O processo de mudança tecnológica na mineração do século XIX: a reconstrução histórica da cadeia de inovações1



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3.2.1 Prospecção e Exploração


Segundo Newell(1986), minérios metálicos originam-se como corpos de minério inorgânicos que foram quebrados e dispersados ou estão depositados em fraturas ou fissuras em rochas metamórficas da crosta terrestre. As estruturas dos minérios são infinitamente variáveis, revelando-se de veios e filões a massas de rocha brutas ou blocos de minerais disseminados mais ou menos uniformemente. Minério aproveitável refere-se à ocorrência que contém alta e suficiente concentração de mineral a ser trabalhado lucrativamente sob as condições existentes. Em outras palavras, para justificar a sua exploração o depósito mineral deve ser economicamente viável. Por outro lado, se minérios pobres contêm um percentual menor de metal, geralmente só podem ser trabalhados economicamente mediante tecnologia específica para seu tratamento.

A exploração de depósitos minerais no período anterior a 1870 dependia mais da habilidade geológica e da informação oral do que de inovações tecnológicas. Os depósitos minerais passíveis de ser trabalhados e localizados próximos à superfície eram achados por exame de amostras superficiais ou rochas afloradas. Determinar as propriedades físicas dos vários minerais - resistência/dureza, densidade e reações químicas a testes de fusão - ajudava a identificá-los onde não estavam prontamente aflorados. Testes (ensaios químicos) foram criados para determinar o teor ou proporção de vários metais em minérios e para indicar se um dado minério metálico compensaria o tratamento uma vez que fosse minerado. Somente por limpar a superfície e construir minas para testes ou por amostragem de minérios nas galerias e túneis das minas trabalhadas, os operadores poderiam com segurança assegurar a extensão e forma dos depósitos minerais e decidir sobre a continuação dos trabalhos de aprofundamento.17

De um modo geral, olhando para os prazos e riscos envolvidos em explorar depósitos passíveis de ser minerados, a indústria de mineração durante o século XIX desenvolveu inovações muito úteis para se detectar e delimitar depósitos minerais abaixo da superfície. Entretanto, somente no século XX, com as descobertas da geofísica, maiores avanços seriam alcançados.

A maior inovação em prospecção, durante esse período, foi a perfuratriz exploratória (perfuratriz diamantada), uma broca rotativa com fluido circulante que permitia aos operadores testarem as características e valor das minas e pedreiras, por esgotar as amostras centrais dos estratos formados em grandes profundidades. O núcleo do depósito poderia ser analisado para indicar o tamanho do corpo do minério e a quantidade de metal recuperável em cada tonelagem de minério. Esta foi uma inovação adaptada da primeira perfuratriz prática com ponta de diamante desenvolvida por um engenheiro francês, Rodolphe Leschot, em princípios de 1860, ao cavar um túnel de estrada de ferro no Monte Cenis entre França e Itália. O princípio de empregar diamantes industriais envolvidos em ferramentas de escavação, com cortadores em hélice, foi empregado também simultaneamente na Inglaterra. Essa máquina teve numerosos aperfeiçoamentos para transformar uma grande inovação em uso prático. Os melhoramentos fizeram a perfuratriz diamantada altamente adequada para mineração, e informações sobre ela se espalharam através de publicações populares e profissionais especializadas. A despeito de seus aperfeiçoamentos e do uso com sucesso em algumas minas, sua popularidade na indústria de mineração foi limitada pelas primeiras dificuldades tais como: uma máquina complicada e sensível de operar que freqüentemente emperrava ou quebrava; sua manutenção difícil provocava atrasos devido à falta de material para reparar defeitos no próprio local de trabalho. Em resumo, a perfuratriz diamantada poderia somente ser eficaz na medida da habilidade e conhecimento de seus operadores, e seus altos custos de operação tornaram seu uso antieconômico em muitos casos.


3.2.2 - Extração18


É fundamental ressaltar, neste tópico, que a mineração subterrânea é sempre mais complexa, demanda tecnologia especializada e constitui um processo intensivo em trabalho na extração dos minerais, porque envolve altos custos. Se o corpo do minério for maior e próximo à superfície, ele pode ser deslocado por métodos de abertura da mina – o que significa cavar o minério de uma grande abertura na superfície. Por outro lado, na mineração subterrânea é necessário perfurar galerias ou cavar túneis e empreender trabalhos laterais numa série de níveis para acessar o depósito mineral. Algumas vezes também é necessário sustentar a abertura em solo instável pela colocação de vigas de madeira e então, finalmente, extrair o minério.

Como a mineração consiste de extrair o depósito mineral incluso em formações rochosas sólidas por meio de minas abertas, trincheiras ou minas subterrâneas, esta atividade requer ferramentas especiais e, algumas vezes, trabalhadores especializados. Trabalhos de superfície eram tradicionalmente desempenhados por broqueiros, que extraíam o minério produtivo e a rocha morta ao nível da superfície por escavação e explosão, e carreiros (pião de mina), que recolhiam o minério e carregavam os carros/caminhões. As tarefas auxiliares subterrâneas, em conexão com perfuração e escavação, são: carregamento e transporte, ventilação, desaguamento da mina, sustentação das paredes da mina com vigas de madeira e manutenção de rotina, sendo exercidas pelos ‘trabalhadores do dia’ ou ‘operários’.

