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Tecnologías de Excavación de Rocas. Módulo 3.
Explosivos, accesorios, instalaciones y equipos para voladura de rocas en minería u obras civiles superficiales y
subterráneas.
Autor: Eduardo Berger P. Todos los derechos reservados
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: Explosivos, accesorios, instalaciones y equipos para voladura de rocas en minería u obras civiles superficiales y subterráneas.
Objetivo:
Conocer las principales características y propiedades de
explosivos, accesorios y equipos y dispositivos usados en minería u
obras civiles superficiales y subterráneas.
3.1. Definición, Historia, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.1. Definición de explosivo.
3.1.2. Clasificación general de explosivos. Explosivos Primarios (Sensibles al fulminante #8); Explosivos Secundarios o Agentes de Voladura (No sensibles al fulminante #8); Tipos de explosivos primarios y del tipo NCN (Nitrocarbonitratos).
3.1.3. Propiedades de los explosivos: Densidad; Velocidad de Detonación; Presión de Detonación y Explosión; Energía; Volumen de Gases; Potencia Relativa en Peso y en Volumen; Balance de Oxígeno; Resistencia al agua; Sensibilidad; Diámetro Crítico y Diámetro Mínimo Recomendado. Consideraciones para la selección de explosivos.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Relación Balance de Oxígeno Versus Generación Gases Nocivos.
3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos. 3.2.2. Selección accesorios.
3.3. Planta de suministro de explosivos y equipos de apoyo.
3.3.1. Descripción de las instalaciones de una planta de suministro de explosivos,
3.3.2. Descripción de equipos de apoyo: Camiones fábrica; camionetas desaguadoras; camión grúa; equipo tapa hoyo; polvorín móvil, etc.
.
Contenidos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.1. Definición de explosivo.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
MEZCLA DE SÓLIDOS, O DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS, QUE
ES CAPAZ DE UNA DESCOMPOSICIÓN RÁPIDA Y
VIOLENTA, LIBERANDO UNA GRAN ENERGÍA Y DANDO
POR RESULTADO UNA CONVERSIÓN A GRANDES
VOLÚMENES DE GAS.
La industria actual de explosivos comerciales tiene sus raíces en el
descubrimiento y desarrollo de la pólvora negra, cuyo origen es
desconocido y su formulación es una mezcla de Nitrato de Sodio, o
Potasio, Azufre y Carbón.
EXPLOSIVO
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.1. Breve historia desarrollo tecnológico de los explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
1242: El fraile Inglés Roger Bacon publica una fórmula de pólvora negra.
1627: Primera prueba documentada de uso de pólvora negra
para tronadura de roca, en Minas de Hungría (Minas Reales de Schemnitz).
1846: Ascanio Sobrero descubre la Nitroglicerina 1857: Lammot du Pont reemplaza el Nitrato de potasio, por
Nitrato de Sodio Chileno. 1875: Alfred Nobel disuelve nitrocelulosa en nitroglicerina,
formando una masa gelatinosa, que es la antecesora de las dinamitas gelatinas.
1917: Apogeo de la pólvora negra, a causa de su gran consumo
durante la Primera Guerra Mundial. 1950’s: Apogeo de las dinamitas en USA. Comienza a declinar su
utilización debido a la aparición del Anfo y los Aquageles. 1980`s: Comienza la introducción en el mercado de las
emulsiones explosivas.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.2 .1. Clasificación general de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
EXPLOSIVOS
QUÍMICOS NUCLEARES FÍSICOS/
MECÁNICOS
Tipo de Composición
Tipo de Explosión
Compuestos Químicamente puros
Mezclas de Combustibles Y oxidantes
Bajos Explosivos
Altos Explosivos
Sensibilidad a la iniciación
Explosivos Secundarios
Explosivos Primarios
Explosivos Terciarios
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.2 .2. Clasificación de explosivos según norma chilena.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
MECÁNICOS NUCLEARES
EXPLOSIVOS
QUÍMICOS
AGENTES DE
TRONADURA
ALTOS
EXPLOSIVOS
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.3. Clasificación de explosivo primario y explosivo secundario o agente de tronadura.
Explosivo Primario: Se considera a todos aquellos explosivos que son sensibles o pueden ser iniciados por un fulminante o detonador #8 tales como las dinamitas; emulsiones encartuchadas y «booster» de pentolita.
Explosivo Secundario (Agente de Voladura): Se considera a todos aquellos que no pueden ser iniciados por un fulminante o detonador #8, o también, que para ser iniciados requieren un explosivo primario (cebo o prima). Un ejemplo clásico es el ANFO.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
DINAMITAS
Mezcla explosiva en base a nitroglicerina, combustibles y oxidantes
Tipos: - Gelatinas (Amongelatina 60 %)
- Semigelatinas (Tronex Plus)
- Granuladas (Permicarb, Samsonita)
• Fabricación en proceso batch (por lotes)
• Uso en excavaciones subterráneas y de superficie, tanto en faenas
mineras como en obras civiles.
Características
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
DINAMITAS
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
SLURRIES Y AQUAGELES
Mezclas húmedas en formas de suspensiones. Sus aditivos les
permiten presentar la forma de geles.
Tipos: - Aquageles de Pequeño Diámetro (HIDREX)
- Aquageles Gran Diámetro (DYNOLITE, DYNOGEL)
Características
• Fabricación en proceso batch (por lotes)
• Se pueden bombear
• Control de la densidad (0,4 a 1,3 g/cc)
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Hidrex® Aquagel de pequeño diámetro
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Dynogel® y DynoliteAquageles a granel de gran diámetro
Aditivo N-17
Matriz
Anfo
Mezcla
Aditivos L-2, DW-3
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
NITROCARBONITRATOS
Mezclas elaboradas a base de Nitrato de Amonio prill y combustibles
adecuados.
- ANFO
- ANFO ALUMINIZADO
- ANFO AST
Tipos :
Características
• Fabricación en proceso batch (por lotes) o continuo
• No tienen resistencia al agua.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
NITROCARBONITRATOS
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
INICIADORES Y ROMPEDORES APD
Productos a base de Pentrita (PETN) y TNT, mezcla que se denomina
Pentolita.
- INICIADORES CILÍNDRICOS REGULARES Y NONEL
- ROMPEDORES CÓNICOS
Tipos:
Características
• Fabricación en proceso batch (por lotes)
• Alta VOD (sobre 7.000 m/s)
• Mayor resistencia (comparativa) a fuego, impacto y fricción
• Poseen efecto direccional (Rompedores)
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
INICIADORES Y ROMPEDORES APD
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
EMULSIONES
Sistema que contiene dos fases líquidas naturalmente inmiscibles entre
sí, una de las cuales es dispersa como pequeñas gotas dentro de la otra.
Tipos: - Emulsiones de Pequeño Diámetro (EMULEX, PDB)
- Emulsiones Diámetro Intermedio (EMULTEX E)
- Emulsiones Gran Diámetro (EMULTEX N, BLENDEX, EMULTEX G)
Características
• Estabilidad – transporte y bombeo.
• Alta resistencia al agua
• Se pueden formular del tipo encartuchados, bombeables y vaciables
• Control de la densidad a través de gasificación química y microesferas
• Control de VOD a través de adición de microesferas
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Microfotografía de una Emulsión
Emulsión Matriz
Fase
Oxidante
Interfase
Emulsificante -
Oxidante / Aceite
Fase
Aceite
8 -10
micrones
promedio
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
EMULSIONES
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.2.4. Tipos de explosivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
ANFOS PESADOS: ANFO + EMULSIÓN
Heavy Anfos Augerable
Pumpable
Microballoons sensitized
Gassing
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos: Explosivos Encartuchados
Tecnologías de Excavación de Rocas. Módulo 3:
El conocimiento de estas es
primordial para el diseño y
cálculo de las voladuras en minas a cielo
abierto y subterráneas.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos: Agentes de Voladura
Tecnologías de Excavación de Rocas. Módulo 3:
Una vez más, el conocimiento de
estas es primordial para
el diseño y cálculo de las voladuras en minas a cielo
abierto y subterráneas.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Densidad.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
• Densidad absoluta, real o de cristal
• Gravedad específica
• Densidad gravimétrica
• Densidad de carga o longitud de carga
Donde De: Densidad de Carga (Kg/m)
SG: Densidad gravimétrica del explosivo (g/cc)
DE: Diámetro del pozo (pulgadas)
• Stick Count (1 ¼ x 8”)
SGDE507,0De 2
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Densidad.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Velocidad de Detonación.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Factores que afectan la VOD
• Tipo de Producto
• Diámetro
• Confinamiento
• Densidad
Definición: Medida de la rapidez a la cual se produce la reacción de
detonación a través de una columna de explosivo.
