Voladura de Rocas 2014

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    02-Jun-2018

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<ul><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 1/156</p><p>Pgina 0</p><p>UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER</p><p>FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS</p><p>CURSO DE ACTUALIZACIN</p><p>VOLADURA DE ROCAS</p><p>Ms. RAL JESS BALDEN RETAMOZO</p><p>HUANCAYO - PER</p><p>2014</p></li><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 2/156</p><p>Pgina 1</p><p>I SEMANA</p><p>Los ingenieros de mina debemos tener en mente y comprender que las operaciones deperforacin y voladura es la parte vital dentro del trabajo de la mina y que tiene una influenciapredominante en el ciclo de minado porque de sus resultados dependern las operacionessiguientes como son: calidad, cantidad, granulometra, carguo, extraccin y transporte,chancado, etc.</p><p>ENERGA EXPLOSIVA</p><p>La energa es la caracterstica ms importante de una mezcla explosiva.La energa explosiva est almacenada como energa qumica y durante la detonacin es liberada yusada en los siguientes eventos:</p><p>- Desmenuzamiento de la pared del taladro- Formacin de fractura (radial y de tensinCorteCalor y luzMovimiento de la masa rocosaVibracin del terrenoGolpe de aireLa energa explosiva es liberada en dos formas diferentes:a) Presin de detonacin.- Ejerce una fuerza de fragmentacin sobre la rocab) Presin de taladro.- Se debe a la formacin de gases, es causa principal del desplazamiento</p><p>de la masa rocosa.</p><p>CALCULO DE LA ENERGA.- La energa explosiva es calculada usando tcnicas basadas en lasleyes de la termodinmica. Formulacin de explosivos comerciales.- Toda mezcla explosiva debe estar balanceada en</p><p>oxgeno. Balance de oxgeno.- Los explosivos qumicos comerciales liberan mayor cantidad de energa</p><p>por unidad de peso, si estn balanceados en oxgeno producirn un mnimo de gases txicos.Si un explosivo est compuesto de H, C, O, y N y si existe suficiente oxgeno para reaccionar</p><p>y formar CO2</p><p>, H2</p><p>O, y N2</p><p>quiere decir que est balanceado en oxgeno.El resultado del balance de oxgeno debe tender a cero, se expresa de la siguiente manera:</p><p>donde: O0,C0 y H0 representan el nmero de tomos gramo por unidad de peso de la mezclaexplosiva.La determinacin de los tomo-gramo de cada elemento servir para determinar el calor liberadopor el explosivo.</p><p>EjemploSe tiene una mezcla explosiva ANFO, cuya composicin es NH4NO3 y CH2, calcular el balance de</p><p>oxgeno:3NH4NO3 + CH2 = 7H2O + CO2 + 3N2 + Q3 Kcal/kg</p><p>Peso molecular NH4NO3 = 80.05Peso molecular CH2 = 14.03</p><p>3(80,05) = 240,15 = 94,48%1(14,03) = 14,03 = 5,52%Total = 254,18 = 100,00%</p><p>El uso adecuado en el campo ser:NH4NO3 = 50,0Kg; CH2 = 2,9Kg</p><p>31 12 ...2 2 2o o o oB</p><p>O O C H Na Ca Al </p></li><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 3/156</p><p>Pgina 2</p><p>Clculo de los tomos gramos (atm-gr) de cada elemento en los ingredientes de 1kg de mezclaexplosiva</p><p>Hallando el balance de Oxgeno</p><p>4 3</p><p>0</p><p>0</p><p>0</p><p>NH NO</p><p>1000grs ANO 3 O 0,94491 35.41199</p><p>80.05grs AN</p><p>1000grs ANH 4 H 0,94491 47.2159980.05grs AN</p><p>1000grs ANN 2 N 0,94491 23.607995</p><p>80.05grs AN</p><p>x x</p><p>x x</p><p>x x</p><p>4 3</p><p>0</p><p>0</p><p>0</p><p>NH NO</p><p>1000grs ANO 3 O 0,94491 35.41199</p><p>80.05grs AN</p><p>1000grs ANH 4 H 0,94491 47.21599</p><p>80.05grs AN</p><p>1000grs ANN 2 N 0,94491 23.607995</p><p>80.05grs AN</p><p>x x</p><p>x x</p><p>x x</p><p>2</p><p>0</p><p>0</p><p>C H</p><p>1000grs F O</p><p>H 2 H 0, 05519 7.86742714.03grs F O</p><p>1000grs F OC 1 0, 05519 3.933714</p><p>14.03grs F O</p><p>x x</p><p>x C x</p><p>31 12 ...2 2 2</p><p>135.41199 2 3.933714 55.0834172</p><p>0.0028568 atm-gr K g/</p><p>o o oB</p><p>B</p><p>B</p><p>O O C H Na Ca Al </p><p>O</p><p>O</p></li><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 4/156</p><p>Pgina 3</p><p>Ejercicio Se tiene una mezcla explosiva cuya composicin porcentual en peso es como sigue:</p><p>NH4NO3 = 50%NaNO3 = 35%C = 6%C2H2 = 3%.AL = 6%</p><p>Termoqumica De Los Explosivos Se refiere a los cambios de energa interna, principalmente en forma de calor. La energa almacenada de un explosivo se encuentra en forma de energa potencial latente o</p><p>esttica. La energa potencial liberada a travs del proceso de detonacin se transforma en energa</p><p>cintica o mecnica. Existen dos mtodos alternativos que pueden usarse para calcular los cambios de energa:</p><p>- Aplicando las leyes fsicas y qumicas conocidas- Mediante el anlisis de los productos finales.