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ahuerta2014
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Detalles básicos para Explotación de Canteras
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Logro del curso
• “El alumno se familiarizará en base a un importante nivel de autoestudio, en las técnicas y procedimientos constructivos más actuales asociados a los proyectos de construcción, poniendo especial énfasis a temas como movimientos de tierra, cimentaciones especiales y otros.”
Agenda
• Introducción– Canteras.- Definición, tipos y selección.– Uso de explosivos en cantera de roca– Equipos utilizados en la explotación de canteras
Logro de la Clase
• “El alumno al finalizar la clase deberá tener los conocimientos básicos del concepto de la explotación de canteras, de los equipos utilizados y del uso de explosivos en estos trabajos.”
Canteras, definiciones
• Se denomina cantera a los lugares de donde se extraen los materiales para la construcción, estos son en mayoría minerales.
• Por tratarse de minerales se considera que una cantera es una explotación de minerales y esta es a tajo abierto.
Canteras, definiciones
Tipo de canteras:• Roca fija• Roca Suelta• Conglomerado (Hormigón, canto rodado,
arena)• Arcilla• Otros
1) TECNICOS2) ECONOMICOS
Siempre ambos criterios deben interrelacionarse.
Criterios de selección de canteras
Criterios de selección de canteras: Criterios Técnicos
a) Uso o destino del material b) Tamaño de los materiales c) Granulometría d) Dureza e) Resistencia a la abrasión f) Límite plástico g) Límite Líquido h) Impurezas
Criterios de selección de canteras: Criterios Económicos
• a) Potencia de la cantera.• b) Distancia a los lugares de empleo.• c) Accesos.• d) Necesidad del empleo de explosivos.• e) Equipos necesarios especiales.
Fases de Explotación• Estudios en base a criterios anotados.• Construcción de los caminos de accesos.• Desbroce y Limpieza.• Remoción de materiales (Procesos de Explotación.• Clasificación de los materiales (chancado, zarandeo y otros).• Carguío y Transporte.• Nota: Puede incluir una fase de carguío,
nuevas operaciones de voladura y lavado del material.
Equipos que se utilizan para explotación de canteras
• Perforadoras.- En las perforaciones de rocas debe tenerse en cuenta el tipo de obra, (carreteras, túneles, presas, etc). Además saber realizar la voladura para obtener los resultados deseados.
• Perforación y voladura en bancos es una de las partes más importantes en la ingeniería civil, para obtener materiales de préstamo en carreteras, presas de roca – tierra y agregados para el concreto.
• Escoger el tipo de equipo y el método de trabajo a emplear se basa en experiencias pasadas.
• La perforación se basa en principios mecánicos de rotación y percusión de herramientas de corte que causan efectos de golpe y fricción en la roca, produciéndose así fragmentación y trituración.
Equipos que se utilizan para explotación de canteras
• La perforación se puede efectuar de tres maneras:
- Percusión por efecto de golpe y corte (como martillo y cincel).
- Por percusión y rotación.- el resultado del golpe, corte y giro (perforadores neumáticos).
- Por rotación con efecto de corte y presión ( no hay golpe sino empuje). https://www.youtube.com/watch?v=mz0r0jxJRxs
Equipos que se utilizan para explotación de canteras
Equipo a utilizarse
Equipos de perforación
Manuales: Perforadores de mano Perforadores sobre ruedas (wagon drill) Mecánicas: Perforadores sobre carriles u orugas (track drill)
Perforadoras mecánicas
• Pueden ser neumáticas o hidráulicas, remolcables o autopropulsadas y se pueden desplazar sobre orugas o llantas.
• Los perforadores rotopercutivos, estos equipos son de impacto de una pieza de acero (pistón) que golpea a un elemento que a su vez transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final (broca).
• Dependiendo de la ubicación del martillo estos equipos se clasifican en:
- Martillos en cabeza y en martillos de fondo. Como todos los equipos tiene ventajas y
desventajas. La experiencia es muy importante para poder
escoger que equipo de perforación, es el más rendidor para la clase de obra que vas a ejecutar.
Perforadoras mecánicas
Chancadoras (trituradoras)
• En una planta o en obra este equipo de trituración necesita equipos alimentadores y clasificadores.
• En el proceso de trituración se debe tener en cuenta la forma de alimentar el material que se va a procesar, puede ser a una trituradora, a una banda transportadora, a un volquete, todo depende de la forma que se diseñe la planta.
• Debe lograrse el flujo continuo para tener una buena producción, existen varios tipos de alimentadores.
