El concreto es un material fundamental en la construcción de infraestructuras mineras, como diques, túneles, plataformas de lixiviación y campamentos. Su calidad y durabilidad son esenciales para garantizar la seguridad y el éxito de las operaciones mineras. En este artículo, exploraremos las normativas que rigen su uso, los requisitos técnicos, las pruebas realizadas y las tecnologías avanzadas empleadas para asegurar su calidad.
Normativas nacionales e internacionales
Para garantizar la calidad del concreto en proyectos mineros, se aplican estrictas normativas nacionales e internacionales. En el Perú, la Norma Técnica Peruana (NTP 339.185) establece los requisitos para el concreto premezclado.
Miguel Morales, jefe de calidad de Soluciones Constructivas de Cementos Pacasmayo, indica que el concreto debe cumplir mínimo con lo establecido en el Reglamento Nacional de Edificaciones y, en específico, con lo definido en la norma E.060 (concreto armado). Asimismo, refiere que a nivel internacional, se aplican estándares como el ACI 318, que especifica los requisitos para el diseño y la construcción de estructuras de concreto. “Estas normativas abarcan aspectos clave como la resistencia, durabilidad, especificaciones de materiales (agregados, agua, cemento, aditivos, fibras y adiciones), controles en obra y criterios de aceptación”, explica.
Morales manifiesta que la empresa ha suministrado concreto en distintas operaciones mineras; entre ellas, Gold Fields, Pan American Silver, Buenaventura y Minera Yanacocha de Newmont. En esta última, fueron adjudicados para suministrar concreto al Proyecto Plantas de Tratamiento de Agua, Minera Yanacocha.
“En esta última, ha sido necesario recurrir al uso de normas específicas que garantizan la mejor calidad y desempeño. Entre estas se encuentran: el ACI 506 para concreto proyectado (shotcrete), el ACI 229R para rellenos cementicios, las guías ACI 306R y 305R para colocación de concreto en climas extremos, el ACI 207.1R para concretos masivos y el ACI 237R para concretos autocompactantes”, manifiesta.
Requisitos técnicos del concreto en infraestructuras mineras
El concreto utilizado en infraestructuras mineras debe cumplir con estrictos requisitos técnicos para garantizar su desempeño en condiciones extremas. Estas infraestructuras, como túneles, plataformas, taludes y contenciones, están expuestas a altas cargas, vibraciones y variaciones térmicas. Por ello, el concreto debe tener una resistencia a la compresión adecuada, generalmente superior a los 30 MPa para concretos estructurales y hasta 60 MPa en estructuras críticas.
El vocero de Cementos Pacasmayo sostiene que el concreto debe tener una gran resistencia a sulfatos, cloruros, ciclos de congelamiento y agentes químicos. También indica que debe tener la capacidad de adaptarse a diferentes necesidades estructurales, desde mezclas secas hasta autocompactantes.
De igual manera, resalta la importancia de que el concreto permita un correcto control de temperatura. “En climas fríos, se emplean calentadores y microclimas para mantener el concreto a ≥10 °C. De esta manera se puede prevenir choques térmicos y mejorar la resistencia inicial”, subraya.
Cabe resaltar que la capacidad del concreto para integrarse a procesos de sostenibilidad es cada vez más valorada en la minería moderna. El uso de mezclas con materiales reciclados y cementos de bajo carbono contribuye a reducir la huella ambiental de los proyectos mineros. Además, la implementación de sistemas de monitoreo en tiempo real permite evaluar el desempeño del concreto y su adaptación a las condiciones operativas, garantizando estructuras más seguras, eficientes y sostenibles.
Control de calidad en ambientes extremos
El control de calidad del concreto en ambientes extremos es fundamental para garantizar su desempeño y durabilidad en condiciones desafiantes, como temperaturas extremas, alta humedad, agentes químicos agresivos o fuertes cargas mecánicas.
