15 octubre 2010

Ciencia y tecnología detrás del rescate de mineros en Chile




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Atrapados desde hace dos meses a 700 metros de profundidad en una mina del yacimiento San José, en el norte de Chile, los 33 mineros luego de 22 horas y 34 minutos, fueron rescatados gracias al esfuerzo humano y al uso de tecnología de punta. Tecnologías de vanguardia provenientes de NASA y JAXA, perforadoras de largo alcance como la T-130 y la Strata, software de avanzada, microproyectores modernos, fibra óptica ultraflexible y la no menos famosa cápsula Fénix, fueron algunos de los protagonistas "electrónicos y/o mecánicos" de una de las hazañas más exitosas en lo que a rescate bajo tierra se refiere. Veamos sus aplicaciones en el proceso de rescate:

- Las perforadoras:

Una Raise Bore modelo Strata 950, utilizada para la fabricación de chimeneas de ventilación; una inmensa sonda RIG 422 para perforaciones petroleras y la estrella de todas.. una Schramm T-130 usada para la construcción de pozos profundos de agua, logrando llegar hasta los 630 metros de profundidad, a un costos de operación diaria de alrededor de 18.000 dólares. Schramm Inc., fabricó el equipo móvil de perforación. El equipo usado, en particular, estaba en Chile y pertenece a una empresa chilena, Geotec Boyles Bros SA.

Perforadora-Raise Bore modelo Strata 950 - Plan A.


Perforadora Schramm T-130 - Plan B.


Sonda RIG 422 - Plan C.


- Software "Vulcan":

Utilizado en diseño minero para ir interpretando los datos que entregaba el sondaje. Además, se usaron instrumentos para medir la desviación de la perforación y tecnología para monitorear el estado del pozo.

- Fibra óptica de dos pelos:

Para las comunicaciones y el uso del sistema de videoconferencias. Dado que los mineros tenían que estar muy cerca del poliducto y dependían mucho de él, se utilizó una fibra óptica ultraflexible, que desarrolló NTT en Japón y que muy pocos han usado en el mundo. Es tan flexible que se puede doblar, incluso hacer un nudo, y aun así no se quiebran los pelos de fibra de vidrio.

- Un celular con un microproyector Samsung y otro 3M:

Los mineros pudieron recibir saludos de sus familiares y de las autoridades, además de disfrutar de los partidos de la selección y la gala del Bicentenario chileno.

Cámara de transmisión de video.


Software de avanzada para medir la desviación de la perforación.


Sistema de videoconferencias.


Comunicación Voz y Video vía móvil.


- Cámaras de infrarrojos y convertidores de creación taiwanesa:

Permitieron transmitir en vivo las operaciones de rescate, funcionaron en un ambiente húmedo y oscuro.

- Ustream:

Uno de los servicios más utilizados, gracias a las retransmisiones de diferentes señales. Cerca de 5,3 millones de streamings se desarrollaron durante el rescate, los records anteriores los tenían el funeral de Michael Jackson con 4,6 millones y el momento en que Obama asumió el poder en Estados Unidos, con 3,8 millones de visitas. El descenso de la cápsula al interior del yacimiento fue seguido en vivo por millones de telespectadores de todo el mundo.

- La telemetría:

Permitió que las mediciones de los signos vitales de los mineros llegaran a la superficie para su análisis.

- Calcetines de compresión:

Ayudan a prevenir las nauseas a medida que se produce el ascenso en la cápsula. Este tipo de medias están tejidas de tal forma que la compresión es menor en la parte alta de la pierna, y la idea es ayudar a la circulación de la sangre en las piernas y evitar la hinchazón.

Traje de “Hipora” con reflectantes (a prueba de humedad).


Calzoncillos con nanotecnología (JAXA).


- Medias con hilo de cobre:

Cuya propiedad bactericida impide que la humedad bajo la tierra provoque más infecciones. El cobre fue certificado como el único metal del mundo que tiene reconocidas propiedades benéficas en la prevención de agentes patógenos. Aceptado por la NASA y parte de las muchas Misiones Espaciales.

