La minería en la disciplina de la ingeniería es la extracción de minerales desde abajo, a cielo abierto, encima o en el suelo. La ingeniería de minas está asociada con muchas otras disciplinas, como el procesamiento de minerales , la exploración, la excavación, la geología y la metalurgia , la ingeniería geotécnica y la topografía . Un ingeniero de minas puede gestionar cualquier fase de las operaciones mineras, desde la exploración y el descubrimiento de los recursos minerales, pasando por el estudio de viabilidad , el diseño de la mina, el desarrollo de planes, la producción y las operaciones hasta el cierre de la mina .
Con el proceso de extracción de minerales se genera cierta cantidad de desechos y material antieconómico, que son la principal fuente de contaminación en las cercanías de las minas. Las actividades mineras, por su naturaleza, provocan una perturbación del entorno natural en el que se encuentran los minerales y alrededor de ellos . Por lo tanto, los ingenieros de minas deben preocuparse no sólo de la producción y el procesamiento de productos minerales , sino también de la mitigación de los daños al medio ambiente, tanto durante como después de la minería, como resultado del cambio en la zona minera. Estas industrias se rigen por leyes estrictas para controlar la contaminación y los daños causados al medio ambiente y son gobernadas periódicamente por los departamentos correspondientes.
Desde la prehistoria hasta la actualidad, la minería ha jugado un papel importante en la existencia de la raza humana . Desde el comienzo de la civilización, los humanos han utilizado piedra y cerámica y, más tarde, metales que se encuentran en la superficie de la Tierra o cerca de ella . Estos se utilizaron para fabricar las primeras herramientas y armas . Por ejemplo, el pedernal de alta calidad que se encontraba en el norte de Francia y el sur de Inglaterra se utilizaba para prender fuego y romper rocas. [1] Se han encontrado minas de pedernal en áreas de tiza donde las vetas de piedra eran seguidas bajo tierra por pozos y galerías. La mina más antigua conocida en el registro arqueológico es la "Cueva del León" en Eswatini . En este sitio, que la datación por radiocarbono indica que tiene unos 43.000 años de antigüedad, los humanos paleolíticos extrajeron hematita mineral , que contenía hierro y se molía para producir el pigmento rojo ocre . [2] [3]
Los antiguos romanos fueron innovadores en la ingeniería minera . Desarrollaron métodos de minería a gran escala, como el uso de grandes volúmenes de agua llevados a la boca de la mina por numerosos acueductos para la minería hidráulica . La roca expuesta era luego atacada mediante fuego , donde se utilizaban fuegos para calentar la roca, que sería apagada con un chorro de agua. El choque térmico agrietó la roca, lo que permitió su extracción. En algunas minas, los romanos utilizaron maquinaria impulsada por agua, como ruedas hidráulicas de marcha atrás . Se utilizaron ampliamente en las minas de cobre de Río Tinto en España, donde una secuencia constaba de 16 ruedas dispuestas en pares, que elevaban agua a unos 24 m (80 pies). [4]
La pólvora negra se utilizó por primera vez en la minería en Banská Štiavnica , Reino de Hungría (actual Eslovaquia ), en 1627. [5] Esto permitió que la voladura de roca y tierra se aflojara y revelara las vetas de mineral, lo que era mucho más rápido que prender fuego. La Revolución Industrial vio nuevos avances en las tecnologías mineras, incluidos explosivos mejorados y bombas, elevadores y taladros impulsados por vapor, siempre que siguieran siendo seguros.