Métodos de medición
Estándar.
Continuo.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Velocidad de Detonación.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
CCHC 3.96
SENTIDO DE LA DETONACIÓN
ONDA DE CHOQUE O STRESS EN
EL MEDIO CIRCUNDANTE.
EXPLOSIVO NO DETONADO
FRENTE DE CHOQUE
EN EL EXPLOSIVO
PLANO C -J
ZONA DE REACCIÓN
PRIMARIA
GASES EN EXPANSION
PRODUCTOS
ESTABLES
PRINCIPALMENTE
GASES
Fases: • Mezcla explosiva sin reaccionar
• Estado de detonación
• Estado de explosión
• Estado de expansión
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Velocidad de Detonación.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
D
C B A
FC CJ
P2 ,T2
P3 E
D: Producto sin detonar
C: Zona de choque
B: Zona de reacción química
E: Zona de detonación
A: Productos de detonación
P1 ,T1
Zonas
Detonador
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Velocidad de Detonación.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Velocidad de Detonación. Medición con método de Dautriche.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Enaex S.A. Emulex
d1
d2
CORDÓN
DETONANTE
MARCA SOBRE EL
PUNTO MEDIO DEL
CORDÓN DETONANTE
MARCA SOBRE EL
PUNTO DE COLISIÓN DE
LAS ONDAS DETONANTES
VODCD (m/s) x d1 (cm)
VOD = 2 x d2 (cm) CCHC
06.96
PLACA DE
PLOMO
SENTIDO DE LA DETONACIÓN
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Velocidad de Detonación. Medición con cronógrafo.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
CONTADOR DE TIEMPO
VISTA TRASERA
CONTADOR DE TIEMPO
VISTA FRONTAL
BATERÍA
EXPLOSIVO
TARGETS
TARGETS
CRUCETA CCHC 06.96.
‘d’
‘t’
V = d / t
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Velocidad de Detonación. Medición VOD continua «In situ».
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
MICROTRAP®
VOD = 3933,3 (m/s) Long Carga = 2,1 m (aprox).
Diámetro = 2,5 Pulg. (64 mm).
VOD = 4335,4 (m/s) Long Carga = 0,8 m (aprox).
Diámetro = 2,5 Pulg. (64 mm).
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Presión de Detonación y de Explosión.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Definición presión de detonación: Presión de la onda detonación que se
propaga a través de la onda explosiva. Se mide en el plano C-J de la onda de
detonación.
(kbar) 62 10VOD5,2P
• Varía desde 5 hasta más de 150 Kbar
• Altas presiones favorecen el quiebre de rocas
competentes muy densas.
Características
Definición presión de explosión u hoyo: Presión ejercida en las paredes del
hoyo por los gases en expansión producidos por la detonación.
Características • Varía desde 10 hasta más de 60 Kbar
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Energía.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Definición: Corresponde al calor desarrollado durante el proceso de
explosión expresado en Kcal o Joules por kilo de explosivo.
eM
pgn
5824,0kp
Qkv
Q
).freact
H.fprod
H(kp
Q A presión constante :
A volumen constante :
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Volumen de Gases.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Definición: Cantidad de gases generados por las reacciones químicas
involucradas en la explosión expresados en Lts/kg de explosivo.
eM
en
100024,041pg
nVg
npg: gr.-mol de productos gaseosos
ne : Moles de explosivo
Me : Peso molecular del explosivo
Nota: Los gases junto con participar en la fase
final del proceso de fragmentación de la roca
además, tienen como función producir el
desplazamiento («Botada») de la misma.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Potencia Relativa en Peso y en Volumen.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Definición: Capacidad de un explosivo de fragmentar y mover material
eficientemente. Es la máxima energía disponible de un explosivo, para
desplazar el medio confinante.
Métodos prácticos de medir potencia:
00 Vg
Vg
6
1
Q
Q
6
5Sp Potencia relativa en peso:
• Traulz
• Mortero Balístico
• Aplastamiento del cilindro
• Método del cráter, Energía bajo el agua (acuario)
Potencia relativa en volumen:
A
eSpSv
Q : Calor de Explosión
(Kcal/Kg)
Vg : Volumen de gases
(L/Kg)
: Densidad (g/cc)
A : Anfo ; e: Explosivo
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Balance de Oxígeno.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Definición: Exceso o déficit de oxígeno en un explosivo, expresado como
porcentaje.
Formas de Cálculo
• Algebraicamente : B.O. = b PMo2 / a PMcompuesto (para combustión completa)
Ejemplo: Nitrato de Amonio
2 NH4NO3 ===> 4 H2O + 2 N2 + O2
Como PM NH4NO3 = 80 y PM O2 = 32
===> B.O. = 1 x 32 / 2 x 80 = 20 %
• Mezclas: B.O. mezcla = B.O.i x Xi
Importancia
• Indica tipos de gases nocivos generados en la detonación (NOx, CO)
• Permite clasificar los explosivos en función de los gases nocivos.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Balance de Oxígeno.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Productos de la detonación según el B.O.
a) Oxígeno balanceado (BO=0)
CO2 (incoloro); H2O (gris claro); N2 (incoloro)
- Humo gris claro
- Máxima energía generada
b) Oxígeno negativo (BO<0)
CO (incoloro); C (negro); H2O (gris claro); N2 (incoloro)
- Humo gris oscuro
- Energía liberada inferior a la máxima
c) Oxígeno positivo (BO>0)
CO2 (incoloro); C (negro); H2O (gris claro); NO (gas amarillo-ocre); NO2 (incoloro)
- Humos ocres o amarillos
- Energía liberada inferior a la máxima
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Balance de Oxígeno.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
La generación de gases rojos, naranjas u amarillos (gases nitrosos) inmediatamente realizado el disparo en una tronadura es la evidencia de la alteración del balance de oxígeno del explosivo a causa de la presencia de agua. Nota: Si el color de los gases tienden a rojo entonces, mayor es B.O. hacia el lado positivo y viceversa. En cielo abierto, se tiene como ventaja poder apreciar su eventual ocurrencia, facilidad que no se tiene en minas subterráneas.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Resistencia al agua.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Definición: Capacidad que tiene un explosivo de detonar después de
estar sumergido en agua.
INTERNA: Depende de la composición del explosivo.
EXTERNA: Depende del grado de impermeabilidad y sellado del
envase.
FORMAS DE EXPRESARLA
Cualitativas: Excelente – Buena – Regular – Mala.
Cuantitativas: Tiempo (en horas)
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Resistencia al agua.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
ANFO: VOD vs. % de Humedad
NO DETONA
3 ” Ø no confinado,
iniciado con Tronex
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
2 4 6 8 10
% de Humedad
Vo
d (
m/s
)
3 Pulg. Ø Iniciado con Tronex 2
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Sensibilidad.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
A LA INICIACIÓN: Medida de la Energía, Presión o Potencia mínima
necesaria para la detonación de un explosivo.
• Por acción controlada
Iniciador mínimo
• Por acción incontrolada
Inflamabilidad
Calor
Choque o impacto, transportabilidad
Fricción
A LA PROPAGACIÓN: Capacidad de un explosivo para detonar en forma
estable a través de toda la longitud de su carga.
Simpatía
Diámetro Crítico.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Diámetro Crítico y Diámetro Mínimo Recomendado.
Se entiende por Diámetro Crítico, el mínimo diámetro de una carga explosiva al cual la propagación de la detonación puede ocurrir en forma estable, bajo ciertas condiciones específicas de confinamiento. Usualmente se considera la carga no confinada, al aire en el caso de explosivos encartuchados, o, cargada en tubos de cartón o plástico para contenerlas, en el caso de explosivos a granel, lo que representa la posible peor condición de terreno para la detonación. Al confinar el explosivo en tubos de acero, simulando condiciones similares a las que produce una roca competente y poco fracturada, es posible detonarlo en diámetros menores.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Diámetro Crítico.
Se entiende por Diámetro Crítico, el mínimo diámetro de una carga explosiva al cual la propagación de la detonación puede ocurrir en forma estable, bajo ciertas condiciones específicas de confinamiento. Usualmente se considera la carga no confinada, al aire en el caso de explosivos encartuchados, o, cargada en tubos de cartón o plástico para contenerlas, en el caso de explosivos a granel, lo que representa la posible peor condición de terreno para la detonación. Al confinar el explosivo en tubos de acero, simulando condiciones similares a las que produce una roca competente y poco fracturada, es posible detonarlo en diámetros menores.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
SENTIDO DE LA DETONACIÓN
ONDA DE CHOQUE O STRESS EN
EL MEDIO CIRCUNDANTE.
