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ESTRATEGIAS PARA LA REDUCCION DE COSTOS EN PERFORACION Y VOLADURA EN MINERIA SUPERFICIAL Ph. D. Carlos Agreda Turriate Consultor INTERCADE

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“ESTRATEGIAS

PARA LA REDUCCION DE COSTOS EN PERFORACION Y VOLADURA EN MINERIA SUPERFICIAL.” Introducción Teniendo en cuenta que este tercer milenio ha sido denominado “El Milenio del Conocimiento”; lo que significa que si se quiere ser competitivo en cualquier rama del saber humano y especialmente los actores inmersos en la industria minero-metalúrgica, deben y tienen que capacitarse y actualizarse con la misma frecuencia con la que la ciencia y la tecnología avanzan día a día. Sobre todo en la actualidad la importante actividad de la industria minero-metalúrgica debe ser estudiada e investigada en forma integral, teniendo en cuenta la cadena de valor que posteriormente será explicada en forma conceptual y con diversos casos-estudio.

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2 Diagrama conceptual mostrando las principales disciplinas que deben ser tomadas en cuenta para optimizar la fragmentación.

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Ingeniería de Rocas. (Geología estructural, Mecánica de rocas, Geomecánica, etc.)

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Ingeniería de Diseño.

Ingeniería de explosivos P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

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INGENIERIA DE ROCAS Introducción Un macizo rocoso, en lo referente a voladura, consiste de uno o mas tipos p de roca las cuales están inter-sectadas por un sistema de discontinuidades. Estas discontinuidades son referidas frecuentemente por una variedad de términos, entre los cuales se tienen: • Contactos. • Fallas. • Zonas de cizallamiento. • Fracturas. • Planos de pandeo. • Fisuras. • Rellenos, etc., etc. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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EFECTO DE LA EXCAVACION EN EL CAMPO DE TENSIONES Mientras no se altere la continuidad del macizo rocoso, este se mantendrá en equilibrio estático, debido al estado de confinamiento natural en que se encuentra.


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EFECTO DE LA EXCAVACION EN EL CAMPO DE TENSIONES Al practicarse una excavación, se altera el equilibrio pre-existente y las tensiones de campo son obligadas a redistribuirse alrededor de la excavación, tal como se observa en la fi figura.

G

X

AA E

D D

BB C C

F

Y



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Las discontinuidades en el macizo rocoso actúan para definir blocks de la roca pre-formados, y la distribución de los tamaños de estos block de roca pre-formados pueden ser el factor mas importante para obtener una buena fragmentación como resultado de la voladura y a un costo mínimo en US$/Tm fragmentada. Uno de los aspectos críticos en la voladura de cualquier tipo de roca; es la selección del diámetro de los taladros, desde que este determina todos los otros parámetros de diseño, tales como: • • • •

Burden (B). Espaciamiento (S). Sobre perforación (S/D). Taco (T).


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El diámetro del taladro es muy importante particularmente en macizos rocosos estructurados donde gran cantidad de pedrones son generados por la voladura en macizos rocosos muy fracturados. Como regla general, las rocas masivas y blockosas requieren explosivos que produzcan una alta velocidad de detonación (VOD) y una alta presión de detonación (P2).



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Los tipos de roca muy fracturados requieren mayor heave y una baja velocidad de detonación (VOD) y una baja presión de detonación (P2) y el explosivo que cumple aproximadamente con estas características es el AN/FO.


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CARACTERISTICAS FISICO-MECANICAS DE LAS ROCAS Generalmente la aplicación de las propiedades de las rocas, se limitan al modelamiento de las fragmentación y a los daños producidos por la voladura. Las principales características físico-mecánicas de las rocas, las cuales son usadas para el modelamiento de un disparo primario; entre otras son: • Resistencia compresiva dinámica (Scd). • Resistencia tensional dinámica ((Std). ) • Modulo de Young dinámico (Ed). • Densidad de la roca (R). • Porosidad de la roca (Rp). • Propiedades sísmicas (propagación de las ondas: P, S y V). P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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• RQD • RMRS • Q de Barton, etc., etc. La dureza es frecuentemente usada y es probablemente mejor j d fi id en términos definida té i d una combinación de bi ió de d la l resistencia compresiva y la densidad de la roca.


