas

ornamentales: mrmoles, granitos,

pizarras, calizas y areniscas. En cualquier caso, las piedras naturales de mayor inters

comercial y econmico son aquellas que por sus especiales caractersticas de vistosidad,

fsico mecnicas y aptitud para el pulido, si bien, en el caso de las pizarras se considera su

aptitud para el lajado.

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En este sector es necesario tener en cuenta la complejidad derivada de las definiciones

comerciales: la definicin de cada una de las rocas se complica cuando entra en

consideracin el sentido o definicin comercial, ya que en muchos casos, est muy

separada de las definiciones geolgicas. As, en el sentido comercial moderno, el mrmol es

considerado como una caliza o doloma que puede ser pulida, ms que una roca

metamrfica como corresponde a su nombre. De aqu que el mrmol pueda ser definido

como una roca calcrea recristalizada, la cual es capaz de admitir pulimento, incluyndose

rocas tales como travertinos, serpentinitas, calizas, dolomas y onices.

En el mismo sentido, el granito se define como una roca gnea que puede ser cortada o

pulida. Esta definicin incluye no solamente a los verdaderos granitos, sino tambin las

granodioritas, anortositas, sienitas, gabros y gneises.

Con respecto a las posibilidades de implantacin y desarrollo de este tipo de explotaciones,

el sector de la Piedra Natural no exige grandes inversiones comparndolo con el de la

minera metlica o las industrias transformadoras como la siderurgia, lo cual hace que sea

ms accesible a pequeos y medianos inversores de todos los pases, favoreciendo la

existencia de un elevado nmero de empresas.

La piedra natural ha sido usada en la construccin desde la ms remota antigedad,

esencialmente debido a su capacidad de aislar, a su durabilidad, practicidad y belleza

esttica. Hoy da, las rocas ornamentales son usadas esencialmente en los edificios y obras

en general, en un orden del 80 por ciento de su produccin. El 20 por ciento restante, es

consumido por la industria del arte funerario y decoracin urbana (industrias, comercios,

jardines, paisajes, etc.) y en objetos ornamentales.

Principales aplicaciones de las rocas ornamentalesRevestimiento de suelo 35,2 %

Uso externo (fachadas) 22,8 %

Peldaos y vestbulos 7,2 %

Otros trabajos de la construccin 7,2 %

Uso interno (interiores) 5,2 %

Otros productos no homologados 4,2 %

Trabajos especiales 3,5 %

Arte funerario 14,7 %

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uniformidad y la posibilidad de controlar su

proceso de fabricacin, lo que permite

producciones masivas.

Sin embargo, existen otros muchos puntos

positivos que inciden en el desarrollo y

aplicacin de las rocas ornamentales en el

campo internacional y, entre ellos, se

encuentran:

El redescubrimiento de la piedra natural como elemento esencial en la

construccin, con el consiguiente incremento en la demanda.

El desarrollo tcnico que da lugar a un mayor nmero de aplicaciones de estas

rocas.

La ampliacin de mercados internacionales, sobre todo en mercados nuevos.

2. LOCALIZACIN DE EMPLAZAMIENTOS. ACTIVIDADES DE EXPLORACIN E

INVESTIGACIN EN EL SECTOR DE LA ROCA ORNAMENTAL.

Cada una de las diferentes etapas que

se deben cubrir hasta conseguir un

producto acabado, conllevan una serie

de tcnicas y normativas para llegar a

la perfecta comercializacin de las

rocas ornamentales.

Con estas tcnicas y especificaciones

se pretende dar a conocer la calidad y

cantidad del producto esencialmente

en los aspectos fsicos y mecnicos,

aparte de las caractersticas estticas

de la piedra que es uno de los

primeros y ms importantes factores

que se consideran.

Carrara

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En la etapa de localizacin y determinacin del emplazamiento de una cantera, una vez

estimada la belleza de la piedra se debe definir el grado de canterabilidad mediante la

determinacin de un conjunto de factores, unos medibles, otros menos objetivos y parte de

ellos muy variables, dependiendo de las condiciones socioeconmicas y ambientales de la

regin o pas en donde se desarrolle el proyecto.

Dentro de estos factores y, de forma general, hay que tener en cuenta dos conjuntos de

aspectos, geolgicos y econmicos. Entre los primeros destacan los factores estructurales,

de gran importancia ya que condicionan el tamao de los bloques y deben permitir obtener

en la cantera masas importantes susceptibles de ser trabajadas con la mnima prdida de

material y la extensin del yacimiento y sus posibilidades, definiendo su tamao mnimo.

Los aspectos econmicos estn ligados a la explotacin de la cantera y entre los ms

importantes a tener en cuenta estn:

La localizacin, que condiciona los costes de transporte.

Las condiciones de acceso y las posibilidades de evacuacin de los

materiales.

Los costes del terreno.

Los espesores y la naturaleza del recubrimiento.

Las condiciones de extraccin del material y del recubrimiento.

Las dificultades particulares de elaboracin del material y obtencin debloques homogneos.

La disponibilidad de agua, electricidad, etc.

La importancia de estos parmetros depende siempre del precio final del producto,

influenciado a su vez por la concurrencia de productos similares existentes en el mercado.

Asimismo, el nivel de canterabilidad est influenciado por la normativa medioambiental yplanes de restauracin que imperen en ese momento en cada regin o pas.

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Las caractersticas estticas, aspectos de primer orden, son, sin embargo, las ms

subjetivas y sometidas a las fluctuaciones de la moda, difciles de prever. La homogeneidad

del color, sobre todo en los granitos, es de capital importancia, mientras que en los

mrmoles los defectos se consideran, a veces, como atractivos para el material.

Definida la canterabilidad del producto a partir de los aspectos anteriormente mencionados,

es necesario determinar su calidad, lo que se realiza a partir de la normativa que surgi al

objeto de que las rocas industriales cumplieran un cdigo de normas mnimas de calidad a

fin de prestigiar los productos de cara a la comercializacin y exportacin. Para conocer de

forma cuantitativa la calidad de una roca, se la somete a una serie de ensayos que tratan de

simular las condiciones lmites de esfuerzos y agresiones a que estar expuesta. En Espaa

se siguen las normas UNE, pero cada vez que un fabricante desea vender su producto en

otro pas, tiene que someterlo, conforme a las normas industriales o criterios legales

vigentes en el mismo, a un proceso de comprobacin y certificacin.

En lneas generales, las diferentes normas contemplan los siguientes aspectos:

Bloques.

Tamao de grano.

Absorcin de agua y peso especfico aparente.

Resistencia al desgaste por rozamiento.

Heladicidad o resistencia a las heladas.

Resistencia a la compresin

Resistencia a la flexin.

Mdulo elstico

Reaccin al choque o cambio trmico.

Resistencia al impacto. Microdureza Knopp.

Resistencia a los cidos.

Contenido en carbonatos.

Resistencia al SO2.

Resistencia a los anclajes.

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Como complemento a estas caractersticas fsico mecnicas de las diferentes variedades,

se deben adjuntar los rasgos petrogrficos y petrolgicos ms importantes, especialmente

las relativas a:

Reconocimiento de visu.

Estudio microscpico.

Clasificacin.

3. SELECCIN DEL MTODO Y SISTEMA DE EXPLOTACIN

Una vez investigado un yacimiento de roca ornamental y constatada su viabilidad con laapertura de algn frente piloto y diversos estudios previos, se procede a realizar el proyecto

de explotacin minera. Este contendr, al menos, los siguientes captulos:

La evaluacin de reservas mineras.

La definicin de la Geologa del yacimiento y sus condicionantes.

La seleccin del mtodo y sistema de explotacin.

La seleccin del emplazamiento.

El diseo de la cantera. Las reservas explotables con el mtodo y diseo aplicados.

La seleccin y dimensionamiento del parque de maquinaria a emplear.

La definicin de las necesidades de personal.

La planificacin de las labores.

La definicin de las estructuras mineras necesarias.

Los condicionantes de finalizacin del proyecto. Restauracin ambiental.

