DISTINTIVO DE CALIDAD ADIF DE CANTERAS SUMINISTRADORAS DE BALASTO ÁREA A:

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1 DISTINTIVO DE CALIDAD ADIF DE CANTERAS SUMINISTRADORAS DE BALASTO ÁREA A: Aplicaciones de los áridos. Calidad de producción y de producto. Áridos para hormigones, prefabricados, morteros, carreteras, balasto, escollera y otras aplicaciones. LUIS E. SUÁREZ ORDÓÑEZ LICENCIADO EN CIENCIAS GEOLÓGICAS, LICENCIADO EN DERECHO Y MASTER EN INGENIERÍA GEOLÓGICA DIRECTOR DE CALIDAD, MEDIO AMBIENTE Y SS.II. (DCMASI) ADIF Tlf: lsuarezo@adif.es NAZARET SEVILLANO ARRIBAS LICENCIADA EN CIENCIAS GEOLÓGICAS TÉCNICO DE CONTROL DE MATERIALES Y PROSPECCIONES INECO TIFSA Tlf: amadrigal@adif.es RAMÓN CAPOTE DOCTOR EN CIENCIAS GEOLÓGICAS. UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID Tlf: capote@geo.ucm.es RESUMEN REMITIDO El Distintivo de Calidad otorgado por ADIF a una cantera, engloba tanto la calidad geotécnica de la masa canterable, la planta de fabricación y los frentes de explotación, de manera que se garantice, que el balasto producido se comporta adecuadamente en vía. Los certificados del Distintivo de Calidad ADIF tiene una vigencia de cinco años, por lo que deben actualizarse con carácter quinquenal. El procedimiento a seguir para la obtención del Distintivo de Calidad consta de varias fases: una primera fase de estudio en la que los técnicos de ADIF realizan una inspección inicial de la cantera solicitante, y toman unas muestras para realizar ensayos de laboratorio preliminares, principalmente el de desgaste (Coeficiente de Los Ángeles); superada esta fase, se inicia la fase de estudio propiamente dicho, que consta de tres objetivos generales: demostrar la calidad geotécnica de la roca, demostrar la calidad de la planta y verificar la viabilidad y capacidad para asegurar los suministros de balasto. En esta fase se redacta el estudio geológico y de explotación en el que se estudia la calidad geotécnica de la roca y el estudio geológico del entorno de la cantera, estudiando la información geológica publicada de la zona y realizar una cartografía de la zona de estudio. De esta forma se analizan las litologías, la estructura tectónica y el marco geomorfológico del área de estudio, con la finalidad de conocer los tipos de roca que existen en la explotación. 1

2 La calidad de la roca se establece mediante ensayos de laboratorio realizados sobre muestras tomadas en los frentes. Los ensayos realizados a las muestras requieren unas connotaciones técnicas propias que se especifican en el P.A.V /7ª Edición. Otra parte importante del estudio es el análisis de la planta de tratamiento y del conjunto de la maquinaria y medios de producción. Por ello se han de verificar las características de la trituradora primaria, los molinos secundarios y las cribas que intervienen en el proceso de fabricación del balasto. Para el análisis de la viabilidad y continuidad de los suministros, se tiene en cuenta la evolución de las reservas de la cantera, el estudio de impacto ambiental y las medidas correctoras durante la explotación, de manera que estén solventados los posibles problemas que puedan surgir durante la vigencia del Distintivo de Calidad. 1. INTRODUCCIÓN El Distintivo de Calidad ADIF para canteras suministradoras de balasto, se otorga a aquellas canteras en las que se demuestra que se explota una roca con las características geotécnicas que son necesarias para que el balasto se comporte correctamente en vía y en las que además la planta de elaboración reúne las condiciones requeridas para obtener balasto de calidad con ese material. La roca debe tener una resistencia a la rotura (resistencia a la compresión) suficiente que evite que las piedras se rompan, provocando el cambio de granulometría. Además debe tener una resistencia al desgaste que haga que no se formen finos que puedan disminuir la permeabilidad de la banqueta de balasto. Igualmente ocurre con otras propiedades, como la absorción de agua y resistencia a la helada. Finalmente la planta debe tener la maquinaria y organización adecuadas para que el balasto no presente defectos de forma (lajas) o granulometría. Para garantizar que la explotación reúne las características necesarias ADIF otorga el Distintivo de Calidad a las canteras que pueden suministrar balasto de calidad durante un tiempo de cinco años y para ello se requiere realizar un proceso de estudio cuya estructura se especifica en una Norma para la obtención de esta acreditación. En esta norma se especifican las fases del estudio, las tareas que lo componen (trabajos de campo, ensayos), las características del material y la planta. Este estudio lo tiene que llevar a cabo un técnico o empresa externos a la empresa que lleva la cantera. En resumen los objetivos del estudio a realizar son: - Establecer la calidad geotécnica de la roca - Verificar la calidad e idoneidad de la planta - Asegurar que la explotación es viable para asegurar la continuidad de los suministros El conjunto de canteras con el Distintivo de Calidad forman una red en la que se distribuyen de forma que puedan atender a las necesidades de balasto en todas las líneas ferroviarias de la Red Ferroviaria de Interés General (Figura 1). 2