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INFLUENCIA DE LAS CONSTANTES ELASTICAS DE LAS ROCAS EN LA FRAGMENTACION PRODUCIDA POR UNA VOLADURA Introducción Para obtener una adecuada u optima fragmentación como resultado de una voladura de rocas, es imprescindible conocer las constantes elásticas de las rocas, así como los métodos para su determinación, estos parámetros son fundamentales para el diseño y explotaciones mineras. Se debe resaltar que las constantes elásticas son las dinámicas, ya que durante el proceso de la voladura todo es dinámico. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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La determinación de las constantes elásticas de las rocas por métodos directos resulta extremadamente difícil, ya que los testigos observados en laboratorio, no incluyen las discontinuidades estructurales y cambios litológicos g del macizo rocoso del que proceden. Para obtener una muestra representativa seria necesario que tuviera al menos unas dimensiones 10 veces mayores que la distancia media entre discontinuidades o planos de fractura. L tendencia La d i se ha h dirigido di i id hacia h i la l determinación d i ió de d las l constantes elásticas de las rocas a través de la geofísica y mediante la pulsación ultrasónica.


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LIMITE ELASTICO DE HUGONIOT Antes de analizar las propiedades elásticas de las rocas, es preciso enfatizar algunos parámetros relevantes como: • Las altas presiones de detonación de los explosivos, especialmente en la proximidad de los taladros, pueden llegar a ser superiores a 10 Gpa, • Los Módulos de Young están aproximadamente a 50 GPa y, • la resistencia a la compresión p de la mayoría y de las rocas varia entre 0.1 a 0.4 Gpa. Bajo estas condiciones la aplicación estricta de la teoría de la elasticidad no daría resultados muy positivos.



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En la practica , las rocas presentan un alto limite elástico de Hugoniot, para esfuerzos por debajo de este limite las rocas actúan elásticamente y no experimentan ningún tipo de deformación permanente. Como los limites de Hugoniot para la mayoría de las rocas varia entre 4 y 11 GPa (Harries 1979) se supondrá un comportamiento p elástico de estas. Para esfuerzos p por debajo de este limite las rocasactúan elásticamente y no experimentan ningún tipo de deformación permanente.


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MODULO DE YOUNG DINAMICO Para determinar las deformaciones elásticas provocadas por el proceso de la voladura, es preciso definir los módulos elásticos del material mediante métodos dinámicos (sísmicos) mejor que estáticos (mecánicos).

 

 

 3V p2  4Vs2 Ed    2 2  V p / Vs  1 O

Ed  2 Vs2 1  u  P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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RELACION DE POISSON Es una relación entre deformaciones Deformación axial y lateral de un cilindro F A

Δe

e

D

ΔD



2

Deformacion transversal D / D y   x Deformacion axial I / I

 Relación de Poisson, siempre es positiva y menor a 0,50 x Esfuerzo axial P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

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RELACION DE POISSON DINAMICO La influencia del índice de Poisson es menos evidente pero puede relacionarse con la fragmentación, el índice de Poisson indica como el material almacena y libera energía. g Así una roca con alto valor almacenara energía mas fácilmente que otra con un valor inferior. Por ello la , para un nivel de energía , se esperara una mejor fragmentación de la roca cuando el índice de Poisson sea bajo.

V 

/ Vs   2 2

p

2

V



/ Vs   1 2

p

Se observa que el coeficiente de Poisson dinámico depende de la velocidad de la onda P y de la velocidad de la onda S que se propaga en el macizo rocoso. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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MODULO DE BULK O COMPRESIBILIDAD K Sirve para estimar la proyección de la roca, pues la presión de los gases que dentro de las grietas empujan a la roca hacia el frente libre es función del modulo de Bulk. Considerando un cuerpo p de volumen V,, q que está sometido a una fuerza de compresión uniforme en todas las direcciones y en consecuencia disminuirá su volumen en una cantidad V, la compresión ejercida sobre este cuerpo es proporcional a la deformación, es decir a la relación entre la variación del volumen y el volumen primitivo de este cuerpo antes de la aplicación de la compresión según: Scompresión = k(V/V) En donde la constante de proporcionalidad k se denomina compresibilidad. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