De acuerdo con el representante de Cementos Pacasmayo, en los proyectos mineros que se ejecutan en el país, predomina el clima frío; por lo cual, se debe asegurar el cumplimiento de las especificaciones técnicas mediante el uso de aditivos reductores de agua, retardantes de fraguado y acelerantes, seleccionados según las necesidades de cada estructura. Además, en estos casos, manifiesta que es fundamental regular la temperatura del concreto con sistemas de calefacción para mantener la mezcla dentro del rango normativo.
En cuanto al diseño de la mezcla, señala que en este se incluyen incorporadores de aire y bajas relaciones agua-masa cementante para mitigar los efectos de congelamiento y deshielo. También, asegura que se emplean métodos de curado adaptados al clima, como mantas térmicas, microclimas controlados y termocuplas, las cuales permitan evaluar la evolución de la temperatura, que no debe exceder los 70 °C, y controlar el gradiente térmico entre el núcleo y las zonas más cercanas al exterior de la estructura, asegurando que no supere los 19 °C.
Del mismo modo, resalta que contar personal técnicamente capacitado es fundamental para garantizar la calidad en cada etapa del proceso. “Nuestro equipo asignado a proyectos mineros incluye profesionales con certificaciones del American Concrete Institute, como Técnico de Pruebas de Campo de Concreto ACI Grado I y Supervisor Especializado en Obras de Concreto, lo que asegura un soporte técnico de alto nivel para satisfacer las expectativas de nuestros clientes”, anota.
Pruebas de calidad de los materiales
Las pruebas de calidad de los materiales para la mezcla de concreto en proyectos mineros son esenciales para garantizar la resistencia, durabilidad y estabilidad de las estructuras en ambientes hostiles. El jefe de calidad de Soluciones Constructivas de Cementos Pacasmayo explica que, por este motivo, es importante verificar que los materiales cumplan las normas aplicables según su tipo: cemento (ASTM C150, C595, C1157), agregados (ASTM C33), agua (ASTM C1602), aditivos (ASTM C494, C1017, C1602, C1141), cenizas volantes (ASTM C618), fibras (ASTM C1116), entre otras.
Los agregados, que constituyen la mayor parte de la mezcla, deben cumplir con estrictos estándares en cuanto a tamaño, forma y limpieza. Para ello, sostiene el vocero de Cementos Pacasmayo, se realizan análisis granulométricos, se mide el porcentaje de material pasante por el tamiz N° 200, así como se realizan las pruebas de terrones de arcilla, carbón y lignito, impurezas orgánicas, pérdida por ataque de sulfatos, análisis petrográfico, reactividad potencial álcali-agregado, entre otros.
Asimismo, el cemento, como componente clave del concreto, también debe someterse a controles de calidad rigurosos. Los ensayos más comunes incluyen superficie específica, resistencia a la compresión, tiempo de fraguado, contenido de C3A, álcalis equivalentes y otros componentes químicos.
Los aditivos químicos, que se utilizan para modificar las propiedades de la mezcla, son otro elemento sometido a pruebas detalladas. Ensayos de compatibilidad con el cemento y los agregados, así como evaluaciones de su efecto sobre el tiempo de fraguado, la fluidez y la resistencia, son indispensables para asegurar que cumplan con los objetivos específicos del proyecto.
De igual modo, el agua utilizada en la mezcla debe ser de calidad controlada para evitar contaminantes que puedan afectar las propiedades del concreto. Según Morales, si el agua es potable no requiere análisis; de lo contrario, es necesario realizar pruebas de resistencia a la compresión y tiempo de fraguado, complementadas con análisis de cloruros, sulfatos, álcalis, sólidos totales y pH.
Etapas clave del control de calidad en obra
El vocero de Cementos Pacasmayo comenta que existen diversas etapas esenciales que garantizan el cumplimiento de las especificaciones técnicas y normativas. A continuación, detalla cada una de ellas.
1.- Planificación: Se detalla en el Plan de Calidad del Proyecto, el cual incluye el análisis de las especificaciones técnicas, la redacción de planes de inspección y ensayo, los procedimientos, registros y el plan de calibración de equipos de medición, estableciendo la base para la etapa operativa.