EXPLOSIVO NO
DETONADO
FRENTE DE CHOQUE
EN EL EXPLOSIVO
PLANO C -J
ZONA DE REACCIÓN
PRIMARIA
GASES EN EXPANSION
PRODUCTOS
ESTABLES
PRINCIPALMENTE
GASES
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Diámetro Mínimo Recomendado.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Para el caso de los explosivos a granel, se hace referencia al Diámetro Mínimo Recomendado, que es aquél en el cual el explosivo detonará consistentemente con las propiedades informadas. Bajo este diámetro pueden detonar, pero en forma irregular e impredecible. Importante: Tanto el diámetro crítico como el diámetro mínimo recomendado, son afectados por condiciones de terreno tales como grado de confinamiento, presencia de agua, presión sobre la columna de explosivo, desacoplamiento de la carga en la perforación y temperaturas extremadamente bajas.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos:
Ejemplo: Propiedades de Agentes de Voladura (Tronadura).
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.1. Propiedades de los explosivos: Fichas Técnicas – ANFO y ANFOS PESADOS.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
El ANFO es un agente de tronadura de alta calidad, fabricado con nitrato de amonio grado explosivo de baja densidad y alta absorción de petróleo. Se
mezcla y carga in-situ mediante camiones especialmente diseñados.
CARACTERISTICAS
FICHA TECNICA DE PRODUCTOS NAGR - Feb/98 1301 - nn
USOS
El ANFO a GRANEL es un agente de tronadura de bajo costo, recomendable para minería subterránea, en zonas con buena ventilación, y para tronaduras de superficie, especialmente cuando se desea una moderada concentración de carga. Se recomienda utilizarlo en perforaciones mayores a 3” de diámetro, sin presencia de agua.
PRESENTACION
El Agente de Tronadura ANFO a GRANEL se entrega en forma mecanizada, directamente en las perforaciones de mediano o gran diámetro, mediante camiones fábrica vaciadores (“Auger” o “Quadra”), por lo que es recomendable cuando el volumen de consumo lo
Densidad (g/cc) 0,78 +/- 3%
Velocidad de detonación (m/s) 3.500 - 3.900 (*) 2.600 - 3.000 (**) 3.800 - 4.100 (***)
Presión de detonación (kbar) 30 (***)
Energía (kcal/kg) 912
Volumen de gases (L/kg) 1.050
Diámetro crítico (pulgadas) 2
ANFO a GRANEL (ANFO REGULAR)
* Confinado en 3 pulgadas ** No Confinado en 6 pulgadas (Iniciado con Tronex 2 1”x6”) *** Mediciones in-situ, 4½” a 11” (Iniciado con APD 450)
ADVERTENCIA
Enaex S.A. sólo se respon sabilizará por lo expresamente indicado en este catálogo, y no será en ningún caso respo n sable por daños, pérdidas o cualquier contingencia derivada del uso de los productos, salvo
aquéllas expresamente indicadas porla legislación chilena vigente. El uso de explosivos está regulado en cada país por leyes propias. Enaex S.A. se rese rva el der echo de introducir a sus producto s todas aquellas
modificaciones que estime conveniente, sin aviso previo.
BLENDEX®
Anfos Pesados Vaciables
Los ANFOS PESADOS VACIABLES de la serie BLENDEX son mezclas de Emulsión y Anfo, que reúnen las principales propiedades de ambos componentes: alta energía, buena generación de gases, alta densidad y, en algunos casos, resistencia al agua. Son productos apropiados para tronaduras de superficie, especialmente cuando es factible el uso de sistemas mecanizados de carga, en perforaciones secas o con agua, si esta se extrae previamente. Los productos se suministran a granel en camiones mezcladores - vaciadores AUGER, apoyados por equipos desaguadores.
CARACTERISTICAS
FICHA TECNICA DE PRODUCTOS EAPV - Mar/00 1510/18/16/xx/52 - nn
PRODUCTO BLENDEX 920 930 940 945 950 Densidad (g/cc) (#) 0,90 1,00 1,20 1,30 1,30
Veloc. de detonación (m/s) * 3.670 3.760 3.760 3.800 3.695 (m/s) ** 3.900 3.920 3.950 4.200 4.150 (m/s) *** 3.940 4.020 4.150 4.360 4.250
Presión de detonación (kbar) *** 35 40 52 62 59
Energía (kcal/kg) 858 830 803 790 776
Volumen de gases (L/kg) 1.068 1.076 1.085 1.089 1.094
Diámetro mínimo recomendado (pulgadas) 4 4 5 5 6
Resistencia al agua (†) Nula Nula Baja Baja Buena
Iniciador mínimo recomendado (g pentolita) 150 150 150 150 150
Potencia relativa al ANFO en peso 0,95 0,93 0,91 0,89 0,88 en volumen 1,07 1,16 1,37 1,45 1,43
Proporción ANFO/Emulsión 80/20 70/30 60/40 55/45 50/50
NOTAS: # Las densidades de los Anfos Pesados Vaciables pueden variar hasta en un 3 % debido a las propiedades de los gránulos del nitrato de amonio y a la diferente compactación que sufren por efecto de la presión hidrostática de la columna de explosivo y del taco, al encontrarse cargados en la perforación.
* Sin confinar en tubos de cartón de 6” de diámetro, iniciado con un APD® 450. ** Confinado en tubos de acero de 6” de diámetro, iniciado con un APD® 450. *** Promedio de mediciones “in-situ”, en terrenos sin agua de roca medianamente competente, en diámetros de 9½” a 11 “, iniciando con un APD® 900. La Velocidad de Detonación puede variar en un rango del orden del 5%, debido principalmente a la variación de densidad, tipo de roca, grado de confinamiento, diámetro de la perforación y tipo de iniciación. Los valores indicados corresponden a promedios reales de pruebas realizadas, y no son necesariamente los que se obtienen en alguna roca en particular. † Pruebas realizadas con aguas estáticas en condiciones de Laboratorio.
ADVERTENCIA
Enaex S.A. sólo se respon sabilizará por lo expresamente indicado en este catálogo, y no será en ningún caso respon sable por daños, pérdidas o cualquier contingencia derivada del uso de los productos, salvo
aquéllas expresamente indicadas porla legislación chilena vigente. El uso de explosivos está regulado en cada país por leyes propias. Enaex S.A. se rese rva el derecho de introducir a sus producto s todas aquellas
modificaciones que estime conveniente, sin aviso previo.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
• PRECIO DEL EXPLOSIVO (Relación $ / Kg vs. $ / Kcal.)
• DIÁMETRO DE CARGA (Tipo de Explosivo vs. Diámetro)
• CARACTERÍSTICAS DE LA ROCA.
- Rocas masivas fisuradas - Rocas muy fisuradas - Rocas conformadas en bloques - Rocas porosas
• VOLUMEN DE ROCA A VOLAR.
• CONDICIONES ATMOSFÉRICAS.
• PRESENCIA DE AGUA. (¡Ver lámina siguiente!)
• PROBLEMAS DE ENTORNO.
• HUMOS.
• CONDICIONES DE SEGURIDAD
• ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS.
• PROBLEMAS DE SUMINISTRO.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
CALIDAD DE LA ROCA
FRACTURADA /
POCO COMPETENTE
HOMOGÉNEA /
COMPETENTE
VELOCIDAD DE DETONACIÓN
PRESIÓN DE DETONACIÓN
DENSIDAD
POTENCIA ( ENERGÍA )
BAJA ALTA
BAJA
BAJA
BAJA
ALTA
ALTA
ALTA
VOLUMEN DE GASES
ALTO MEDIO
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
CARACTERÍSTICA DE LA ROCA.
• Masa rocosa competente – Alta densidad y VOD
• Roca muy fisurada – Alta energía de gas
• Roca que forma bloques – Anfo pesado
• Roca porosa – Explosivo con alto gas pero con buen taco
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
CARACTERÍSTICA DE LA ROCA.
Generalmente productos de alta VOD y alta densidad producen generación de más finos en la zona de trituración cerca de la columna explosiva. Velocidades y densidades más bajas limitan la cantidad de finos, mejorando la recuperación de la lixiviación. Productos de alta VOD y alta densidad son más efectivos en la generación de grietas en rocas muy competentes. Grietas abiertas o huecos pueden requerir productos en bolsas, mangas, tacos intermedios, etc. Para prevenir el sobre carguío de los pozos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
Es el diámetro mínimo al cual se puede propagar una detonación estable.
– Explosivos ideales, 1 mm – Explosivos no ideales, hasta 100 mm – Cerca del Dcrit la VOD es proporcional al
diámetro – Después que se alcanza la velocidad estable,
un aumento en el diámetro de la carga no aumentará la VOD
– Dcrit depende del nivel de confinamiento
Dcrit es importante para determinar la compatibilidad tamaño del pozo/tipo de explosivo
El DIÁMETRO CRÍTICO.
