La minería en la disciplina de ingeniería es la extracción de minerales del suelo. La ingeniería minera está asociada con muchas otras disciplinas, como el procesamiento de minerales , la exploración, la excavación, la geología , 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 . [ no verificado en el cuerpo ]
Desde la prehistoria hasta la actualidad, la minería ha desempeñado un papel importante en la existencia de la raza humana. Desde el comienzo de la civilización, la gente ha utilizado piedra y cerámica y, más tarde, metales encontrados en la superficie de la Tierra o cerca de ella . Estos se utilizaron para fabricar herramientas y armas primitivas. Por ejemplo, el sílex de alta calidad encontrado en el norte de Francia y el sur de Inglaterra se utilizó para encender fuego y romper rocas. [1] Se han encontrado minas de sílex en áreas de tiza donde las vetas de la 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 el mineral hematita , que contenía hierro y se molía para producir el pigmento rojo ocre . [2] [3]
Los antiguos romanos fueron innovadores en el campo de la ingeniería minera. Desarrollaron métodos de minería a gran escala, como el uso de grandes volúmenes de agua traídos a la bocamina mediante acueductos para la minería hidráulica . La roca expuesta era atacada entonces mediante el fuego , donde se utilizaban fuegos para calentar la roca, que se apagaba con un chorro de agua. El choque térmico agrietaba la roca, lo que permitía su extracción. En algunas minas, los romanos utilizaban maquinaria impulsada por agua, como las ruedas hidráulicas de pescante inverso . Estas se utilizaron ampliamente en las minas de cobre de Río Tinto en España, donde una secuencia comprendía 16 ruedas de este tipo dispuestas en pares, que elevaban el agua unos 80 pies (24 m). [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 rocas y tierra aflojara y revelara vetas de mineral, lo que era mucho más rápido que provocar incendios. La Revolución Industrial vio más avances en las tecnologías mineras, incluidos explosivos mejorados y bombas, elevadores y taladros a vapor .
Para obtener la acreditación de ingeniero de minas se necesita un título universitario o de colegio. La formación incluye una Licenciatura en Ingeniería (B.Eng. o BE), Licenciatura en Ciencias (B.Sc. o BS), Licenciatura en Tecnología (B.Tech.) o Licenciatura en Ciencias Aplicadas (BASc.) en ingeniería de minas. Según el país y la jurisdicción, para obtener la licencia de ingeniero de minas se puede requerir una Maestría en Ingeniería (M.Eng.), una Maestría en Ciencias (M.Sc o MS) o una Maestría en Ciencias Aplicadas (MASc.).
Algunos ingenieros de minas que provienen de otras disciplinas, principalmente de campos de ingeniería (por ejemplo: ingeniería mecánica, civil, eléctrica, geomática o ambiental) o de campos científicos (por ejemplo: geología, geofísica, física, geomática, ciencias de la tierra o matemáticas), generalmente completan un título de posgrado como M.Eng, MS, M.Sc. o MASc. en ingeniería de minas después de graduarse de un programa universitario cuantitativo diferente .
Los temas fundamentales de estudio de la ingeniería de minas suelen incluir:
En Estados Unidos , alrededor de 14 universidades ofrecen una licenciatura en ingeniería minera y de minerales. Las universidades mejor calificadas [ ¿según quién? ] incluyen la Universidad de Virginia Occidental , la Escuela de Minas y Tecnología de Dakota del Sur , Virginia Tech , la Universidad de Kentucky , la Universidad de Arizona , Montana Tech y la Escuela de Minas de Colorado . [6] La mayoría de estas universidades ofrecen títulos de maestría y doctorado.
En Canadá , hay 19 programas de licenciatura en ingeniería de minas o equivalente. [7] La Facultad de Ingeniería de la Universidad McGill ofrece títulos de licenciatura (B.Sc., B.Eng.) y posgrado (M.Sc., Ph.D.) en Ingeniería de Minas. [8] [9] y la Universidad de Columbia Británica en Vancouver ofrece una Licenciatura en Ciencias Aplicadas (BASc.) en Ingeniería de Minas [10] y también títulos de posgrado (MASc. o M.Eng y Ph.D.) en Ingeniería de Minas. [11] [ ¿promoción? ]
En Europa , la mayoría de los programas están integrados (BS más MS en uno) después del Proceso de Bolonia y tardan cinco años en completarse. En Portugal , la Universidad de Porto ofrece un M.Eng. en Ingeniería de Minas y Geoambiental [12] y en España la Universidad Técnica de Madrid ofrece grados en Ingeniería de Minas con pistas en Tecnología Minera, Operaciones Mineras, Combustibles y Explosivos, Metalurgia. [13] En el Reino Unido , la Escuela de Minas de Camborne ofrece una amplia variedad de grados BEng y MEng en ingeniería de minas y otras disciplinas relacionadas con la minería. Esto se hace a través de la Universidad de Exeter . [14] En Rumania , la Universidad de Petroșani (antes conocida como el Instituto Petroşani de Minas , o raramente como el 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 interés para la mayoría de los graduados de la escuela secundaria. [15]
En Sudáfrica , las instituciones líderes incluyen la Universidad de Pretoria, que ofrece una Licenciatura en Ingeniería de 4 años (B.Eng en Ingeniería de Minas), así como estudios de posgrado en varios campos de especialidad como ingeniería de rocas y modelado numérico, ingeniería de explosivos, ingeniería de ventilación, métodos de minería subterránea y diseño de minas; [16] y la Universidad de Witwatersrand, que ofrece una Licenciatura en Ciencias de 4 años en Ingeniería (B.Sc.(Eng.)) en Ingeniería de Minas [17] , así como programas de posgrado (M.Sc.(Eng.) y Ph.D.) en Ingeniería de Minas. [18]
Algunos ingenieros de minas continúan sus estudios en programas de doctorado , como el de Doctor en Filosofía (Ph.D., DPhil) o Doctor en Ingeniería (D.Eng., Eng.D.). Estos programas implican un importante componente de investigación original y suelen considerarse puntos de acceso al mundo académico .