- Dieta líquida hipercalórica:

Se trata de una alimentación especial provista por la NASA para prevenir vómitos en caso de náusea en el ascenso, y que los mineros han estado consumiendo antes de subir.

- Gafas de sol:

Para prevenir daño a los ojos después de haber estado tanto tiempo sin ver la luz solar. Los anteojos fueron donados por la marca Oakley y proveen un 100% de protección contra los rayos ultravioleta. Estos anteojos Radar cuestan US$260 en EE.UU.

- Calzoncillos espaciales:

Desarrollados por la agencia espacial de Japón (JAXA), usan nanotecnología para mantenerse secos y sin olores. Confeccionados con el mismo material del utilizado por el astronauta japonés Naoko Yamazaki en su estadía de 2 semanas a bordo de la ISS y miembro de la misión Discovery de abril 2010.

- Traje liviano a prueba de agua:

Está hecho de “hipora”, una tela microporosa que aleja la humedad del cuerpo y que normalmente se usa en la ropa para montañismo. Los trajes cuentan con reflectantes y fueron hechos a la medida para cada minero.

- Aspirina:

Los mineros han consumido este medicamento para evitar la formación de coágulos en la sangre.

La cápsula Fénix 2.


- La cápsula Fénix:

Diseñada por un equipo de 20 ingenieros espaciales en el Centro de Investigaciones Langley de la NASA, en Virginia, EE.UU. Originalmente fue ideada por ingenieros alemanes en la década de 1955 y es una versión de la llamada ‘bomba-Dahlbusch’, un tubo de metal con el que se logró rescatar en otras oportunidades a mineros enterrados. La cápsula Fénix recorrió un trayecto de 622 metros realizando 78 trayectos de ascenso y descenso para evacuar a la superficie a los mineros atrapados.

- Arnés con sensores biométricos:

La tecnología de los arneses que monitoreaban los signos vitales de los mineros fue desarrollada Nueva Zelanda y permite transmitir a través de Bluetooth datos como temperatura corporal y ritmo cardíaco a un monitor en la superficie. Además de sujetar a la persona dentro de la cápsula, chequea los signos vitales del minero.

- Cinturones biométricos:

Como los usados por los astronautas de la NASA en sus simulacros o los soldados de elite del ejército estadounidense.

- Casco con linterna y micrófono:

Para protegerse y mantenerse comunicados.


Recursos humanos:

Sin inteligencia no es posible sacar provecho a las herramientas tecnológicas, por ello cabe mencionar a algunos que se destacaron en el uso de sus habilidades para manejar situaciones especiales:

Pablo Elissetche, subgerente de operaciones de Terraservice, empresa que operó la máquina que llegó hasta donde estaban los mineros. El ingeniero André Sougarret, jefe técnico del operativo y a quien muchos señalan como “el cerebro” de la operación.

Jeff Hart (Izquierda) celebra junto a Elizabeth Segovia (Centro), hermana del minero Darío Segovia, y a su compañero Matt Staffel (Derecha).


Jeff Hart y Matt Staffel, los "chicos que hicieron el trabajo sucio" en las perforadoras, quienes estaban perforando pozos de agua para el Ejército de Estados Unidos en Afganistán y, dada su experiencia, fueron reclutados por la empresa Geotec para operar la máquina que el sábado culminó la perforación del túnel.

Brandon Fisher, quien aplicó su experiencia en rescates mineros cuando recuperó nueve mineros que quedaron atrapados durante más de cuatro días después del colapso en las minas Quecreek, en el 2002. Al enterarse de que el rescate de los mineros chilenos podía demorar hasta Navidad, Fisher empezó a investigar la profundidad, el tipo de roca y las condiciones geológicas de la mina San José. Siempre estuvo convencido de que su compañía podía acelerar el rescate, y así lo hizo.

Ben Morris, ingeniero estadounidense de la compañía Zephyr, responsable de la elaboración de los dispositivos biométricos que usan los astronautas de la NASA, quien facilitó doce unidades a disposición de los equipos de rescate para controlar la salud de los mineros durante los más de 620 metros que recorrerán recluidos en las cápsulas Fénix.