3 En general las rocas aptas para elaborar balasto son rocas silíceas de grano fino y tendencia a fábricas granulares, con alta resistencia a la compresión y desgastes bajos. Este tipo de rocas se encuentran en todos los grandes grupos de rocas, plutónicas, volcánicas, metamórficas y sedimentarias. Entre las primeras las óptimas son la ofitas y diabasas, pero son adecuadas también las serpentinitas, las dioritas, los porfidos y los granitos. Estos últimos tienen que ser granitos con mucho cuarzo y grano fino. Entre las rocas volcánicas se utilizan los basaltos, las andesitas y las traquitas. Las rocas metamórficas más adecuadas son las corneanas, rocas que son de textura granulas y grano fino, pero son también utilizadas las anfibolitas y algunos tipos de milonitas, a pesar de que éstas tengan una fábrica foliada. Finalmente entre las rocas sedimentarias las únicas aptas son las cuarcitas, sólo ciertos tipos, pues en general presentan algunos problemas (tabla 1). RICHINOL LA GOTERA MIBASA ARRIBELTZ PEÑA CALDERA RAIROS ASTARIZ MINERA OFITA DEL NORTE BUENAVISTA SANTUTIS SALINILLAS OFITAS SAN FELICES OFITA NAVARRA ARNÓ MAGÁN IVONNE EL PILAR ILUSTRACIÓN ALDEAVIEJA HOYA DE LOS TORILES ALPEDROCHES LA ALFORJA PUIGMARI LOS PLANTÍOS CANTERAS DE ÁVILA LA CURVA SANDRA PEÑAS ARAGONESAS FRADE VILLALUENGO EL ALJIBE MARINA NEGRO VILLAR LAS HERRERÍAS SAN CARLOS EL VÉRTICE LA RIVERA CABEZO NEGRO UMBRÍA JABATA EL MANZANITO LAS ARENILLAS LLANOS DEL PINO OFICARSA SIERRA CARRASCOY CERRO SILLADO EL PÁRAMO CANTERAS CON DISTINTIVO DE CALIDAD ADIF A 1 ENERO ª Ed. CON DISTINTIVO DE CALIDAD ADIF - "TIPO1", CON SUMINISTRO CON DISTINTIVO DE CALIDAD ADIF - "TIPO1", SIN SUMINISTRO CON DISTINTIVO DE CALIDAD ADIF - "TIPO2", CON SUMINISTRO CON DISTINTIVO DE CALIDAD ADIF - " TIPO2", SIN SUMINISTRO Figura 1.- Distribución de canteras con el Distintivo de Calidad (año 2009) 3