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El valor recíproco de la compresibilidad. 1/k = k' = Scompresión/(D V/V), se denomina módulo volumétrico. Existen las relaciones siguientes entre las constantes elásticas arriba introducidas: = [ 2(1 +  )] y k = E/[ 3(1 - 2 )] Las ondas sísmicas se propagan en las sustancias sólidas de tal modo, que la deformación de las partículas, que constituyen la sustancia sólida, pasan por la sustancia con una velocidad, que depende de sus propiedades elásticas y de su densidad. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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MODULO DE BULK DINAMICO





K   V p2  4Vs2 / 3  Ed / 31  2 


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Módulo de Rigidez Se utiliza para describir el corte, considerando el corte simple “η” como producto de un esfuerzo cortante “” y el Módulo de Rigidez , definido por:  = Gη Por el uso de álgebra de tensores, tensores el Módulo de Rigidez se relaciona con el Módulo de Young y la Relación de Poisson, según la siguiente expresión:

G

E 21   

Módulo de corte dinámico

Gd  Vs2  Ed / 21    P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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CONDICIONES QUE SE CUMPLEN CON LAS CONSTANTES ELASTICAS DINAMICAS Farmer (1968) menciona que las relaciones entre E y Poisson con otras constantes elásticas y físicas fueron analizadas por Judd y Huber , estas concluían que en todas las rocas analizadas existe una relación lineal entre el modulo de elasticidad de cizallamiento , entre el modulo de elasticidad y la resistencia de compresión uniaxial.la relación entre G y E es aproximadamente E= 2.5G . Generalmente el valor constante de Poisson = 0.25 ,ya que la mayoría de las rocas tienen este valor aproximado.


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VELOCIDAD DE LAS ONDAS ELASTICAS Las constantes elásticas dinámicas de una roca pueden ser calculadas con la velocidad de las ondas elásticas, elásticas ondas longitudinales P, en las que el desplazamiento de las partículas es en la misma dirección que el movimiento y las ondas transversales S, en las cuales el desplazamiento es normal a la dirección de propagación.



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Diagrama conceptual muestra la malla de elementos finitos para definir las acciones sísmicas.


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APLICACION PRACTICA Nº 5 En la compañía minera “CAT SAC”, se llevara a cabo la operación minera unitaria de voladura, y se tiene la siguiente información: • Roca caliza con densidad de 2.4 Tm/m3 la resistencia compresiva uniaxial es de 20 MPa. Se pide: i. Determinar el tipo de explosivo que se usara ii. Determinar las constantes elásticas estáticas dinámicas , para obtener buena fragmentación. iii. Discutir los resultados.

y



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SOLUCION La relación de Poisson es aproximadamente = 0.25 para una gran mayoría de rocas. Según Judd y Huber, establece la siguiente relación: E = 350c constantes elásticas estáticas Reemplazando valores, se tiene: E= 350 x 20MPa E= 7000MPa Se tiene la siguiente relación entre las velocidades:

VL 21  u   VT 1  2u

Donde VL = VT


28

Ed  2 Vs2 1  u  Donde : Ed = modulo de Young dinámico p= densidad de la roca Vs= velocidad de la onda transversal. Se tiene otra forma para determinar la velocidad de la onda P

Vp 

Ed 1  u   1  u 1  2u 



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Se debe determinar Vp, en función de E dinámico, para luego aplicar impedancia y seleccionar el tipo de explosivo a usar. Edinámico = [[5-13]] Eestático. Reemplazando valores, se tiene: Edinamico = 6 x Eestatico. Edinamico =6 x 7000MPa. Edinamico = 42000 Mpa.