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
El DIÁMETRO DE LOS POZOS.
Diámetro de los pozos – Todos los explosivos tienen diámetros críticos
bajo el cual no detonarán confiablemente – Para explosivos comerciales el Dcrit puede ser
mayor que el diámetro de los pozos en algunas minas.
– El Dcrit es importante para determinar el tipo de explosivo en la mayoría de las operaciones mineras
– El Dcrit se determina predominantemente por el tamaño de la zona de reacción
– La densidad también afecta al Dcrit
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% DE EMULSIÓN 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
% DE ANFO
EXCELENTE
DESPLAZA EL
AGUA
BUENA
SE DEBE
DESAGUAR
EL POZO
NO TIENE
RESISTENCIA
AL AGUA
PRODUCTO
BOMBEABLE
(EMULTEX)
PRODUCTO
VACIABLE
(BLENDEX)
RESISTENCIA AL AGUA MEZCLAS ANFO / EMULSIÓN
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
COMPARACIÓN DE CARGA CON PRODUCTO VACIABLE Y BOMBEABLE EN HOYO CON AGUA.
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
Emulsiones Anfos Pesados
ANFO DILUIDO ANFO
Res
iste
nci
a de
la r
oca
Densidad de Fracturas
SELECCIÓN DEL EXPLOSIVO VERSUS RESISTENCIA DE LA ROCA Y DENSIDAD DE FRACTURAS.
Tecnologías de Excavación de Rocas. Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
6000
ANFO LIV.
ANFO
BLENDEX 930
BLENDEX 950
BLENDEX 950 G
EMULTEX G
RELACION MATRIZ / ANFO
0 / 100 50 / 50
3000
4000
5000
VE
LO
CID
AD
DE
DE
TO
NA
CIO
N
100 / 0
VELOCIDAD DE DETONACION PARA PRODUCTOS A GRANEL
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
PARTICIÓN DE LA ENERGÍA.
Shock Energy
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
ESTABILIDAD QUÍMICA
Es la habilidad para permanecer químicamente invariable cuando se almacena correctamente. Los factores que afecta la vida de almacenamiento son:
– Formulación/Calidad de los ingredientes – Empaque – Temperatura y humedad del medio ambiente de
almacenaje – Contaminación
Señales característicos de deterioro – Cristalización – Aumento de viscosidad y/o de la densidad – Cambio de color (la emulsión se pone turbia a medida
que aumenta la cristalización) – Mal resultado en la tronadura
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
TEMPERATURA AMBIENTE
– Para explosivos no ideales la sensibilidad se reduce al reducirse la temperatura.
– El explosivo quedará en equilibrio con la temperatura del macizo en el tiempo.
– La sensibilidad del explosivo aumenta al aumentar la temperatura.
– El diámetro crítico se reduce al aumentar la temperatura y viceversa.
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
COSTO DEL EXPLOSIVO.
– Las comparaciones de explosivos similares deben hacerse basados en el costo por unidad de peso ($/kg) y en costo por unidad de energía ($/kJ)
– Comparar explosivos en costo por metro de pozo para diferentes explosivos en la misma malla de tronadura tomando en cuenta diferentes densidades
– La última medida es el costo por tonelada de roca quebrada ($/ton) para cambios en productos tomando en cuenta diferentes productos y mallas una vez que se ha logrado una pila aceptable para la excavación
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
COSTO DE PERFORACIÓN /DISPONIBILIDAD DE LAS PERFORADORAS.
• La expansión de la malla es la herramienta principal para controlar los costos de perforación
• La disponibilidad de las perforadoras (cantidad, disponibilidad mecánica y dureza de la roca) también influye en el tamaño de las mallas.
• Mallas más grandes generalmente requieren explosivos de mayor densidad (mayor energía por metro de pozo) para asegurar una fragmentación adecuada.
Nota. La disipación de la energía puede decaer con el cuadrado de la
distancia desde el pozo, de manera que la expansión de la malla no es una función lineal del aumento de la energía en el pozo al usar productos de mayor densidad o más energéticos.
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
NECESIDAD DE MAYOR ENERGÍA (Kcal/Kg) – INCORPORACIÓN DE AL.
La incorporación de aluminio (AL) aumenta la energía y la temperatura de explosión. Sobre 13% baja la energía del explosivo. El tamaño de partícula es importante:
– Tamaño mínimo 100 mallas – Tamaño máximo 20 mallas – Concentración de polvo en camión fábrica < 45 gr/m3
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
NECESIDAD DE MAYOR ENERGÍA (Kcal/Kg) – INCORPORACIÓN DE AL.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
NECESIDAD DE MAYOR ENERGÍA (Kcal/Kg) – INCORPORACIÓN DE AL.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
SELECCIÓN DE EXPLOSIVOS ENCARTUCHADOS.
Se hace conforme a sus propiedades, medidas y también en particular por los aspectos siguientes: Sensibilidad al detonador Seguridad al impacto Resistencia al agua Seguridad a la fricción Buen taqueo Seguridad al calor Alta energía Mantiene firme al detonador Duración al almacenamiento Alto VOD
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Módulo 3: 3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.3.2. Consideraciones para la selección de explosivos:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Consideraciones previas.
Los explosivos industriales del tipo de mezcla se diseñan para cumplir diferentes objetivos específicos que se requieren durante su aplicación para la voladura de rocas. Lo anterior se puede lograr tanto con el tipo de ingredientes usados como asimismo, con la combinación porcentual adecuada de los mismos.
Los explosivos industriales del tipo mezcla son del tipo químico, cuyos ingredientes son tanto comburentes (aportan oxígeno) como combustibles (consumen oxígeno), los cuales al ser debidamente iniciados dan origen a una combustión de una cinética muy alta, altamente exotérmica generando gases a alta temperatura (caso de los explosivos que deflagran como la pólvora) y además, una onda de choque en aquellos que alcanzan el régimen de detonación que es el caso de la mayoría (Dinamitas, Pentolitas, Anfos; Anfos Pesados y Emulsiones).
Una variable clave a considerar para el diseño de explosivos es el «Balance de Oxígeno (B.O.)», donde lo ideal del punto de vista del rendimiento de un explosivo sería un B.O. =0, que significa que el comburente aporta todo el oxígeno que requiere el combustible. Sin embargo, por razones que apuntan a minimizar la posibilidad de generar gases nitrosos entonces, la mayoría de los explosivos industriales se diseñan con B.O.< 0.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Caso ejemplo: ANFO. Ver ficha adjunta.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
El ANFO es un agente de tronadura de alta calidad, fabricado con nitrato de amonio grado explosivo de baja densidad y alta absorción de petróleo. Se
mezcla y carga in-situ mediante camiones especialmente diseñados.
CARACTERISTICAS
FICHA TECNICA DE PRODUCTOS NAGR - Feb/98 1301 - nn
USOS
El ANFO a GRANEL es un agente de tronadura de bajo costo, recomendable para minería subterránea, en zonas con buena ventilación, y para tronaduras de superficie, especialmente cuando se desea una moderada concentración de carga. Se recomienda utilizarlo en perforaciones mayores a 3” de diámetro, sin presencia de agua.
PRESENTACION
El Agente de Tronadura ANFO a GRANEL se entrega en forma mecanizada, directamente en las perforaciones de mediano o gran diámetro, mediante camiones fábrica vaciadores (“Auger” o “Quadra”), por lo que es recomendable cuando el volumen de consumo lo
Densidad (g/cc) 0,78 +/- 3%
Velocidad de detonación (m/s) 3.500 - 3.900 (*) 2.600 - 3.000 (**) 3.800 - 4.100 (***)
Presión de detonación (kbar) 30 (***)
Energía (kcal/kg) 912
Volumen de gases (L/kg) 1.050
Diámetro crítico (pulgadas) 2
ANFO a GRANEL (ANFO REGULAR)
* Confinado en 3 pulgadas ** No Confinado en 6 pulgadas (Iniciado con Tronex 2 1”x6”) *** Mediciones in-situ, 4½” a 11” (Iniciado con APD 450)
ADVERTENCIA
Enaex S.A. sólo se respon sabilizará por lo expresamente indicado en este catálogo, y no será en ningún caso respo n sable por daños, pérdidas o cualquier contingencia derivada del uso de los productos, salvo
aquéllas expresamente indicadas porla legislación chilena vigente. El uso de explosivos está regulado en cada país por leyes propias. Enaex S.A. se rese rva el der echo de introducir a sus producto s todas aquellas
modificaciones que estime conveniente, sin aviso previo.
Importante: 1. La «Energía» o «Calor Desarrollado» para
un explosivo ( Kcal/Kg), se determinan por medio de cálculos termodinámicos.