En la Federación de Rusia , 85 universidades en todos los distritos federales están formando especialistas para el sector de recursos minerales. 36 universidades están formando especialistas para la extracción y procesamiento de minerales sólidos (minería). 49 están formando especialistas para la extracción, procesamiento primario y transporte de minerales líquidos y gaseosos (petróleo y gas). 37 están formando especialistas para la 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. [19] La formación de personal para el sector de recursos minerales en las universidades rusas se lleva a cabo actualmente en las siguientes especializaciones principales de formación (título de especialista): "Geología Aplicada" con la calificación de ingeniero de minas (5 años de formación); "Exploración Geológica" con la calificación de ingeniero de minas (5 años de formación); "Minería" con la calificación de ingeniero de minas (5,5 años de formación); "Procesos Físicos en la Minería o Producción de Petróleo y Gas" con la calificación de ingeniero de minas (5,5 años de formación); "Ingeniería y tecnologías de petróleo y gas" con la calificación 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 mediante la formación de su perfil (nombre del programa). Por ejemplo, en el marco de la especialización "Minería", las universidades a menudo se adhieren a los nombres clásicos de los programas "Minería a cielo abierto", "Minería subterránea de yacimientos minerales", "Prospección", "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 varios factores, han comenzado a aparecer nuevos nombres de programas, como: "Sistemas de información minera y geológica", "Ecología minera", etc. De este modo, las universidades, utilizando su libertad para formar nuevos programas de formación para especialistas, pueden mirar hacia el futuro y tratar de prever nuevas profesiones de ingenieros de minas. Después de obtener el título de especialista, es posible inscribirse inmediatamente en una escuela de posgrado (análogo a los programas de doctorado , cuatro años de formación). [19]
Los salarios en la minería suelen estar determinados por el nivel de habilidad requerido, dónde se encuentra el puesto y para qué tipo de organización trabaja el ingeniero. [ cita requerida ]
Los ingenieros de minas en la India ganan salarios relativamente altos en comparación con muchas otras profesiones, [20] con un salario promedio de $15,250 [ ¿relevante? ] . 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 los Estados Unidos , hay aproximadamente 6,150 ingenieros de minas empleados, con un salario anual medio de US$103,710. [21]
Como las operaciones mineras requieren un gasto de capital considerable, normalmente se llevan a cabo una serie de actividades previas a la minería para evaluar si valdría la pena realizar una operación minera.
La exploración minera es el proceso de localizar minerales y evaluar sus concentraciones (ley) y cantidades (tonelaje), para determinar si son minerales comercialmente viables para la minería . La exploración minera es mucho más intensiva, organizada, involucrada y profesional que la prospección minera , aunque con frecuencia utiliza servicios de exploración, reclutando geólogos y topógrafos en el necesario estudio de prefactibilidad de la posible operación minera. La exploración minera y la estimación de la reserva pueden determinar las condiciones de rentabilidad y recomendar la forma y el tipo de minería requeridos. [ cita requerida ]
El descubrimiento de minerales se puede realizar a partir de la investigación de mapas minerales, informes geológicos académicos o informes geológicos gubernamentales. Otras fuentes de información incluyen ensayos de propiedades y el boca a boca local. La investigación de minerales generalmente incluye el muestreo y análisis de sedimentos, suelo y núcleos de perforación. El muestreo y análisis de suelo es una de las herramientas de exploración mineral más populares. [22] [23] Otras herramientas comunes incluyen estudios satelitales y aéreos o geofísica aérea, incluidos mapas magnetométricos y espectrométricos gamma. [24] A menos que la exploración mineral se realice en propiedad pública, los propietarios de la propiedad pueden desempeñar un papel importante en el proceso de exploración y podrían ser los descubridores originales del depósito mineral. [25]
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 que se identifican las propiedades del mineral, el siguiente paso es determinar la cantidad de mineral. Esto implica determinar la extensión del depósito y la pureza del mineral. [26] El geólogo perfora muestras de núcleo adicionales para encontrar los límites del depósito o veta y estima la cantidad de material valioso presente.