El no considerar estos aspectos solo hace que se llegue a una operacin minera poco

racional, perdindose una buena parte de las ventajas tcnicas y econmicas que un

proyecto bien orientado llevan parejas.

Cuando se aborda la seleccin del mtodo, la clasificacin tradicional hace que se hable de

explotaciones de cantera a cielo abierto y subterrneas:

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5 CANTERAS EN FOSO CON RAMPAS DE ACCESO

Su origen viene de la necesidad de introducir

maquinaria mvil en las canteras en foso y la

imposibilidad de utilizar gras para ello, por lo

que se opt por la construccin de rampas

mediante el empleo de bloques defectuosos y

materiales estriles debidamente compactados,

para poder conectar entre s los diferentes

niveles de extraccin, conservndose las

pendientes adecuadas para la circulacin de los

vehculos de transporte.

Esta es la disposicin ms frecuente para las

canteras en foso espaolas, adems de estar

muy extendida en otros pases productores de

roca ornamental, ya que permite el

aprovechamiento de la versatilidad de los

equipos de carga sobre neumticos para manipulacin de bloques y de los camiones para el

transporte de materiales y equipos.

Anlogamente al caso anterior, el principal problema a afrontar es el drenaje de la

explotacin y la evacuacin de las aguas de infiltracin y pluviales, con el fin de mantener la

continuidad de las operaciones en condiciones secas.

6. CANTERAS EN LADERA O EN TERRENOS CON PENDIENTE

Son llevadas en media ladera en

aquellas zonas de relieve

importante. Anlogamente a como

sucede con otros tipos de

explotaciones tambin llevadas en

ladera, como es el caso de las

canteras de ridos, tambin aqu la

extraccin comienza por los niveles

inferiores en muchos casos, con lo

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que se va aumentando la altura y el nmero de bancos del frente de explotacin a medida

que la extraccin va progresando. No obstante, tambin en otros casos se empieza a

explotar por los niveles superiores, llevando rpidamente a alcanzar el talud final en los

bancos superiores, al tiempo que se inicia la profundizacin verticalmente mediante el inicio

de los bancos inferiores.

En estas explotaciones, la construccin de las pistas de acceso constituye un captulo

importante y difcil de resolver en muchos casos. Por ello, en algunas zonas donde, existen

explotaciones colindantes, se opta por compartir este tipo de infraestructuras entre ellas.

7 CANTERAS DE NIVELACIN EN TERRENOS MONTAOSOS

Este apartado se refiere a aquellas explotaciones que estn emplazadas en lo alto de un

cerro o promontorio natural y que van realizando la explotacin progresiva de todo el cerro.

A la larga, se trata de explotaciones que conducen a la nivelacin del terreno original, tanto

por la propia extraccin como por el relleno de vaguadas con los estriles producidos.

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8 CANTERAS SUBTERRNEAS

Este tipo de explotaciones, cuya cada vez

mayor implantacin obedece a razones

econmicas, medioambientales y

climatolgicas, utilizan

primordialmente el mtodo de

explotacin de cmaras y pilares,

inicindose las labores a partir de la

plaza de cantera exterior, abrindose

una galera en la direccin de

explotacin. Despus, dejando losnecesarios pilares de sostenimiento,

se abre el hueco inicial y se explota en

profundidad con tcnicas y

herramientas clsicas.

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9. DESCRIPCIN DEL PROCESO GENERAL DE EXPLOTACIN EN LAS

CANTERAS DE ROCA ORNAMENTAL

En lneas generales, en cualquier cantera a cielo abierto de roca ornamental, el ciclo

comienza con una independizacin primaria del macizo rocoso en un gran bloque, con forma

de paraleppedo y de dimensiones conformes con la tecnologa de corte a utilizar, y al que

se procede a subdividir durante un conjunto de etapas sucesivas hasta obtener bloques de

dimensiones tales que faciliten la labor de los equipos de carga para llegar al escuadrado

final y obtencin de bloques comerciales y dentro de la gama de tamaos que

comercialmente requiere la industria de transformacin, que son de los siguientes tamaos:

Longitud De 1,90 m a 3,30 m

Anchura De 1,00 m a 1,50 m

Altura De 0,90 m a 1,20 m

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Adems de esta secuencia general, tradicionalmente se han dado algunas clasificaciones en

funcin de los tamaos y dimensiones de los bloques primarios:

Mtodo de rebanadas verticales: se trata de una tcnica de actuacin realmente

poco extendida y de aplicacin exclusivamente cuando el yacimiento presenta

dificultades de acceso, pues consiste en la divisin del yacimiento explotable en

rebanadas verticales, de altura similar al espesor de la propia zona a explotar y de

varios miles de metros cbicos de volumen, que se vuelcan sucesivamente con

empujadores hidrulicos o con explosivos. Una vez volcados estos inmensos bloque,

se procede a dividirlos sucesivamente hasta obtener los bloques comerciales. Para

amortiguar la cada, se emplean lechos constituidos con escombros finos y tierras.

Mtodos de banqueo con bancos altos: se aplican a los yacimientos masivos de

granito, mrmol y calizas, as como aquellos estratiformes con espesores

importantes, tienen alturas que desde los 3 a los 15 m y pretenden mejorar los

rendimientos de las tcnicas de corte y, al mismo tiempo, reducir las labores

preparatorias del bloque primario y aumentar al mximo el aprovechamiento de la

roca. Fundamentalmente en el sector del mrmol y segn sean las delimitaciones de

las bancadas, se distinguen tres tipos de bancadas:

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Bancada clsica: tiene una altura y una longitud del orden de una decena

de metros y un espesor que vara entre 1,2 y 3 m.

Gran bloque, que tiene las tres dimensiones del mismo orden de magnitud

y que van desde los 3,5 - 4m hasta los 6 8 m, aunque siempre con la

altura ligeramente superior a la anchura.

Bancada larga: se adopta habitualmente en yacimientos sedimentarios

poco fracturados y con espesores medios

Mtodos de banqueo con bancos bajos: son mtodos empleados en yacimientos

masivos muy homogneos y poco fracturados, donde la altura de los bancos se hace

igual a la altura de los bloques comerciales, pues estos se configuran directamente

sobre el propio macizo que se explota. Estos mtodos son ms verstiles que los de

bancos altos, pues la direccin de los cortes puede cambiarse fcilmente en un

mismo banco para adaptarse a las caractersticas de calidad y fracturacin de cadasector y alcanzar el mximo

aprovechamiento, son mucho ms

seguras al ser los frentes mucho

ms estables, la roca est menos

daada, son ms fciles de

inspeccionar y, en caso de cadas

de material o de personal, est

tiene lugar desde alturas reducidas.

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10. DESCRIPCIN GENERAL DE LAS TCNICAS Y MAQUINARIA EMPLEADAS EN

EL SECTOR DE LA ROCA ORNAMENTAL

Las diferentes tcnicas de arranque de rocas ornamentales raramente se emplean de

manera individualizada dentro de una explotacin, siendo habitual la coexistencia de al

menos dos de ellas.

10.1 MTODO FINLANDS

La expresin mtodo finlands define, por s misma,

todo un sistema dentro de la industria de rocas

ornamentales. Surgi por la necesidad que tenan los

explotadores de canteras finlandeses de incrementar de

forma econmica y eficaz su capacidad de extraccin de

bloques para competir en los mercados internacionales

(Finlandia es el mayor exportador mundial de granito).

Uno de los elementos que ms ha contribuido al

desarrollo del mtodo finlands fue la aplicacin de la

energa hidrulica a la perforacin en todas las fases de

la extraccin, sustituyendo los antiguos sistemas

neumticos de utilizacin manual por otros

completamente mecanizados que permitan la

racionalizacin del proceso.

Dispositivo para alineacin precisa debarrenos en perforacin primaria.(Cortesa Tamrock)

La explotacin se basa en la extraccin de grandes

bloques cbicos sin daar el material que lo rodea, lo que

requiere una gran cantidad de perforacin y, enconsecuencia, que la seleccin del equipo correcto se

lleve a cabo de manera a garantizar el menor coste

posible por metro perforado, disponer de la capacidad de

perforacin precisa en todas las operaciones y alta

seguridad en el trabajo.