30

Este valor se reemplaza en la formula siguiente:

Vp =

Ed. (1-u) p. (1+u).(1-2u) Vp= 4580m/s

Aplicando la ecuaciòn de la impedancia:

explosivo VOD   Rock VP 2.4 Ton/m3 x 4580 m/s = explosivo confinado x VOD 10992Ton/m2s

= explosivo confinado x VOD



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La impedancia del explosivo debe ser lo mas cercanamente posible a la impedancia de la roca, para obtener buena fragmentación. El explosivo que cumple con esta condición es la emulsión ó ya que tiene una VOD= O 5000m/s / Reemplazando valores, se tiene: 10992 =5000xexplosivo confinado explosivo confinado= 2.1984gr/cm 2 1984gr/cm3 explosivo no confinado = 2.1984 / 1.4 explosivo no confinado =1.57 gr/cm3 P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

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Entonces se puede utilizar la Emulsión; también, se puede utilizar el ANFO pesado y obtener buena fragmentación.



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CONCLUSIONES En el proceso de voladura de rocas es importante conocer las constantes elásticas estáticas, pero mucho mas importante es conocer las constantes elásticas dinámicas; ya que en el momento de la detonación de la MEC todo es dinámico. Conocer como actúa la roca permitirá obtener una mejor fragmentación en el proceso de voladura. También, es importante conocer en el proceso de voladura de rocas cual es la función de cada una de las constantes elásticas dinámicas de la roca para obtener una buena fragmentación. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

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Es importante conocer la velocidad con la que viajan las ondas producidas por la detonación de una mezcla explosiva a través de los estratos rocosos, por que de esta manera se podrá incluir este valor en un modelo matemático para tratar de obtener buenos resultados en la fragmentación de una voladura de rocas.



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INGENIERIA DE EXPLOSIVOS Introducción La fragmentación de la roca como producto de una voladura, es debido a la inter-acción entre las propiedades fí i físico-mecánicas á i d las de l rocas, y los l parámetros á t d de detonación y explosión del explosivo. Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado, se ha demostrado a nivel mundial que los indicadores principales para saber si la MEC es la adecuada son: • • • •

El balance de oxigeno (OB  0). El calor de explosión (Q3). La presión de detonación (P2). La impedancia del explosivo y la roca, etc., etc.


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BALANCE DE OXIGENO (OB) La mayoría de las MEC son formuladas para tener aproximadamente un balance de oxigeno OB ≈ 0, esto es que los elementos constituyentes principales tales como: H, N, O y C en la MEC deben estar en la proporción de tal manera que en los gases resultantes de la detonación todo el O2 reacciona para formar H2O, el N combinado reacciona para formar nitrógeno molecular N2 y el carbón reacciona para formar CO2. Si hubiera suficiente oxigeno O2 presente en la MEC para formar H2O y CO2, entonces se dice que la MEC esta balanceada en oxigeno. Si hubiera una deficiencia se dice que el OB es negativo y si hubiera un exceso se dice que el OB es positivo P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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Cuando una MEC balanceada no contiene otros elementos con afinidad por oxigeno el balance de oxigeno = 0 puede ser expresado matemáticamente como sigue:

OB  O0  2CO 2  H 2O  0  (1) En la ecuación anterior O0 es el numero de átomos gramos de estos elementos (normalmente 100g) de MEC, MEC y el H2O y CO2 son moles producidos por unidad de peso de la MEC.


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Se debe expresar que en una forma mas general para cualquier MEC conteniendo C, H, N y O, la ecuación (1) puede ser expresada de la siguiente manera:

OB  O0  2C 0 

1 H 0  ( 2) 2

Donde: O0, C0 y H0 representan el numero de átomos gramos de estos t elementos l t por peso unitario it i de d la l MEC. MEC O0 es corregido con la cantidad combinada con elementos para formar productos sólidos, tales como: CaO y Na2O, cuando tales elementos están presentes. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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CALOR DE EXPLOSION (Q3) La energía producida por la detonación de cualquier MEC puede ser calculada usando la siguiente expresión matemática:

Q3  H P  H R  (3) Donde: Q3 = Calor de explosión en Kcal/Kg. HP = Calor de formación de los productos HR = Calor de formación de los reactantes. Se debe enfatizar que los valores de HP y HR, se obtienen de tablas. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