Una vez que se ha determinado razonablemente la identificación del mineral y la cantidad de reservas, 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 la operación. Este estudio de prefactibilidad determina si es probable que el proyecto minero sea rentable; de ser así, se realiza un análisis más profundo del depósito. Una vez que se conoce la extensión total del cuerpo mineral y ha sido examinado por ingenieros, el estudio de factibilidad examina el costo de la inversión de capital inicial, los métodos de extracción, el costo de operación, un período estimado para recuperar la inversión, los ingresos brutos y el margen de ganancia neta , 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 de la propiedad. Además, se consideran el impacto ambiental, la recuperación , las posibles ramificaciones legales y todos los permisos gubernamentales. [27] [28] Estos pasos de análisis determinan si la empresa minera y sus inversionistas deben continuar con la extracción de los minerales o si el proyecto debe abandonarse. La empresa minera puede decidir vender los derechos sobre la reserva a un tercero en lugar de desarrollarla por sí misma. Alternativamente, la decisión de continuar 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 al determinar en qué parte de la mina se deben 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 ambiental, de salud y seguridad o ingeniero de diseño.
La actividad minera requiere de diferentes métodos de extracción según la mineralogía , la geología y la ubicación de los recursos. Características como la dureza del mineral , la estratificación del mineral y el acceso a dicho mineral determinarán el método de extracción.
En general, la minería se realiza desde la superficie o bajo tierra. También puede realizarse con operaciones de superficie y encubiertas en la misma reserva. La actividad minera varía según el método que se emplee para extraer el mineral.
La minería a cielo abierto representa el 90% de la producción mundial de minerales. También llamada minería a cielo abierto , la minería a cielo abierto extrae minerales en formaciones cercanas a la superficie. La recuperación de minerales se realiza mediante la extracción de material de la tierra en su estado natural. La minería a cielo abierto a menudo altera las características, la forma, la topografía y la composición geológica de la tierra.
La minería a cielo abierto implica la extracción y excavación de minerales mediante maquinaria de corte, hendido y trituración. Por lo general, se utilizan explosivos para facilitar la rotura. Las rocas duras, como la piedra caliza, la arena, la grava y la pizarra, generalmente se extraen en bancos.
Con palas mecánicas, topadoras de cadenas y cargadoras frontales, se extraen minerales más blandos, como arcillas y fosfatos. De esta manera también se pueden extraer vetas de carbón más lisas.
Con la minería de placer , la minería de dragado también puede extraer 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 cuerpo mineral 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 lavar la sobrecarga o el propio mineral. [29]
La atención legal a la salud y la seguridad en la minería comenzó a fines del siglo XIX. En el siglo XX, se avanzó hacia una codificación integral y estricta de la aplicación y la reglamentación obligatoria de la salud y la seguridad. Sea cual sea su función, un ingeniero de minas debe cumplir con todas las leyes de seguridad minera.
El Congreso de los Estados Unidos, mediante la aprobación de la Ley Federal de Seguridad y Salud en las Minas de 1977 , conocida como la Ley del Minero, creó la Administración de Seguridad y Salud en las Minas (MSHA, por sus siglas en inglés) bajo el Departamento de Trabajo de los Estados Unidos . La ley otorga a los mineros derechos contra las represalias por informar sobre infracciones, consolidó la regulación de las minas de carbón con minas metálicas y no metálicas y creó la Comisión Federal de Revisión de Seguridad y Salud en las Minas, independiente, para revisar las infracciones informadas a la MSHA. [31]
La ley codificada en el Código de Reglamentos Federales § 30 (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 un "minero". [32]
La ley establece los derechos de los mineros. El minero puede informar en cualquier momento sobre una situación peligrosa y solicitar una inspección. Los mineros pueden elegir a un representante de los mineros para que participe durante una inspección, una reunión previa a la inspección y una conferencia posterior a la inspección. Los mineros y sus representantes recibirán una remuneración por el tiempo que dediquen durante todas las inspecciones e investigaciones. [33]
Los desechos y los materiales no rentables generados por el proceso de extracción de minerales son la principal fuente de contaminación en las proximidades de las minas. Las actividades mineras, por su naturaleza, provocan una alteración del entorno natural en el que se encuentran los minerales y en sus alrededores . Por lo tanto, los ingenieros de minas deben preocuparse no sólo por la producción y el procesamiento de los productos minerales , sino también por la mitigación de los daños al medio ambiente, tanto durante como después de la explotación minera, como resultado del cambio en la zona minera.
{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)Este artículo incorpora texto de Petrov, VL disponible bajo la licencia CC BY 4.0.