REVISTA DE INGENIERIA DYNA

APARIO, INNOVACION APLICADA A LA EXPLOTACION DE CANTERAS.

ARIDOS PARA UNA CONSTRUCCION SOSTENIBLE

AUTORES
Pedro de Andrés Sáez. Ingeniero de Minas
Jesús Javier Isasi Irastorza. Ingeniero Industrial. Ingeniero Técnico de Minas.

Abstract:
El sector de la construcción demandó en 2006 más de 480 millones de toneladas de áridos, el segundo producto más consumido después del agua. En el País Vasco, que consumió en 2006 17 millones de toneladas, las reservas explotables de 320 millones, se podrían agotar en el año 2025. Cementos Lemona, del Grupo Cementos Portland Valderrivas afrontan este reto aplicando en la explotación de sus recursos naturales soluciones de ingeniería innovadoras, rentables y respetuosas con el medio ambiente.

Palabras clave:
Raise-Boring, caliza, banqueo descendente, pozo-túnel, cámaras y pilares, explotación descendente, proyecto piloto, alimentador blindado, machacadora horizontal, explotación de áridos, explotación subterránea.

FOTOGRAFIA 1: FOTO GALERÍA PRINCIPAL COTA 195m

El sector de la construcción consumió en España en 2006 más de 480 millones de toneladas, 10,7 toneladas por persona, siendo el segundo producto más consumido después del agua.
El consumo total de áridos en los diferentes sectores se estima que habrá superado los 550 millones, siendo España el segundo país europeo después de Alemania.
En el País Vasco, que consumió en 2006 17 millones de toneladas, se alcanzaron las 7,8 toneladas por persona y año. Con reservas explotables de 320 millones, se podrían agotar en 2025.
Cementos Lemona, del Grupo Cementos Portland Valderrivas, afronta este reto sobre la base de un desarrollo sostenible que exige de todos, iniciativa privada y Administraciones Públicas, propuestas técnicas viables, rentables, y respetuosas con el medio ambiente.

LA CANTERA DE APARIO.
La cantera Apario explota un yacimiento de roca caliza urgoniana, localizado a 15 km al Sureste de Bilbao, en los términos municipales de Lemoa, Igorre y Bedia. Las instalaciones se hallan junto a importantes vías de comunicación.

La nueva fase de ampliación de la cantera de Apario explotará el yacimiento a cielo abierto por banqueo descendente, al tiempo que incorporará un novedoso sistema de pozo-túnel, con trituración primaria en la propia infraestructura. También está previsto combinar la extracción a cielo abierto con una explotación subterránea, mediante el método de grandes cámaras y pilares.
Con el objetivo de estudiar la viabilidad de este sistema se están desarrollando dos cámaras piloto.

La cantera de Apario tiene una capacidad de producción anual, en torno a 1 millón de toneladas. Los áridos calizos producidos son usados principalmente para la fabricación de mezclas bituminosas, hormigones, prefabricados, morteros, etc dentro de la construcción y obra civil, además de su uso como materia prima en la fabricación de cemento. Disponen de marcado CE e incluso, en ciertas fracciones granulométricas, la marca N, de AENOR. Debido a su excelente calidad son consumidos en las obras más emblemáticas del Bizkaia, donde gozan de reconocido prestigio por su calidad.
El yacimiento de Apario está constituido por una barra de calizas urgonianas (Cretácico inferior) de unos 120 a 150 m de potencia, que se dispone de forma casi vertical y siguiendo una dirección Este-Oeste, a lo largo de unos 2.500 m.
Esta barra de calizas conforma una alineación de cumbres, elongada según la dirección ONO-ESE y con una amplitud de relieve que va de los 100 msnm. en las actuales instalaciones de la cantera de Apario, hasta los 412 msnm que marca la peña de Apario.
Desde el punto de vista geológico, las calizas de Apario quedan englobadas en el cortejo de materiales arrecifales y pararrecifales que conforman el Complejo Urgoniano (Cretácico inf-med.) de la cuenca Vasco-Cantábrica.

FOTOGRAFIA 2: GEOLOGIA DEL YACIMIENTO DE APARIO.