Perforacin de los barrenos de levante.(Cortesa Tamrock)

En el trabajo en cantera, la perforacin puede dividirse en tres fases:

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Perforacin primaria, destinada a configurar y

liberar un gran bloque de entre 100 y 4.000 m3

mediante la realizacin de cortes verticales

paralelos en todo el permetro del bloque y

horizontales en la base del bloque, preservando

de cualquier dao tanto al bloque como al

macizo rocoso remanente.

Perforacin secundaria, destinada a la

subdivisin del bloque inicialmente perforado, lo

que normalmente se realiza en dos fases. En

una primera se obtiene un bloque de unos 30 m3

que, a su vez, es subdividido en otros ms

pequeos de entre 5 y 10 m3, en funcin dela

capacidad de carga disponible.

Dispositivo para alineacin precisa debarrenos horizontales de levante.(Cortesa Tamrock)

Perforacin secundaria.(Cortesa Tamrock)

(Cortesa Tamrock)

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Recuadre o escuadrado final del bloque

para su envo a la planta de estacin de

corte y pulido. Este escuadrado se obtiene

mediante perforacin y acuado (empleo de

cuas) y sin utilizacin alguna de explosivo.

Las caractersticas de esta fase son:

Poca profundidad de los barrenos

(0,5 a 1,5 m).

Es necesaria una gran capacidad de

perforacin.

Pequeo dimetro de los taladros.

Gran precisin en el alineamiento de

los barrenos.

En el Mtodo Finlands, el xito de la voladura de

corte depende enteramente de la malla de

perforacin y de la precisin en la ejecucin de los

barrenos (mantenimiento de una buena alineacin

de los barrenos y su perforacin con pequeo

dimetro) as como de la disponibilidad de una gran capacidad de perforacin.

Hay, adems, algunas

consideraciones adicionales

que resultan fundamentales.

En este sentido, en laperforacin de la hilada

vertical resulta fundamental no

perforar por debajo de la fila

horizontal de barrenos, por lo

que la perforacin vertical

debe detenerse alrededor de

20 cm por encima del plano de

los barrenos horizontales. La sobreperforacin en los barrenos verticales o sudesalineamiento causa un efecto de trituracin en la roca slida de varios metros de

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profundidad y en la perforacin de bloques con tres o ms caras perforadas, los ngulos

deben ser mayores de 90 (ngulos demasiado agudos pueden ocasionar que el bloque se

atranque y dae, al salir, los bloques circundantes).

Generalmente, los barrenos son

totalmente horizontales,

mientras que los verticales

quedan inclinados de 3 a 5

hacia atrs, aunque cuando se

hace uso de una fisura natural

en un plano horizontal, los

barrenos verticales deben ser

perforados totalmente a

plomada.

En general, el dimetro de

barreno ms interesante para la

perforacin primaria es 32 mm,

tanto para los barrenos

verticales como los horizontales,

reducindose sensiblemente

para las siguientes fases.

El espaciamiento de los

barrenos en las hiladas

verticales debe estar

comprendido entre 20 y 50 cm,

aunque estos valores slo sean utilizables como referencia y deban determinarseempricamente, puesto que el valor mximo depende de dos factores:

Dimetro del barreno.

Resistencia a la fragmentacin de la roca.

Usualmente este parmetro suele estar comprendido entre 10 y 15 veces el valor del

dimetro del barreno, aunque para ciertas rocas pueda llegar hasta 20 veces. La nica

forma de determinar el valor mximo del espaciamiento es perforar una serie de barrenos encada direccin, dndoles espaciamientos comprendidos entre 10 y 20 veces el valor del

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dimetro del barreno. Posteriormente se carga el explosivo, ligeramente en exceso, y el

espaciamiento ptimo ser el mximo con el que la roca rasga bien. Este valor se reducir

ligeramente para asegurar que el corte de la roca sea limpio.

En la perforacin primaria, cuando lo que se necesita es una larga fila de barrenos rectos y

paralelos, se plantean grandes exigencias frente al equipo empleado y frente al operador,

pues la precisin es lo ms importante para reducir la cantidad de roca inutilizable. La

exactitud reduce la necesidad de perforacin en la fase de recuadramiento. La voladura de

liberacin del bloque consiste en dirigir el efecto de la detonacin de un barreno al siguiente,

pero si estos estn desalineados, dicho efecto se distribuye entre la roca circundante,

ocasionando una amplia zona de roca destrozada. Finalmente, en el trabajo en cantera, es

necesario considerar que el porcentaje de perforacin primaria es de un 20 a un 45 %.

Con respecto a las necesidades de explosivo, en la primera etapa se emplean entre 60 y

150 g/m3. Los barrenos verticales de fondo y los horizontales de levante se vuelan

simultneamente. Sin embargo, en la etapa secundaria se suelen utilizar entre 30 y 80 g por

m3.

10.2 CORTE CON HILO DIAMANTADO

Desarrollada en la dcada de los aos 70, esta tcnica fue introducida comercialmente en

las canteras de mrmol de Carrara hacia el ao 1978, sustituyendo totalmente a partir de

entonces a la de corte con hilo helicoidal. Ms an, el desarrollo alcanzado en estos ltimos

aos, tanto en hilos diamantados como en mquinas motrices, ha permitido la introduccin

de esta tcnica de corte en el campo de las rocas duras y abrasivas como por ejemplos los

granitos, consiguindose elevados rendimientos.

Los equipos de accionamientoutilizados actualmente son

elctricos y tienen un altsimo grado

de automatismo. Estn constituidos

por un bastidor que soporta tanto el

grupo motriz principal como el

auxiliar para el desplazamiento a lo

largo del carril. El desplazamiento

se efecta gracias a un sistema de

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pin - cremallera que permite incluso trabajar en bancos

inclinados.

Es posible girar la polea motriz hasta 360 para efectuar dos

cortes paralelos desde un mismo emplazamiento.

Pueden ejecutar cortes horizontales muy prximos al nivel de

la plataforma de apoyo ( 5 cm) y trabajar en superficies con

una inclinacin mxima del 20 %.

El til de corte empleado en esta tcnica es el hilo

diamantado, que est constituido por un cable trenzado de

hilos de acero de 5 mm de dimetro, sobre el cual estn

insertados varios anillos diamantados (perlinas), con un dimetro de 10 u 11 mm, que

pueden fabricarse, en funcin de sus caractersticas, aplicaciones y resistencia, por dos

sistemas distintos:

Por electrodeposicin. Son las ms econmicas y estn hechas de un soporte

anular de acero sobre el que los granos de diamante se depositan por electrlisis.

Estas perlinas son adecuadas para corte de rocas blandas as como para cortes

pequeos y el escuadrado de bloques, donde los radios de curvatura son pequeos.

Por sinterizacin o concrecin. Estn concebidas para cualquier tipo de roca,

incluidas las ms duras y abrasivas, as como para mejorar la vida til de los hilos.

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DISTINTAS SECUENCIAS Y EJECUCIONES DE CORTESDENTRO DEL CICLO DE OPERACIN DE LA CANTERA

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10.3 ROZADORAS DE BRAZO

Esta tcnica, que procede de la minera del carbn y de las sales potsicas, se ha extendido

ampliamente al sector de las rocas ornamentales como consecuencia de los avances

logrados en las herramientas de corte (carburo de tungsteno y diamantadas).

Se distinguen los equipos para

explotaciones a cielo abierto

(montadas sobre carriles) de los

equipos para explotaciones de

interior (en columnas), aunque

actualmente se asiste a un gran

desarrollo de unidades hbridas,

montadas sobre carros de

orugas, que ofrecen amplias

prestaciones.

Son equipos que permiten obtener, desde el principio y en

la propia cantera, de bloques con las dimensiones finales,

sin necesidad de escuadrado y eliminando sucesivas

etapas de subdivisin que exigen otras tcnicas de

extraccin.

Los equipos tienen elevados rendimientos de corte, pero

los tiles de carburo de tungsteno tienen vidas cortas y

precisan afilados cada cierto

tiempo.