James Michael Duncan, jefe del equipo técnico de la NASA, y cirujano pulmonar, quien llegó a la mina San José hace más de un mes para dirigir la elaboración de la cápsula Fénix. El doctor en psicología Albert Willard Holland, experto en manejo de equipos en situaciones de aislamiento, confinación y entornos estresantes; el urgenciólogo James Davis Polk, y el ingeniero experto en rescates submarinos Clint Cragg.

Felipe Mujica, gerente de Tecnología de Micomo, empresa encargada de montar la fibra óptica y parte de las comunicaciones. Pedro Gallo, microempresario de la zona, quien usó toda su creatividad para realizar un miniteléfono que pudiera pasar por el orificio, siendo el primer teléfono en llegar a la mina.

Esquema interno de la mina.


Condiciones del refugio.


Las condiciones dentro de la mina son extremas.


El rescate estaba previsto para durar unos 4 meses.


Las "palomas".

Durante más de 40 días dos pequeños conductos de un poco más de once centímetros de diámetro fueron la vía de comunicación entre el interior de la mina y la superficie. Las “palomas”, unos tubos de 3 metros de largo por unos 11 centímetro de diámetro, fueron el medio por donde les enviaron desde empanadas en forma de rectángulo (para festejar el Bicentenario chileno) hasta pequeños aparatos para asegurar la supervivencia. Por ellas pasaron colchones inflables con tecnología antitranspirante.

También fue enviada una balanza de pesca para control el peso, algo fundamental para saber cómo están comiendo. Además, una pequeña máquina fotográfica de 7 centímetros pero con un alto nivel de precisión –es de 12,5 megapixels– permite sacar fotos de las lesiones de la piel que tienen los mineros como producto de la extrema humedad. Esas imágenes han permitido enviar medicamentos y diagnosticar a distancia.

Planes de rescate.


Logística del rescate:

- Llegada de la perforadora: La perforadora T-130 completó el sábado pasado un hoyo de 622 m y 66 cm de diámetro hasta la galería subterránea donde se encuentran los mineros. Por ese hoyo serán izados los hombres.

- Uso de explosivos: Los mineros atrapados debieron realizar una explosión controlada en la galería para abrir espacio a la cápsula que va a bajar a rescatarlos.

- Revestimiento del ducto de escape: Se revistieron los primeros 56 metros del ducto, para protegerlo del desprendimiento de rocas.

- Bajada del rescatista a la zona de refugio: Un rescatista minero será el primero en descender por el hoyo hasta el fondo de la mina, seguido de un enfermero, otros tres socorrista mineros y otro enfermero, para ayudar a los mineros en su proceso de salida a la superficie. Ellos permanecerán abajo hasta que haya salido el último minero.

Comparativo profundidad de la mina y ubicación geográfica.


Proceso de perforación y rescate finalmente aprobado.


- Subida de los mineros vía cápsula: Los 33 mineros serán izados a la superficie en una cápsula de 4 metros de alto y 450 kilos de peso dotada de oxígeno, equipo de comunicación y arneses de alta tecnología que miden los signos vitales de cada uno de ellos. A los mineros se les proveerá de ropa de material especial, guantes, agua y lentes oscuros para que no sufran daños oculares tras tanto tiempo en la oscuridad. Los más hábiles subirán primero, pues estos tendrán la capacidad para resolver cualquier problema durante el ascenso. Luego de los hábiles, subirán los frágiles, entre los que están los de mayor peso, mientras que los últimos en salir serían los más fuertes, capaces de seguir colaborando y manejando la ansiedad de la espera.

- Atención médica: Cada minero que vaya saliendo será recibido por médicos y paramédicos de la Corporación Nacional del Cobre (Codelco) y la Armada de Chile, quienes le darán asistencia médica rápida en una carpa colocada justo al lado de la salida del orificio.

- Encuentro con familiares: Tras verificar que el minero esté en buena condición física, pasará a unos módulos especiales aislados, a pocos metros de la carpa médica, donde podrá reunirse con dos o tres familiares.

- Traslado a hospital por helicóptero: Luego serán trasladados en ambulancia hasta un helipuerto en la misma mina, construido para la ocasión, y llevados en helicópteros militares a una base militar (en un trayecto de unos 12 minutos) y de allí en ambulancia recorrerán unos 300 metros al Hospital Regional de Copiapó. En este lugar estarán un mínimo de 48 horas, para una revisión más exhaustiva.