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CLASES DE HUMOS Las clases de humos representan la medida de las cantidades de gases tóxicos, tales como: CO, NOx, etc. resultantes como producto de la reacción de una MEC cualquiera. La mayoría de las MEC son balanceadas en oxigeno; tanto para minimizar la producción de humos venenosos y/o para optimizar la energía liberada en el momento de la detonación de estas. La producción de gases nocivos debe ser tomada en cuenta, especialmente cuando se realiza voladuras en túneles, chimeneas o alguna otra labor confinada. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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21 41


42

De acuerdo al reglamento de seguridad y bienestar en minería la cantidad máxima permisible a que puede estar expuesta una persona durante la jornada de trabajo es: 5 ppm de NOx, 50 ppm de CO; 5000 ppm de CO2, etc. Existen ciertas condiciones in-situ in situ que facilitan la producción de gases tóxicos aun en MEC debidamente balanceadas en oxigeno (OB  0). Estas son las siguientes: • Insuficiente diámetro de carga (relación de acoplamiento  1). • Iniciación inadecuada. inadecuada • Deterioro por el agua. • Remoción de la cobertura de la MEC.



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22 43

Los fabricantes de explosivos han establecido una clasificación de humos, tal como sigue:

Clases de humos

0.0283m3 de gases venenosos por 0.2kgs de MEC.

1

0 – 0.16

2

0.16 – 0.33

3

0.33 – 0.67


44

44



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23 45


46

PROBLEMA DE APLICACION Nº 1 La composición porcentual de un agente de voladura seco, es la siguiente: • AN = 94.33% • FO = 5.67% FO = CH1.83  formula real. La densidad de la MEC es 1 = 0.85 gr/cc. Se pide: i i.

Calcular C l l ell numero de d át átomos-gramos d de l los ingredientes, tomando como base 100 grs. de MEC.

ii. Calcular el balance de oxigeno (OB) iii. Interpretar y discutir los resultados. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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SOLUCION Tomando como base 100 grs. de MEC; se procede a calcular en Nº de átomos-gramos de los ingredientes en la MEC. AN: NO3NH4  N2H4O3  M.WT. 80.05 grs./mol. Atm-Gr: AN: NO3NH4 N 0  0 .9433 gr . AN

2 atm  grs N 1mol . AN *  2 .3568 80 .05 grs . AN 1mol  AN

H 0  0 .9433 gr . AN

4 atm  grs H 1mol . AN *  4 .7136 80 .05 grs . AN 1mol  AN

O 0  0 .9433 gr . AN

3 atm  grs O 1mol . AN *  3 .5352 80 .05 grs . AN 1mol  AN


48

Atm-Gr: FO: CH1.83  M.WT. 13.83 grs./mol.

C 0  0 .0567 grs .FO

1atm  grs C 1mol . AN *  0 .4500 13 .83 grs .FO 1mol  FO

H 0  0 .0567 grs .FO

1 .83 atm  grs C 1mol . AN *  0 .7503 13 .83 grs .FO 1mol  FO



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25 49

Luego se tabula los resultados obtenidos, como se muestra en la tabla siguiente: Ingredientes

C0

H0

O0

N0

AN: NO3NH4

----

4.7136

3.5352

2.3568

FO: CH1.83

0.4500

0.7503

----

----

 Atm-Grs/100grsMEC

0.4500

5.4639

3.5352

2.3568

10  Atm-grs/KgsMEC

4.5000

54.639

35.3520

23.5680

Como siguiente paso, se calcula el balance de oxigeno:

OB  O0  2C 0 

1 H 0  ( 2) 2


50

Reemplazando valores en la formula, se tiene:

OB  35 .3520  24.1000  

1 54.6990  2

OB  0.1975 atm  grs / kg . de MEC



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Para calcular el calor de explosión, los calores de formación se toma de la tabla I. 3NH4NO3 + CH2 → 3N2 + 7H2O +CO2 + Q3 KCal/Mol. Reactantes