Los parmetros que condicionan

el empleo de estas mquinas

son la abrasividad y la

resistencia a compresin de las

rocas.como valores de

referencia se encuentran un 2%

en silice y una resistencia a

compresin simple de 150 MPa.

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10.4 CORTE CON DISCO

Esta tcnica tambin permite obtener

bloques desde el principio y sin recurrir a

sucesivas etapas de divisin, ya que se

obtiene una excelente calidad de

acabado de los bloques, sin necesidad

de escuadrados finales. Sin embargo,

sus limitaciones de aplicacin se

encuentran en la escasa profundidad de

corte, comprendida entre los 40 y 60 cm.

La limitacin dimensional de los bloques

los lleva a aplicaciones comerciales muy concretas.

El equipo consiste bsicamente en unos discos

cortadores diamantados (cuando se trata de mrmoles o

calizas) o de metal duro (cuando se trata de rocas

blandas) montados sobre un carretn mvil desplazable

sobre carriles, o un brazo articulado como el de un

retroexcavadora hidrulica. Actualmente tambin hay

equipos autoportantes montados sobre orugas.

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Se utilizan mayoritariamente en canteras de pizarra para la extraccin de los rachones,

configurando con cortes de escasa profundidad las caras laterales de los mismos. Se

auxilian de un martillo hidrulico con cincel o de varias cuas hidrulicas para el

desprendimiento total.

En las canteras donde se utilizan equipos sobre carriles, los bancos son bajos y se debe

disponer de amplias plataformas, de tal manera que en cada posicin los carriles permitan la

ejecucin de un corte de gran longitud y obtener as elevados rendimientos.

10.5 CORTE CON CHORRO DE AGUA

Esta tcnica se basa en la disgregacin de las rocas bajo la accin de un chorro de agua de

alta velocidad, impulsada por una bomba de alta presin. La erosin que provoca el chorro

est relacionada fundamentalmente con las microdiscontinuidades de la roca.

El rendimiento de corte depende, en general, de los siguientes factores:

La porosidad (una de las propiedades con mayor influencia).

El tamao de grano de los minerales constituyentes.

La composicin mineralgica

El grado de meteorizacin.

El comportamiento elstico.

Los equipos consisten en una central hidrulica accionada por un motor elctrico y acoplada

a una bomba hidrulica de alta presin constituida a su vez por un pistn de doble efecto y

movimiento alternativo (60 - 80 ciclos/min). A ello hay que aadir tuberas y mangueras de

conexin, la lanza con su boquilla, el sistema de traslacin, el panel de control, la planta declarificacin y recirculacin del agua y otros elementos auxiliares.

La rotura de la roca tiene lugar por el choque del chorro de agua y por las microfisuras que

crea. Para una velocidad de 300 m/s se consigue una presin de 150 MPa y para una

velocidad de 500 m/s se consigue una presin de 300 MPa.

Para la extraccin de bloques de cantera se han de realizar cortes de varios metros de

profundidad con una lanza, manteniendo las boquillas a pocos centmetros de la roca.

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Los tiles de corte se disean con cabezas que producen uno o dos chorros divergentes,

animados de un movimiento de rotacin o de oscilacin para que los surcos creados se

crucen y disgreguen la roca.

La lanza puede moverse conjuntamente con el equipo o de forma independiente si el equipo

no es mvil

Esta tcnica, sola o en combinacin con el hilo diamantado, es potencialmente competitiva

con los mtodos tradicionales siempre que el valor de la roca o el gasto que supone el

estril del recubrimiento del yacimiento, o ambos, sean suficientemente altos. En canteras

con bancos bajos, puede sustituir ventajosamente a las tcnicas de perforacin, mientras

que en canteras con bancos altos, dan lugar a una menor rugosidad de la superficie de corte

y una mayor precisin que los mtodos tradicionales, generando menos estriles.

Asimismo, tambin dan lugar a menores niveles de emisin de ruido y polvo, ausencia de

vibraciones y condiciones de trabajo cmodas y seguras y a una mayor calidad general de

los bloques obtenidos, reducindose significativamente la necesidad de operaciones

posteriores.

11. CRITERIOS DE DISEO DE CANTERAS

Como en cualquier otra explotacin minera, para el diseo de una cantera es necesario

partir de la adecuada, correcta y suficiente investigacin geolgico minera que permita la

definicin del modelo del yacimiento con todas sus caractersticas geolgicas, estructurales,

cualitativas, mineras, etc., que permitirn el estudio y establecimiento de la geometra del

hueco final de la explotacin y su estudio de optimizacin. De esta manera se podr

establecer la planificacin de las labores, el control y la previsin de la calidad de las rocasy, en definitiva, la rentabilidad final de la operacin.

La etapa de ingeniera de una cantera de roca ornamental debe, inexcusablemente, tener en

cuenta los siguientes condicionantes:

Condicinantes de calidad y vistosidad de la roca a explotar.

Condicionantes geomtricos, que sern funcin de la estructura y morfologa delyacimiento, la pendiente del terreno, los lmites de propiedad, etc.

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Condicionantes geotcnicos, que establecern las condiciones de estabilidad de

los taludes a lo largo de la vida operativa de la cantera y posteriormente en la

restauracin final.

Condicionantes operativos, derivados de las dimensiones y geometras mnimas

necesarias para que la maquinaria empleada trabaje de alta eficiencia y

seguridad operativas.

Condicionantes medioambientales, que permitan garantizar una afeccin

relativamente baja al entorno de la explotacin.

Se trata tambin de garantizar la sostenibilidad de la operacin como garanta de la

viabilidad de su desarrollo.

Por tanto, el problema de diseo de una cantera de roca ornamental es idntico al problema

de diseo de cualquier explotacin minera moderna, aunque bien es cierto que es necesario

introducir las necesarias particularidades derivadas del tipo de material que se extrae y de

las tcnicas que se emplean en el proceso extractivo y que, en definitiva, introducen una

serie de condicionantes adicionales pero tambin de ventajas con respecto a otros tipos de

explotaciones.

Conforme la tecnologa de extraccin ha ido avanzando, se han ido tambin adoptando

diferentes mtodos, sistemas y tcnicas que, al mismo tiempo, tambin aprovechaban las

caractersticas intrnsecas de las rocas con el fin de mejorar el rendimiento de su extraccin.

El grado de fracturacin de la roca y su distribucin a pequea y a gran escala dentro de laformacin, son factores que condicionan tanto la eleccin del mtodo como la tecnologa de

arranque. Por ello, las tcnicas e incluso los mtodos varan de un yacimiento a otro, como

varan los tamaos de los bloque extrados y las fases de trabajo de una cantera a otra.

Generalmente el sentido de avance de la extraccin es de arriba hacia abajo, de igual

manera a como operan un gran nmero de canteras actualmente. Sin embargo, existen

explotaciones en las cuales los avances pueden ser distintos en funcin de la morfologa del

yacimiento y del relieve del terreno. Por ello, hay explotaciones donde el avance puede serlateral, aumentando el nmero de bancos conforme la topografa del terreno se eleva.

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Otro aspecto al que en ocasiones se presta poca atencin hasta que la explotacin se

encuentra en marcha, lo que da lugar a importantes errores, es la no consideracin de la

diferencia existente entre los yacimientos masivos (rocas gneas, metamrficas, calizas,

etc.), y los estratificados (pizarras, rocas calizas con diferentes grados de cristalizacin,

travertinos, etc.).

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SELECCIN DE MAQUINARIA PARA EXPLOTACIONES DEROCA ORNAMENTAL.

1 CONSIDERACIONES INICIALES.

La seleccin de los equipos de arranque se lleva a cabo a

partir del conocimiento de los siguientes aspectos:

Factores intrnsecos de la roca:

Abrasividad.

Resistencia a compresin. Tenacidad.

Dureza.

Porosidad.

Etc.

Los ritmos de produccin.

El grado de mecanizacin de las

labores que se desea alcanzar.

