Trabajo Derecho Minero y Energético

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ - AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y MECÁNICA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS BENEFICIOS DE LA VOLADURA DE ROCAS EN MINERÍA UTILIZANDO UTILIZ ANDO LA ENERGÍA DEL PLASMA

“

”

Curso - Sección: DERECHO MINERO Y ENERGÉTICO - 05876 Profesor: LIC. MARCO CECIL ZEVALLOS PORTILLA Alumno - Código: VERA VALENCIA, Jeefry Ademir

1322892

Arequipa, 30 de setiembre del del 2017 1

INTRODUCCIÓN

 Actualmente el sector minero y otros sectores industriales, buscan la eficiencia en la producción y la calidad del producto que ofrecen; en este sentido, intentan implementar nuevas medidas y sistemas que permitan conseguir tal fin, un proceso muy importante en la minería es la voladura, de la cual depende todo el sistema productivo en una mina, y conseguir eficiencia, significaría ahorrar costos y disminuir impactos ambientales principalmente. El nuevo sistema con plasma para la voladura de rocas, significaría no sólo ser una alternativa económica para la empresa minera, sino que también traería consigo importantes beneficios sociales y económicos, que permitirían desarrollar una minería moderna, responsable con la sociedad y el medio ambiente.  Al presente, la energía utilizada en algunas operaciones mineras no son bien aprovechadas, razón por la cuál es necesario trabajar más en su utilización e implementar tecnologías nuevas, que permitan enviar a la planta mineral del tamaño adecuado y fracturado, lo cual definitivamente debe significar reducir los costos tanto de voladura como de los procesos siguientes de chancado y molienda, significativamente. Además de permitir una mejor performance metalúrgica, lo cual indiscutiblemente va a tener impactos económicos positivos en la empresa y de la misma forma impactos sociales y ambientales positivos. Estos beneficios se verían evidenciados en la reducción de costos y eficiencia en los procesos productivos del ciclo minero y al mismo tiempo traería consigo una disminución significativa de los impactos ambientales propios del proceso productivo minero, como las vibraciones, ruidos, etc.

2

INDICE INTRODUCCIÓN 1.

GENERALIDADES 1.1. Voladura de rocas 1.1.1. Parámetros de la roca 1.1.2. Mecanismo de la rotura de rocas 1.1.3. Definición de términos de la voladura de rocas 1.2. El estado plasmático 1.3. Descripción del sistema de voladura con plasma 1.3.1. Tecnología del plasma 1.3.2. Voladura con plasma vs Voladura tradicional

2.

SISTEMA DE VOLADURA CON PLASMA 2.1. Beneficios de la voladura con plasma 2.1.1. Reducción de costos 2.1.2. Reducción de vibraciones y sonidos 2.1.3. Reducción de impactos al medio ambiente 2.2. Caracterización del plasma en minería 2.2.1. Especificaciones del plasma en minería

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

3

GENERALIDADES 1.1.

Voladura de rocas:

Tradicionalmente la voladura de rocas estaba ligada a la disposición de los explosivos y todos los elementos conexos a tal fin como el diseño de mallas, la energía del explosivo, etc. Esto se puede evidenciar en la siguiente definición: “Se

entiende por voladura a la disposición de un grupo de barrenos, en los

que se ha colocado una cierta carga de explosivo y se inicia con una secuencia tal que se consiguen los resultados de fragmentación y desplazamiento deseados, sin afectar a elementos ajenos a la misma ”.1 En la actualidad existen diversos modelos matemáticos para diseñar las mallas de perforación y voladura (B x S); siendo el burden (B) una de las variables fundamentales que contribuye en los resultados de una voladura de rocas, dichos modelos matemáticos son validados en campo, tanto para minería subterránea como superficial. Sin embargo; los cambios son muy frecuentes en minería, hacen que la actividad minera tenga una necesidad de cambio constante para así obtener mejores resultados y por ende mejor producción (eficiencia del proceso). Es por ello que en búsqueda de tal fin se han desarrollado sistemas alternativos de voladura, dentro de ellos el sistema de la energía del plasma, que con el constante mejoramiento de la técnica, permitirá revolucionar la voladura de rocas y todo el ciclo minero.