4 GRUPO ROCAS TIPO DE ROCA PORCENTAJE Plutónicas (55,87 %) Volcánicas (14,10 %) Metamórficas (17,64 %) Granito Diorita Serpentina Pórfido Ofita Diabasa Andesita Traquita Basalto Corneana Anfibolita Milonita 17,64 26,47 5,88 5,58 11,76 11,76 Sedimentarias 11,76 % Cuarcita 11,76 Tabla ORGANIZACIÓN GENERAL DEL ESTUDIO Cuando la cantera solicita a ADIF abrir el proceso de obtención del Distintivo de Calidad ADIF, aportando ya una información básica, se realiza una primera fase de estudio en la que los propios técnicos de ADIF realizan una inspección inicial y toman unas muestras para realizar ensayos de laboratorio preliminares, principalmente el de desgaste (Coeficiente Los Ángeles). Superada esta primera fase se inicia la fase de estudio propiamente dicho. Ésta consta de una serie de tareas que se ajustan a tres ejes principales de acuerdo con los objetivos generales, demostrar la calidad geotécnica de la roca, demostrar la calidad de la planta y verificar la viabilidad y capacidad para asegurar suministros. El cuadro de la figura 2 muestra la distribución de estas tareas. 4

5 ANTECEDENTES CANTERA ANTECEDENTES GEOLÓGICOS ACCESOS Y ESTACIÓN CARGA CARTOGRAFÍA GEOLÓGICA SÍNTESIS ANÁLISIS DE COSTES MAPA GEOLÓGICO DE FRENTES ESTUDIO GEOTÉCNICO ANÁLISIS DE LA PLANTA MAPA GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE FRENTES IMPACTO AMBIENTAL TOMA DE MUESTRAS ESTUDIO PETROGRÁFICO PLAN DE RESTAURACIÓN ENSAYOS DE LABORATORIO CÁLCULO DE RESERVAS VIABILIDAD DE EXPLOTACIÓN CALIDAD DE LA ROCA CALIDAD DE LA PLANTA HOMOLOGACIÓN Figura 2.- Diagrama de flujo del trabajo Existe una secuencia temporal en el estudio que comprende una fase previa de análisis de información previa y preparación de campañas de campo, una segunda fase de trabajos geológicos y geotécnicos de campo y recogida de muestras, una tercera fase de laboratorio y gabinete, en la que se realiza el estudio petrográfico, los ensayos de laboratorio para ver propiedades geotécnicas y los trabajos de análisis de datos de campo geológicos y geotécnicos y elaboración de mapas y cortes geológicos. Una última fase es la de elaboración de la memoria final (Figura 3). 5

6 FASE 1ª) Trabajos Previos de Gabinete 2ª) Trabajos De Campo 3ª) Trabajos De Laboratorio y gabinete 4ª) Elaboración de memoria Situación geográfica Consulta de mapas topográficos y foto aérea Reconocimient o de accesos y estación de cargue Cartografía geológica Consulta mapas geológicos. Sensores remotos. Foto aérea Cartografía de campo. Toma de datos geológicos. Sondeos. Geofísica Elaboración de mapas y cortes. Análisis de datos Estudio petrográfico Consulta de informes previos y de bibliografia geológica de la zona Toma de muestras de litologías y grados de alteración Estudio de láminas delgadas. Contajes de fases minerales. Difracción de rayos X Ensayos de laboratorio Análisis de informes y hojas de ensayos previos Toma de muestras en, al menos, cuatro puntos Desgaste Compresión simple. Franklin Absorción Densidad SO4 Mg TABLA 3.0. Estudio geotécnico Análisis crítico de informes previos Toma de datos Diaclasas Montera Agua Análisis de estabilidad. Problemas de agua. Sectorizació n geotécnica Estudio de la planta de tratamiento Recogida de planos y listas de maquinaria Inspección de los frentes y la planta : Arranque Cargue Transporte Machaqueo Cribado Acopios Redacción de la memoria Digitalización de planos y figuras Elaboración de anexos Plan de explotación Recogida de antecedentes y planos de labores Análisis de viabilidad económica Recogida de datos de la empresa Cálculo de reservas. Evaluación de costes. Ratios Estudio de impacto ambiental Recogida de datos y mapas previos. Informes medioambientales de la CC.AA. Polvo y ruidos. Vegetación. Paisaje. Fauna Análisis de datos. Propuest a de restauración Figura 3.- Distribución temporal de las tareas que componen el estudio para la obtención del Distintivo de Calidad. Lo primero que hay que realizar es el marco geográfico de la cantera, los accesos a la misma y la distancia y características de la estación de carga del balasto. Estos datos se expresan sobre un mapa topográfico de escala 1: ESTUDIO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO El eje principal del estudio es el que tiene por objeto demostrar la calidad del material. Para ello se realiza un estudio geológico del entorno y de los frentes de la cantera. Se parte de toda la información contenida en trabajos anteriores de la cantera y de la información geológica pública disponible (mapas geológicos de diversas escalas, publicaciones, tesis doctorales, etc). El estudio geológico lleva dos fases. En la primera, que es de síntesis, se realiza una cartografía geológica a escala 1: del entorno de la cantera (Figura 4) y se analizan las litologías, la estructura tectónica y el marco geomorfológico del área. Se trata de ver qué tipos de roca hay en la explotación, con qué extensión se presentan, lo que da una primera idea de reservas, y cómo se distribuyen dependiendo de la estructura tectónica. La geomorfología da idea de procesos activos que pueden afectar a la explotación (erosión, inundaciones, etc) o a la calidad de la roca (meteorización). 6