2. La «Densidad» de un explosivo se determina en laboratorio,
3. La «Velocidad de Detonación», se determina en pruebas de campo y también «in situ», es decir, en la mina.
4. La «Presión de Detonación», se determina por fórmula usando los valores de, densidad y velocidad de detonación de un explosivo.
5. El «Diámetro Crítico», se determina en pruebas de campo con un tamaño de iniciador estándar.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Cálculo propiedades termodinámicas y gases de un explosivo tipo mezcla . Tipo explosivo: ANFO. Fórmula: Nitrato de Amonio, NH4NO3 (94 %) + Petróleo, CH2 (6%) 1. Cálculo del balance de oxígeno (B.O.) B.O. (ANFO) = [(% NH4NO3 x B.O. (NH4NO3) + % CH2 x B.O. (CH2)] El valor del balance de oxígeno en tanto por ciento , y en tanto por uno son los expresados en tabla a continuación:
Tabla 1.
Valores de balance de oxígeno para algunos ingredientes de
mezclas explosivas.
Ingrediente. Factor Porcentual Factor Unitario
(Fp) (Fu)
Nitrato de Amonio (+) 20.0% (+) 0.200
Nitrato de Sodio (+) 47.1% (+) 0.471
Carbón (12,7% de cenizas) (-) 232.7% (-) 2.327
Petróleo. (-) 343.0% (-) 3.430
Comsol (-) 134.7% (-) 1.347
Aluminio (-) 88.9 % (-) 0.889
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Ejemplos de la forma en que se establece el balance de oxígeno para un compuesto son los siguientes:
Ejemplo 1. Nitrato de Amonio (NH4NO3). Ecuación de equilibrio estequiométrico. 2 NH4NO3 4 H2O + 2 N2 + O2, es un oxidante, aporta oxígeno.
Ahora bien, el balance de oxígeno (B.O.) se define como:
B. O. = ( # Moles de O2 x Peso Mol. O2) / (# Moles de NH4NO3 x Peso Mol. NH4NO3 )
Tal que,
Peso Molecular O2 = 32 (g /mol); Peso Molecular NH4NO3 = 80,1 (g / mol).
Por lo tanto, B.O. = ( 1 x 32 ) / ( 2 x 80,1) = + 0.20,
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Así entonces, el balance de oxígeno para el Anfo es: B.O. (ANFO) = [(94 % x 0.20) + (6% x –3.43)] = - 1.78 % (¡Negativo!) Nota: Un balance oxígeno negativo en el caso del Anfo significa que se generarán como
productos después de la detonación, además de agua (H2Ogas), nitrógeno molecular (N2), y Dióxido de Carbono (Co2), también, Monóxido de Carbono (CO).
2. Cálculo de los moles de los ingredientes o reactantes. Para el cálculo de los moles de los ingredientes se usará el método de los granátomos
se utilizan los valores expresados en tabla 2 señalados a continuación:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Tabla 2.
Granátomos para algunos reactantes y productos típicos de mezclas explosivas.
(*) Se define átomo gramo como el peso atómico (en gramos) de
un mol de átomos de cualquier elemento.
Compuesto o
elemento. C H N O Na2O Al2O3
NH4NO3 (-------) 5.00 2.50 3.75 (-------) (-------)
NANO3 (-------) (-------) 1.17 2.95 0.59 (-------)
C 7.08 4.30 0.06 0.21 (-------) (-------)
CH2 7.14 14.29 (-------) (-------) (-------) (-------)
C3H7NO2 3.367 7.857 1.122 2.245 (-------) (-------)
AL (-------) (-------) (-------) (-------) (-------) 1.853
H20 (-------) 11.11 (-------) 5.55 (-------) (-------)
Granátomos / 100 gramos.
La forma en que se determina el número de granátomos por 100 gramos de una sustancia o compuesto se determina como se indica a continuación: Granátomos / 100 grs = (100 x Nro. de átomos por mol) / Peso Molecular.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Ejemplo: ¿ Cuántos granátomos de hidrógeno (Ho), nitrógeno (No) y oxígeno (O2) hay en el nitrato de amonio? Solución: Peso Molecular Nitrato de Amonio = 80,1 (g / mol). De acuerdo a la fórmula del nitrato de amonio, NH4NO3, se tiene que hay presentes: 4 átomos de hidrógeno; 2 átomos de nitrógeno, y 3 átomos de oxígeno. Por lo tanto los granátomos son:
- Granátomos de Hidrógeno, Ho = (100 x 4) / (80.1) = 4.994
- Granátomos de Nitrógeno, No = (100 x 2 ) / (80.1) = 2.497
- Granátomos de Oxígeno, Oo = (100 x 3) / (80.1) = 3.745
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Para el Anfo en particular tenemos que, los granátomos considerando la composición y
porcentaje de cada uno de los ingredientes o reactantes, y los valores de la tabla 2
(¡expresados por kg (1000 g)!), serán: - Granátomos de Carbono: Co = 0.714 x 6 = 4.28
- Granátomos de Hidrógeno:Ho = 0.5 x 94 + 1.43 x 6 = 55.58
- Granátomos de Nitrógeno: No = 0.25 x 94 = 23.50
- Granátomos de Oxígeno: Oo = 0.375 x 94 = 35.25 Ahora bien, los moles de cada compuesto reactante (Nitrato de Amonio y Petróleo) se
calcula de la siguiente forma: Moles de Nitrato de Amonio (NH4NO3) = Granátomos de Nitrógeno / 2 , o sea igual a:
23.50 / 2 = 11.75 moles, Moles de Petróleo (CH2) = Granátomos de Carbono / 1 , o sea igual a:
4.28 / 1 = 4.28 moles.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3. Cálculo de los moles de los productos. También en este caso y usando los granátomos calculados en el punto anterior, se determinan los productos en la forma siguiente: Moles de Agua(gas) = 55.58 / 2 = 27.8 Moles de Nitrógeno = 23.50 / 2 = 11.75 La determinación de los moles de CO2 y CO se obtiene resolviendo el siguiente sistema de ecuaciones: Sean: X = Número de moles de CO, e Y = Número de moles de CO2 Ahora tenemos que, X + Y = Cantidad de C. X + 2Y = Cantidad de O2 – Cantidad de H2O(g)
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
X + Y = 4.28 X + 2Y = 35.25 – 27.8 / De donde resulta: X = CO = 1.11 moles, e Y = CO2 = 3.17 moles respectivamente.
Así entonces, la ecuación balanceada entre reactantes y productos para el Anfo
es tal como sigue:
11.75 NH4NO3 + 4.28 CH2 27.80 H2O(g) + 11.75 N2 + 3.17 CO2 + 1.11 CO
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
4. Cálculo de la energía termodinámica teórica (E.T.T) a presión (Qkp) y volumen constante(Qkv), expresadas en Kcal / kg. E.T.T = ( Número de moles productoi x Calor de formación productoi ) - ( Número de moles reactantej x Calor de formación reactantej ), Los calores de formación son los señalados a continuación en tabla 3.
Tabla 3. Fórmula química, peso molecular y calores de formación.
Compuesto o elemento Fórmula Peso Molecular ( Gramos / Mol) Kcal / mol Kcal / kg
Nitrato de Amonio NH4NO3 80.1 (- 87.5) ( - 109.2) Nitrato de Sodio NANO3 85.0 (-101.5) ( - 119.4) Petróleo CH2 14.0 (- 7.0) ( - 40.0) Nitropropano C3H7NO2 89.1 (- 40.2) ( - 45.1) Agua H2O 18.0 (- 57.8) ( - 321.1) Dióxido de Carbono CO2 44.0 ( - 94.1) ( - 213.9) Monóxido de Carbono CO 28.0 ( - 26.4) ( - 94.3) Dióxido de Nitrógeno NO2 46.0 ( + 8.1) ( + 17.6) Monóxido de Nitrógeno NO 30.0 ( + 21.6) ( + 72.0) Nitrógeno N2 28.0 ( ------- ) ( ------- ) Oxígeno O2 32.0 ( ------- ) ( ------- ) Carbón C 12.0 ( ------- ) ( ------- ) Aluminio AL 27.0 ( ------- ) ( ------- ) Oxido de sodio NA2O 62.0 ( - 100.5) ( - 162.1) Alúmina AL2O3 102.0 ( - 392.0) ( - 384.3)
Calor de formación
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Así entonces para el Anfo tenemos que la E.T.T (Qkp) a presión constante es igual a, E.T.T = {[ (27.8 x – 57.8) + (11.75 x 0) + (3.17 x –94.1) + (1.11 x –26.4)] - [ (11.75 x 87.3) + (4.23 x 7.0)]}, E.T.T = {[- 1937,5] – [1055,3]} = - 879 Kcal / Kg. (Reacción exotérmica). Por otro lado, la E.T.T a volumen constante (Qkv) se determina de la forma siguiente: Qkv = Qkp + (0.5928 x moles de productos que poseen calor de formación) Por lo tanto para el Anfo tenemos que, Qkv = 879 + 0,5928 x 32.08 = 911.08 Kcal / Kg = 3818 Kj/kg.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
5. Cálculo del volumen específico de gases a 0° y 20° expresado en lts / kg.
V 0° = 22.4 (lts/ mol) x (moles de productos gaseosos),
V 0° = 22.4 (lts/ mol) x 43.83 moles de productos gaseosos. = 981.79 lts/kg
El volumen específico a 20° C, se determina a partir del volumen a 0°
multiplicado por la corrección de temperatura respectiva.