FIG URA 1: DIS E ÑO DE MALL A (F uente mina Cuajone) 1 

BERNAOLA ALONSO, José; CASTILLA GÓMEZ, Jorge y HERRERA HERBERT, Juan (2013): “Perforación y

voladura de rocas en minería”. Pg. 139

4

Si bien es cierto estos modelos matemáticos (ecuación binomial), es la que da inicio al ciclo de producción de todo complejo minero, debido a que una buena fragmentación de la roca influye significativamente en las siguientes operaciones unitarias del ciclo minero (carguío, acarreo, chancado, etc.). “La

fragmentación como resultado de una voladura de rocas tiene un

significante impacto en la rentabilidad de la mina, para ello se requiere una adecuada fragmentación en el tamaño de la roca para maximizar el desempeño de los procesos posteriores. Si la fragmentación de tamaño de roca fragmentado es modelada y controlada, la operación habrá hecho un avance significativo hacia la mejora de su desempeño ”.2 Podemos concluir que la voladura de rocas es un proceso tridimensional, en el cual las presiones generadas por explosivos confinados dentro de taladros perforados en la roca, originan una zona de alta concentración de energía que produce dos efectos dinámicos: fragmentación y desplazamiento.

FIGUR A 2: MUESTR A DE L MODELO MATEMÁTICO: BURDE N - E SPA CIAMIENTO (Fuente mina Cuajone)

2 MEDINA

CORTEZ, Robert Osmar (2014): “Evaluación técnico-económica-ecológica de los resultados de las pruebas realizadas usando emulsiones gasificadas en Cuajone  – Southern Perú”. Pg. 52,53

5

Existe una serie de factores o variables que intervienen directa o indirectamente en la voladura, que son mutuamente dependientes o que están relacionados uno u otro; unos son controlables y otros no. Son controlables, por ejemplo, las variables de diseño, de perforación o del explosivo a emplear, mientras que no podemos modificar la geología o las características de la roca.

1.1.1. Parámetros de la roca: Son determinantes, debiendo los explosivos y sus métodos de aplicación adecuarse a las condiciones de la roca. Entre ellos tenemos:

A. Propiedades físicas: a) Dureza: Indica aproximadamente la dificultad de perforarla. b) Tenacidad: Indica la facilidad o dificultad de romperse bajo el efecto de fuerzas de compresión, tensión e impacto, variando entre los rangos de friable (fácil), intermedia a tenaz (difícil). c) Densidad: Indica aproximadamente entre la dificultad para volarla y varía entre 1,0 a 4,5 g/cm3 en promedio. Rocas densas requieren también explosivos densos y rápidos para romperse. d) Textura: Trama o forma de amarre de los cristales o granos y su grado de cementación o cohesión, también relacionada con su facilidad de rotura. e) Porosidad: Proporción de poros u oquedades y su capacidad de captar agua. f) Variabilidad: Las rocas no son homogéneas en su composición y textura. Tienen un alto índice de anisotropía o heterogeneidad. g) Grado de alteración: Deterioro producido por efecto del intemperismo y aguas freáticas, además de fenómenos geológicos que las modifican o transforman.

B. Propiedades elásticas o de resistencia dinámica de las rocas: a) Frecuencia sísmica o velocidad de propagación de las ondas sísmicas y de sonido: Velocidad con la que estas ondas atraviesan las rocas. b) Resistencia mecánica: Resistencia a las fuerzas de compresión y tensión.