INSTALACION ACTUAL.
La planta de trituración y clasificación de la cantera comenzó a operar en 1997.
El proceso productivo actual comienza tras el vertido a la tolva primaria, situada en la plaza de cantera, del mineral previamente volado en los bancos de la cantera mediante camiones extraviales. De la trituración primaria se encarga una machacadora de mandíbulas de simple efecto, modelo MS60 de 250 kW. A continuación se realiza un postcribado al triturado primario del que se obtiene una fracción fina que sirve como materia prima en la cercana fabrica de cemento de Lemona Industrial y que dispone de un sistema automático de carga sobre camión.. El tamaño de corte de esta fracción se establece en función de las necesidades del proceso productivo de la fábrica.
La fracción gruesa del postcribado se almacena en un prestock de regulación que alimenta al molino impactor de eje horizontal, modelo TC 14 de 315 kW, que realiza la trituración secundaria.
Posteriormente se realiza el cribado y ensilado automático de los áridos clasificados en 8 silos, que permiten la carga automática de los camiones que transportan del mineral al cliente final.
La instalación cuenta además con un molino impactor de eje vertical, modelo Mag Impact 2400 de 320 kW que realiza la conminución terciaria de los tamaños no vendibles o que se deseen retriturar.

La instalación posee cerramientos, aspiración mediante filtros de mangas, capotaje de bandas transportadoras y sistemas de supresión de polvo por vía húmeda que permiten minimizar en todo momento las emisiones de polvo de la misma,

Desde los silos se puede alimentar de manera continua a la planta de fabricación de hormigón, adyacente a la instalación de beneficio y, de manera discontinua mediante camión, a la planta de fabricación de morteros ubicada en las proximidades de las dos anteriores.

En la cantera de Apario, el Grupo Cementos Portland Valderrivas ha acometido un nuevo proyecto de explotación vanguardista e innovador que incluye un nuevo diseño de las labores a cielo abierto con transporte de mineral por gravedad mediante un conjunto de galería y Raise Boring y, simultáneamente aprovechando infraestructuras conjuntas, el desarrollo de una mina de interior para la realización de una evaluación de viabilidad técnico económica real de una cantera subterránea de áridos calizos para el actual mercado de la construcción.

Las actuaciones en la cantera de Apario han sido desarrolladas por Lemona Industrial, como propietaria, y por Tecami Ofitas como explotadora de estos recursos, dentro del Grupo Cementos Lemona.

SISTEMA POZO-TUNEL

El transporte de mineral por gravedad mediante un sistema compuesto por un pozo y una galería es un viejo conocido de la minería. No obstante es prácticamente desconocido en el laboreo a cielo abierto en las canteras españolas.
Consta de un pozo vertical o con elevada pendiente, excavado en la roca y que desemboca en su extremo inferior en una galería o cámara. El sistema de funcionamiento es muy sencillo: el mineral a transportar se vierte por su extremo superior y, por acción de la gravedad alcanza el extremo inferior.
La ventaja de este simple sistema de funcionamiento, radica en la posibilidad de transportar grandes cantidades de mineral, salvando elevados desniveles y, además, prescindiendo de equipos móviles o cintas transportadoras.
Su uso en explotaciones a cielo abierto, además, conlleva las ventajas de la eliminación de pistas de acarreo largas y de elevada pendiente en canteras situadas en zonas de difícil orografía, así como del impacto visual y medioambiental que conllevan.
También se eliminan las emisiones de polvo y CO2 a la atmósfera ocasionadas por el tráfico de vehículos pesados de transporte y, fundamentalmente, permite una explotación descendente en la que sólo hace falta disponer de un único banco de producción pudiendo, a la vez, dejar completamente restaurados los bancos superiores terminados.
El sistema de excavación del Raise Boring consiste en la perforación de un sondeo piloto que alcanza la galería previamente excavada. Posteriormente se acopla a la sarta de perforación una cabeza escariadora de igual diámetro que el requerido al pozo. Por último se eleva la cabeza, que debido a la fuerza de elevación y par de giro al que está sometido produce el escariado de la roca.
El detritus cae por gravedad a la galería desde donde puede ser evacuado.

FOTOGRAFIA 3: SECUENCIA EXPLICATIVA DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA POZO TUNEL (COMPOSICION DE FOTOS EN ORDEN)

MINERIA DE INTERIOR.