7 Guijuelo 900 LEYENDA C UATERNARIO Coluviones r Aluviones TERC IA RIO Arc osas, arc illa s 83 Barranco de Mulas Form ac ion Aldeatejad a Esquistos, metasamitas Arroyo de Fuentelinar Falla de Tala Guijo d e Av ila VENDIC O- CAMBRICO Formacion Monterrubio Esquistos bandeados Esquistos,metasamitas, porfiroides CANTERA LOSPLANTIOS Conglomerados, esquistos Esquistos mosqueados Arroyo Argusin N Arroyo Pizarroso 2 3 Rocas de meta morfismo de contacto Rocas igneas Corneanas nodulosas Corneanas masivas Monzogranitos, granodioritas Fuentes d e Bejar Falla Diques de cuarzo La Cabeza de Be jar Esquistosidad Figura 4.- Ejemplo de mapa geológico de síntesis. La segunda fase del estudio geológico se realiza mediante una cartografía geológica de escala 1:2.000 (Figura 5) y trata de analizar la zona de frentes, las litologías de detalle presentes, entre ellas la roca de interés, la estructura y los diferentes aspectos geológicos complementarios, como suelos y profundidad de la capa meteorizada. Planta de tratamiento Cantera IGNACIO PF-4 M-4 Derrubios, rellenos antróp icos Co rneanas Diques de cua rzo PF-3 M-3 PF-1 M-1 Porfidos graniticos PF-2 M-2 Granitos b iotitic os Zona a ltera da Figura 5.- Ejemplo de mapa geológico-geotécnico de detalle, escala 1:

8 Este mapa de detalle es la base además para los estudios geotécnicos posteriores y para elegir la situación de las muestras a estudiar en laboratorio. Este mapa es finalmente un mapa geológico-geotécnico y sobre él se realiza también un proceso de sectorización de la cantera. El estudio geológico se completa con un estudio petrográfico con objeto de clasificar la roca y establecer su composición mineral. Este estudio conlleva una recogida de muestras para realizar sobre lámina delgada un análisis petrográfico convencional que, a su vez lleva dos partes. Primero un estudio cualitativo de la composición mineral y de la fábrica de la roca. Con esto ya se puede clasificar pero todavía hay otra fase donde esta clasificación se hace de forma cuantitativa (Figura 6). Se realiza un contaje de minerales sobre platina integradora y se da la composición en tantos por ciento de cada mineral. Un aspecto importante a tener en cuenta es la presencia de alteraciones en los diferentes minerales. En caso de ser necesario se realiza un estudio semicuantitativo de la composición mineral mediante difracción de rayos X. Esto es necesario cuando hay matrices afaníticas muy finas o alteraciones importantes. ESTUDIO PETROGRÁFICO TOMA DE MUESTRAS ESTUDIO DE VISU DE MUESTRA DE MANO PREPARACIÓN DE LÁMINAS DELGADAS PREPARACIÓN DE POLVO ESTUDIO EN MICROSCOPIO PETROGRÁFICO DIFRACCIÓN DE RAYOS X MINERALOGÍA CUALITATIVA TEXTURAS Y ALTERACIONES ESTUDIO EN PLATINA INTEGRADORA MINERALOGÍA CUANTITATIVA MINERALOGÍA SEMICUANTITATIVA CLASIFICACIÓN DE LA ROCA, ALTERACIONES, MINERALOGÍA Figura 6.- Diagrama de flujo del estudio petrográfico Además de la roca matriz interesa el comportamiento del macizo de rocas. Esto es importante porque en los frentes puede haber problemas geotécnicos que comprometan la continuidad de la explotación, concretamente problemas de inestabilidad por deslizamientos en los taludes o fenómenos de vuelco. Las rocas son resistentes a la rotura pero la presencia de una red de discontinuidades, normalmente diaclasas sistemáticas, facilita la rotura por dichas discontinuidades, que actúan como planos de debilidad. Los tipos de rotura son normalmente deslizamiento en bloque (deslizamiento plano), deslizamiento en cuña, vuelco o rotura circular en casos de macizos 8