Productos Tabla I

Reactantes

Calor de formación Kcal/mol

Productos

Calor de formación Kcal/mol

AN

87.2

N2

0

CH2

7.0

H2 O

57.8

CO2

94.05


52

3NH4NO3 + CH2 → 3N2 + 7H2O +CO2 + Q3 KCal/Mol. HR AN

87.2 x 3 =

261.60

FO

70x1= 7.0

70 7.0

 = 268.60 Kcal/mol HP N2

0x3=

0.00

H2O 57.8 x 7 =

404.60

CO2 94.05 x 1 = 94.05  = 498.65 Kcal/mol P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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27 53

Reemplazando valores, se tiene:

Q3  H P  H R

Q3  498.65  268.60 KCal / mol Q3  230.05 KCal / mol. Por conversión de unidades, se tiene:

Q3  900 KCal / Kg. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

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INTERPRETACION Y DISCUSION DE RESULTADOS De acuerdo al resultado obtenido, se puede apreciar que existe una deficiencia de oxigeno (OB  -0.1975); por lo tanto, se producirán gases venenosos tales como: El CO, también estos casos se producirán gases nitrosos tales como el: NO2 y el NO, NO etc., etc etc. etc



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28 55

PROBLEMA DE APLICACION Nº 2 Una MEC ha sido formulada con las siguientes proporciones: AN = 87% FO = 7% Al = 6% Se pide: i Calcular i. C l l ell balance b l d oxigeno. de i ii. Calcular el calor de explosión. iii. Discutir los resultados.


56

SOLUCION 1. Balancear la ecuación de la MEC. 6NH4NO3 + CH2 +2Al→ 6N2 + 13H2O + CO2 + Al2O3 +Q3 KCal/Mol.

2. Calcular los átomos-gramos. AN: NO3NH4 N 0  87 gr . AN

1mol . AN 2 atm  grs N *  2 .175 80 grs . AN 1mol  AN

H 0  87 gr . AN

1mol . AN 4 atm  ggrs H *  4 .35 80 grs . AN 1mol  AN

O 0  87 gr . AN

1mol . AN 3 atm  grs O *  3 .2625 80 grs . AN 1mol  AN



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29 57

FO: CH2 C 0  7 gr .FO

1mol .FO 1atm  grs C *  0 .500 14 grs .FO 1molFO

H 0  7 gr .FO

1mol .FO 2 atm  grs C *  1 .000 14 grs .FO 1molFO

Al: Al0 Al 0  6 gr . Al

1mol . Al 4 atm  grs O *  0 .222 27 grs . Al 1mol  AN


58

3. Construir la tabla para calcular los átomos-gramos de los ingredientes de la MEC.

Ingredientes

PM

%

C0

H0

O0

N0

Al0

AN: NO3NH4

80

87

----

4.350

3.2625 2.175

---

FO: CH2

14

7

0.500

1.000

----

0.2222

Al: Al

27

6

--

---

---

100

0.500

5.350

3.2625 2.175

0.2222

5.000

53.50

32.625 21.75

2.222

g  Atm-Grs/100grsMEC 10  Atm-grs/KgsMEC

----



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30 59

4. Como siguiente paso, se calcula el balance de oxigeno reemplazando los valores en la formula respectiva:

OB  32 .625  5.00  

1 53.50   3 2.222  2 2

OB  7.4583


60

5. Calculo del calor de explosión. 6NH4NO3 + CH2 +2Al→ 6N2 + 13H2O + CO2 + Al2O3 +Q3 KCal/Mol. HR AN

87.93 x 6 = 527.58

FO

7.02 x 1 =

7.02

Al

2x0=

0  = 534.60 Kcal/mol

HP N2

0x6=

0.00

H2 O

57.8 x 13 =

751.40

CO2

94.05 x 1 =

94.05

Al

392 x 1 =

392.0

 = 1237.45Kcal/mol P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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31 61

Reemplazando valores, se tiene:

Q3  H P  H R

Q3  1237.45  534.60 KCal / mol Q3  702.85 KCal / mol.


