Los depósitos minerales más fáciles de extraer ya no están. En casi todos los países con tradición minera, los yacimientos superficiales llevan décadas en explotación y lo que queda está más profundo, en roca más dura y bajo condiciones más extremas. La respuesta convencional es la voladura: dinamita, excavación por etapas, tiempos largos y riesgos considerables. China acaba de proponer una alternativa radicalmente distinta.
La Gangtie Jiliang —’Columna vertebral de acero’ en mandarín— es una tuneladora vertical de 500 toneladas y 8,1 metros de diámetro que el South China Morning Post describió como un «portaaviones subterráneo» por sus dimensiones y capacidad técnica. Desarrollada por China Railway Construction Heavy Industry Corporation (CRCHI) desde 2021, ya opera en un proyecto de extracción de mineral de hierro del grupo siderúrgico Ansteel en la provincia nororiental de Liaoning. Según Science and Technology Daily, es la primera máquina en el mundo capaz de perforar pozos verticales de cara completa en roca dura a más de 1.000 metros de profundidad.
El problema de cortar roca a un kilómetro de profundidad
El primer desafío técnico era el cabezal de corte. En túneles horizontales convencionales, las cuchillas atacan la roca de forma perpendicular a la cara de avance. El equipo de CRCHI asumió inicialmente que el mismo principio aplicaría en vertical, pero las simulaciones mostraban un desgaste desigual severo y una distribución de tensiones problemática al enfrentarse a formaciones de hasta 140 megapascales de resistencia a compresión.
La solución llegó de un objeto doméstico. Ke Wei, diseñador del sistema de excavación, explicó en declaraciones recogidas por Science and Technology Daily el momento de la intuición: «Anteriormente asumíamos que el equipo en un pozo vertical logra la máxima fuerza de rotura de roca cuando excava horizontalmente, por lo que las herramientas de corte estándar siempre estaban orientadas perpendiculares a la cara. Pero la experiencia de sacar punta a un lápiz nos recuerda que cuando la cuchilla se apoya contra el lápiz, un ángulo de corte menor facilita el afilado. Esto sugería que inclinar las herramientas de corte al perforar roca podría resultar en una mayor fuerza de rotura.» El equipo diseñó un cabezal cónico con corrección automática de alineación, mejoró el desgaste desigual de las cuchillas y optimizó la distribución de tensiones.
Sacar la roca del fondo: el equivalente a vaciar un edificio de 300 plantas sin ascensor
Resolver el corte fue solo la mitad del problema. El otro era la extracción del material triturado. En una tuneladora horizontal, los residuos caen por gravedad detrás del cabezal y se transportan hacia atrás. En vertical, caen justo delante del cabezal y bloquean el avance. Ding Zhangfei, director de diseño de la máquina, describió el reto con una comparación que Interesting Engineering recogió en su cobertura del proyecto: es como recoger la basura del tejado de un edificio de 300 plantas sin usar el ascensor.
El equipo probó distintos enfoques durante casi medio año antes de encontrar una solución viable. La inspiración definitiva vino de la noria china tradicional, un sistema de paletas en cadena que eleva agua de forma escalonada. Con ese principio como base, desarrollaron un sistema inteligente de extracción vertical que instala una tubería de conducción de 25 metros de longitud dentro del propio cabezal, capaz de mover hasta 120 metros cúbicos de roca por hora de forma continua, equivalente aproximadamente a la carga de una decena de camiones.
Revestir mientras se perfora: el tercer problema resuelto
A esas profundidades, las paredes del pozo están sometidas a presiones enormes del terreno y del agua subterránea. La solución convencional es revestir con hormigón, pero eso implica detener la excavación y esperar el fraguado. La Gangtie Jiliang incorpora un sistema que permite aplicar el revestimiento de hormigón de forma simultánea al avance, combinado con una estructura metálica de soporte que proporciona estabilidad inmediata sin necesidad de esperar a que el hormigón alcance su resistencia definitiva.
El conjunto de estas tres innovaciones —cabezal cónico inspirado en el sacapuntas, extracción vertical continua inspirada en la noria, y revestimiento simultáneo— convierte a la Gangtie Jiliang en algo cualitativamente diferente a las tuneladoras existentes: no solo perfora más profundo, sino que lo hace de forma continua y sin interrupciones estructurales. Por ahora opera en proyecto piloto en Liaoning, pero sus creadores tienen previsto ampliar su uso en los próximos años hacia yacimientos de antimonio, oro, wolframio y litio que hasta ahora permanecían fuera del alcance técnico de la minería convencional.
