IPH convierte el giróscopo en un elemento fundamental en la minería moderna

IPH convierte el giróscopo en un elemento fundamental en la minería moderna

07/06/2018
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(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 68)

En su afán innovador, IPH implementa una metodología propia para el establecimiento de bases de referencia topográfica en interior de mina mediante el uso del giróscopo SOKKIA GYRO X II que puede ser aplicada a la obra civil.

La importancia del establecimiento de una Red de bases Topográficas de calidad: el ejemplo de la minería

La deriva en el azimut o desviación entre el azimut teórico y el que se está ejecutando, provoca una imprecisión en la dirección que conllevará una pérdida en la precisión, siendo de todas las imprecisiones que genera una observación de redes subterráneas la que más trascendencia tiene para la calidad final de la posición. La forma de mantener bajo control esta deriva es re-observar cíclicamente la red o bien usar un sistema giroscópico. Un ejemplo claro lo podemos encontrar en los túneles civiles que se empiezan por varias zonas a la vez y que tienen que confluir en un punto determinado del espacio, permitiendo unos ínfimos errores de cierre.

IPH convierte el giróscopo en un elemento fundamental en la minería moderna

Fig. 1 Distribución de las elipses de error con (izq.) y sin (dcha.) giróscopo

En las auscultaciones de redes, se controlan las coordenadas XYZ de las bases y el azimut entre dos puntos conocidos que estén dentro del cálculo de la solución de red. Para el control de las coordenadas XYZ existen diferentes soluciones mediante software que permiten encontrar los errores, pero para el azimut de referencia es necesario un control más exhaustivo mediante un giróscopo.

La carencia de una Red Topográfica de alta calidad controlando la deriva del azimut mediante giróscopo en interior de mina puede ocasionar graves problemas en la explotación minera:

  • Conexión de las rampas principales: Las rampas se inician en superficie y se desarrollan durante kilómetros hasta que se encuentran en un punto dentro de la mina. Si se produce una desviación en la dirección durante la ejecución de las rampas no llegarán a encontrarse provocando grandes retrasos en el desarrollo de la explotación con el consecuente coste económico (Fig. 2). El uso del giróscopo permite que las elipses de error no sigan aumentando de manera proporcional a la distancia ejecutada, sino que se estabilicen cuando alcance la precisión del método (Fig. 1).
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Fig. 2 Conexión de rampas

  • Desarrollos verticales: Pozos de ventilación, piqueras, taladros de servicios, tuberías de pasta… se desarrollan desde la superficie o desde el interior de mina atravesando varios niveles hasta llegar al punto diseñado de cale o encaje. Si se produce una deriva del azimut durante la ejecución de alguna de las galerías de los diferentes niveles, estas labores verticales no llegarán al punto de cale o atravesarán zonas no planificadas generando pérdidas de productividad y poniendo en riesgo la seguridad.
  • Producción: Un giro en el azimut provoca un desplazamiento de la galería haciendo que a la hora de explotar la cámara no se ejecute donde se ha diseñado.
    • El diseño de la cámara deja una piel de mineral que asegura que esa cámara es estable, la invasión de esa piel provoca el colapso de la cámara.
    • Una diferencia de posición con respecto al diseño de la cámara conlleva la perdida de mineral o la dilución con el estéril afectando a las leyes.
    • En masas estrechas una pequeña desviación puede llevar a no encontrar la masa.
    • Los desarrollos se diseñan para estar a una determinada distancia de la masa mineral por razones económicas y de estabilidad geotécnica. Si están más cerca se producen grandes problemas de inestabilidad y si están más lejos se necesitarán más metros de desarrollo.

La importancia de la metodología implementada por IPH para el establecimiento redes topográficas en interior

Para mejorar estas operaciones, IPH ha implementado una metodología propia para la distribución, monumentación, disposición y observación de bases de referencia topográfica específico para operaciones en túneles mineros, y extrapolable a la obra civil, que minimiza el número de estacionamientos y el tiempo de observación, y además aumenta la precisión estándar de la red, reduciendo considerablemente la interferencia con la operación.

Esta metodología ha sido desarrollada en las minas de interior más importantes de España, situadas en la provincia de Huelva, en la faja pirítica ibérica.

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Fig. 3 Red de bases tipo curva en interior de mina realizado mediante el modelo de bases de referencia topográfica realizado por IPH

Este avance para el sector de la topografía ha sido posible gracias a la implicación de los profesionales de IPH, que en base a una metodología preexistente han desarrollado una metodología propia aplicada a sus trabajos topográficos de interior en la minería de Huelva (Fig. 3).