6

c) Fricción interna: Habilidad de las superficies internas para deslizarse bajo esfuerzos (rocas estratificadas). d) Módulo de Young: Resistencia elástica a la deformación. e) Radio de Poisson: Radio de contracción transversal o extensión longitudinal del material bajo tensión. f) Impedancia: Relación de la velocidad sísmica y densidad de la roca versus la velocidad de detonación y la densidad del explosivo. Usualmente las rocas con alta frecuencia sísmica requieren explosivos de alta velocidad de detonación.

C. Condiciones geológicas: a) Estructura: Es la forma de presentación de las rocas y está en relación con su origen o formación (macizos, estratos, etc.). b) Grado de fisuramiento: Indica la intensidad y amplitud del fracturamiento natural de las rocas. Son importantes la orientación (rumbo y buzamiento) de los sistemas de fisuras y el espaciamiento entre ellos, así como la apertura y los tipos de relleno en las discontinuidades. c) Presencia de agua: Define incluso el tipo de explosivo a usar

1.1.2. Mecanismo de la rotura de rocas: La detonación de un explosivo en condiciones confinadas, transmitirá ondas de compresión, las cuales a su vez generan tracciones tangenciales en el macizo rocoso. Las presiones originadas por la onda de tensión, deben superar la resistencia de compresión de la roca, produciendo la rotura de la misma o deformándola elásticamente en el área de la línea de menos resistencia (burden); a medida que la onda de compresión se va alejando del taladro, su amplitud se atenuará a valores por debajo de la resistencia a la compresión de la roca, decayendo en forma proporcional a la distancia recorrida y al tipo de roca. De aquí más la onda de compresión propagará a la velocidad sísmica, la misma que dependerá de la naturaleza del medio en que transita. Las tracciones tangenciales son responsables de generar fracturas que se extienden radialmente desde la fuente de explosión. Cuando la onda de compresión encuentra una superficie libre (frente del banco), parte de la misma se transmitirá y parte se reflejará, acorde con 7

las leyes físicas de transmisión y flexión de ondas; la onda reflejada propagará la fuente de explosión, esta vez bajo la forma de onda de tracción, la misma que es responsable de los resquebrajamientos en el frente del banco.

FIG URA 3: MECÁ NICA DE LA FR AG MENTAC IÓN (Fuente Hinostroza, Jaime)

1.1.3. Definición de términos de la voladura de rocas: 

Fragmentación.- Es la rotura de la roca en el área de la línea de menor resistencia (Burden) como consecuencia de la acción ejercida por los explosivos.



Burden.- Es la distancia del taladro a la cara libre más cercana, orientado perpendicularmente al eje del taladro.



Espaciamiento.- Se define como la distancia entre taladros de una misma fila perpendiculares al burden.



Booster.- Alto explosivo utilizado para mejorar la detonación de la columna explosiva (aumentar la velocidad de detonación). Por lo general se utilizan explosivos de alta velocidad de detonación, como el Booster de pentolita.



Taladro.- Cavidad cilíndrica como consecuencia de una perforación en la cual, se deposita el explosivo de acuerdo a un diseño previo.

8



Explosivo.- Es toda sustancia sólida o líquida, que al recibir un estimulante adecuado, en un infinitésimo de tiempo, se convierte en otras sustancias más estables, generalmente gaseosas; acompañados de una liberación de calor y altas presiones.



Voladura de rocas.- Es un proceso tridimensional, en la cual las presiones generadas por explosivos dentro de taladros, originan una zona de alta concentración de energía que producen dos efectos dinámicos: fragmentación y desplazamiento.



Cara libre.- Superficie de contacto con el medio ambiente tomando como referencia un cubo, es indispensable para la formación y retorno de las ondas de tensión relejadas que provocan la fragmentación.

1.2.

Estado Plasmático:

En la naturaleza, sabemos la existencia de 3 estados básicos de la materia, existiendo uno más,

un cuarto estado denominado estado plasmático,

caracterizado por las altas temperaturas,

9