La abrasividad de la roca es uno de los factores

que, en el caso especfico de muchas de las

tcnicas, condiciona el coste final de la unidad

de superficie cortada.

Lo habitual es que dentro de una explotacin se

empleen, simultnea y combinadamente, al

menos dos tcnicas diferentes para el arranque

de las rocas ornamentales, siendo raro que se

emplee exclusivamente una tcnica de manera

individualizada.

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En el grupo de las rocas carbonatadas (por ejemplo, mrmoles y calizas), en las primerasetapas del ciclo de explotacin se utilizan fundamentalmente herramientas diamantadas (hilo

diamantado y rozadoras o discos diamantados), sustituyendo a las hasta hace poco

tradicionales de hilo helicoidal y de corte con explosivos. Por su parte, en las rocas silceas

(granitos y potras rocas eruptivas y areniscas cuarcticas), las tcnicas que han sido ms

utilizadas hasta hace poco en los cortes primarios eran la perforacin y voladura;

actualmente se observa una importantsima y significativa penetracin del hilo diamantado y

un clarsimo retroceso de la lanza trmica, tcnica obsoleta

que mantiene una utilizacin todava residual y marginal.

2. EQUIPOS DE CORTE CON HILO DIAMANTADO.

La tcnica de corte con hilo diamantado ha sustituido

totalmente a la del corte con hilo helicoidal y, adems, ha

permitido la introduccin de esta tcnica de corte en el

campo de las rocas duras y abrasivas.

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2.1. CLASES DE EQUIPOS

Las mquinas empleadas con esta tcnica se pueden

clasificar en cuatro categoras, correspondientes a las

sucesivas fases de desarrollo que han experimentado a lo

largo del tiempo:

Equipos hidrulicos.

Equipos hbridos.

Equipos elctricos con tensado del hilo

con contrapeso.

Equipos elctricos automticos.

22..11..11.. Equipos hidrulicosEquipos hidrulicos

Estaban constituidos por un carro mvil sobre carriles que

soportaba la polea motriz, que generalmente era

orientable, las poleas de transmisin y

la corredera (carrera de 1 m), por la quese haca retroceder el volante o polea

motriz con el fin de tensar el hilo

diamantado durante el corte.

La central hidrulica estaba separada y

montada sobre un carro que contena

una bomba hidrulica de caudal

variable para el accionamiento de lapolea motriz, otra de caudal fijo para el

accionamiento del sistema tensor del

hilo y los correspondientes motores y

cuadro de mando. Estaban accionadas

por motores elctricos de 15 22,5 KW

y la velocidad del hilo diamantado era

de 23 m/s y los rendimientos en

travertino de 3 4 m2/h.

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La evolucin de estas mquinas desemboc en los equipos hidrulicos de circuito abierto,

en lugar de cerrado y a utilizar motores de hasta 30 KW, elevndose la velocidad del hilo

hasta 38 m/s y el rendimiento de hasta 8 m2/h, referidos al travertino.

La creciente complejidad y la necesidad de disponer de potencias de accionamiento

mayores, acordes con el progreso de las herramientas, llevaron al abandono progresivo de

estos equipos, pasando a los que se describen a continuacin.

2.1.2 Equipos hbridos

En estos, la polea motriz era movida por un

motor elctrico, mientras que el sistema

tensor segua siendo hidrulico, accionado

por una central separada para permitir la

utilizacin de los carros mviles antes citados.

Debido a los problemas de estabilidad las

potencias instaladas en estos modelos no

superaron los 22,5 KW.

Algunas mejoras se tradujeron en dispositivos semi-automticos, consistentes en un rel

amperimtrico de mnima absorcin que regulaba el dispositivo tensor. Se consegua as

una regulacin del tiro del hilo del tipo ON-OFF, controlada por la absorcin de corriente del

motor principal, pero tambin se producan vibraciones anmalas sobre el hilo, que

desembocaban en una distribucin irregular de las perlinas, un aumento de los esfuerzos y

la fatiga del cable de acero.

Se pas as a la primeras unidades de la siguiente generacin, capaces de ejercer una

tensin del hilo lo ms constante posible.

2.1.3 Equipos elctricos con tensado del hilo por contrapeso

Estaban constituidos por un carro mvil sobre carriles que soportaban la polea y el

correspondiente grupo motor elctrico. La tensin se consegua por medio de una serie de

contrapesos aplicados a una horquilla situada en el ltimo tramo del carril. Las potencias

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instaladas alcanzaron los 37,5 KW y los rendimientos de corte llegaban hasta los 11 m2/h en

travertinos.

La principal ventaja de estas instalaciones era su sencillez pero era difcil regular con

precisin la tensin del hilo durante el corte y resultaba complicado trabajar en superficies

que no fueran perfectamente planas.

Tambin se utiliz un sistema tensor basado en hacer retroceder la instalacin mediante un

ramal que se enrollaba progresivamente en un pequeo cabrestante, colocado en el bastidor

y cuyo extremo estaba fijado al ltimo tramo del carril.

Con este sistema se consegua un aumento de la velocidad de retroceso a medida que el

corte progresaba, pudindose instalar el conocido dispositivo On Off, mediante un rel

amperimtrico de mxima y mnima, para cortar la tensin si esta era superior a la potencia

transmitida al hilo en ese instante. No obstante, se mantenan los problemas con relacin al

hilo en funcin de las condiciones de corte.

2.1.4 Equipos elctricos automticos

Estas unidades estn constituidas

por un bastidor que soporta tanto al

grupo motriz principal como el

auxiliar para el desplazamiento a lo

largo del carril.

Este ltimo movimiento se efecta

mediante un sistema de pin

cremallera que permite inclusotrabajar en bancos inclinados. El

pin es accionado por un pequeo

motor elctrico de velocidad variable (de corriente continua o alterna, segn el fabricante),

cuya velocidad de rotacin se puede controlar manual o automticamente en funcin de las

exigencias de corte.

Las poleas motrices han disminuido de dimetro pasando de las originales de 1.200 mm a

las actuales de 800 mm, consiguindose as un aumento de la potencia transmitida al hilo.

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El ngulo de abrazadera del hilo sobre la polea

motriz se regula por medio de las dos poleas

gua situadas delante del equipo, y que poseen

un dimetro menor, por ejemplo, 400 mm.

En los equipos ms modernos, el operador

ajusta la absorcin de corriente deseada para el

motor principal en un panel, situado en el

cuadro de mandos porttil, despus de lo cual

un procesador electrnico regula en cada

instante la tensin del hilo, de manera que el

consumo de corriente se mantiene constante.

Se evita as sobrecargar el hilo con vibraciones, al tiempo que se optimiza el rendimiento

del equipo de corte. El procesador est programado, adems, para parar la instalacin en

caso de rotura accidental del hilo o cualquier anomala general.

Algunas mquinas poseen un diseo constructivo que permiten, desde una misma posicin,

desplazar lateralmente la polea motriz, con lo que se facilita el emplazamiento de la

instalacin, pues no es necesario alinear los carriles con el corte y tambin la ejecucin de

cortes paralelos sucesivos desde un mismo emplazamiento. Separados entre s, por

ejemplo, 1,7 m 1,8 m.

En la mayora de los equipos es posible girar la polea motriz hasta 360. Tanto la traslacin

de la citada polea como el giro pueden realizarse con motores elctricos y, en algunas

unidades, de forma manual.

Pueden ejecutar cortes horizontales muy prximos al nivel de la plataforma de apoyo ( 5cm) y trabajar en superficies con una inclinacin mxima del 20 %.

En la parte posterior, detrs de la polea motriz, se coloca una proteccin inclinada para

prevenir los efectos de golpeo al personal en caso de rotura del hilo diamantado.

El consumo de agua durante el corte es variable, segn el tipo de roca, pero puede cifrarse

entre 3 y 6 m3/h.

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2.2 HILOS DIAMANTADOS

El hilo diamantado encargado de

desarrollar el corte de la roca, est

formado por un cable trenzado de hilos

de acero, de 5 mm de dimetro, sobre el

cual estn insertados varios anillos

diamantados denominados Perlinas,

con un dimetro de 10 u 11 mm.

