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UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS | HUGO BANEGAS ANCO 1 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS “ANALISIS DE SISTEMAS MINEROS” PRESENTADO POR: HUGO BANEGAS ANCO DOCENTE: ING. CESAR H. PAREDES CICLO: X TRABAJO PRACTICO N° 02 - PROGRAMACION LINEAL DEL ANFO

TRABAJO N° 02

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TRABAJO PRACTICO

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1

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

“ANALISIS DE SISTEMAS MINEROS”

PRESENTADO POR:

HUGO BANEGAS ANCO

DOCENTE:

ING. CESAR H. PAREDES

CICLO:

X

TRABAJO PRACTICO N° 02 - PROGRAMACION LINEAL DEL ANFO

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PROGRAMACION LINEAL DEL ANFO

I. MARCO TEORICO

ANFO: En su generalidad se componen de nitrato de amonio sensibilizado por un

agregado orgánico (fuel – oil), líquido o sólido generalmente no explosivo. El

nitrato debe ser perlado y suficientemente poroso para garantizar la absorción y

retención del agregado combustible.

Estos poros actúan como elementos sensibilizadores en su detonación. Son

insensibles al detonador Nº 8 y requieren de un cebo enérgico para arrancar. Su

velocidad de detonación es relativamente baja por lo que son poco brisantes, pero

la natural lentitud de su reacción les permite generar un buen volumen de gases,

por lo que son preferentemente expansores o empujadores. Su mayor limitación

es la nula resistencia al agua.

CARACTERISTICAS: Características intrínsecas Se llaman intrínsecas aquellas en las que el usuario no puede actuar. Las más importantes son: Tamaño y tipo de grano: Tienen forma de granos, parecidos a los granos de

arroz, son porosos, rellenos de aire, ya que así tienen una mayor velocidad de

liberación de la energía. La porosidad óptima parece estar próxima a 0´07 cm³ /gr

Contenido de Fuel - Oil: La influencia del fuel-oil incorporado a la mezcla de

nitrato amónico, en proporciones variables viene reflejada en la figura. La máxima

velocidad de detonación se alcanza para un contenido en fuel-oil de 5´5 %;

igualmente para esta proporción se alcanza el equilibrio en oxígeno.

En la zona (1), al disminuir el porcentaje en fuel-oil, significa que aumenta el

porcentaje en nitrato, y como este es un dador de oxígeno, la zona (1) presenta un

claro exceso en oxígeno. En esta zona se ve que la velocidad de detonación

disminuye muy rápidamente, a la vez que el descenso en porcentaje en fuel-oil.

En la zona (2), donde ya la proporción en nitrato amónico es más pequeña, hay un

defecto de oxígeno, y si bien la velocidad de detonación también disminuye, lo

hace de forma más suave que en la zona (1).

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Contenido de agua

En la figura se muestra la influencia del agua sobre la velocidad de detonación del

Anfo. Es de sobra conocida la propiedad del nitrato amónico de ser muy

hidroscópico (absorbe la humedad). Con porcentajes de contenidos en agua

inferiores al 9% la velocidad va disminuyendo, pero conservando siempre

velocidades mayores a los 2000 m. Con humedades superiores al 9% no se deben

Equilibrio en oxígeno

2500

3000

3500

4000 V (m/s)

% Fuel - Oil

4 8 6 10 2 2000

2500

3000

3500

% en H2O

V

(1)

5 6 7 8 9 4 3 2 1

(2)

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utilizar anfo a granel; En este caso habría que encargar anfos envueltas en

plástico para retrasar dicha absorción de agua.

Sensibilidad: Se entiende por sensibilidad la mayor o menor facilidad que tiene

un explosivo para ser detonado. Los anfos son unos explosivos de detonación “ no

ideal ”, es decir, son muy insensibles, cualidad esta que es útil para evitar

accidentes, pero puede provocar el fallo en el barreno.

Características extrínsecas.

Factores externos son aquellos en los que el usuario tiene mucho en que actuar.

Densidad de la carga.

La figura muestra la influencia de la densidad de carga sobre la velocidad de detonación.

Se observa que el aumento de la velocidad de detonación es casi lineal con el aumento

de la densidad. En la figura se muestran tres diámetros de sondeo siendo casi paralelas

las tres curvas.

gr / cm³ 1 0´95 0´9 0´85 0´8

3”

4”

5”

2000

2500

3000

3500

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Diámetro del barreno

El efecto del diámetro de la carga sobre la velocidad de detonación en los anfos se

aprecia en la figura; en ella se puede observar cómo crece la velocidad de

detonación a medida que el diámetro de barreno aumenta hasta cierto límite, (9 –

8 pulgadas), a partir del cual la velocidad de detonación permanece constante.

Este hecho ha llevado a la tendencia de utilizar calibres de perforación cada vez

mayores, porque de esta manera aprovechamos mejor las características de la

nagolita, a la vez que se reducen los costos totales por metro cúbico de roca

arrancada.