Hay muchas formas de convertirse en Ingeniero de Minas , pero todas incluyen un título universitario o universitario. Principalmente, la formación incluye una Licenciatura en Ingeniería (B.Eng. o BE), una Licenciatura en Ciencias (B.Sc. o BS), una Licenciatura en Tecnología (B.Tech.) o una Licenciatura en Ciencias Aplicadas (BASc.) en Ingeniería de Minas. . Dependiendo del país y jurisdicción, para tener licencia de ingeniero de minas, título de Maestría ; Es posible que se requiera una Maestría en Ingeniería (M.Eng.), una Maestría en Ciencias (M.Sc o MS) o una Maestría en Ciencias Aplicadas (MASc.). También hay ingenieros de minas que provienen de otras disciplinas, por ejemplo, de campos de la ingeniería como Ingeniería Mecánica , Ingeniería Civil , Ingeniería Eléctrica , Ingeniería Geomática , Ingeniería Ambiental o de campos científicos como Geología , Geofísica , Física , Geomática , Ciencias de la Tierra , Matemáticas , Sin embargo, este camino requiere obtener un título de posgrado como M.Eng, MS, M.Sc. o MASC. en Ingeniería de Minas después de graduarse de un programa de pregrado cuantitativo diferente para calificar como ingeniero de minas.
Las materias fundamentales del estudio de la ingeniería de minas suelen incluir:
En los Estados Unidos , alrededor de 14 universidades ofrecen una licenciatura en minas e ingeniería mineral. Las universidades mejor valoradas incluyen la Universidad Tecnológica de Michigan , la Escuela de Minas y Tecnología de Dakota del Sur , Virginia Tech , la Universidad de Kentucky , la Universidad de Arizona , la Universidad Estatal de Pensilvania y la Escuela de Minas de Colorado . Se puede acceder a una lista completa desde smenet.org. La mayoría de estas universidades ofrecen maestría y doctorado. grados también.
En Canadá , existen 19 programas de pregrado en ingeniería de minas o equivalente. [6] La Facultad de Ingeniería de la Universidad McGill ofrece títulos de pregrado (B.Sc., B.Eng.) y posgrado (M.Sc., Ph.D.) en Ingeniería de Minas. [7] [8] y la Universidad de Columbia Británica en Vancouver ofrece una Licenciatura en Ciencias Aplicadas (BASc.) en Ingeniería de Minas [9] y también títulos de posgrado (MASc. o M.Eng y Ph.D.) en Ingeniería de Minas. . [10]
En Europa , la mayoría de los programas se integran (BS más MS en uno) después del Proceso de Bolonia y tardan cinco años en completarse. En Portugal , la Universidad de Oporto ofrece un M.Eng. en Ingeniería Minera y Geoambiental [11] y en España la Universidad Politécnica de Madrid ofrece títulos en Ingeniería de Minas con especialidad en Tecnología Minera, Operaciones Mineras, Combustibles y Explosivos, Metalurgia. [12] En el Reino Unido , la Escuela de Minas de Camborne ofrece una amplia variedad de títulos de BEng y MEng en ingeniería de minas y otras disciplinas relacionadas con la minería. Esto se hace a través de la Universidad de Exeter . [13] En Rumania , la Universidad de Petroşani (anteriormente conocida como Instituto Petroşani de Minas , o rara vez como Instituto Petroşani del Carbón ) es la única universidad que ofrece un título en Ingeniería de Minas, Topografía Minera o Construcciones Mineras Subterráneas, aunque, Después del cierre de las minas de carbón del Valle de Jiu , esos títulos habían perdido el interés de la mayoría de los graduados de secundaria. [14]
En Sudáfrica , las instituciones líderes incluyen la Universidad de Pretoria, que ofrece una Licenciatura en Ingeniería de cuatro años (B.Eng en Ingeniería de Minas), así como estudios de posgrado en diversos campos de especialidad, como ingeniería de rocas y modelado numérico, ingeniería de explosivos, ingeniería de ventilación, métodos de minería subterránea y diseño de minas; [15] y la Universidad de Witwatersrand ofrece una Licenciatura en Ciencias de Ingeniería (B.Sc.(Eng.)) de 4 años en Ingeniería de Minas [16] , así como programas de posgrado (M.Sc.(Eng.) y Ph.D.) en Ingeniería de Minas. [17]
Algunos ingenieros de minas continúan con programas de doctorado , como Doctorado en Filosofía (Ph.D., DPhil), Doctorado en Ingeniería (D.Eng., Eng.D.). Estos programas implican un importante componente de investigación original y generalmente se consideran puntos de entrada a la academia .