</p><p> Este ltimo resulta complejo, ya que los productos que pueden analizarse de formaconveniente raramente son los que estn presentes en los instantes de presin y</p><p>temperaturas mximas. Un clculo aproximado de tales parmetros puede hacerse para aquellos explosivos con unbalance de oxgeno nulo o muy ajustado con los que en la detonacin ideal solo se produceCO2, H2O, N2, y O2</p><p>Calor de explosin Una explosin puede ocurrir al aire libre, donde la presin atmosfrica es constante o en una</p><p>cmara confinada donde el volumen es constante, en ambos casos la reaccin libera la mismacantidad de energa pero un explosivo no confinado gasta una parte determinada de energaal empujar el aire circundante; en una explosin confinada se dispone de todo el calor liberadocomo energa til.</p><p> Para predecir el calor de una explosin se usan los calores de formacin conocidos de laexplosin y los productos de la explosin.</p><p>Q3=QP-QR</p><p>Donde:Q3 = Calor de explosin Liberado (Kcal/kg).QP = Calor de los productos componentes.QR = Calor de reactantes finales.Calores de Formacin de Productos de Explosin a 298K</p></li><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 5/156</p><p>Pgina 4</p><p>II SEMANAEXPLOSIVOS EN MINERA</p><p>Definicin:Se llama explosivo a toda sustancia slida o lquidao una mezcla de sustancias que al recibir un estimulo adecuado, una porcin pequea de esta mezclaexplosiva, en un infinitsimo de tiempo, se convierte en otras sustancias ms estables generalmentegaseosas; acompaados de una liberacin de calor y altas presiones.</p><p>El estmulo mencionado puede ser dado por: friccin, impacto, calor, o por la introduccin de undetonador en la carga explosiva que producir una onda de shock que luego se propagara a travsde todo el explosivo.Propiedades de los Explosivos:Los explosivos tienen caractersticas individualizantes, cada una de la cuales es singularmenteimportante y se deben evaluar para determinar la potencialidad disponible del explosivo especfico parauna aplicacin especfica.</p><p>PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS1. INTRODUCCIN</p><p>Los explosivos convencionales y los agentes explosivos poseen propiedades diferenciadoras que</p><p>los caracterizan y que se aprovechan para la correcta seleccin, atendiendo al tipo de voladura quese desea realizar y las condiciones en que se debe llevar a cabo.Las propiedades de cada grupo de explosivos permiten adems predecir cules sern losresultados de fragmentacin, desplazamiento y vibraciones ms probables.Las caractersticas ms importantes son: potencia y energa desarrollada, velocidad de detonacin,densidad, presin de detonacin, resistencia al agua y sensibilidad. Otras propiedades que afectanal empleo de los explosivos y que es preciso tener en cuenta son: los humos, la resistencia a bajasy altas temperaturas, la desensibilizacin por acciones externas, etc.</p><p>2. POTENCIA Y ENERGALa potencia es, desde el punto de vista de aplicacin industrial, una de las propiedades msimportantes, ya que define la energa disponible para producir efectos mecnicos.Existen diferentes formas de expresar la potencia (Strength) de un explosivo. En las antiguas</p><p>dinamitas (Straight dynamites) era el porcentaje de nitroglicerina el parmetro de medida de lapotencia. Posteriormente, con la sustitucin parcial de la nitroglicerina por otras sustancias, y larealizacin de ensayos comparativos de laboratorio, se pas a hablar de Potencia Relativa porPeso (Relative Weight Strength) y Potencia Relativa por Volumen (Relative Bulk Strength). As, esfrecuente referir la potencia de un explosivo en tantos por ciento de otro que se toma como patrn,Goma pura, ANFO, etc., al cual se le asigna el valor 100,Existen varios mtodos prcticos para medir la potencia o la energa disponible de un explosivo,todos ellos muy discutibles debido a las peculiaridades que presentan y a su repercusin en losresultados cuando se comparan con los rendimientos obtenidos en las voladuras.