• ¿Qué es un alimentador? El alimentador es un dispositivo mecánico
para suministrar o abastecer con materiales a máquinas o depósitos.
Chancadoras (trituradoras)
Tipo de alimentadores
- Alimentadores de zapatas (apron feeders).- Alimentadores vibratorios (vibrating feeders).- Alimentadores de vaivén (plate feeders).
• Los tipos de alimentadores, tienen ventajas y desventajas, es necesario saber escoger o fabricarlos de acuerdo al material y al diseño de la distribución de la planta trituradora.
Tipo de alimentadores
https://www.youtube.com/watch?v=Tju3FL2BlUY
Tipo de alimentadores
https://www.youtube.com/watch?v=LRLLl7l9jf0
Chancadoras (trituradoras)
• En una planta de trituración, este equipo es el que reduce de tamaño el material.
• El proceso consiste en quebrar el material por la acción de una fuerza de compresión o impacto, aplicada a través del movimiento periódico de aproximación y alejamiento de una superficie de trituración móvil y otra superficie fija o de un movimiento giratorio de una o más masas.
• Las chancadoras se clasifican en primaria, secundaria, terciaria y así consecutivamente de acuerdo al tamaño del material terminado.
• Otra clasificación es de acuerdo a la posición del eje, horizontal vertical con dos ejes, y otras o según el sistema que se emplee para romper o quebrar el material.
• https://www.youtube.com/watch?v=Sz6V2sH36Yc
Chancadoras (trituradoras)
https://www.youtube.com/watch?v=TIL17rGuZwY
Sizer (trituradoras)
https://www.youtube.com/watch?v=TIL17rGuZwY
Clasificadores
• El proceso de clasificación, zarandeo o cribado, es el siguiente:
- Se clasifica por efecto de la gravedad.- Las partículas pequeñas por el movimiento
vibratorio se filtran entre las más grandes.- Al final por el mismo movimiento vibratorio o
giratorio el material más grande se desplaza a lo largo dela malla.
Tipos de clasificadoras
1- Zarandas Vibratorias.2- Giratorios o de tambor.3- De tornillo sin fin.4- Ruedas decantadoras.
https://www.youtube.com/watch?v=FUv5GLaDVj0
Zaranda de tambor
https://www.youtube.com/watch?v=FUv5GLaDVj0
- Grupos electrógenos- Equipos de remoción- Equipos de acarreo- Compresoras- Fajas transportadoras
Equipos Auxiliares
Canteras de uso directo
• Arcilla • Conglomerado (para caminos-plataformas)• Arena ( para agregar en concreto)Equipo básico en canteras de uso directo - Carguio: Cargadores frontales, retroex- cavadoras) - Transporte: Volquetes
Canteras de Roca
• Producción de piedra para concreto.• Producción de piedra para espigones o
rompeolas.• Producción de piedra para represas.
USO DE EXPLOSIVOS• Explosivos Violentos.- Son compuestos químicos plásticos o
líquidos que presentan una descomposición en forma casi instantánea por una acción externa. (Detonación).
En la detonación se genera una reacción química exotérmica, transformada en gases y vapor de agua.
La velocidad de la Onda es más 4000m/seg, la temperatura de 2500°C 5000°C y presiones de 2500 atmósferas.
1ra FASE - INICIACIÓN
Creando la “onda de detonación o de choque”
Explosivo Secundario (Rompedor)
Explosivo Primario (Iniciador)Inicia la reacción.
2da FASE- DETONACIÓNSe inicia la transformación de sólidos a gases
Zona de Reacción
Frente de choque
Plano Chapman-Jouguet
Zona de Productos de Reacción Explosivo aún no alterado
Prevalece el efecto de impacto (Brisance) por acción de la onda de choque, que se transfiere al medio circundante produciendo la “presión de detonación” y “presión de taladro” (trituración de la roca).
3ra FASE - EXPLOSIÓN
Prevalece el efecto de empuje (Fuerza) por efecto de los gases calientes en expansión. (Desplazamiento de la roca triturada).
Productos de la detonaciónmayormente gases estables
CLASIFICACIÓN
• POR SU POTENCIA• POR SU COMPOSICIÓN• POR SU CONSISTENCIA
POTENCIA: -Primarios: Elevada potencia y sensibilidad, se usan
como cebos o iniciadores. -Secundarios: Tipo comercial standard, usados en la
explotación de gran escala.
COMPOSICIÓN
Simples: Un solo compuesto químico, homogéneo, explosivo detonante propiamente dicho, nitroglicerina.