La minería de interior de gran producción es sobradamente conocida.
Existen numerosos métodos de explotación subterráneos, en función del tipo y las características del yacimiento, profundidad, volumen a extraer, etc.
Hasta la fecha su aplicación para la extracción de áridos se ha visto imposibilitada debido al bajo precio de venta de dicha materia prima en el mercado actual, en relación a sus más altos costes de explotación.
No obstante, debido a la situación actual de alarmante escasez de reservas, de aumento considerable de las distancias de transporte a los centros de consumo, de existencia de fuertes restricciones medioambientales y de aumento significativo del precio de venta del árido, se está llegando a un escenario que nos aproxima al umbral de rentabilidad de las explotaciones subterráneas.
Las ventajas medioambientales, económicas y estratégicas de las futuras explotaciones subterráneas no ofrecen lugar a duda. Como ejemplo, las más importantes a resaltar son las siguientes:
Solución al problema de escasez de reservas, mínima necesidad de uso de suelo, posibilidad de reducir drásticamente las distancias de transporte a los mayores centros de consumo, eliminación total de las emisiones de polvo y ruido, eliminación total del impacto visual, eliminación de los costes de restauración y posibilidad de aprovechamiento de las estructuras subterráneas generadas.
En cantera de Apario, Cementos Lemona está acometiendo un proyecto piloto de explotación subterránea mediante cámaras vacías que responderá definitivamente a la pregunta sobre la cercanía a la que estamos del umbral de rentabilidad de estas explotaciones o si, definitivamente, lo hemos alcanzado y por tanto nos situamos ante el comienzo de una nueva visión de las canteras de áridos en mercados de gran consumo.

La apuesta por la constante innovación técnica, respeto medioambiental y desarrollo sostenible del grupo Cementos Portland Valderrivas y de Cementos Lemona, ha permitido la posibilidad de realización de este proyecto que se adelanta a su tiempo y que coloca a estas empresas a la cabeza del sector extractivo para el mercado nacional de áridos.

HISTORIA DEL PROYECTO.

El proyecto arranca con la presentación y posterior aprobación por la Administración en el año 2004 de dos ambiciosos planes de explotación y de restauración de la cantera de Apario, que ya estaba produciendo desde 1997 con banqueo ascendente, vertido y pista general de transporte.
En dicho plan de explotación, se planteó la instalación de un sistema de transporte por gravedad pozo-túnel para eliminar el vertido de material y el acarreo con pista de transporte.
Así mismo, y de manera conjunta con la explotación a cielo abierto de la cantera, se planteó la apertura, en el mismo yacimiento, de una mina subterránea que comenzara con la apertura de dos cámaras iniciales para comprobar el correcto diseño del proyecto y evaluar técnica y económicamente la viabilidad de este laboreo subterráneo de la caliza. El proyecto de cantera subterránea, permitió en una primera fase de la misma ampliar las reservas de la explotación en más de 9 millones de toneladas que podrían ser perfectamente aumentadas en un futuro por las características del yacimiento.
Ambas infraestructuras (Pozo túnel y mina subterránea) poseen elementos comunes que han permitido un importante ahorro económico en comparación con un diseño y ejecución por separado.

Una vez terminadas las labores de preparación de los accesos e infraestructuras de la cantera, las obras dieron comienzo en febrero de 2006 estando prevista su culminación en marzo de 2007.
Las obras más importantes realizadas han sido:
- Excavación de un pozo de 154 m de largo y 4,4 m de diámetro de largo mediante el sistema de Raise Boring para el transporte del material volado por gravedad.
- Excavación de una galería de 269 m de longitud y de 58 m2 de sección, situada en la cota 195 m. En el final de la galería se excavó un anchurón para la colocación de la instalación de trituración primaria bajo el Raise Boring anterior. A través de ella se extraerá el triturado primario mediante cintas transportadoras a las instalaciones de molienda y clasificación existentes. Esta galería, además sirve como acceso para el primer nivel de perforación de las cámaras subterráneas
- Excavación de una galería de 211 m de longitud y de 27 m2 de sección, situada en la cota 165 m. Esta galería es el acceso a un segundo nivel de perforación y, dentro del sistema de ventilación proyectado, se utilizará para la extracción del aire viciado de las labores subterráneas mediante ventiladores aspirantes.
- Excavación de una galería de 342 m de longitud y de 58 m2 de sección que sirve de acceso a las zonas de carga del material volado en las cámaras de la explotación subterránea y para su extracción mediante volquetes a la instalación de trituración primaria existente.
- Excavación de un pozo de 60 m de largo y 2,3 metros de diámetro que conecta las galerías de los tres niveles como salida de emergencia.