Equipamiento de la cápsula.


Seguridad del minero en la cápsula.


Cápsula de rescate.


En la cápsula:

Para el rescate, los mineros son provistos de un traje liviano especial, a prueba de agua. También llevan un monitor del ritmo cardíaco para controlar sus signos vitales durante el ascenso; Además, cuentan con una mascarilla de oxígeno, y de audífonos con micrófono para estar en permanente contacto con la superficie. Bandas elásticas alrededor de las piernas previenen problemas circulatorios durante la travesía.

También tendrán otro dispositivo en un dedo para medir la cantidad de oxígeno. Los trabajadores deben salir con los ojos cerrados e inmediatamente se les dan anteojos oscuros para evitar cualquier daño a la visión.

La cápsula de acero, fabricada en Astilleros y Maestranza de la Armada Nacional, fue diseñada con una alta tecnología y asistida en su fabricación por ingenieros de la NASA. Contó con una salida de emergencia en el fondo, que permitía al minero que la ocupe, abandonarla si ésta sufre algún percance; en caso de que la cápsula se atore, los trabajadores pueden activar una serie de palancas dentro del cubículo para bajar nuevamente al fondo de la mina. El ascenso de cada minero a la superficie fue estimado entre 12 y 15 minutos. En el transcurso de los primeros rescates se le hizo un pequeño mantenimiento, cambiando algunas de sus ruedas laterales.

Existen tres de similares características: la 1, la 2 y la 3. Las primeras pruebas de deslizamiento al interior del ducto los días previos fueron realizadas por la Fénix 1, pero el rescate lo concretó su hermana, La Fénix 2. Fueron bautizadas así por las autoridades chilenas en alusión al mito del ave que renació desde las cenizas, tal como lo están haciendo ahora los mineros chilenos. a estructura metálica tiene cuatro metros de altura, pesa 460 kilogramos y tiene un ancho aproximado de 53 centímetros.

La jaula tiene dos partes: una fue pintada de blanco (superior) y la otra de azul y rojo (inferior), como son los colores de la bandera de Chile. Las partes azul y rojo conforman el "módulo vital" o principal que puede desprenderse de la parte superior, de presentarse algún problema en el momento del ascenso.


Por Juan Carlos Jiménez
Fuente: Varias.


Mensaje de esperanza: "Estamos bien en el refugio los 33".


Quantum opina:

Los mineros ahora deberán enfrentar una serie de chequeos médicos para iniciar el proceso de re-adaptación a vivir sobre la superficie, una vivencia que rara vez se ha visto y que quizás sólo se puede comparar con la experiencia que tienen los astronautas cuando vuelven después de estar meses sobre la Estación Espacial Internacional (ISS).

Algunos problemas que deberán enfrentar los mineros es la exposición al sol tras dos meses de oscuridad, efectos del aislamiento, falta de sueño y de higiene. Además podría haber problemas psicológicos, considerando su repentina transformación en celebridades.

El astronauta estadounidense Jerry Linenger comentó la situación de los mineros a CNN, relacionándola con su propia experiencia de 5 meses en la estación espacial rusa MIR, que lo dejó débil y con pérdida de masa ósea. Mientras en el espacio el problema es la falta de gravedad, la situación bajo tierra es diferente: “abajo en las minas tienes gravedad que te tira hacia abajo. Habrá desorientación, girar la cabeza podría sentirse como hacer 100 volteretas hacia atrás seguidas”.

Los mineros permanecerán en observaciones en el hospital de Copiapó durante dos días, para descartar lesiones oculares, se les tomen radiografías de tórax, se les hagan evaluaciones dentales y de posibles afecciones de la piel. "A cada minero le hemos prometido, como mínimo, seis meses de apoyo psicológico", dijo el ministro de salud de Chile, Jaime Mañalich. , quien evaluó que "todos empezarán a vivir experiencias muy fuertes: tendrán que enfrentar a la prensa y la fama; se encontrarán con que sus familias no son las mismas que cuando quedaron atrapados".

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