MANUAL DE ÁRIDOS

Los áridos son, después del agua, la materia prima más utilizada por el hombre, y se encuentra en todo lo que rodea al ser humano: coches, teléfonos, alimentos, viviendas, infraestructuras...

La explotación de las canteras y graveras ha sido hasta hace relativamente pocos años una tarea artesanal y no profesionalizada; sin  embargo, actualmente es una técnica cimentada en el profundo desarrollo del conocimiento científico. Adicionalmente, el sector ha conseguido atraer a los profesionales más cualificados de la sociedad, lo que se manifiesta en técnicos muy competentes y competitivos, al igual que este sector al que representan.

El alto grado de conocimiento sumado al elevado nivel de tecnificación de los profesionales del sector  permiten que en ocasiones todo este compendio de información y desarrollo de la técnica se plasma en manuales como este.

Este manual está dirigido a los profesionales del sector que tendrán un referente para el día a día, y también para los alumnos de escuelas de Minas, Industriales o Caminos y facultades de Geología, Química o Física

ÍNDICE COMPLETO DEL LIBRO:

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN.
1.1- Introducción ............................................................................................ 29
1.2- El sector de los áridos en España ............................................................. 30
1.2.1- Perspectivas para el futuro ............................................................. 32
1.3- El sector de los áridos en Europa ............................................................. 33
1.4- El sector de los áridos en el mundo ........................................................ 34

CAPÍTULO 2. LEGISLACIÓN
2.1- Historia de la minería ............................... 38
2.2- Derecho Minero Español ........................................................... 40
2.2.1- Sistemas de ordenación minera .............................................. 41
2.2.2- Historia del derecho minero español .................................................. 42
2.2.3- La Ley de Minas de 21 de julio de 1973 (Ley 22/1973) ................. 49
2.3- Normativa medioambiental en la Minería ................................................ 56
2.4- Normativa Municipal. Licencia Municipal ............................................... 70
2.5- Normativa específica para áridos ............................................................. 78

CAPÍTULO 3. TIPOLOGÍA, PROPIEDADES Y ENSAYOS
3.1- Definiciones ............................................................... 81
3.2- Tipología ........................................................................ 82
3.2.1- Áridos naturales granulares ............................................ 84
3.2.2. Áridos de machaqueo ................................................................... 86
3.2.2.1. Rocas ígneas .......................................................................... 86
3.2.2.2. Rocas metamórficas ............................................................... 87
3.2.2.3. Rocas sedimentarias ............................................................... 88
3.2.3- Áridos secundarios ........................................................................ 89
3.2.4- Áridos reciclados .......................................................................... 89
3.2.5- Descripción petrográfica ............................................................... 93
3.3- Designación .................................................................... 96
3.4- Propiedades ..................................................... 96
3.5- Ensayos ........................................................................... 111
3.5.1- Propiedades generales ................................................................ 111
3.5.2- Propiedades geométricas ............................................................ 113
3.5.2.1. Granulometría ...................................................................... 114
3.5.2.2. Forma .................................................................................. 116
3.5.2.3. Caras de fractura .................................................................. 118
3.5.2.4. Coeficiente de flujo .............................................................. 118
3.5.2.5. Presencia de finos ................................................................ 119
3.5.2.6. Granulometría de los fillers .................................................. 120
3.5.3- Propiedades mecánicas y físicas ................................................. 120
3.5.3.1. Densidad ............................................................................. 121
3.5.3.2. Absorción de agua ............................................................... 123
3.5.3.3. Porosidad ............................................................................. 124
3.5.3.4. Dureza ................................................................................. 125
3.5.3.5. Desgaste .............................................................................. 127
3.5.3.6. Pulimento ............................................................................ 128
3.5.4- Propiedades térmicas y de alteración .......................................... 129
3.5.4.1. Propiedades térmicas ........................................................... 130
3.5.4.2. Propiedades de alteración .................................................... 130
3.5.5- Propiedades químicas ................................................................. 133
3.5.5.1. Composición química .......................................................... 134
3.5.5.2. Reacciones álcali-árido ........................................................ 136
3.6- Marcado CE ........................................................................................... 137