Además de estas infraestructuras principales, se han realizado la preparación de las plataformas de perforación, recortes de carga y tolvas de las dos cámaras piloto de la mina subterránea como labores previas a su explotación.

FOTOGRAFIA 4: SIMULACION POR ORDENADOR DE LAS INFRAESTRUCTURAS SUBTERRANEAS

NUEVOS PROCESOS PRODUCTIVOS.

El proceso productivo con la nueva explotación a cielo abierto comenzará con una voladura convencional. Posteriormente, el mineral volado se cargará y transportará mediante volquete horizontalmente a través de la berma de los propios bancos de la cantera hasta la boca superior del pozo. El material vertido se transporta por gravedad en su interior. El ahorro de gasoil esperado al prescindir del transporte mediante volquetes en la cantera de Apario se ha cifrado en más de 150.000 litros al año.
Debajo del Raise Boring y dentro de la galería excavada, se encuentra un alimentador blindado de minería modelo KF-1500 de 150 kW, que extrae el material en la vertical del pozo y bajo el propio cono que forma el mismo. Este cono es accesible con pala cargadora en caso de atasco o avería en las instalaciones posteriores y, de esta manera, se prescinde de la necesidad del bypass en las instalaciones que cuentan con tolva primaria. Un detector de microondas asegurará un nivel mínimo de material sobre el alimentador.
La voladura con bloques de hasta 1.500 mm, llega hasta una machacadora horizontal SB 1315 R de 305 kW, que tritura el material hasta un tamaño máximo de 250 mm transportable por cinta. El diseño innovador de la trituración primaria ha permitido eliminar la necesidad de excavación y sostenimiento de una gran cámara, de la tolva de recepción y prácticamente, de toda obra civil.
La extracción del mineral triturado se realiza por cinta hasta el exterior del túnel donde se realizará un postcribado y ensilado automático con carga de camiones de los finos de voladura, como materia prima para la fábrica de cemento. Por último, otra cinta se encarga del transporte de la fracción gruesa hasta el actual prestock, desde donde se alimenta a la instalación de molienda y clasificación existente.
Todas las cintas exteriores están capotadas y, además, la que alimenta al prestock con una longitud de 470 metros y un desnivel negativo de 60 m, generará más de 250.000 kwh de energía eléctrica anualmente, que será aprovechada en el resto de la instalación.

FOTOGRAFIA 5: DIAGRAMA DE PROCESO DE LA NUEVA EXPLOTACION A CIELO ABIERTO.

Por otro lado, el proceso de explotación de las cámaras piloto comenzará con la apertura de los bancos mediante pozos. Una vez abiertos, comenzará el banqueo de producción en retirada hacia el acceso a las cámaras, con perforaciones verticales de 30 metros. El material volado caerá por gravedad hacia las tolvas naturales excavadas en el nivel inferior de cota 135 de las infraestructuras subterráneas donde una pala de ruedas extraerá el material y lo cargará sobre dumperes. La zona de carga se ha diseñado para permitir el uso de maquinaria convencional.
El material volado se transportará hasta la instalación de trituración primaria existente.
En la explotación de las dos cámaras piloto, se extraerán más de 500.000 t de mineral calizo.

CONCLUSIONES

Como conclusión, podemos afirmar que en los nuevos proyectos de explotación de la cantera de Apario, el Grupo Cementos Portland Valderrivas y Cementos Lemona han empleado los conocimientos técnicos mas avanzados disponibles en diseño minero, infraestructuras y maquinaria con el objetivo de alcanzar las más altas cotas de compromiso medioambiental con nuestra sociedad, aunando procesos más modernos, económicos, eficientes y respetuosos que, a la vez, plantean soluciones ingeniosas a la cada vez mayor escasez de recursos explotables.

Este proyecto coloca al Grupo Cementos Portland Valderrivas y a Cementos Lemona a la cabeza tecnológica del sector de fabricantes de áridos y por ello ha merecido ser subvencionado por los programas de fomento a la minería y preservación medioambientales del Ministerio de Industria Comercio y Turismo y de la Consejería de Industria del Gobierno Vasco.