De la cocina a la montaña: túneles y minas con microondas

La construcción de túneles es una tarea que requiere mucho trabajo y tiempo. Es cierto que la voladura y la perforación van mucho más deprisa hoy en día que cuando nació esta especialidad de la ingeniería. Sin embargo, sigue siendo un proceso lento, aunque esto podría cambiar gracias a investigadores de la Montanuniversität Leoben (Austria) - universidad de minería, metalurgia y materiales - que han conseguido recientemente facilitar la excavación mediante el uso de microondas. Su efecto es "rompedor" y no sólo acelera el proceso de construcción, sino que abarata mucho su consumo energético.

Cuando se excava en roca dura, primero hay que romperla mediante un proceso, sea mediante voladuras o utilizando maquinaria pesada, como una tuneladora. En ambos casos, sin embargo, la mayor parte de la energía no se utiliza para fragmentar la roca, sino que se pierde en forma de calor. Los investigadores de la Montanuniversität Leoben pensaron que se trata de un enorme despilfarro y buscaron una forma de utilizar la energía de forma más eficiente. Lo que encontraron fue una solución en forma de energía térmica (mediante el uso de microondas), que se utiliza directamente para romper la roca.

El principio no es nuevo. Ya en la Edad Media se calentaba la roca con fuego cuando se extraía para hacerla frágil. Como el granito, por ejemplo, está compuesto por diferentes tipos de piedra, se calientan a diferentes niveles, lo que a su vez provoca tensiones y grietas. Sin embargo, la llama abierta es peligrosa en la minería y tampoco es tan eficaz como el calentamiento mediante microondas desarrollado por las cátedras de mecánica, física y minería de la universidad de Leoben. Aquí se utiliza un sistema de microondas que, con 25 kilovatios, proporciona más de 25 veces la potencia de un horno microondas de cocina. Las microondas se agrupan mediante una guía de ondas, que a su vez puede irradiar la roca con precisión milimétrica. El calentamiento milimétrico no sólo crea diferencias de temperatura entre los distintos tipos de roca, sino que también lo hace entre la roca irradiada y la adyacente más fría, lo que aumenta la tensión y acelera aún más la fragmentación.

Los experimentos han demostrado que se pueden conseguir mejores efectos con pulsos cortos de aproximadamente un segundo, especialmente intensivos en energía, que con pulsos más largos con el mismo aporte energético. De este modo, la roca irradiada se calienta muy rápidamente mientras que el calor no permanece durante mucho tiempo para que no se extienda a las zonas circundantes. Por tanto, la tensión resultante es mayor.
El proceso de degradación mecánica no se sustituye por el tratamiento con microondas, pero se facilita enormemente. En general, el método permite reducir la necesidad de energía en un diez por ciento. El ahorro de tiempo es aún mayor. En comparación con los métodos convencionales, el tiempo de construcción puede reducirse hasta un 50%.

Con el túnel de base de Brenner (BBT) se está construyendo actualmente el túnel más largo del mundo. Una vez terminado, la conexión ferroviaria entre Austria e Italia tendrá 64 kilómetros de longitud, superando en 7 kilómetros al anterior poseedor de este récord, el túnel de San Gotardo. En total, los dos tubos principales con los túneles de reconocimiento y las rutas de conexión y acceso alcanzarán 230 kilómetros. Esto también es absolutamente un récord mundial que además supondría un ahorro energético del 10% y la posibilidad de acortar el tiempo para su finalización, que está prevista para 2025.