Estos elementos pueden estar colocados

de diferentes formas en funcin de la

aplicacin que tengan: separados por

muelles, con gomas o con plstico

inyectado. Por su parte, las perlinas se

fabrican con dos sistemas distintos:

Por electrodeposicin: son las ms antiguas y las de menor

coste. Estn hechas de un soporte anular de acero sobre el

que los granos de diamante se depositan por electrlisis.

Son adecuadas para el corte de rocas blandas y, sobretodo, por pequeos cortes y el escuadrado de bloques,

donde los radios de curvatura son pequeos.

Por sinterizacin o concrecin: han sido concebidas para

cortar cualquier tipo de roca, incluidas las ms duras y

abrasivas y, al mismo tiempo, mejorar la vida til de los

hilos. La parte activa de las perlinas consiste en un anillo

de concrecin diamantado cuya composicin se parece a lade los segmentos de los flejes y de los discos. La parte

activa de las perlinas consiste en un anillo de concrecin diamantado cuya

composicin se parece a la de los segmentos de los flejes y de los discos.

Los hilos diamantados que se usan para los mrmoles presentan generalmente las

siguientes caractersticas:

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Longitudes estndar de 5, 10 y 15 m y otras bajo pedido.

Hilos portadores de 5 mm.

Perlinas electrolticas o de concrecin.

Dimetro exterior de 10 mm.

Nmero de perlinas de 30 a 32 por metro de hilo.

Separadores de resorte.

Mientras que en el corte de granito los hilos tienen las siguientes caractersticas:

Hilos portadores de 5 mm.

Longitudes bajo pedido con un mximo de 60 mm. Perlinas de concrecin.

Dimetro exterior de 11 mm.

Nmero de perlinas: 40 por metro.

Separadores de plstico inyectado.

Para las uniones de los hilos, una vez que estos han sido sometidos a torsin para evitar

que el desgaste se produzca siempre sobre las mismas generatrices de las perlinas, seutilizan diversos elementos: uniones macho hembra con rosca, uniones macho casquillo

macho con rosca, o casquillos de cobre que se fijan con unas tenazas a presin. Otras

herramientas auxiliares que se utilizan son las cizallas de mano y las prensas hidrulicas.

2.3 CRITERIOS DE SELECCIN

La seleccin del equipo que mejor se adapta a las caractersticas del trabajo a desarrollar en

la cantera debe tomar en consideracin los siguientes puntos:

Las dimensiones del corte a realizar, medidas en metros cuadrados (m).

El tipo de roca.

El tipo de aplicacin.

Como criterio de seleccin, debe aplicarse como regla prctica que a mayor dimensin del

corte, mayor es la potencia de la maquina necesaria.

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Por otro lado, para la mayora de las

rocas a excepcin de los mrmoles y las

calizas, no abrasivos, se recomienda el

uso de equipos de velocidad variable y

convertidores para el accionamiento del

hilo.

2.4 RENDIMIENTOS DE CORTE

La velocidad de corte de los hilos con perlinas electrolticas puede ser, en principio, superior

a la que se consigue con los hilos de concrecin, pero disminuye paulatinamente con el uso

llegando a ser inferior a la de estos. Por el contrario, la velocidad de los hilos de concrecin

se mantiene prcticamente constante durante toda la vida til, que suele ser el doble que la

de los otros hilos.

2.5 COSTES DE EXTRACCIN

La partida ms significativa de las integrantes de los costes es la correspondiente al hilo

diamantado, que suele representar ms del 60 % del coste total.

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El precio medio de ste se puede considerar en unas 185 EUR/m y la inversin en un

equipo medio de 255.000 EUR.

Considerando el caso de un mrmol duro con una resistencia a la compresin simple de 160

MPa, para el que se obtienen unas superficies de corte de 1.200 a 1.500 m2 con 70 m de

hilo, la estructura de los costes es la siguiente:

Componente ndice Precio unitario Coste total

Perforacin 0,2 m/m2 12,5 Eur/m 2,5 Eur

Mano de obra

(incluido mantenimiento) 0,5 h/m2

9,37 Eur/h 4,68 Eur

ConsumiblesHilo 0,07 m/m2 156,26 Eur/m 10,94 Eur

Agua 500 l/m2 0,01 Eur/l 5,0 Eur

Energa 7,1 Wh/m2 0,09 Eur/KWh 0,64 Eur

Propiedad y mantenimiento Sobre 5 aos 1,41 Eur

Total 25,17 Eur

3. ROZADORAS DE BRAZO

3.1 PARMETROS

CONDICIONANTES DE SU USO

Los valores lmite de los parmetros

que condicionan el empleo de estas

mquinas son, fundamentalmente, los

siguientes:

Abrasividad de la roca,

para la que se fija un contenido mximo en slice de un 2 %

Resistencia a compresin, para la que se establecen unos valores lmite

aproximados de entre 150 y 170 MPa, si bien estos valores estn siendo

empujados al alza.

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3.2 COMPONENTES DE LA MAQUINARIA

Tanto en las unidades de cielo abierto y de

interior como en los recientes desarrollos

automotrices, los componentes de este tipo de

maquinaria son, fundamentalmente, los

siguientes:

Brazo.

Cadena.

Accionamiento de la cadena.

Motor principal para accionamiento de la cadena.

Cuadro de control.

Sistema de lubricacin automtica.

Sistema de refrigeracin de la cadena.

Bastidor.

Sistema de desplazamiento:

Motor secundario

Sistema gua (carriles, etc.).

La penetracin del brazo, su cambio de posicin (vertical u horizontal) y la rotacin de la

cadena se realizan mediante motores hidrulicos, aunque ya hay fabricantes que han

sustituido este tipo de motores a favor de accionamientos elctricos, lo que permite unos

mejores rendimientos elctricos y una reduccin de los costes de corte.

La profundidad de corte de estas mquinas depende de la longitud de los brazos y lapotencia instalada depende tambin del modelo. La velocidad de la cadena es variable en

funcin de las fases del corte.

La seleccin de la mquina ms adecuada para el trabajo en una explotacin concreta se

basa en tres puntos:

La profundidad del corte, que determina la longitud del brazo.

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La disponibilidad de gras pesadas en la explotacin para el movimiento y

posicionamiento de estos equipos. En este sentido, la existencia de una gra Derrick

u otra gra pesada similar, que permita cubrir toda el rea de la cantera, es

especialmente til.

La seleccin de la gama de sierras ms adecuada a la roca explotada en la cantera.

3.3 CADENAS DE CORTE

En funcin del sistema seleccionado por cada

fabricante, existen dos tipos de cadenas de corte:

plsticas de alta resistencia y metlicas.

Las primeras estn constituidas por una correa de tipo

plstico resistente en cuya cara exterior se montan las

plaquitas porta-tiles de acero, fijados a la misma,

mientras que en su cara interior se montan patines de

nylon. La correa es accionada mediante

una rueda de caucho y es guiada gracias a

los patines de nylon que se desplazan en la

ranura perimetral del brazo. En el fondo de

esta ranura se encuentran unos orificios por

los que se inyecta agua a presin, que

permite la refrigeracin de las herramientas

y favorecen el desplazamiento de los

patines al reducir el rozamiento por el

efecto aqua-planning.

Standard: Mrmol y roca caliza de dureza media.P.A: Roca de dureza media y fuertemente abrasiva.P.A.A.M: Para material de elevadas dureza y abrasividad.

En el caso de las cadenas de construccin

totalmente metlica, estas estn formadas por

elementos metlicos a modo de eslabones, de tal

manera que la unin de los eslabones se realiza

mediante pasadores. En la cara exterior se

montan las plaquitas. Ambas fijaciones se

realizan mecnicamente mediante tornillos.

Foto cortesa de Pelegrini

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3.4 PLAQUITAS DE CORTE

QN: til de widia para corte central.AR: til de widia para corte excntrico.PCD: til de diamante policristalino para materiales deelevadas durezas y abrasividades.

Las plaquitas de corte, que son el til de corte,

pueden ser de dos tipos en funcin de su

fabricacin:

Carburo de Tungsteno.