62

DISCUSION • Se determina que a través del cálculo del balance de oxigeno, g el agente g de voladura AL/AN/FO no cumple p con los porcentajes adecuados, y no tiende a cero. • En cuanto al Q3 (calor de explosión) se debe mencionar que tampoco es el adecuado, ya que no es el óptimo.



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32 63

PROBLEMA DE APLICACION Nº 3 La formulación estequiometria del agente de voladura seco S/AN/FO, es como sigue: • • • • •

AN = 50% SN = 35% C = 6% FO = 3% Al = 6%

Se pide: ii. ii. iii. iv.

Balancear B l l ecuación la ió Calcular el balance de oxigeno(OB  0) El Calcular el calor de explosión (Q3) Interpretar y discutir los resultados.


64

SOLUCION i. Balancear la ecuación El método usado para balancear la ecuación es por tanteos. La ecuación balanceada, es como sigue: 8NH4NO3 + 16SN+ 6C+ 6FO + 12Al → 22H2O + 16N2 + 8Na2O + 12CO2 + 6Al2O3 + Q3 KCal/Mol.

Para elaborar la tabla con los resultados de los átomos átomosgramos de los ingredientes de la MEC, se sigue el mismo algoritmo que para los problemas de aplicación anteriores.



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Luego se tabula los resultados obtenidos, como se muestra en la tabla siguiente: Ingred ientes

PM

% W

H0

O0

AN:

80.05

SN

85.00

C

C0

N0

Na0

Al0

50

2.498438

1.873829

---

1.249219

---

---

35

---

1.235294

---

0.411765

0.411765

----

12.00

6

---

---

0.5

---

----

----

FO

14.03

3

0.427655

---

0.413827

---

----

----

Al

27.00

6

---

---

----

---

----

0.22222

 Atm-Grs/100grsMEC

2.926093

3.113584

0.713827

1.660984

0.411765

0.2222

10  Atm-grs/KgsMEC

29.26093

31.13584

7.13827

16.60984

4.11765

2.222


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Como siguiente paso, se calcula el balance de oxigeno, reemplazando valores en la formula respectiva:

O B  31 .13584  2 7 .13827  

1 29 .26093   1 4 .11765   3 2 .222  2 2 2

O B   3 .16336



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Para calcular el calor de explosión, los calores de formación se toma de tabla.

Q3  H P  H R Q3  2161.65  1027.05 Q3  1134.6 Kcal / kg.


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INTERPRETACION Y DISCUSION DE RESULTADOS Como el balance de oxigeno (OB= -3.16336), En el momento de la detonación de este agente de voladura seco se formaran gases venenosos como el (CO); que es sumamente toxico, especialmente si se pretende usar este agente de voladura en operaciones mineras subterráneas. Por lo que, se concluye que el agente de voladura seco S/AN/FO en estas proporciones de los ingredientes , NO debe ser usado en voladura de rocas.



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Calor de explosión (Q3) Vs. Contenido de F.O. en AN/FO (OB= 0) no se generan gases nocivos

Q3 kcal/kg

900

Oxigeno balanceado

800 700

 = 0.85 gr/cc.

600 500 +O2 NxOx

400

2

4

-O2 CO

6

8

10

12

% FO


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CONTROL DE CALIDAD DEL AN/FO Introducción Uno de los controles de calidad a lo que deben ser sometido los agentes de voladura secos, como el AN/FO es la prueba para determinar si las especificaciones técnicas del nitrato de amonio (NO3NH4) son las adecuadas. Esta prueba consiste en determinar si el NO3NH4 tiene una buena absorción y retención del petróleo cuando estos ingredientes son mezclados para obtener el agente de voladura AN/FO.



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CONTROL DE CALIDAD DEL AN/FO Para llevar a cabo esta prueba el AN/FO debe estar en las siguientes proporciones: FO = 6% y AN = 94%. AN/FO: 94/6

6.0 % FO Probeta de 1 Lt. 6.0 – 6.5 % FO Tiempo de la prueba: 7, 14, 28 días P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

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Polvorín de AN/FO deben ser muestreadas aleatoriamente

AN/F O AN/F O



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Gracias Que Dios lo bendiga P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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