V 20° = V 0° x [(273° Kelvin + 20°) / 273° Kelvin ] = 981.79(lts/kg) x 1.073
V 20° = 1053.5 (lts / kg)
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
5.1 Cálculo del volumen específico de CO a 20° expresado en lts / kg.
El cálculo se hace considerando solo los moles de CO. Así tenemos,
V 0° = 22.4 (lts/ mol) x (moles de CO),
V 0° = 22.4 (lts/ mol) x 1.11 moles de CO = 24.86 lts/kg
El volumen específico a 20° C, se determina a partir del volumen a
0° multiplicado por la corrección de temperatura respectiva.
V 20° = V 0° x [(273° Kelvin + 20°) / 273° Kelvin ] = 24.86 (lts/kg) x 1.073
V 20° = 26.68 (lts / kg)
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
6. Cálculo de la temperatura de explosión T2 en grados Kelvin. Para el cálculo de T2 se usa la expresión siguiente: T2 ={[E.T.T (cal/ kg) / (# moles/kg producto i x Cv(calor molar prom. producto i))] + 293} °K A continuación se calculan las (cal / kg - °K) para cada uno de los productos, Producto Moles/ kg (Ni) Cv (cal /mol - °K) Ni x Cv (cal / kg - °K) H2Og 27.8 9,614 267,27 N2 11.75 6,415 75,37 CO2 3.17 12,04 38,17 CO 1.11 6,475 7,19 388,00 Así entonces tenemos que, T2 ={[ 879 x 103 (cal/ kg) / 388 (cal / kg - °K) ] + 293} °K = 2558 °k
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales.
3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Gases Nocivos.
Observaciones importantes:
1. Los cálculos termodinámicos que se realizan para explosivos del tipo mezcla como son la mayoría de los explosivos industriales, no son del todo exactos dado que estos no se comportan de manera ideal en la forma que si lo hacen más los llamados de tipo molecular (TNT; PETN; NITROGLICERINA; RDX; etc.)
2. Es claro que, alterar el “Balance de Oxígeno, B.O.” con que han sido diseñados y fabricados los explosivos incidirá en generar una mayor cantidad de gases nocivos cuyo tipo, cantidad, características y riesgo asociado, dependerá si el “B.O.” es positivo ó negativo como asimismo, de la magnitud (%) del desbalance. Sin embargo, las condiciones en el lugar de uso pueden alterar su valor original de diseño. Por tanto, dada la importancia de los gases nocivos en relación a su efecto sobre los trabajadores entonces, es por lo cual se describe a continuación y con gran énfasis sus principales aspectos.
3. En particular en minas subterráneas, la presencia y cantidad de gases nocivos es una de las variables a considerar para el cálculo de los requerimientos de ventilación.
Gases Nocivos.
Definición:
Los gases nocivos generados es uno de los efectos inherentes que suceden como consecuencia de realizar tronaduras con explosivos del tipo químico, y dependiendo de su magnitud y tiempo de exposición, pueden ser una fuente potencial de riesgo para las personas más aún si se trata de labores subterráneas.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Gases Nocivos.
Gases nocivos generados por las tronaduras. Para partir es preciso decir que en todas las tronaduras se generan gases los cuales
mayoritariamente son, N2; H2O(g); CO2 y, también por cierto, los gases nocivos tales
como el monóxido de carbono (CO), y los llamados genéricamente gases nitrosos
(NOx).
En concreto, el tipo y cantidad de gases nocivos que se puedan generar dependen del
“Balance de Oxígeno” que tenga un determinado explosivo. Al respecto, se reitera que
el balance de oxígeno puede verse alterado según sean, el tipo de explosivo,
condiciones presentes del lugar de su uso final. Dentro de estas condiciones se pueden
citar, las condiciones de almacenamiento tanto de explosivos propiamente tal como de
materias primas para su fabricación «in situ», como asimismo, las condiciones del
terreno al momento de su colocación dentro de las perforaciones u hoyos, por ejemplo
presencia de agua.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas. Módulo 3:
Gases Nocivos.
Balance de Oxígeno Versus Generación Gases Nocivos: Definido como el exceso o déficit de oxigeno en un explosivo expresado porcentualmente. Su valor final y signo ( + o -), es el resultado de la suma del porcentaje (en peso) y el B.O. respectivo de cada uno de los reactantes que forman parte de la composición o mezcla que constituyen un explosivo. Así tenemos por ejemplo, reactantes que aportan oxígeno a la reacción como el nitrato de amonio (NH4NO3 ) y otros que consumen oxígeno como el petróleo (CH2).
Por ejemplo, para el nitrato de amonio se tiene la ecuación estequiométrica siguiente:
2 NH4NO3 4 H20 +2 N2 + O2 (Oxidante)
B.O. = + # Moles O2 (1) x Peso Mol. O2 (32) = + 0.20 (¡Aporta O2!)
# Moles NH4NO3(2) Peso Mol. NH4NO3(80,1)
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Gases Nocivos.
Si el B.O. de un explosivo es negativo entonces, se genera monóxido de carbono (CO),
y si es positivo se generan los llamados gases nitrosos(NOx).
Por razones de seguridad, los explosivos para uso industrial se diseñan con un B.O.
negativo a fin de contrarrestar que una eventual presencia de agua provoque un
corrimiento hacia el lado positivo. ¡¡En especial si se trata de minas o labores
subterráneas!! En relación a estas últimas se dirá además que, la dilución de los
gases nocivos generados por las voladuras a los niveles de concentración máximos
permitidos (C.A.M.P.), expresados en p.p.m., determinan junto a la cantidad de
personal y equipos diesel trabajando por turno, los requerimientos de aire de
ventilación.
En minas a cielo abierto también se pueden generar gases nocivos en cantidades
significativas y si bien, su dilución es por aireación natural sin embargo, su presencia
puede provocar interferencias a las operaciones unitarias que vienen después de la
tronadura (carguío y transporte).
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Gases Nocivos.
El efecto de los gases nocivos sobre las personas depende, de su concentración
(ppm) y, del tiempo de exposición (hrs.) como señala la primera figura a
continuación.
En Chile, las concentraciones admisibles máximas permitidas son 2,4 ppm para los
gases nitrosos(NOx) y 40 ppm para el CO.
En minas u obras subterráneas la medición de las concentraciones de gases nocivos
deben hacerse con equipos de respiración autónomos.
Otras consecuencias negativas de un B.O., fuera de los límites de especificación para
un explosivo son una pérdida de energía (kcal/kg) y velocidad de detonación (m/s)
respectivamente. ¡Ver figuras a continuación!
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
Nota: Recordar que los explosivos llamados industriales se diseñan con un B.O. Negativo lo que implica una pérdida marginal de rendimiento en aras de hacerlos menos peligrosos para los trabajadores.
Anfo regular: 94% Nitrato Amonio + 6% Petróleo.
(NOx)
(CO2;CO; C)
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
I) Causas que generan y aumentan los gases nocivos. En síntesis la principales causas son:
Tipo de explosivo usado vs. presencia de agua.
Efecto de la temperatura ambiente.
Diámetro crítico y mínimo recomendado para un explosivo.
Falta de confinamiento. Ver figuras.
Presencia y efecto de aguas dinámicas.
Degradación de un explosivo dentro del hoyo por ataque de sales minerales y/o soluciones químicas del terreno.
Degradación de un explosivo por almacenamiento prolongado y/o inadecuado.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas. Módulo 3:
(-)
(+)
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
I) Causas que generan y aumentan los gases nocivos.
Mala calidad de las materias primas usadas para fabricar un explosivo.
Proporción incorrecta de los ingredientes (reactantes) de un producto explosivo.
Ingredientes correctos en tipo y cantidad pero proceso de fabricación con problema.,
Uso de cordón detonante en tronadura perimetral.