Diamante policristalino sinttico

Los tiles de carburo de tungsteno tienen, a

pesar de los elevados rendimientos de corte, unas vidas cortas que precisan de afilados

cada cierto tiempo.

Las plaquitas de corte son de forma prismtica, van orientadas en distintas posiciones con el

fin de cubrir toda la anchura de corte y peridicamente se giran, empleando una nueva arista

lateral a la roca a cortar. Es frecuente que, en cada reparacin de la cadena de corte las

plaquitas cilndricas fijadas mecnicamente se giren de posicin un cierto ngulo para as

poder aumentar su vida en operacin.

3.5 BRAZOS DE CORTE

Los brazos de corte son estructuras robustas de acero

que disponen de dos placas laterales de acero cuyos

bordes configuran la ranura de guiado.

En la extremidad del brazo existe una polea de

reenvo montada sobre cojinetes. El brazo disponeadems, de un sistema tensor de la correa y es

constantemente lubricado por una central automtica

que distribuye la grasa a diferentes puntos.

La inyeccin de agua permite refrigerar la cadena y, al

mismo tiempo, evacuar el detritus producidos durante

el corte. Estas mquinas trabajan con caudales que

oscilan entre 1,2 y 6 m3/h.

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Las velocidades de corte y

las vidas tiles de corte

empleados, dependen de la

dureza y la textura de las

rocas. En general, es

preferible un mayor valor

de resistencia a la

compresin simple ligado a

un bajo contenido en slice

frente al concepto

contrario, que dara lugar a

una corta duracin de la

herramienta de corte.

En lneas generales, por debajo de una resistencia a compresin inferior a los 100 MPa, es

muy probable alcanzar un rendimiento superior a 10 m2/h, existiendo registros de

explotaciones de mrmol muy duro con resistencias de las rocas de unos 170 MPa se

consiguen rendimientos de 5 a 8 m2/h.

3.7 ROZADORAS DE CIELO ABIERTO

En este tipo de unidades est construido

de tal manera que el bastidor se traslada

sobre unos carriles mediante un sistema

pin cremallera, donde el

accionamiento se consigue gracias almodelo secundario.

Las velocidades de avance sobre los

carriles en la direccin de corte varan

entre 2 y 10 cm/min y la pendiente

mxima que son capaces de remontar es de 15.

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Estos equipos tienen un importante peso, que supera las 5 t, razn por la cual para el

cambio de posicin y mantenimiento del conjunto, incluidos los carriles, se precisa de una

gra y la participacin de tres personas.

Algunos fabricantes suministran los equipos con tres o ms juegos de carriles para permitir

que, cuando la mquina haya terminado de hacer el corte utilizando el primero, la mquina

se mueve al segundo liberando el primero y posibilitando a los operarios su retirada y

reubicacin mientras la mquina contina progresando en la operacin de corte.

3.8 EQUIPOS DE INTERIOR

La concepcin de los equipos destinados para la

explotacin subterrnea se basa en un carro

portabrazo que se desplaza sobre dos o cuatro

largueros horizontales paralelos al frente del tajo

cuando se realizan los cortes horizontales, o

colocados perpendiculares al mismo cuando se

efectan los cortes verticales.

Todo el conjunto se soporta sobre dos columnas

verticales sobre las que se desliza y que se

encuentran situadas en los

extremos de una guiadera. Estas

columnas permanecen solidarias

con el terreno durante el

funcionamiento de la mquina,

haciendo presin en el techo y

piso del hueco excavado. Encaso de no disponer del hastial

de techo, se recurre a utilizar

unas cadenas a modo de vientos,

con los que se consigue la

fijacin.

En algunos modelos, el desplazamiento vertical se realiza mediante un dispositivo de

cadena y el horizontal por medio de un sistema de pin - cremallera.

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Todos los movimientos (traslacin del carro, penetracin del brazo y rotacin de la cadena)

se consiguen por medio de motores hidrulicos alimentados por una central que se sita a

algunos metros de la mquina.

3.9 EQUIPOS AUTOMOTRICES

Estos desarrollos pretenden resolver el

problema del desplazamiento de los

equipos al ir montados sobre orugas o

neumticos, de tal manera que basta

con un nico operario para su maniobra

y operacin.

Estos equipos permiten una gran

versatilidad de movimientos y,

consecuentemente, las posibilidades de

aplicacin a diferentes condiciones de

trabajo son grandes, toda vez que, por

ejemplo, pueden trabajar tanto a cielo

abierto como en explotaciones de

interior.

4. EQUIPOS DE CORTE CON DISCO

Anlogamente a como sucede con las rozadoras de brazo de cielo abierto, estas mquinas

permiten obtener desde el principio bloques finales sin necesidad de recurrir a sucesivas

etapas de divisin, aunque presenten grandes limitaciones de aplicacin por la escasa

profundidad de corte, generalmente de 40 a 60 cm como mximo.

4.1 PARMETROS CONDICIONANTES DE SU USO

Los valores lmite de los parmetros que condicionan el empleo de estas mquinas son,

fundamentalmente, los siguientes:

Abrasividad de la roca, para la que se fija un contenido mximo en slice de un 2

%

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Resistencia a compresin, para la que se establecen unos valores lmite

aproximados de alrededor de 150 MPa, si bien estos valores estn siendo

empujados al alza.


Estas mquinas consisten, fundamentalmente, en un disco de corte montado sobre un

bastidor desplazable. Los discos pueden girar, en algunas mquinas, en ambos sentidos y

tienen dimetros comprendidos entre 1,5 y 3 m.

Los discos pueden ser:

Diamantados, de empleo en el caso de mrmoles y calizas.

De carburo de tungsteno, cuando se trata de rocas blandas, como tobas,

calcarenitas y pizarras.

4.3 EQUIPOS DESPLAZABLES SOBRE CARRILES

En estos sistemas, tanto el disco y su

accionamiento van montados en un

carretn que se desplaza sobre unos

carriles. En este tipo de sistemas, el

accionamiento puede ser tanto elctrico

como con un motor diesel. Ambas

alternativas son vlidas para el

accionamiento de las bombas

hidrulicas y transmisores.

Las principales caractersticas de este tipo de maquinaria son las siguientes:

Velocidad de avance 0 20 m/min.

Velocidad de retroceso 90 m/min

Potencia del motor diesel 112 / 135 KW

Distancia mxima entre pasadas 700 mm

Corte vertical mximo 400 mm

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Corte horizontal mximo 250 mm

Peso aproximado 3,5 t

Pendiente mxima de trabajo 15

Existen algunos equipos destinados a la extraccin directa de bloques paralepipdicos para

la construccin en los que van montados dos discos conjugados que permiten ejecutar

simultneamente el corte vertical y el horizontal de levante.

4.4 EQUIPOS MONTADOS SOBRE BRAZOS ARTICULADOS

En este caso, el disco va montado sobre un brazo

articulado y este, a su vez, montado sobre un

chasis con tren de orugas para su

desplazamiento. De forma particular, este brazo

articulado puede ser el brazo de una

retroexcavadora hidrulica que permite conseguir

cortes en cualquier ngulo.

En general, el disco se desplaza sobre una

guiadera de manera que, desde cada posicin del

equipo, la longiutud de corte del equipo puede ser

de unos 2,5 m. Sopn mquinas de accionamiento

diesel, con potencias del orden de 65 KW. Para la

refrigeracin de los discos, especialmente cuando

son diamantados, se emplean inyectores de agua.

Este tipo de unidades se emplean ms frecuentemente en canteras de pizarra, dondepermiten la extraccin de rachones al configurar con cortes de escasa profundidad las caras

laterales de los mismos y auxilindose para el desprendimiento total de estos, bien de un

martillo hidrulico, bien de cuas hidrulicas.


Los rendimientos de corte con discos diamantados varan, para rocas de tipo medio, entre

los 5 y los 8 m2/h.