Iniciadores

3 4 5 6 7 8

4000

3500

3000

2800

Diámetro en pulgadas

Detonador

Cordón detonante

Cartucho goma 2

Retacado

Anfo

Goma 2

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CALOR DE EXPLOSION: Es el calor generado y liberado por el proceso de reacción de un explosivo al ser activado. Cuando se produce una explosión a presión constante ejerciendo únicamente un trabajo de expansión o compresión, la “Primera Ley de la Termodinámica” establece que:

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Por ejemplo, para el caso del más simple agente de voladura, el ANFO

convencional 94/6, podemos calcular su calor de explosión utilizando los calores

de formación (kcal/mol) y pesos moleculares de sus componentes, que se

obtienen de tablas de manuales de física y química, como:

VOLUMEN DE EXPLOSION:

Es el volumen que ocupan los gases producidos por un kilogramo de explosivo en condiciones normales. El volumen o mol de la molécula-gramo de cualquier gas, en condiciones normales es 22,4 litros. Para el caso de la nitroglicerina, como ejemplo se tiene:

En la práctica, metales pulverizados como el aluminio se emplean para incrementar el calor de explosión, los que al elevar las temperaturas de reacción elevan la presión de gases.

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BALANCE DE OXIGENO: Con excepción de la nitroglicerina y el nitrato de amonio, la mayoría de los

explosivos son deficientes en oxígeno, pues no tienen suficiente para poder

convertir cada átomo de carbono e hidrógeno presentes en la molécula explosiva

en dióxido de carbono y agua.

Normalmente un explosivo no utiliza el oxígeno atmosférico durante el proceso de

detonación, por lo cual el calor generado por la explosión de un producto

deficiente en oxígeno es menor que el generado en condiciones de oxidación

completa. Este parámetro se considera en el capítulo de propiedades de los

explosivos.

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II. MARCO TEORICO BALANCE DE OXIGENO

Reacción química general del ANFO:

CASO 1: Balance de oxigeno igual a cero, se produce la siguiente reacción.

Balance de reacción química por método de coeficientes determinantes:

N:

H:

O:

C:

Se da valor arbitrariamente a b=1, por lo tanto d=1.

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BALANCE:

COMPOSICION PM % [C] [N] [O] [H]

3NH4NO3 240.3 94.49% 23.59 35.39 47.19

CH2 14 5.51% 3.93 7.86

TOTAL 254.3 100.00% 3.932 23.594 35.391 55.053

%OB = O – 2C – 1/2H

%OB = 0.00

Entonces el AN/FO para ser usado en el campo debe estar en la proporción

de: AN/FO = 95/6 por peso.

CASO 2: Balance de oxigeno menor a cero, se produce la siguiente reacción.

Balance de reacción química por método de coeficientes determinantes:

N:

H:

O:

C:

FO: 14 x 100 % FO = 5.51 % FO 6%

254.3

AN: 240.3 x 100 % AN = 94.49 % AN 94%

254.3

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Se da valor arbitrariamente a b=1, por lo tanto d=1.

BALANCE:

COMPOSICION PM % [C] [N] [O] [H]

2NH4NO3 160.2 91.96% 22.96 34.44 45.92

CH2 14 8.04% 5.74 11.48

TOTAL 174.2 100% 5.741 22.962 34.443 57.405

%OB = O – 2C – 1/2H

%OB = -5.741

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FO: 14 x 100 % FO = 8.04 % FO 8%

174.2

AN: 160.2 x 100 % AN = 91.96 % AN 92%

174.2

CASO 3: Balance de oxigeno mayor a cero, se produce la siguiente reacción.

Balance de reacción química por método de coeficientes determinantes:

N:

H:

O:

C:

Se da valor arbitrariamente a b=1, por lo tanto d=1.

, condición e >0, f >3

Si e=1: entonces

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BALANCE:

COMPOSICION PM % [C] [N] [O] [H]

5NH4NO3 400.5 96.62% 24.13 36.19 48.25

CH2 14 3.38% 2.41 4.83

TOTAL 414.500 100% 2.413 24.125 36.188 53.076

%OB = O – 2C – 1/2H

%OB = 4.825

FO: 14 x 100 % FO = 3.38 % FO 3%

414.5

AN: 400.5 x 100 % AN = 96.62% AN 97%

414.5

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III. CONCLUCION

El porcentaje ideal de la composición del anfo se da cuando el balance de oxigeno

es igual a cero, debido a que libera pocos gases contaminantes y alcanza su

mayor poder rompedor.

La ecuación ideal es:

El porcentaje ideal de los componentes es el siguiente:

COMPOSICION PM % [C] [N] [O] [H]

3NH4NO3 240.3 94.49% 23.59 35.39 47.19

CH2 14 5.51% 3.93 7.86

TOTAL 254.3 100.00% 3.932 23.594 35.391 55.053

FO: 14 x 100 % FO = 5.51 % FO 6%

254.3

AN: 240.3 x 100 % AN = 94.49 % AN 94%

254.3

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