En la Federación de Rusia , 85 universidades de todos los distritos federales forman especialistas para el sector de los recursos minerales. Treinta y seis universidades de todos los distritos federales forman especialistas en extracción y procesamiento de minerales sólidos (minería). En 49 universidades de todos los distritos federales se forman especialistas en extracción, procesamiento primario y transporte de minerales líquidos y gaseosos (petróleo y gas). Treinta y siete universidades de todos los distritos federales forman especialistas en exploración geológica (geología aplicada, exploración geológica). Entre las universidades que forman especialistas para el sector de recursos minerales, 7 son universidades federales y 13 son universidades nacionales de investigación de Rusia. [18] La formación de personal para el sector de recursos minerales en las universidades rusas se lleva a cabo actualmente en las siguientes especialidades principales (títulos de especialista): "Geología aplicada" con el título de ingeniero de minas (5 años de formación); "Exploración Geológica" con título de ingeniero de minas (5 años de formación); "Minería" con título de ingeniero de minas (5,5 años de formación); "Procesos Físicos en Minería o Producción de Petróleo y Gas" con título de ingeniero de minas (5,5 años de formación); “Ingeniería y Tecnologías de Petróleo y Gas” con título de ingeniero de minas (5,5 años de formación). Las universidades desarrollan e implementan los principales programas educativos profesionales de educación superior en las direcciones y especializaciones de formación formando su perfil (nombre del programa). Por ejemplo, en el marco de la especialización "Minería", las universidades suelen utilizar los nombres clásicos de los programas "Minería a cielo abierto", "Extracción subterránea de depósitos minerales", "Topografía", "Enriquecimiento de minerales", "Máquinas mineras". ", "Seguridad tecnológica y rescate minero", "Construcción minera y subterránea", "Trabajos de voladura", "Electrificación de la industria minera", etc. En los últimos diez años, bajo la influencia de diversos factores, han surgido nuevos nombres de programas. han comenzado a aparecer, como: "Sistemas de información minera y geológica", "Ecología minera", etc. Así, las universidades, utilizando su libertad para formar nuevos programas de formación de especialistas, pueden mirar hacia el futuro y tratar de prever nuevas profesiones mineras. ingenieros. Después del título de especialista, puede inscribirse inmediatamente en una escuela de posgrado (análoga a los programas de doctorado , cuatro años de formación). [18]
Los salarios en la minería generalmente están determinados por el nivel de habilidad requerido, dónde se encuentra el puesto y para qué tipo de organización trabaja el ingeniero. [ cita necesaria ] Al comparar los salarios de una región con otra, se debe considerar el costo de vida y otros factores.
Los ingenieros de minas en la India ganan salarios relativamente altos en comparación con muchas otras profesiones, [19] con un salario promedio de 15.250 dólares. Sin embargo, en comparación con los salarios de los ingenieros de minas en otras regiones, como Canadá, Estados Unidos, Australia y el Reino Unido, los salarios indios son bajos. En Estados Unidos , se estima que hay 6.150 ingenieros de minas empleados, con un salario medio anual de 103.710 dólares estadounidenses. [20]
La exploración minera es el proceso de encontrar minerales (concentraciones de minerales comercialmente viables) para extraer . La exploración minera es mucho más intensiva, organizada, involucrada y profesional que la prospección minera , aunque frecuentemente utiliza servicios de exploración.
La primera etapa de la minería consiste en los procesos de búsqueda y exploración de un depósito mineral. En la siguiente primera etapa de exploración minera, los geólogos y topógrafos desempeñan un papel destacado en el necesario estudio de prefactibilidad de la posible operación minera. Se realiza exploración minera y estimación de la reserva mediante diversos métodos de prospección para determinar la forma y tipo de minería requerida además de las condiciones de rentabilidad. [ cita necesaria ]
Una vez que se ha realizado un descubrimiento mineral y se ha determinado que tiene suficiente calidad económica para extraerlo, los ingenieros de minas trabajarán en el desarrollo de un plan para extraerlo de manera efectiva y eficiente.