</p><p>2.1 Mtodo TraulzDetermina la capacidad de expansin que produce la detonacin de 10 g de explosivo en el interiorde un bloque cilndrico de plomo, Fig. 10.1. La diferencia entre el volumen total obtenido y el</p><p>volumen inicial de 62 cm3 da el valor Traulz real.</p></li><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 6/156</p><p>Pgina 5</p><p>Cuando se compara el volumen con el producido con 7 g de cido pcrico se obtiene el denominadondice Traulz. Si el explosivo de referencia es la Goma pura, la potencia se expresa en relacin ala misma como un porcentaje.</p><p>Como los explosivos ms potentes tienden a dar un incremento de volumen mayor que el quecorresponde a su potencia real, el CERCHAR defini el Coeficiente de Utilizacin Prctica C.U.P,que se basa en la comparacin de pesos de explosivos, Cex, que producen volmenes iguales alde una carga patrn d 10 15 g de cido pcrico.</p><p>. . . =15</p><p> 100</p><p>2.2. Mortero BalsticoConsiste en comparar la propulsin de un mortero de acero montado sobre un pndulo balsticopor efecto de los gases cuando se hace detonar una carga de 10 g de explosivo. El ndice T.M.B.se calcula a partir de la ecuacin:</p><p>. . . 1001 cos</p><p>1 cos</p><p>donde y son los ngulos registrados en el retroceso del pndulo, correspondientes al explosivoa ensayar y al explosivo patrn.</p></li><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 7/156</p><p>Pgina 6</p><p>Los dos procedimientos descritos dan buenos resultados con los explosivos tipo dinamita,pero no son aplicables a agentes explosivos, como el ANFO o los hidrogeles, debido a: El pequeo dimetro utilizado en el pndulo (20 mm) y en el ensayo Traulz (25 mm), pues son</p><p>inferiores al dimetro crtico de esos explosivos. El retacado de 2 cm que se emplea en el ensayo Traulz es proyectado por los gases antes de</p><p>que stos efecten un trabajo efectivo. En el mortero la carga se encuentra desacoplada.</p><p> Y, sobre todo, esas pruebas slo son adecuadas cuando los explosivos son sensibles a lainiciacin por detonadores y los tiempos de reaccin son pequeos.</p><p>2.3 Mtodo de la Potencia SsmicaConsiste en hacer detonar una carga de explosivo en un medio rocoso istropo, y registrarla perturbacin ssmica producida a una distancia determinada,Como explosivo patrn suele tomarse el ANFO y se supone que la variacin de lasvibraciones es proporcional a la energa del explosivo elevada a 2/3. Este mtodo seconsidera poco adecuado para medir la energa disponible de un explosivo.</p><p>2.4 Mtodo del CrterSe basa en la determinacin de la Profundidad Crtica y la Profundidad Optima, que son</p><p>aquellas para las que una carga de explosivo rompe la roca en superficie y produce elcrter de mayor volumen respectivamente.El principal inconveniente de este sistema se encuentra en la necesidad de realizarnumerosos tiros y la dificultad de disponer de un banco de pruebas en roca homognea.</p><p>2.5 Mtodo del Aplastamiento de un CilindroDefine el Poder Rompedor de un explosivo, que est relacionado con la capacidad defragmentacin de la roca, por medio del aplastamiento que produce una carga sobre unmolde cilndrico de metal. Existen varios mtodos, como son el de Kast y el de Hess, peroste ltimo es el ms empleado.</p><p>Este ensayo refleja bien la energa de a onda de tensin que est ligada a la presin dedetonacin.</p><p>2.6 Mtodo de la placaSobre una placa de acero o aluminio se detona una carga cilndrica de explosivo. La deformacinque produce da una medida cuantitativa de la energa de la detonacin. Los resultados de estaprueba estn sometidos a amplias variaciones si no se mantiene la geometra de la carga deexplosivo, el punto y el sistema de iniciacin, y adems estn sesgados favorablemente hacia losexplosivos con una mayor energa de la onda de choque.