9 extremadamente fracturados. Se realiza un estudio convencional que conlleva un análisis de la red de fracturación del macizo, estableciendo propiedades tales como número de familias de diaclasas, orientación, continuidad, espaciado y forma de los bloques de roca. Además se estudian las propiedades de influencia mecánica, como rugosidad y ondulación, rellenos, grado de meteorización y presencia de agua. Con estos datos se lleva a cabo un análisis de estabilidad y se establecen los tipos de rotura posibles en cada talud de los frentes. Estos datos, junto con los de espesor de la montera y propiedades mecánicas que se obtienen en el estudio de laboratorio llevan a la sectorización de la cantera. ADIF no otorga el Distintivo de Calidad a toda la cantera como una unidad sino que lo hace por frentes o sectores, sólo para aquellos que reúnan las condiciones requeridas y dejando fuera a los que no lo hacen. Esta sectorización se expresa sobre el mapa geológicogeotécnico de escala 1: ENSAYOS DE LABORATORIO La calidad de la roca se establece mediante ensayos de laboratorios realizados sobre muestras tomadas en los frentes. Estos ensayos tienen por objeto por un lado ver las propiedades del material y por otro verificar que el proceso de elaboración en la planta es el adecuado. Cada uno de estos aspectos tienen sus ensayos específicos. Los tipos y norma de ensayos se especifican en la Norma N.A.V /4ª Edición de obtención del Distintivo de calidad ADIF y en la Norma N.A.V /2ª Edición, de características técnicas del balasto. Los ensayos para establecer la calidad de las rocas y sus límites son los siguientes. Coeficiente Desgaste Los Angeles. Esta propiedad es básica y mediante ella se clasifica en balasto en los siguientes tipos: Balasto tipo 1: <14 % (apto para líneas de Alta velocidad) Balasto tipo 2: <16 % Balasto tipo 3: <20% Usos especiales: <12% Resistencia a la compresión. El material debe tener una resistencia >1.200 Kg/cm2 Absorción de agua. Se trata de que el agua no absorba agua que pueda helarse y fragmentar la piedra. Su límite es < 0,5. Si hay una absorción mayor pero menor de 1,5 % hay que realizar un ensayo resistencia a la heladicidad mediante sulfato magnésico. Resistencia a la acción del sulfato magnésico: <4 % Densidad de la roca Densidad del balasto Ensayo de ebullición Sonnebrand en rocas basálticas: cambio CLA <5 % Los ensayos para verificar la calidad del proceso de elaboración en la planta son los siguientes: 9