El descubrimiento se puede realizar a partir de la investigación de mapas de minerales, informes geológicos académicos o informes geológicos locales, estatales y nacionales. Otras fuentes de información incluyen ensayos sobre propiedades y el boca a boca local. La investigación de minerales generalmente incluye muestreo y análisis de sedimentos, suelo y núcleos de perforación. El muestreo y análisis de suelos es una de las herramientas de exploración mineral más populares. [21] [22] Las herramientas comunes incluyen fotografías satelitales y aéreas o geofísica aérea, incluidos mapas magnetométricos y espectrométricos gamma. [23] A menos que la exploración minera se realice en propiedad pública, los propietarios de la propiedad pueden desempeñar un papel importante en el proceso de exploración. Podrían ser los descubridores originales del depósito mineral. [24]
Una vez que se localiza un mineral potencial, el geólogo y el ingeniero minero determinan las propiedades del mineral. Esto puede implicar un análisis químico del mineral para determinar la composición de la muestra. Una vez identificadas las propiedades del mineral, el siguiente paso es determinar la cantidad del mineral. Esto implica determinar la extensión del depósito y la pureza del mineral. [25] El geólogo perfora muestras de núcleos adicionales para encontrar los límites del depósito o veta y calcula la cantidad de material valioso presente en la garantía.
Una vez que se determina razonablemente la identificación del mineral y el monto de la reserva, el siguiente paso es determinar la viabilidad de recuperar el depósito mineral. Un estudio preliminar poco después del descubrimiento del depósito examina las condiciones del mercado, como la oferta y la demanda del mineral, la cantidad de mineral que se necesita mover para recuperar una cierta cantidad de ese mineral y el análisis del costo asociado con el operación. Este estudio de prefactibilidad determina si es probable que el proyecto minero sea rentable; en caso afirmativo, se realiza un análisis más profundo del depósito. Una vez que se conoce la extensión total del yacimiento y ha sido examinado por ingenieros, el estudio de viabilidad examina el costo de la inversión de capital inicial, los métodos de extracción, el costo de operación, el tiempo estimado de recuperación, los ingresos brutos y margen de beneficio neto , cualquier posible precio de reventa del terreno, la vida total de la reserva, el valor total de la cuenta, la inversión en proyectos futuros y el contrato del propietario o propietarios. Además, se consideran el impacto ambiental, la recuperación, las posibles ramificaciones legales y todos los permisos gubernamentales. [26] [27] Estos pasos de análisis determinan si la empresa minera debe proceder con la extracción de los minerales o si el proyecto debe abandonarse. La empresa minera puede decidir vender los derechos de la reserva a un tercero en lugar de desarrollarla ella misma. Alternativamente, la decisión de proceder con la extracción puede posponerse indefinidamente hasta que las condiciones del mercado sean favorables.
Los ingenieros de minas que trabajan en una mina establecida pueden trabajar como ingenieros para mejorar las operaciones, realizar más exploraciones minerales y capitalizar las operaciones determinando en qué parte de la mina agregar equipos y personal. El ingeniero también puede trabajar en supervisión y gestión o como vendedor de equipos y minerales. Además de la ingeniería y las operaciones, el ingeniero de minas puede trabajar como gerente de medio ambiente, salud y seguridad o ingeniero de diseño.
El acto de minería requería diferentes métodos de extracción dependiendo de la mineralogía , geología y ubicación de los recursos. Características como la dureza del mineral , la estratificación del mineral y el acceso a ese mineral determinarán el método de extracción.
Generalmente, la minería se realiza desde la superficie o bajo tierra. La minería también puede ocurrir con operaciones de superficie y encubiertas en la misma reserva. La actividad minera varía en cuanto al método que se emplea para extraer el mineral.