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5. EQUIPOS WATER JET DE CORTE CON CHORRO DE AGUA A ALTA PRESIN

Esta tecnologa se basa en la disgregacin de las rocas por la accin y choque de un chorro

de agua a muy alta velocidad, impulsada por una bomba de alta presin, que acta sobre

las microfracturas existentes. Con estos equipos, para una velocidad de 300 m/s, la presin

del fluido es de 150 MPa, mientras que con 500 m/s se alcanzan valores de 300 MPa,

superiores a la resistencia de la mayora de los materiales rocosos.

5.1 PARMETROS CONDICIONANTES DE SU USO

La erosin que provoca el chorro de agua est relacionada fundamentalmente con

determinadas propiedades de la roca:

Las microdiscontinuidades de la roca.

La porosidad, que es una de las propiedades con mayor influencia, tal y

como se ha puesto de manifiesto en numerosos ensayos de laboratorio.

El tamao de grano de los minerales constituyentes.

La composicin mineralgica.

El grado de meteorizacin.

El comportamiento elstico.

En las rocas anistropas, el rendimiento de corte vara mucho con la existencia de planospreferenciales de exfoliacin. En rocas de textura compacta y de porosidad muy pequea,

tienen rendimientos muy bajos.


La aplicacin de esta tecnologa se ha desarrollado ligada al descubrimiento de equipos

hidrulicos de potencia adecuada, robustos y fiables.

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Estos equipos consisten en:

Una central hidrulica accionada por un motor elctrico y acoplada a una

bomba hidrulica de alta presin, constituda por un pistn de doble efecto

y movimiento alternativo, capaz de realizar entre 60 y 80 ciclos por minuto.

El efecto multiplicador se consigue por la diferencia relativa de superficies

activas del pistn.

Una lanza conectada con la unidad de presin mediante mangueras y

tuberas por medio de un acoplamiento giratorio. Es la encargada de

hacer el corte y va montada sobre una deslizadera y puede ser movida

solidariamente con el bastidor o de forma independiente del equipo si ste

no es mvil.

tiles de corte, diseados con cabezas que producen uno o dos chorros

divergentes, animados de un movimiento de rotacin o de oscilacin, con

el fin de que los surcos creados se crucen o se disgreguen la roca, o con

un cierto nmero de chorros oblicuos que salen de una cabeza fija. Las

boquillas estn sujetas a un importante desgaste durante su empleo, por

lo que deben ser sustituidas peridicamente para que los chorros salgan

con la geometra adecuada y se mantenga el rendimiento adecuado. Su

vida til depende del dimetro y del material del que estn fabricadas.

El sistema de traslacin.

El panel de control.

Sistema de clarificacin y recirculacin del agua. Los consumos de aguano son muy elevados, puesto que para los equipos ms potentes y de

mayor caudal, el consumo mximo es de 60 l/min.

Otros elementos auxiliares.

Actualmente, es aconsejable utilizar las boquillas de dimetro grande construidas de metal

duro, a presiones medias, en lugar de repartir la potencia hidrulica en varios chorros mspequeos producidas por boquillas de zafiro, mucho ms caras y de peor rendimiento. Una

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regla vlida es la de considerar que para la misma potencia total la energa especfica

disminuye cuando aumenta el tamao del chorro.


Las velocidades de corte conseguidas dependen fundamentalmente de la potencia del

equipo empleado. De esta manera, se han alcanzado valores de 0,6 y 1,5 m2/h trabajando

con potencias de 30 y 80 KW respectivamente, usando diferentes combinaciones de

caudales y presiones.

En pruebas efectuadas con granitos diferentes propiedades, se ha comprobado que es

posible obtener rendimientos de corte superiores a los 2 m2/h usando equipos de 180 200

KW.

5.4 COSTES DE EXTRACCIN

Con este tipo de tcnicas, se observa que una de las partidas ms importantes en los costes

unitarios, representando ms del 20 % del total. La tabla siguiente muestra los costes

orientativos correspondientes a la extraccin de un granito con una energa especfica de 7

GJ/m3 y equipos de distinta potencia.

Potencia (KW)

100 150 200 250 300

Coste directo (EUR/m2) 62,20 49,58 41,47 36,06 31,55

Amortizacin (EUR/m2

) 66,71 52,29 44,17 38,76 33,36

Coste Total (EUR/m2) 128,91 101,87 85,64

74,82 64,91

Se puede observar como a medida que va a aumentando la potencia del equipo, el coste

total va disminuyendo. Por encima de 300 KW, el aumento de potencia apenas repercute en

el coste.

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A efectos de referencia, la vida til del equipo se estima en 10.000 horas.

6. LANZA TRMICA O FLAME JET.Este sistema, cuya utilizacin se encuentra en

claro retroceso, fundamentalmente por razones

medioambientales y econmicas entre otras, es

exclusivamente aplicable en rocas de origen gneo

(granitos, dioritas, etc.), que presenten altos

contenidos en slice y, consecuentemente, unas

caractersticas adecuadas de decrepitabilidad por

salto trmico entre el calor y el fro inmediato.Adems, solamente es aplicable en operaciones

muy concretas, como son la apertura de rozas

iniciadoras y alternativas a la apertura de

trincheras que signifiquen grandes prdidas de

material y costes ms elevados.

El corte con lanza trmica es una

tcnica que depende de la capacidad

de una roca para fracturarse en

escamas, en presencia de una fuente

de calor, por la diferencia de

conductividad trmica de los diferentes

granos constituyentes de la roca (p.e.

cuarzo, feldespato y mica). Esta

caracterstica se denomina factor de

decrepitabilidad o "spallability" y es

una funcin del contenido de SiO2.

No obstante, algunas propiedades especficas de la roca facilitan una mayor posibilidad de

fracturacin en escamas. Estas caractersticas son, entre otras, las siguientes:

Gran dilatacin a temperaturas mayores de 600C.

Rpida difusin trmica a temperaturas inferiores a 400C.

Tamao homogneo de los granos y sin inclusiones de micas alteradas.

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Carencia de materiales

elsticos propensos a la

fusin.

Los sistemas empleados para el

corte en los granitos consisten en

una lanza de longitud variable de

acuerdo con la longitud de la

zona a cortar y que puede llegar

hasta los 6 u 8 m. Por el interior de la lanza discurren tres canalizaciones concntricas de

combustible (gas-oil), oxidante (aire comprimido) y agua que desembocan cmara de

combustin y una tobera. Esta tobera se encuentra en el extremo de la lanza y por ella salen

al exterior la llama (con temperaturas de entre 1.500 y 2.500C) y las ondas de choque

trmico generadas por la combustin, que son emitidas a velocidades supersnicas (cinco

veces superiores a las del sonido). Con ello, se va produciendo el proceso de calentamiento

de la roca en el punto donde se aplica la llama, que posterior e inmediatamente es enfriado

por la salida del agua o vapor procedente de la refrigeracin y por los gases de escape para

producir, por un fuerte contraste trmico, la fracturacin y la expulsin de los componentes

del granito en granos diferenciales en forma de decrepitacin.

En condiciones normales de

operacin, un equipo

convencional consume del orden

de 35 l/h de gasleo, y unos 10

m3/mn. de aire comprimido a 7

Kg/cm2 de presin. El inicio de la

combustin o ignicin de la lanzase realiza inyectando acetileno

como combustible y oxgeno

como comburente.

Este equipo se aplica, normalmente en las canteras de granito, en la fase primaria de la

independizacin del macizo rocoso, mediante la creacin de las rozas o de los canales

transversales a los bancos de explotacin.

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La anchura de la roza producida por lanza trmica puede ser variable, y del orden de 60-80

mm, realizndose las ulteriores subdivisiones con perforacin o hilo diamantado como ya se

ha descrito anteriormente.

Las desventajas mayores en la aplicacin de este sistema son fundamentalmente de tipo

ambiental y tecnolgico por su elevado nivel de ruidos y no ser excesivamente econmico:

Un elevado nivel de ruidos, mayor de 120 dB, que afecta a la explotacin y su

entorno.

Una influencia negativa sobre la calidad de la cara de la roca en una profundidad

variable, afectada por las fisuras y la vitrificacin indeseables.

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Diseño_roca_ornamental