Mezclados: Mezcla interna, homogénea y balanceada de elementos que en si mismos no son explosivos. Pólvora, Nitrato de Amonio.
Compuestos: Mezcla mecánica simple + reactivos químicos: Tretilo + Nitrato de Amonio.
-Plásticos: se adaptan a las forma de barras, son resistentes al agua.-Sólidos : En cartuchos o en material granular en paquetes, son menos resistentes al agua.
CONSISTENCIA
ELECCIÓN DEL TIPO DE EXPLOSIVO
• Fragmentación a obtener.• Densidad del explosivo por m3 de roca a
obtener.• Costo unitario de barrenación. Nota: En cantera se usan explosivos con
buenas propiedades de fragmentación.FORMAS DE EXPLOTAR UNA CANTERA- Calambuco- Coyotes- Barrenos individuales- Otros
PROCESOS DE FRACTURACIÓN
Interacción de las ondas de compresión y de tensión en cargas explosivas simples en superficie.A- UNA SOLA CARA LIBREB- CON DOS CARAS LIBRES Efectos: En la roca volada:1- Roca volatilizada2- Roca con fragmentación menuda
PROCESOS DE FRACTURACIÓN
3- Roca con fragmentación gruesa y con proyección hacia arriba. En el Cráter: A- Zona muy fracturada, debilitada. B- Zona de Fisuras C- Zona de deformación plástica, ya sin agrietamiento.
roca
B-CON DOS CARAS LIBRES
Ondas de tensión de la cara libre frontal
Ondas de tensión de la cara libre superior
Car
a li
bre
fron
tal
DIAGRAMA DEL BARRENO
V
K-2V
0.3 V
V
K
V
Carga deColumna
lp
Carga deFondo
lb
V: Separación frontal
K: Altura del frente del banco
A.-VOLADURA EN SUPERFICIE
• Existen numerosos procedimientos para efectuar el cálculo de los parámetros fundamentales de voladura (malla, factor de carga, longitud de taladros, etc.) por lo que en este caso solo presentamos algunos principios que puedan servir como guía para el diseño de una voladura, basándonos mayormente en el diámetro de perforación que permite trabajar el equipo del que dispone el usuario.
• Debemos tener en cuenta que la voladura de banco y la subterránea mantienen los mismos criterios, ya que fundamentalmente buscan los mismos resultados, y que finalmente una vez creada la cavidad de arranque en un frontón subterráneo este se convierte en un banco anular.
A.-VOLADURA EN SUPERFICIE
La voladura en superficie comprende a: • Bancos de canteras y tajos abiertos,
excavaciones, zanjas.• Corte de taludes a media ladera.• Obras viales.• Voladuras en agricultura.• Casos especiales como la voladura
secundaria y los trabajos de Smooth Blasting ( recorte o pre-corte), pero…
• Fundamentalmente se concretan a bancos.
VOLADURA EN SUPERFICIE
2A
2B
Líne
a de
l pro
blem
a “A
”
Líne
a de
l pro
blem
a “B
”
Líne
a pr
inci
pal
NOMOGRAMA 1a Líneas principales
Ejemplo:Calcular la máxima separación frontal
Altura del Banco K= 6.00 mts Diámetro Barreno d = 32 mm Grado de Atacado p = 1.25 (con máquina) Dinamita 35% s = 1.00 Espacio entre barrenos E = 1.3 V Inclinación 2a1 Resistencia Específica Roca S = 0.4
Ruta en Nomograma 1a(a, b, c, d, e, f, g) V max = 1.65 m
Determinar la carga de FONDO, para los mismos datos del ejemplo. Ruta: Partiendo de V max = 1.65 mts Del NOMOGRAMA 1A RUTA (g, f, e, d, c,b, a) FONDO DE CARGA: lb = 1.25 kg/m De la Geometría del barreno por lo tanto lb = V + 0.3V = 1.3V lb = 1.3 x 1.65 = 2.145 mt
Qf = CARGA DE FONDO = 1.25 x 2.145 = 2.68 kg
Determinar la carga de COLUMNA, para los mismos datos del ejemplo Ruta: Partiendo de V max = 1.65 mts RUTA (g, f*, d’,c’) NOTA * Se pasa de frente sin regresar a la línea punteada (en la linea de la inclinación del barreno). CARGA DE COLUMNA: lp = 0.54 kg/m De la Geometría del barreno por lo tanto lp = K – 2V lp = 6.00 – 2 x 1.65 = 2.70 mt
Qc= CARGA DE COLUMNA = 0.54 x 2.70= 1.46 kg