Iniciación deficiente por tipo y/o tamaño del iniciador o “booster”.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
Después de la detonación del Anfo, el volumen de CO permanece constante, a
diferencia de los NOx donde el volumen inicial como NO, rápidamente (35 minutos
aprox.),se oxida y se transforma en NO2 más
estable pero no menos nocivo.
Tecnologías de Excavación de Rocas. Módulo 3:
Tipo y cantidad máxima de gases generados en diferentes condiciones de confinamiento para un Anfo fabricado con 4.7% de petróleo.
¡¡Notar otra vez que, a mayor confinamiento disminuye la cantidad de gases nocivos generados!!
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
(-)
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Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
Relación de volumen generado de NO2 y CO en un Anfo fabricado con diferentes porcentajes (%) de petróleo.
Tecnologías de Excavación de Rocas. Módulo 3:
II) Formas para controlar la generación y magnitud de los gases nocivos
generados.
Como es obvio, las formas de control estarán asociadas a cada una de las causas antes señaladas y son: Controlar si es posible la presencia de agua en las formaciones rocosas y asignar el
explosivo adecuado.
Controlar y analizar el efecto de la temperatura ambiente. ¡Correlacionar con la estacionalidad Invierno - Verano!
Selección del explosivo u agente de tronadura adecuado en función del diámetro del hoyo.
Evitar y prevenir la falta de confinamiento en el uso de explosivos.
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
II) Formas para controlar la generación y magnitud de los gases nocivos generados.
Controlar el almacenamiento prolongado e inadecuado de los explosivos.
Control de calidad a las materias primas usadas para la fabricación de explosivos. ¡¡Tema del fabricante!!
Controlar la presencia y efecto que causan las aguas dinámicas.
Analizar la presencia y tipo de sales minerales y/o soluciones químicas del terreno, y la
forma de controlar su efecto sobre el explosivo usado.
Control de calidad para dar la proporción correcta de cada ingrediente (reactante).
¡¡Tema del fabricante!!
3.1. Definición, Clasificación y Propiedades de los Explosivos Industriales. 3.1.4. Fundamentos del diseño de explosivos y algoritmo de cálculo de propiedades termodinámicas. Gases Nocivos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Las funciones de los llamados accesorios de voladura son múltiples. Así tenemos, que por un lado es, formar una prima o cebo (detonador + explosivo primario) para iniciar un tiro, varios tiros o bien, toda una tronadura. Por otro lado, la función de los accesorios es llevar o transmitir la señal de iniciación hasta el detonador como por ejemplo lo hacen la mecha a fuego y los cordones detonantes. En particular, los detonadores tienen o se les puede programar un tiempo de retardo (detonadores electrónicos), permitiendo que cada tiro sea iniciado en una secuencia deseada para la ejecución del disparo.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Mecha para Minas
• Consiste en un cordón compuesto por un núcleo de pólvora negra, con tiempo de combustión conocido, cubierto por una serie de tejidos y una capa de plástico.
• Tipos usados en Chile:
• Mecha plástica: para ambientes secos.
• Mecha Plastec: para ambientes húmedos.
• Tiempo de combustión: 140 seg/metro.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Consiste en una cápsula de aluminio que
contiene una carga explosiva, compuesta por una carga primaria, una secundaria y un mixto de ignición.
Los detonadores pueden ser usados para detonar cordones detonantes y/o explosivos sensibles al detonador N°8.
Por ejemplo los detonadores TEC poseen la siguientes características técnicas:
– Primaria: 220mg de PRIMTEC
– Secundaria: 600 mg. De PETN.
– Mixto de Ignición: 50 gr.
Detonador a mecha
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
• Proporcionar una ventilación adecuada
•Evitar la humedad
•Evitar el calor excesivo
• Evitar derrames de aceites o disolventes
•Usar primero las existencias más antiguas
• Formas del corte
• Realizar buen Crimpeado
•Velocidad de Combustión
Aspectos a considerar para el almacenamiento y armado de detonadores y mecha a fuego.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Aspectos a considerar para el almacenamiento y armado de detonadores y mecha a fuego.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Aspectos a considerar para su uso con conectores para mecha a fuego.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Cordón detonante • Es un cordón formado por un núcleo
central de explosivo recubierto por una serie de fibras sintéticas y una cubierta exterior de plástico, que conforman en conjunto un cordón flexible, resistente a la tracción e impermeable.
• Su función es transmitir una onda de choque desde un punto a otro.
• Debido a su potencia es capaz de iniciar los explosivos encartuchados tales como dinamitas, pentolitas y emulsiones.
• Según la concentración lineal de PETN en Chile se comercializan cordones de 1.5, 3, 5, 8, 10, 40 gr/m, y otros.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
TIPOS DE CORDON DETONANTE TIPOS Y PENTRITA PENTRITA DIAMETRO EMPAQUE EMPAQUE
CARACT. (graim/pie) (grs/mt) (mm) (mts/caja) (kgs/caja)
PRIMACORD 50 10 5,6 700 15
REFORZADO
PRIMACORD 25 5 5,1 1000 15
E-CORD
PRIMACORD 15 3 4,0 1000 13
DETACORD
PRIMACORD 8 1,5 4,0 1600 18
PRIMALINE
SISMICO 200 40 8,2 300 20
S-200
SISMICO 150 30 7,1 400 22
S-150
DENACORD 10 50 10 4,4 1000 18
DENACORD 5 25 5 3,5 1400 16
DENACORD 3 15 3 3,3 1800 18
DENACORD 2 8 1,5 3,0 1800 16
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
NUDOS CON CORDON DETONANTE
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
CONEXIÓN DETONADOR - CORDON DETONANTE
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
RETARDOS DE SUPERFICIE PARA TRONCALES CON CORDON DETONANTE.
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
CONSIDERACIONES PARA LAS CONEXIONES.
90º
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3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
CAUSAS DE FALLA POR CORTES DEL CORDÓN.
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3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Efecto del cordón detonante en la columna explosiva
Nota: El uso de cordón detonante para iniciar
el «Booster» o la prima (cebo) en el
fondo de los tiros está en retirada.
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Detonador eléctrico Es un sistema de iniciación capaz de convertir un impulso eléctrico en una detonación en un tiempo determinado.
Consta de cuatro partes fundamentales:
• Una cápsula de aluminio o cobre.
• Una carga explosiva compuesta por un explosivo primario y uno secundario.
• Un elemento de retardo con un tiempo de combustión especificado.
• Un elemento inflamador eléctrico- pirotécnico.
Tipos usados en Chile: – Detonador de Sensibilidad Normal.
– Detonador Insensible.
– Detonador Altamente Insensible.
Los detonadores eléctricos se pueden conectar en serie o en serie-paralelo.
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
ASPECTOS IMPORTANTES AL USAR DETONADORES ELÉCTRICOS
• CONDICIONES CLIMATICAS,
• RADIO FRECUENCIAS,
• CORRIENTES VAGABUNDAS,
• ESTATICA,
• FUENTE DE PODER ADECUADA,
• DISEÑO PREDETERMINADO,
• CALCULOS RESISTENCIA CIRCUITO TOTAL,
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
DETONADORES NO - ELÉCTRICOS
SISTEMA NO ELECTRICO: La iniciación se propaga a
través de cordón detonante, tubos de choque o una combinación
de ambos.
Este sistema se divide en dos sub-grupos:
1.- TRADICIONAL
2.- SILENCIOSO
NOTA: Los llamados tubos de choque se conocen genéricamente
como noneles.
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Detonador no eléctrico
En el corte longitudinal se aprecian los principales elementos de un detonador PRIMADET (Ensign Bickford). 1. El extremo explosivo contiene una carga base
de PETN y una carga primaria de Azida de plomo.
2. El Cushion Disk, otorga una gran resistencia al impacto y a la detonación por simpatía.
3. El tren de retardo, formado por uno, dos o tres elementos pirotécnicos.
4. El DIB (Delay Ignition Buffer m.r.), que permite una mayor precisión y evita el problema de la reversión de la onda de choque.
5. El sello antiestático, elemento para eliminar el riesgo de iniciación por descargas estáticas accidentales.
DIB
Sello antiestático
Tren de retardos
Cushion Disk
Azida de
plomo PETN
Tubo de choque
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
Detonador no eléctrico
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
TUBO DE CHOQUE
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
VENTAJAS EN SU USO.
• SEGURO ,
•Tubo NONEL , No es afectado por:
• Alta frecuencia, Cargas estáticas, Llama abierta
• Fricción o Impactos.
• SIMPLE Y FLEXIBLE,
• NO ELÉCTRICO,
• SILENCIOSOS,
• ECONÓMICOS.
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA NO ELÉCTRICO - TRADICIONAL.
Sistema mixto, compuesto
principalmente por dos
partes:
• Cordón detonante en
superficie, en conjunto con
conectores de retardo de
superficie.