CAPÍTULO 4. INVESTIGACIÓN DE YACIMIENTOS Y EVALUACIÓN DE RESERVAS
4.1- Introducción ............................................. 143
4.2- Investigación de yacimientos .......................................144
4.2.1- Elección de zonas para la prospección .......................... 145
4.2.1.1. Mapas topográficos .......................................................... 146
4.2.1.2. Mapas geológicos ................................................................ 147
4.2.1.3. Sistemas de Información Geográfica .................................... 150
4.2.1.4- Estudios de la vegetación ..................................................... 151
4.2.1.5. Modelización de yacimientos .............................................. 151
4.2.2- Estudio preliminar de yacimientos potencialmente interesantes .. 153
4.2.2.1. Estudio fotogeológico ........................................................... 153
4.2.2.2. Sensores remotos ................................................................. 154
4.2.3- Estudio detallado del yacimiento ................................................. 158
4.2.3.1. Métodos geofísicos .............................................................. 158
4.2.3.2. Sondeos mecánicos ............................................................. 176
4.2.3.3. Áridos marinos ..................................................................... 181
4.3- Evaluación de las reservas ............................................. 182
4.3.1- Introducción ............................................................................... 182
4.3.3.1. Definiciones de recursos y reservas: clasificaciones ............. 185
4.3.2- Métodos clásicos ........................................................................ 187
4.3.2.1- Método de los perfiles ......................................................... 187
4.3.2.2. Método de los polígonos ...................................................... 190
4.3.2.3. Método de la triangulación .................................................. 194
4.3.3. Métodos geoestadísticos .............................................................. 195
4.3.3.1. Concepto de variable regionalizada ..................................... 195
4.3.3.2. Cálculo del semivariograma experimental ............................ 196
4.3.3.3. Modelos de semivariogramas ............................................... 197
4.3.3.4. El krigeaje ............................................................................ 198
4.3.3.5. La geoestadística en la evaluación de yacimientos de áridos ..... 199

CAPÍTULO 5. DISEÑO DE CANTERAS Y GRAVERAS
5.1- Introducción .......................................................................................... 201
5.2- Tipos de explotaciones según el diseño ................................................. 202
5.2.1- Canteras en ladera ...................................................................... 202
5.2.1.1- Ejemplo de cantera de ladera. Cantera de Alpedroches ........ 203
5.2.2- Canteras en horizontal ................................................................ 204
5.2.2.1- Ejemplo de cantera de superficie. Cantera de El Aljibe ......... 204
5.2.3- Super canteras ............................................................................ 205
5.2.3.1- Ejemplo de super cantera. Yeoman Glensanda ..................... 206
5.2.4- Canteras subterráneas ................................................................. 207
5.2.4.1- Cantera de Kanpanzar .......................................................... 207
5.2.5- Graveras por encima del nivel freático ........................................ 209
5.2.5.1- Ejemplo de gravera por encima del nivel freático ................. 210
5.2.6- Graveras bajo el nivel freático ..................................................... 210
5.2.6.1- Ejemplo de una gravera bajo el nivel del agua. Las Mercedes .... 212
5.3- Estabilidad de taludes ............................................................................ 213
5.4- Parámetros de diseño de canteras .......................................................... 215
5.4.1- Dimensiones del banco de trabajo .............................................. 215
5.4.2- Ángulo de talud .......................................................................... 216
5.4.3- Accesos y pistas .......................................................................... 218
5.4.4- Bermas ........................................................................................ 223
5.4.5- Diseño de zonas de acopio ......................................................... 224

CAPÍTULO 6. PERFORACIÓN Y VOLADURA
6.1- Perforación en roca ............................................................................... 231
6.1.1- Perforabilidad de los distintos tipos de rocas ............................... 231
6.1.1.1- Rocas ígneas ........................................................................ 231
6.1.1.2- Rocas sedimentarias ............................................................. 234
6.1.1.3- Rocas metamórficas ............................................................. 235
6.1.2- Características intrínsecas de las rocas ........................................ 236
6.1.2.1- Dureza ................................................................................ 237
6.1.2.2- Resistencia .......................................................................... 238
6.1.2.3- Densidad ............................................................................. 239
6.1.2.4- Porosidad ............................................................................ 239
6.1.2.5- Textura ................................................................................ 241
6.1.2.6- Abrasividad ......................................................................... 241
6.1.2.7- Elasticidad, plasticidad y fracturación .................................. 242
6.1.2.8- Modelo geoestructural del macizo rocoso ........................... 243
6.1.3- Métodos de explotación minera a cielo abierto ........................... 246
6.1.4- Tipos de perforación .................................................................... 250
6.1.4.1- Perforación neumática ......................................................... 251
6.1.4.2- Perforación hidráulica .......................................................... 252
6.1.4.3- Elección del sistema de perforación ..................................... 253
6.2- Explosivos industriales ............................................................ 254
6.2.1- Propiedades de los explosivos ..................................................... 256
6.2.2- Tipos de explosivos .................................................................... 263
6.2.3- Elección del explosivo ................................................................ 266
6.2.4- Mecanismos de iniciación .......................................................... 267
6.3- Voladuras ............................................................................................... 269
6.3.1- Rotura de la roca por la acción del explosivo .............................. 269
6.3.2- Variables o factores que influyen en las voladuras ....................... 271
6.3.3- Cálculo de voladuras .................................................................. 277
6.4- Vibraciones y onda aérea ....................................................................... 280
6.4.1- Vibraciones ................................................................................. 280
6.4.2- Onda aérea ................................................................................. 283
6.4.3- Control de vibraciones provocadas por voladuras ....................... 284
6.5- Análisis de voladuras: Proyecto Cantera El Aljibe ................................... 286
6.5.1 Objetivos del proyecto ................................................................ 286
6.5.2 La cantera ................................................................................... 287
6.5.3 El sistema de medida de la fragmentación ................................... 287
6.5.4 El sistema de partes de los operarios ............................................ 287
6.5.5 Monitorización de las voladuras .................................................. 288
6.5.6 Proceso de datos ......................................................................... 288

