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1 Docente: Ing. Benjamn M. Ramos Aranda
MATERIAL DE TRABAJO PERFORACIN Y VOLADURA I
LECTURA N 1
Minera con lser
Podrn emplear un haz de luz para perforar rocas en busca de
minerales y petrleo
http://revistapesquisa.fapesp.br/es/2013/10/03/mineria-con-laser/
EVANILDO DA SILVEIRA | ED. 212 | OCTUBRE 2013
La explotacin intensa y creciente de minerales ha generado la
necesidad de buscar estos
recursos en profundidades cada vez mayores. Esta dificultad
lleva a las empresas
internacionales del rea de minera a invertir abultadas sumas en
el desarrollo de nuevas
tecnologas para perforar las rocas. Una de las ms prometedoras
herramientas en estudio
en tal sentido es el lser. En Brasil, la empresa Vale financia
un proyecto que va en esa lnea,
llevado adelante por investigadores de la Pontificia Universidad
Catlica de Ro de Janeiro
(PUC-Ro), en colaboracin con la Universidad Tecnolgica Federal
de Paran (UTFPR).
Iniciado en 2010, este trabajo tiene por objeto el desarrollo de
una tecnologa nacional que
comprende el empleo de luz lser de alta potencia para su
aplicacin en las industrias de
minera y petrleo. El grupo de investigacin de la PUC-Ro,
coordenado por el ingeniero
mecnico Arthur Martins Barbosa Braga, estudia el uso de lseres
para la perforacin de
rocas desde 2008. Ya se han depositado dos patentes en Brasil y
una en el exterior.
El laboratorio de la PUC-Ro: las pruebas con haz de lser
exhibieron mayor precisin
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Nos dimos cuenta de que ciertos desarrollos importantes en el
rea, particularmente en lo
que hace a diodos de alta potencia, fibras pticas especiales y
lseres de fibra, podran hacer
factible el uso de estas tecnologas para la perforacin, comenta
Braga. Se encuentran
presentes en el mercado los lseres de fibra con una potencia de
decenas de kilovatios. Al
mismo tiempo, los de diodo se ha vuelto ms eficientes y
compactos, con bajsimas
relaciones entre volumen y potencia. Estos dos tipos de lseres
de alta energa en principio
pueden transmitirse por varios kilmetros en el interior de una
fibra ptica. Segn Braga,
an persisten algunos problemas tecnolgicos que deben resolverse,
debido a los efectos no
lineales, que entorpecen la propagacin de la luz de alta
potencia en los ncleos de fibras de
slice. Pero se han venido haciendo progresos en las reas de
conectores y de fibras pticas
especiales, que en breve podrn resolver esta dificultad.
Otra posibilidad es la utilizacin de lseres de diodo compacto,
de alta potencia (algunos
kilovatios), pasible de transmisin mediante fibras pticas con
dimetros compatibles con las
columnas o sartas de perforacin. Ambas alternativas estn siendo
exploradas en el marco
del proyecto de la PUC-Ro, que cuenta con el patrocinio de Vale
y del Consejo Nacional de
Desarrollo Cientfico y Tecnolgico (CNPq).
El nfasis en la primera fase de las investigaciones recay sobre
los mecanismos de
interaccin entre los diferentes tipos de roca y la luz lser de
alta potencia. El estudio apunt
a investigar los regmenes de operacin, las franjas de potencia y
las longitudes de onda de
la luz compatibles con las aplicaciones y limitaciones impuestas
por el ambiente operativo de
la perforacin. Los cientficos montaron un aparato para las
pruebas y estn desarrollando
un proyecto conceptual de un prototipo. Los resultados de la
primera fase del proyecto
tambin incluyen una mejor comprensin de los procesos de
interaccin entre la luz lser y
las rocas.
Cuando est lista, esta nueva herramienta reemplazar a los medios
mecnicos empleados
actualmente. El lanzador ser introducido en la roca, que ser
perforada hasta la
profundidad necesaria, que puede ser de algunos kilmetros
partiendo de la superficie.
Segn el investigador de la PUC-Ro, las primeras propuestas de
utilizacin de lseres para la
perforacin de rocas y suelos surgieron durante la dcada de 1970,
pero recin a finales de
los aos 1990 la tecnologa empez a volverse factible. Fue cuando
surgieron los lseres de
alta potencia, desarrollados para el programa Strategic Defense
Initiative, ms conocido
como Guerra de las Galaxias, concebido en Estados Unidos en los
aos 1980. En los ltimos
aos del siglo XX, nuevos desarrollos en el rea de fotnica
empezaron a hacer posible la
utilizacin de lseres en perforaciones, ms all de los
laboratorios.
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Las ventajas inmediatas
De acuerdo con Braga, los avances recientes han sido
significativos. En la actualidad varias
tecnologas basadas en semiconductores, fibra ptica y lseres
compactos de alta
potencia se muestran lo suficientemente maduras como para
emplerselas en la
perforacin de rocas, dice. Las ventajas de esta tecnologa sobre
los sistemas mecnicos
son muchas, tales como perforar dimetros con mayor precisin y
aumentar y mejorar el
ndice de penetracin, que puede ser de 10 a 100 veces mayor que
los obtenidos mediante
el empleo de las tcnicas convencionales. Asimismo, con el lser
es posible perforar rocas y
metales con distintas composiciones, sin necesidad de reemplazar
el trpano. Otra ventaja
radica en la menor cantidad de partes mecnicas mviles presentes
en el sistema, lo que
reduce los costos de mantenimiento. Es posible a su vez mantener
un mayor control de la
profundidad, el dimetro y la direccin de perforacin, aade
Braga.
Este proyecto en asociacin con la PUC-Rio es tan slo un de los
que reciben inversiones de
Vale. Entre 2009 y 2012, la empresa destin 402 millones de
reales a proyectos, de los cuales
338 millones de reales provinieron de recursos propios y 64
millones de socios externos,
tales como el Banco Nacional de Desarrollo Econmico y Social
(BNDES), el CNPq y las
Fundaciones Estaduales de Apoyo a la Investigacin Cientfica
(FAPs). Las inversiones
abarcan 161 proyectos y 821 becas de investigacin en Brasil y en
el exterior. Estos
proyectos se realizan con el concepto de innovacin abierta, que
le permiti a la compaa
minera atraer y tener acceso a recursos mediante la concrecin de
asociaciones. Existen
buenas razones para que la empresa invierta en investigacin y
desarrollo. Actualmente, los
minerales poseen tenores del elemento qumico de inters ubicados
muy por debajo de los
que tenan hace 20 50 aos, explica Luiz Eugnio Mello, director
del Instituto Tecnolgico
de Vale (ITV). Y dentro de 10 50 aos, sern mucho menores que los
actuales: de all la
necesidad de invertir ms en tecnologa.
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