• Tubo de choque en el pozo,
en conjunto con cápsula de
retardo.
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA NO ELÉCTRICO - TRADICIONAL.
RETARDO
SUPERFICIE
CONECTOR
J HOOK
TUBOS DE
CHOQUE
BOOSTER
(APD 450-2N)
CORDON
DETONANTE
CAPSULA
RETARDO
Vista en Corte-
Elevación
Vista en Planta
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA NO ELÉCTRICO - SILENCIOSO.
Conector Plástico
Detonador de Superficie
Etiqueta de Identificación
Tubo de Señal
Detonador de Fondo
300 MS DENASA
SISTEMA DE INICIACIÓN EZ DET m.r.
DESCRIPCIÓN : Está constituido básicamente por dos elementos ; a) El detonador EZ-DETm.r. propiamente tal formado por; Un tubo de señal, con largo de acuerdo a la geometría del disparo. Un detonador PRIMADETm.r., de un tiempo de retardo adecuado a la aplicación y destinado a iniciar la carga de fondo del tiro . Un detonador PRIMADETm.r. , pero de baja potencia y alojado en un conector plástico.
Etiquetas de identificación, las que indican el largo del tubo de señal y el tiempo nominal de retardo de ambos detonadores. b) Las líneas troncales EZm.r. (LTEZm.r.), usadas para crear puentes entre corridas y para cerrar circuitos en superficie.
Hoy la empresa ORICA fabrica este
tipo de detonador en Chile con el nombre
de Excel®
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA DE FUNCIONAMIENTO SISTEMA EZDET®
EZDET 17/600 MS
LTEZ 42 MS
LIP O MS
0 600
17 617
34 634
51 651
68 668
42 642
59 659
76 676
93 693
110 710
84 684
101 701
118 718
135 735
152 752
Punto de Iniciación
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
0
17
617 634 651 668
34 51 68 85
SISTEMA DE FUNCIONAMIENTO SISTEMA EZDET®
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3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
DISPOSITIVO PARA INICIACIÓN A DIATANCIA («Pata – Pata»)
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DETONADORES ELECTRONICOS
SISTEMA ELECTRÓNICOS: Corresponde a la última
generación de detonadores siendo su principal característica la
casi nula dispersión del tiempo de retardo asignado lo cual lo
diferencia significativamente de los otros detonadores usados para
la iniciación de los tiros. Al respecto, si bien su uso más masivo
por razones de costo es en minas a cielo abierto sin embargo,
también se ha estado usando en minas subterráneas.
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3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS DETONADORES ELECTRONICOS
1 a 4000 ms
Precisión < 1 ms
1200 detonadores
Comunicación bidireccional
Chequeo completo
Desactivación automática
No responde a sistemas ajenos
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ESTRUCTURA DE UN DETONADOR ELECTRONICO.
D A V E Y T R O N I C ® Cross Section of detonator.
1. Circuit board IED assembly.
2. Duplex detonator wire.
3. Crimped plug.
4. Logic capacitor.
5. ASIC processor.
6. Firing capacitor.
7. Fu se head.
8 . Primary charge.
9 . Base charge.
The Daveytronic
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3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
DIFERENCIAS CON LOS OTROS SISTEMAS
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SISTEMA DAVEYTRONIC®
Nota: Existen otras marcas de detonadores electrónicos tales como por ejemplo, el sistema I-Kon® de Orica ó DigiShot® de DETNET
DAVEYTRONIC®
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3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA DAVEYTRONIC® - Conexión en paralelo.
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SISTEMA DAVEYTRONIC® - Conexión de los detonadores.
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SISTEMA DAVEYTRONIC® - Programación de los detonadores.
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SISTEMA DAVEYTRONIC® - Chequeo de las líneas (filas).
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3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA DAVEYTRONIC® - Procedimiento de chequeo y disparo.
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3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA DAVEYTRONIC® - Principales ventajas.
• CONFIABILIDAD
• SEGURIDAD
• PRECISION
• FLEXIBILIDAD
DAVEYTRONIC
®
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
CONFIABILIDAD DIALOGO CON LOS DETONADORES
Comunicación
Comunicación
SISTEMA DAVEYTRONIC® - Principales ventajas.
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Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA DAVEYTRONIC® - Principales ventajas.
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CONFIABILIDAD CHEQUEO DE LA LINEA
Tecnologías de Excavación de Rocas.
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3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA DAVEYTRONIC® - Principales ventajas.
DAVEYTRONIC
®
ELECTRICO
SEGURIDAD
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA DAVEYTRONIC®
Comportamiento de detonadores electrónicos ante tormentas eléctricas : Pruebas en condiciones extremas.
Experiencia realizada:
Medición de corrientes generadas por la descarga de un rayo en el suelo durante tormentas eléctricas, comparando el comportamiento de detonadores eléctricos tradicionales, detonadores no-eléctricos y detonadores electrónicos Daveytronic.
Los detonadores fueron dispuestos en superficie alrededor de un pararayos destinado a conducir las altas corrientes hacia el suelo.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.1. Mecha a fuego; Cordón detonante; Detonadores eléctricos; Detonadores no eléctricos (tradicional y silencioso) y Detonadores electrónicos.
SISTEMA DAVEYTRONIC®
Comportamiento de detonadores electrónicos ante tormentas eléctricas : Pruebas en condiciones extremas.
Resultado: Durante la tormenta, se midió una corriente máxima en el suelo de 39000 Amperes.
7 detonadores eléctricos tradicionales colocados en bucle y en circuito cerrado detonaron.
Los otros detonadores eléctricos en circuito abierto no detonaron.
Ninguno de los detonadores no eléctricos detonó.
Ninguno de los electrónicos Daveytronic detonó. 4 de los 20 no funcionaron más después de la prueba (sin respuesta al ser consultados por la Unidad de Programación). El circuito electrónico quedo fuera de servicio.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3: 3.2. Accesorios y sistemas de iniciación.
3.2.2. Selección de accesorios y sistemas de iniciación.
La selección de accesorios y sistema de iniciación depende principalmente de: El tipo y características de los explosivos usados como de la voladura a realizar, Dispersión del tiempo retardo con respecto al valor nominal (Excepto
electrónicos),
Su costo relativo según tipo de tronadura a realizar,
Tamaño de las voladuras asociado a restricciones de nivel de vibraciones(Velocidad de Partícula en mm/s) y/o magnitud de la onda aérea (DbL),
Condiciones ambientales relativas al clima y condiciones de almacenamiento,
Su precio versus la capacidad económica del comprador,
Restricciones «in situ» dependientes como por ejemplo: Voladuras en minas subterráneas de carbón; Voladuras cerca de torres de alta tensión o en zonas con tormentas eléctricas; aguas ácidas o con lato contenido de pirita.
La secuencia de salida de los tiros por ejemplo en voladura de túneles.
3.3. Planta de suministro de explosivos y equipos de apoyo.
3.3.1. Descripción de las instalaciones de una planta de suministro de explosivos,
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
• Estas plantas se justifican cuando el consumo de explosivos es grande y sostenido en minas rajo y subterráneas,
• Son operadas por un proveedor externo especializado,
• Instalaciones fijas que cuentan con: Oficinas, bodegas, comedores, sala de cambio y baños, naves de mantención etc.)
• Para la recepción y suministro de explosivos cuentan con: Silos de almacenamiento de Nitrato de Amonio, Matriz (Emulsión); Polvorines para explosivos primarios y accesorios; Planta para el aprovechamiento aceites usados y, zonas de transferencia de Materias Primas.
Vista General Planta de Servicios Enaex – Los Pelambres
Planta reciclaje aceites usados Polvorines
3.3. Planta de suministro de explosivos y equipos de apoyo.
3.3.1. Descripción de las instalaciones de una planta de suministro de explosivos,
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
Planta de Servicios Enaex Mina Escondida
Vista General
Oficinas Polvorines
Silos de Materias Primas
Planta reciclaje aceites usados
3.3. Planta de suministro de explosivos y equipos de apoyo.
3.3.2. Descripción de equipos de apoyo: Camiones fábrica; camionetas desaguadoras; camión grúa; equipo tapa hoyo; polvorín móvil, etc.
Tecnologías de Excavación de Rocas.
Módulo 3:
• La dotación de equipos está constituida por: Camiones fábrica; Equipo tapa hoyo para la colocación de los tacos; camión grúa para el manejo de maxibags; camión ¾ como polvorín móvil; camionetas desaguadoras (si aplica) y, camionetas livianas para el desplazamiento del personal
• El número y tipo de equipos requeridos es función de: a) El volumen de explosivos a cargar, b) La capacidad de los equipos y, c) La complejidad y características propias de cada mina.