Más concretamente se ha aplicado una técnica basada en el “wall station traversing” que utiliza puntos montados en la pared, en lugar de puntos montados en el techo. Esta técnica ha ganado amplia aceptación en las minas subterráneas metálicas en distintos puntos del mundo y ya tiene su aplicación y desarrollo en España.

La incorporación de estos protocolos permitirá mantener unas redes de referencia de calidad sin necesidad de aumentar los costes por re-observaciones y aumentar las interferencias, ya que estas operaciones consumen recursos proporcionalmente a las distancias de los desarrollos excavados.

IPH determina imprescindible el uso de una estación giroscópica en minería para abaratar costes, asegurando la conexión entre sus labores principales, ya sean galerías o pozos verticales, sin interferir en las operaciones mineras.

Implementada para el establecimiento de bases de referencia topográfica en interior de mina, también puede ser aplicada a la obra civil en la realización de controles direccionales para la construcción de túneles, y configuración de línea de base interna para espacios cerrados, edificios interiores, perforaciones horizontales de hincas en carreteras.

Esta nueva metodología se basa en el uso de un sistema giroscópico de TOPCON – SOKKIA GYRO X II

IPH cuenta, entre otros equipos, con un sistema de observación giroscópica de la marca japonesa Sokkia. Este sistema se basa en la combinación de un giróscopo, el GYRO XII, montado sobre una estación automática SX-103P con software de gestión integrado. GYRO XII utiliza un giromotor suspendido con su eje de alineado perpendicularmente a la vertical terrestre, lo que permite determinar el norte geográfico, sin interferencias magnéticas y con gran precisión (Fig.4).

La estación giroscópica es un instrumento que permite determinar una dirección determinada sin necesidad de realizar observaciones astronómicas, mediciones GPS o disponer de vértices geodésicos. De manera simplificada, el giróscopo se compone de un motor que hace girar una masa (disco de inercia) a altas revoluciones sostenida de un hilo metálico. El efecto de hacer girar la masa sumado a la rotación de la tierra provoca que el equipo oscile en una franja angular en torno al norte geográfico.

En el interior de una obra civil o de una mina subterráneas, debe ubicarse la red de bases de referencia topográfica enlazada a la existente en superficie con el objetivo de localizar correctamente cada actuación. Mediante campañas continuas de observación de la red se garantiza la estabilidad geométrica necesaria para los trabajos en minería o en obra civil. Sin embargo, el uso del giróscopo agiliza el trabajo y aumenta la precisión de la red.

La gran virtud de este equipo es la comunicación existente entre ambos sistemas, que permite el cálculo del norte verdadero de forma autónoma, siendo más rápido y casi eliminando la intervención humana.

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Fig.4 Funcionamiento de un sistema giroscópico

Sobre IPH-INNTELIA

IPH-INNTELIA constituyen un grupo empresarial de base tecnológica, cuyos desarrollos permiten resolver de forma innovadora los exigentes requerimientos planteados en los sectores de la minería, la industria y la obra civil.

IPH es una ingeniería que destaca por la integración de trabajos y productos, y que sobre la base de un gabinete técnico multidisciplinar que aborda redacción de proyectos, permiting ambiental, direcciones facultativas, coordinación de actividades empresariales, prevención de riesgos laborales, formación, apoya un servicio de topografía avanzada que ha conseguido importantes hitos siendo referente a nivel nacional en las empresas del sector.

Ha sido pionera en el desarrollo y aplicación de técnicas de medición mediante Drones, dotada con sistemas aéreos, para realizar termografía, fotogrametría y teledetección, y náuticos equipados con ecosondas capaces de realizar levantamientos batimétricos no tripulados. En el ámbito de la topografía terrestre 3D se utiliza la topografía clásica para el establecimiento de puntos de control terrestre mediante GPS y Lasergrametría para la obtención de nubes de puntos y el modelado 3D, entregando un producto final integrado de máxima calidad.

IPH convierte el giróscopo en un elemento fundamental en la minería moderna

Fig. 5 Levantamiento en 3D del terreno. Vuelo fotogramétrico con dron aéreo realizado por IPH

1 Comentarios

  1. Me parece estupendo que el giróscopo, dispositivo que era más conocido en el campo mecánico se utilice también en minería y obra civil. Una de las aplicaciones del giróscopo es fijar o recuperar una determinada dirección en el espacio.

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