2.- Homologación de materiales: Se verifica que los componentes del concreto cumplan con los requisitos normativos y las especificaciones técnicas, asegurando su idoneidad para el proyecto.
3.- Validación de los diseños de mezcla: Este proceso comienza con cálculos teóricos, pruebas en laboratorio y validación a escala industrial en colaboración con el cliente.
4.- Control de la producción del concreto: Se ejecutan controles programados sobre los materiales, control del concreto en estado fresco y endurecido.
5.- Control de la colocación, protección y curado: Se asegura la correcta colocación y compactación del concreto, evitando problemas como su segregación y cangrejeras. También, se implementan procedimientos para mantener condiciones óptimas de humedad y temperatura durante el curado, incluyendo el uso de microclimas cuando sea necesario.
Ensayos para verificar resistencia, durabilidad y consistencia del concreto
Los ensayos para verificar la resistencia, durabilidad y consistencia del concreto en proyectos mineros son fundamentales para garantizar su desempeño en condiciones extremas. El jefe de calidad de Soluciones Constructivas de Cementos Pacasmayo refiere que el más común es el de asentamiento utilizando el cono de Abrams (ASTM C143). Asimismo, explica que para mezclas secas se emplea el consistómetro Vebe (ASTM C1170), mientras que en el caso de concretos autocompactantes, se mide mediante el flujo de asentamiento (ASTM C1611).
Este último, asegura, también contempla otros ensayos como el Anillo J (ASTM C1621), la caja en L (UNE-EN 12350-10), el V funnel (UNE-EN 12350-09) y la columna de segregación estática (ASTM C1610), que permiten evaluar otras características de la mezcla. Además, subraya que se debe medir la temperatura (ASTM C1064), el peso unitario y rendimiento (ASTM C138), el contenido de aire en la mezcla (ASTM C231/ASTM C173) y el tiempo de fraguado (ASTM C403).
Por otro lado, en cuanto al concreto endurecido, indica que se realizan pruebas de resistencia a la compresión (ASTM C31) y flexión (ASTM C78), extracción de núcleos diamantinos (ASTM C42), y la determinación del módulo de elasticidad (ASTM C469). De igual modo, añade que la permeabilidad se mide mediante penetración de agua bajo presión (UNE-EN 12390-8); mientras que para concretos reforzados con fibras, anota que se evalúa la tenacidad por flexión mediante carga central en paneles circulares, como en el caso del concreto lanzado (ASTM C1550).
Importante mencionar también que el monitoreo en tiempo real durante la producción y colocación del concreto es una práctica cada vez más utilizada en proyectos mineros. Sensores y equipos especializados permiten registrar parámetros como la temperatura, la resistencia temprana y la velocidad de fraguado, asegurando que el concreto cumpla con los estándares establecidos en cada etapa del proceso.
Tecnologías para el control de la calidad
El presentante de Cementos Pacasmayo señala que, actualmente, se utilizan tecnologías avanzadas para asegurar el control de calidad del concreto en todas las etapas. Explica que los sensores de temperatura monitorean el concreto desde su salida de planta hasta su endurecimiento, facilitando la medición del tiempo de fraguado (ASTM C1753) y estimando resistencias tempranas mediante el método de madurez, según la norma ASTM C1074). Además, resalta que las plantas modernas, con sistemas automatizados y laboratorios certificados (ASTM C1077), garantizan pruebas confiables mediante pozas de curado controladas y prensas automáticas.
Por otro lado, enfatiza la importancia de la implementación de herramientas digitales para mejorar la gestión y el control del concreto en obra. Por ejemplo, señala el PacasPro, la plataforma digital de Pacasmayo, que permite a sus clientes del segmento industrial “programar pedidos de concreto, visualizar el estado de su despacho, rastrear en tiempo real la ubicación de mixers o bombas, y recibir automáticamente los certificados de calidad del concreto suministrado”.