Sobre o processo de extração é importante observar três aspectos: geração e transmissão de energia, perfuração e desmonte. Primeiramente, devido às peculiaridades do setor mineral, durante o século XIX a tendência foi multiplicar a energia através de meios mecânicos. Isto consistiu de aplicar novas fontes de energia e sistemas mais eficientes de transmissão de energia para operações de mineração. Enquanto o uso da corrente foi limitada as operações subterrâneas de mineração, porque ela não poderia ser transmitida a qualquer distância sem considerável perda de eficiência, ela foi empregada na superfície para substituir a tradicional força dos cavalos para a extração do minério do interior da mina para a superfície e seu transporte. Ela também foi usada para bombeamento de água nas minas neste mesmo século, e por volta de 1850 ela foi aplicada para acionar perfuratrizes. Como Newell (1986, p.18) ressalta, “the turning point came in the late 1860s and early 1870s when compressed air was introduced as the first efficient, practical means for replacing human and animal labour in underground operations”.19 Esse tipo de energia – ar comprimido – foi empregado na Inglaterra por volta de 1863 para acionamento de máquinas de drenagem, corte e transporte de carvão para superfície, e ao final de 1860, ela foi aplicada com sucesso às perfuratrizes de explodir buracos. Então, o período final dos anos de 1880 trouxe experimentos aplicando eletricidade às operações de mineração nos Estados Unidos, Grã-Bretanha e França. Mas as minas de carvão eram, realmente, a área mais crítica de aplicação da eletricidade à mineração subterrânea, devido ao risco de incêndio proporcionado pelo gás do carvão.20

Em segundo lugar, deve ser considerado o maior foco da mudança tecnológica na indústria de mineração, ou seja, a área das perfuratrizes. Ela teve três principais propostas básicas: 1) garantir amostras de minério além da face da rocha exposta (prospecção); 2) fazer uma abertura num volume maior de rochas para inserir explosivos (desmonte); 3) cavar poços artesianos. A perfuração de minas e galerias e a abertura de túneis exigem a remoção de quantidades substanciais de rochas sem utilidade que são sempre chamadas de rejeito ou ganga pelos trabalhadores. Desde muito cedo no século XVIII, esta técnica de remoção de rochas mortas e escavação de minério foi desenvolvida a partir das trincheiras abertas pelo fogo ou caminhos abertos por picareta, martelo e talhadeira, até evoluir para operações de mineração que requeriam furar buracos manualmente por tentativa e, então, explodir a parede da rocha com pólvora. Segundo Newell (1986), a necessidade de aumentar a velocidade, a eficiência e, por conseguinte, a segurança no processo de extração da rocha conduziu a muitos experimentos. Como todas as ferramentas na mineração, uma perfuratriz de rocha prática resultou de muitos aperfeiçoamentos para se atingir uma ferramenta acionada mecanicamente, leve, compacta, simples, durável capaz de furar de verdade e perfurar buracos marcados em qualquer ângulo. O texto original da pesquisa que originou este artigo apresenta um quadro registrando uma pequena história da evolução da perfuratriz de rocha. A partir do texto de Newell (1986, p.21) foi possível resumir as principais modificações introduzidas no equipamento, suas conexões com a utilização pela indústria de mineração e outros setores da economia e também a relação existente entre os projetos de túneis de estradas de ferro e os caminhos trilhados pela inovação tecnológica. Muitos aperfeiçoamentos no design das perfuratrizes de rocha foram completados ao se abrir túneis através das montanhas. Além do mais, a tendência observada durante esse período de tempo foi desenvolver brocas de minérios mais eficazes e capazes de ser acionadas tanto manualmente quanto por energia. Olhando para os exemplos de perfuratrizes produzidas ao final dos anos de 1870 e 1880, um minerador que empregasse brocas manuais à época poderia estar usando equipamento de furar relativamente moderno e avançado.21

A extração também exigiu melhoramentos nas técnicas de desmonte, cujo principal objetivo era reduzir o número de buracos abertos sobre a superfície trabalhada, para trazer maior tonelagem de rocha por explosão. Além de usar máquinas mais poderosas e eficientes para o desmonte, as minas deveriam usar dispositivos de detonação eficazes e desenvolver materiais de explosão poderosos, porém mais seguros de se operar. Segundo Newell (1986, p.22), o detonador à pólvora e o retardo Bickford, um confiável e flexível detonador desenvolvido por um trabalhador da Cornualha, foram empregados exclusivamente para explosão até que experimentos europeus com nitroglicerina nos anos de 1840 conduziram ao desenvolvimento de explosivos de alta potência.22 No que concerne a esta questão, nitroglicerina era um explosivo mais poderoso que a pólvora, mas não era prático para a mineração e muito perigoso, devido ao seu líquido altamente volátil, com uma forte tendência a se decompor com o calor e o tempo23. O texto original também apresenta num quadro um pequeno sumário dos aperfeiçoamentos introduzidos nas técnicas de desmonte.

Newell (1986) ressalta, ainda, que em contraste com a maior parte da nova tecnologia em mineração, não houve barreiras de capital para a disseminação dessa técnica da nitroglicerina em cartuchos; assim esperava-se que sua difusão fosse rápida e completa.


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