CAPÍTULO 7. MOVIMIENTO DE TIERRAS
7.1- Introducción ................................................................................... 291
7.2- El movimiento de tierras en las explotaciones de áridos ..................... 292
7.3- Aspectos técnicos ..................................................................... 296
7.3.1- Excavabilidad .............................................................................. 296
7.3.2- Ripabilidad ................................................................................. 298
7.3.3- Densidad, esponjamiento y compactación .................................. 299
7.3.4- Carga y transporte ....................................................................... 302
7.4- Maquinaria ...................................................................... 304
7.4.1- Excavadoras hidráulicas .............................................................. 306
7.4.1.1- Componentes ...................................................................... 309
7.4.1.2- Ciclo de trabajo ................................................................... 311
7.4.2- Cargadoras ............................................................................ 312
7.4.3- Dúmperes ........................................................................ 317
7.4.4- Tractores ............................................................................. 3215
7.5- Costes de la maquinaria .............................................................. 329
7.5.1- Factores que influyen en los costes ............................................. 330
7.5.2- Costes horarios ........................................................................... 330
7.6- Rendimiento en las operaciones con maquinaria móvil ......................... 341
7.6.1- Factores meteorológicos y climatológicos ................................... 342
7.6.2- Factores geológicos ..................................................................... 342
7.6.3- Factores imperativos .................................................................... 342

CAPÍTULO 8. TRITURACIÓN, CRIBADO Y CLASIFICACIÓN
8.1- Plantas de tratamiento de áridos ............................................................ 343
8.1.1- Criterios de selección de una planta de tratamiento .................... 344
8.1.2- Tipos de instalaciones ................................................................. 352
8.1.3- Equipos móviles de trituración y cribado .................................... 356
8.2- Trituración ............................................................................................. 358
8.2.1- Machacadoras de mandíbulas ..................................................... 360
8.2.2- Trituradores de cono ................................................................... 377
8.2.3- Molinos de impactos ................................................................... 387
8.3- Separación por tamaños ........................................................................ 405
8.3.1- Cribado ....................................................................................... 406
8.3.1.1- Superficies de cribado ......................................................... 407
8.3.1.2- Tipos de cribas ..................................................................... 413
8.3.2- Clasificación ............................................................................... 421
8.4- Equipos accesorios ................................................................................ 434
8.4.1- Alimentadores ............................................................................. 437
8.4.2- Dosificadores .............................................................................. 439
8.4.3- Equipos de transporte .................................................................. 440
8.4.4- Equipos de detección y separación magnética ............................ 442
8.4.5- Equipos de almacenamiento ....................................................... 442

CAPÍTULO 9. GESTIÓN DE COSTES, VALORACIÓN ECONÓMICA Y TASACIÓN DE EXPLOTACIONES DE ÁRIDOS
9.1- Gestión de costes .................................................................................. 447
9.1.1- El coste como ventaja competitiva .............................................. 449
9.1.2- Cálculo del coste por unidad producida ..................................... 452
9.1.3- Factores de coste ......................................................................... 455
9.1.4- Costes de gestión de stock .......................................................... 465
9.1.5- Nuevas técnicas de gestión del coste .......................................... 470
9.1.6- Reducción de costes en el ámbito de una explotación de áridos .. 476
9.2- Análisis de inversiones y valoración económica de las explotaciones de áridos .. 478
9.2.1- Análisis de inversiones ................................................................ 479
9.3- Tasación ................................................................................................ 495
9.3.1- Legislación vigente en España ..................................................... 495
9.3.2- Requisitos para realizar una tasación en el ámbito minero .......... 497
9.3.3- Métodos de cálculo del valor de tasación ................................... 498
9.3.4- El informe de tasación ............................................................ 501

CAPÍTULO 10. APLICACIONES
10.1- Introducción ........................................................... 505
10.2- Hormigón ....................................................... 507
10.2.1- Introducción ............................................................................. 507
10.2.2- Los áridos en el hormigón ......................................................... 508
10.3- Morteros .............................................................................................. 530
10.3.1- Introducción ............................................................................. 530
10.3.2- Tipos de morteros ...................................................................... 531
10.3.3- Los áridos en los morteros ......................................................... 532
10.3.4- Normativa de los áridos para la fabricación de mortero ............ 536
10.4- Carreteras ............................................................................................ 540
10.4.1- Introducción ............................................................................. 540
10.4.2- Los áridos en la construcción de carreteras ............................... 542
10.4.3- Normativa de los áridos para la construcción de carreteras ....... 545
10.4.4- Los áridos reciclados para carreteras en la normativa española . 558
10.5- Balasto ................................................................................................ 565
10.6- Escollera .............................................................................................. 574
10.7- Otras aplicaciones ............................................................................... 585
10.7.1- Áridos para filtrado y drenaje .................................................... 585
10.7.2- Áridos para aplicaciones industriales ........................................ 587