Carga explosiva equivalente para aplicaciones en tronaduras de rocas y en proyectos de polvorines.

Por Jorge Cubillos, Consultor Tcnico de Orica Chile S.A. Ingeniero Civil de Minas, ULS

jorge.cubillos@orica.com

Introduccin El factor de carga se puede definir como la razn masa-masa entre el explosivo utilizado y la cantidad de material, generalmente roca, asociado a la tronadura. Matemticamente corresponde al cuociente entre los gramos de explosivo utilizado y las toneladas mtricas de roca removida. Como indicador o parmetro minero es de gran importancia en evaluaciones de tronaduras, estudios, presupuestos, planes mineros, benchmarking entre mineras, etc. Adems, caracteriza ciertas operaciones mineras y/o mtodos de explotacin e indirectamente manifiesta la dureza y/o competencia de la roca tronada. El factor de carga indica en forma proporcional el consumo de explosivos en una mina y su valor es siempre consultado por los visitantes junto con la produccin y el dimetro de perforacin. En las operaciones de tronadura normalmente se utilizan varios tipos de explosivos, los cuales tienen distintas propiedades. Por lo tanto, para efectuar una correcta evaluacin y especialmente comparaciones, es necesario estandarizar el factor de carga. Factor de carga equivalente Bsicamente el factor de carga equivalente, es el total de gramos de explosivo equivalente dividido por las toneladas mtricas tronadas. Para lo cual es necesario transformar todo el explosivo usado en la tronadura a su equivalente en peso con respecto al explosivo referencial. Los factores de carga equivalentes ms usados son el factor de carga equivalente al anfo y el factor de carga equivalente a dinamita 60 %. Luego, para obtener dicho factor de carga estandarizado, bsicamente debemos transformar los gramos de explosivo utilizado a gramos equivalentes, aplicando el correspondiente factor de energa. Para lo cual, en este caso se usar uno de los criterios de clculo de la Potencia Relativa en Peso.

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Potencia Relativa en Peso Un criterio prctico y representativo para calcular la Potencia Relativa en Peso, denominada tambin equivalencia en peso, es mediante la frmula emprica de Langefors, ecuacin que pondera en un 83.33 % el calor desarrollado en la explosin y en un 16.67% el volumen de gases generado.

EP = (5/6)(Qe/Qo) + (1/6)(VGe/VGo) (ecuacin 1) Donde: EP = equivalencia en peso del explosivo usado con respecto al explosivo patrn. Qo = Calor desarrollado en la explosin por 1 kg de explosivo patrn (5 MJ/kg) en condiciones normales de presin y temperatura. Qe = Calor desarrollado en la explosin por 1 kg del explosivo usado. VGo = Volumen de gases liberados por 1 kg de explosivo patrn (0.85 m3/kg) VGe = Volumen de gases liberados por 1 kg del explosivo usado. Equivalencia en peso con respecto al explosivo patrn S aplicamos la ecuacin 1 para tres explosivos: anfo, dinamita 60 % y mex165A, los datos y resultados para las respectivas equivalencias en peso se indican en la tabla 1.

explosivo

patrn 1194 kcal/kg patrn 850 l/kg patrn

anfo 902 kcal/kg anfo 960 l/kg anfo 0.82 kg patrn/kg anfo

din 60% 1100 kcal/kg din60% 830 l/kg din60% 0.93 kg patrn/kg din60%

mex165A 779 kcal/kg mex165A 929 l/kg mex165A 0.73 kg patrn/kg mex165A

Q VG EP

Tabla 1.- Ejemplos de equivalencias en peso con respecto al explosivo patrn

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Equivalencia en peso con respecto al anfo Para determinar la equivalencia en peso de un explosivo cualquiera con respecto al anfo, primero se debe calcular la equivalencia en peso del explosivo utilizado con respecto al explosivo patrn y el valor obtenido dividirse por la equivalencia en peso del anfo con respecto al explosivo patrn, segn datos y resultados indicados en las tablas 1 y 2, respectivamente.

explosivo

anfo 902 kcal/kg anfo 960 l/kg anfo

din 60% 1100 kcal/kg din60% 830 l/kg din60% 1.14 kg anfo/kg din60%

Q VG EP

mex165A 779 kcal/kg mex165A 929 l/kg mex165A 0.89 kg anfo/kg mex165A

Tabla 2.- Ejemplos de equivalencias en peso con respecto al anfo

Nota: En algunas minas el anfo es usado como explosivo patrn Equivalencia en peso con respecto a la dinamita 60% Para determinar la equivalencia en peso de un explosivo cualquiera con respecto a la dinamita 60%, primero se debe calcular la equivalencia en peso del explosivo utilizado con respecto al explosivo patrn y el valor obtenido dividirse por la equivalencia en peso de la dinamita 60% con respecto al explosivo patrn, segn datos y resultados indicados en las tablas 1 y 3, respectivamente.

explosivo

din 60% 1100 kcal/kg din60% 830 l/kg din60%

mex165A 779 kcal/kg mex165A 929 l/kg mex165A 0.78 kg din60%/kg mex165A

Q VG EP

Tabla 3.- Ejemplo de equivalencia en peso con respecto a la dinamita 60%. Carga explosiva equivalente Para determinar los kilos de explosivo equivalente, basta multiplicar los kilos de explosivo utilizado por la equivalencia en peso respectiva. En la prctica utilizaremos los gramos de anfo equivalente para determinar el factor de carga equivalente en anfo en nuestra mina y los kilos de dinamita 60% para disear polvorines y/o determinar distancias de seguridad.

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Conclusiones y recomendaciones La nica forma de realizar un adecuado diseo o una correcta evaluacin y/o

comparacin de tronaduras es usando un factor de carga equivalente y que sea determinado sobre la base de un criterio tcnico.

El criterio de la Potencia Relativa en Peso es una excelente forma para llegar a

determinar el factor de carga equivalente, ya que considera el contenido de energa de un explosivo, que a su vez, es la medida de la fuerza que puede desarrollar y la aplicabilidad para hacer su trabajo, en este caso a travs del calor desarrollado y el volumen de gases generado.

Es importante que los departamentos de tronadura de cada mina definan un

explosivo patrn a utilizar para calcular el factor de carga equivalente. Las entidades dueas de varias minas debieran estandarizar su factor de carga

corporativamente. En los estudios comparativos entre mineras (benchmarking) sera conveniente

que siempre se utilice un factor de carga equivalente, indicndose adems el explosivo patrn utilizado.

La estandarizacin de los explosivos utilizados con respecto a un explosivo

patrn es aplicable en aspectos legales y de prevencin de riesgos relacionados con el manejo y uso de dichas materias explosivas.

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Introduccin Factor de carga equivalente