La minería a cielo abierto comprende el 90% de la producción mundial de toneladas de minerales. También llamada minería a cielo abierto , la minería a cielo abierto elimina minerales en formaciones cercanas a la superficie. La recuperación del mineral se realiza mediante la remoción de material del terreno en su estado natural. La minería a cielo abierto a menudo altera las características, la forma, la topografía y la composición geológica del terreno.
La minería a cielo abierto implica extraer y excavar minerales mediante maquinaria de corte, hendidura y rotura. Se suelen utilizar explosivos para facilitar la rotura. Las rocas duras como la piedra caliza, la arena, la grava y la pizarra generalmente se extraen para formar bancos.
Utilizando palas mecánicas, topadoras de orugas y cargadores frontales, la minería a cielo abierto se realiza sobre minerales más blandos, como arcillas y fosfatos eliminados. De esta manera también se pueden extraer vetas de carbón más suaves.
Con la minería de placer , la minería de dragado también puede eliminar minerales del fondo de lagos, ríos, arroyos e incluso del océano. Además, la minería in situ se puede realizar desde la superficie utilizando agentes disolventes en el yacimiento y recuperando el mineral mediante bombeo. Luego, el material bombeado se prepara para lixiviar para su posterior procesamiento. La minería hidráulica se utiliza como chorros de agua para eliminar la sobrecarga o el mineral mismo. [28]
La atención jurídica a la Seguridad y Salud Minera se inició a finales del siglo XIX. En el siguiente siglo XX, avanzó hacia una codificación integral y estricta de la aplicación y la regulación obligatoria de salud y seguridad. Cualquiera que sea su función, un ingeniero de minas debe seguir todas las leyes de seguridad minera federales, estatales y locales.
El Congreso de los Estados Unidos, mediante la aprobación de la Ley Federal de Salud y Seguridad en las Minas de 1977 , conocida como Ley de Mineros, creó la Administración de Salud y Seguridad en las Minas (MSHA) dependiente del Departamento de Trabajo de los Estados Unidos .
Esta ley integral brinda a los mineros derechos contra represalias por informar violaciones, consolidó la regulación de las minas de carbón con minas metálicas y no metálicas y creó la Comisión Federal de Revisión de Salud y Seguridad en las Minas independiente para revisar las violaciones reportadas por MSHA. [30]
La ley codificada en el artículo 30 del Código de Reglamentos Federales (CFR § 30) cubre a todos los mineros en una mina activa. Cuando un ingeniero de minas trabaja en una mina activa, está sujeto a los mismos derechos, violaciones, normas obligatorias de salud y seguridad y capacitación obligatoria que cualquier otro trabajador de la mina. El ingeniero de minas puede ser identificado legalmente como "minero". [31]
La Ley establece los derechos de los mineros. El minero podrá reportar en cualquier momento una condición peligrosa y solicitar una inspección. Los mineros podrán elegir un representante de los mineros para participar durante una inspección, una reunión previa a la inspección y una conferencia posterior a la inspección. Los mineros y los representantes de los mineros recibirán un pago por su tiempo durante todas las inspecciones e investigaciones. [32]
La recuperación de tierras está regulada para minas a cielo abierto y subterráneas de acuerdo con la Ley de Recuperación y Control de Minería a Superficie de 1977. La ley fue creada como parte del Departamento del Interior, la Oficina de Minería a Superficie (OSM). OSM afirma en su sitio web: "OSM está encargada de equilibrar la necesidad de la nación de continuar la producción nacional de carbón con la protección del medio ambiente".
La ley exige que los estados establezcan sus propios Departamentos de Recuperación y legislen leyes relacionadas con la recuperación de operaciones mineras de carbón. Los estados pueden imponer regulaciones adicionales y regular otros minerales además del carbón para la recuperación de tierras. [ cita necesaria ]
Este artículo incorpora texto de Petrov, VL disponible bajo la licencia CC BY 4.0.