10 Homogeneidad, si fuera necesario Granulometría Limpieza: Suma retenido 40 y 31,5 >50% Partículas finas < 0,6 Polvo: <0,5% Elementos aciculares y lajosos: Índice de forma: <10 % Elementos retenidos entre 25 y 16 mm: <27% Elementos granulares menores de 16 mm: <5% Longitud máxima de partículas(100 mm): <4% Todos estos ensayos se realizan en laboratorios homologados sobre muestras recogidas en el marco del estudio en los frentes, procurando que haya un número representativo de muestras para caracterizar los diferentes bancos de los frentes pero a este estudio se añade un análisis de los datos de ensayos anteriores, concretamente los que se realizan por parte de ADIF para control de la calidad de los suministros y elaboración del sistema de calidad de Penalización por Incumplimiento Tolerado (PIT), que son proporcionados por ADIF a los técnicos que realizan el estudio. 5.- LA PLANTA DE TRITURACIÓN Una parte importante del estudio es el análisis de la planta de tratamiento y del conjunto de la maquinaria y medios de producción (arranque, transporte, trituración y cribado). Se trata de ver las características de la trituradora primaria, los molinos secundarios y las cribas que intervienen en el proceso del balasto. Respecto a la criba de balasto es muy importante analizar la disposición de los diferentes pisos (naturaleza, forma y tamaño de luces, superficie y dispositivo cazalajas). Además hay que establecer la organización de la planta, la disposición de cada elemento en el circuito del balasto (Figura 7). A estos aspectos hay que añadir el análisis del laboratorio de autocontrol de la cantera, lo que es importante para ajustar la producción a los requerimientos de calidad marcados en la Norma N.A.V /2ª Edición. 10

11 PRE-STOCK ML-1 TIERRAS MOLINO IMPACTOR MCH CT-1 CT-2 CRIBA CVF TOLVA DE BALASTO MB MACHACADORA DE MANDÍBULAS TOLVA DE OTROS ÁRIDOS ML-2 MOLINO IMPACTOR CT-6 RECHAZO CT-3 CT-4 BALASTO CT-5 PISO SUPERIOR: GOMA 7 m 63 mm 2,1 m C-1 CRIBA DE ALASTO PISO MEDIO: MALLA METÁLICA 7 m 25 mm 25 mm 2,1 m 75 mm 75 mm 30 mm PISO INFERIOR: MALLA METÁLICA 25 mm 2,1 m 7 m Figura 7.- Ejemplo de organización y funcionamiento de una planta de tratamiento de balasto. 6.- ANÁLISIS DE LA VIABILIDAD Y CONTINUIDAD DE SUMINISTROS Finalmente el estudio trata de demostrar que los suministros están garantizados en una cantera viable. Esta parte del estudio comprende por un lado del impacto ambiental y las medidas correctoras durante la explotación y al acabar la vida de la cantera, con lo que no habrá problemas con la autoridad medioambiental. Normalmente las canteras en operación disponen de este tipo de estudios y por ello se trata de llevar a cabo una revisión de ellos. Los impactos sobre el paisaje, la topografía, la hidrografía, la fauna, la flora, la atmósfera y los suelos se analizan y se evalúa el impacto y la forma en que se piensa corregir tanto durante la explotación como en la fase de restauración final. El estudio de impacto ambiental comprende los siguientes aspectos (Figura 8): 11

12 Figura 8.- Cuadro de organización del estudio de impacto ambiental. Un aspecto clave es la evaluación de reservas, de la que depende la continuidad de suministros. En este punto se diferencia entre las reservas seguras y las posibles en la zona. 7.- MEMORIA DEL ESTUDIO La memoria debe describir todos los aspectos comentados, aportar los datos y realizar las recomendaciones que sean precisas para corregir posibles aspectos deficientes. Además de un resumen de todas las características y resultado de ensayos se acompaña un ficha con todos los resultados, además de las fechas de solicitud del Distintivo y de concesión, en su caso, del mismo por parte de ADIF. Los capítulos de que consta la memoria son los siguientes: MEMORIA 1.- Antecedentes y objetivos 2.- Situación geográfica y geológica 3.- Cartografía geológica Escala 1: Escala 1: Estudio petrográfico 5.- Ensayos de laboratorio Estudio geotécnico y sectorización de la cantera Estudio de estabilidad de taludes Características hidrogeológicas Sectorización geotécnica 7.- Sistema de Explotación 12

13 8.- Estudio de la planta de tratamiento Maquinaria de los frentes Maquinaria de transporte Planta de trituración y cribado Zona de acopios y otras instalaciones 9.- Estimación de reservas canterables 10.- Estudio de Impacto Ambiental 11.- Conclusiones y recomendaciones 12.- Anexos Planos geológico y geológico-geotécnico Fotografías (frentes, láminas delgadas, planta) Resultados de ensayos de laboratorio (histórico de ensayos de control y ensayos dentro del marco del estudio) 13