</p><p>2.7 Medida de energa bajo el agua</p></li><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 8/156</p><p>Pgina 7</p><p>Esta tcnica de cuantificacin de la energa desarrollada por el explosivo fue sugerida por Colehace ms de 30 aos, y se caracteriza por ser una de las ms completas al permitir efectuarpruebas con unas geometras de las cargas semejantes a las introducidas en los barrenos y llegara determinar por separado la energa vinculada a la onda de choque, que a partir de ahorallamaremos Energa de Tensin, ET, y la energa de los gases de detonacin, tambin llamadaEnerga de Burbuja, EB, as como a posibilidad la influencia del sistema de iniciacin en la energadesarrollada por un explosivo.</p><p>De acuerdo con Blanc (1984). si ph(t) es la presin de la onda de choque hidrulica y tB primer</p><p>seudoperodo de oscilacin de la burbuja formada por los gases despus de la detonacin, setiene:</p><p>4. ( ).</p><p>= . . (Frmula de Willis)</p><p>Donde:DS = Distancia de la carga al captador de presin.P0 = Masa volumtrica del agua.VH = Celeridad de la onda de choque en el agua.t1 , t2 = Intervalo de integracin.</p><p>K = Constante.Ph = Presin total a la que se encuentra la carga sumergida(Hidrosttica + Atmosfrica).</p></li><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 9/156</p><p>Pgina 8</p><p>Este mtodo es muy til para comparar los rendimientos de explosivos similares bajo las mismascondiciones de ensayo. Actualmente, es el procedimiento ms empleado para evaluar la energade los explosivos, pues salvo la componente de Energa Trmica el resto quedan fielmentecuantificadas.</p><p>2.8. Frmulas Empricas1. La frmula sueca propuesta para determinar la Potencia Relativa en Peso, PRP, de un</p><p>explosivo es:</p><p>=5</p><p>6 . +</p><p>1</p><p>6 .</p><p>1`</p><p>1`donde:</p><p>= Calor de explosin de 1 kg de explosivo LFB (5 MJ/kg) en condicionesnormales de presin y temperatura.</p><p>= Calor de explosin de 1 kg del explosivo a emplear.VGo = Volumen de los gases liberados por 1 kg de explosivo LFB (0,85 m3/kg).VG = Volumen de los gases liberados por el explosivo a emplear.</p><p>Corno en algunas ocasiones la potencia se refiere al ANFO, primero puede calcularse lapotencia con respecto al explosivo patrn LFB y el valor obtenido dividirse por 0,84 que es la</p><p>potencia relativa del ANFO con respecto a dicho explosivo. El ANFO tiene unos valores de Qoy VG de 3,92 MJ/kg y 0,973 m3/kg respectivamente.</p><p>2. Paddock (1987) sugiere comparar los explosivos mediante el denominado Factor de Potencia,definido por</p><p>= .</p><p>donde:PAPx = Potencia Absoluta en Peso del explosivo (x) (cal/g).VD = Velocidad de detonacin (m/s).Pe = Densidad de explosivo (g/cm3).</p><p>Si se toma el ANFO como explosivo patrn, se cumplir:PAPANFO = 890 cal/gPAVANFO = PAVANFO Pe = 890 . 0,82 = 730 cal/cm3</p><p>=</p><p>3. Otra expresin empleada para calcular la Potencia Relativa en Peso es:</p><p>.</p><p>. =</p><p>donde:Pe = Densidad del explosivo (g/cm3).VD = Velocidad de detonacin (m/s).</p><p>Pe , y VDo = se refieren al explosivo patrn.</p><p>3. VELOCIDAD DE DETONACINEs la velocidad a la que la onda de detonacin se propaga a travs del explosivo y, por lo tanto, esel parmetro que define el ritmo de liberacin de energa.Los factores que afectan a la VD son: la densidad de la carga, el dimetro, el confinamiento, lainiciacin y el envejecimiento del explosivo. Para los tres primeros, conforme aumentan dichosparmetros las VD resultantes crecen significativamente, Fig. 10.5.</p></li><li><p>8/10/2019 Voladura de Rocas 2014</p><p> 10/156</p><p>Pgina 9</p><p>En cuanto a la iniciacin, si no es lo suficientemente enrgica puede hacer que el rgimen dedetonacin comience con una velocidad baja, y con respecto al envejecimiento, ste hace que laVD tambin disminuya al reducirse el nmero y volumen de las burbujas de aire, sobre todo en losexplosivos gelatinosos, ya que son generadores de puntos calientes.</p><p>Existen diversos mtodos de m...</p></li></ul>