Medición de la densidad in hole - relación con VOD

• Gans Carlos Morales Vásquez
• Ago. 13, 2023

INTRODUCCIÓN

Para la exploración y explotación eficiente de recursos minerales, la voladura es un proceso fundamental. El optimizar este proceso depende de diversos factores y uno de los más destacados es la medición de la densidad in hole, el cual influye en la propagación de la onda de choque y velocidad de detonación del explosivo. En el presente artículo, abordaremos en detalle la medición de la densidad in hole, los métodos de medición disponibles, los métodos de medición, así como su importancia.

 

MEDICIÓN DE LA DENSIDAD IN HOLE

Se refiere al proceso de determinar la cantidad de explosivo presente en una unidad de volumen en el interior de un agujero de voladura. Esta medida crucial que influye en la propagación de la onda de choque, la velocidad de detonación, eficacia de la fragmentación de la roca y generación de gases.

Esta medición se realiza para evaluar como varía la densidad a lo largo de la longitud del taladro y como estos cambios pueden impactar la detonación y rendimiento general.

Se conoce que en los explosivos gasificados la densidad varía según la profundidad en el taladro, esto debido a la presión hidrostática sobre las burbujas, por su propio peso. La densidad en el fondo del taladro puede llegar a valores críticos haciendo difícil su detonación completa.

 

RELACIÓN VOD – DENSIDAD IN HOLE

La detonación de una columna continua de explosivo provoca que este se transforme en un gran volumen de gases a una elevada temperatura y presión. Se denomina velocidad de detonación a la velocidad que se produce esta transformación.

La velocidad de detonación se emplea como herramienta para determinar la eficiencia de una reacción explosiva.

La densidad de empaquetamiento cuando un explosivo se encuentra dentro de un taladro es una propiedad de gran importancia, ya que determina la velocidad de detonación, el diámetro crítico y sensibilidad de la carga explosiva.

 

 

Figura 1: Registro de VOD

 

 

Existen algunos puntos en los que se relacionan estas dos variables en el proceso de voladura:

• Control de fragmentación:

Estas dos variables influyen en la forma de distribución de la energía liberada durante la detonación. Al tener una VOD alta genera una mayor presión y energía explosiva, lo que conduce a una fragmentación más efectiva. Por otro lado, una densidad in hole adecuada es primordial para que la detonación sea uniforme y controlada.

• Eficiencia de la detonación:

La densidad in hole puede afectar a la detonación. Si se tiene una densidad muy baja, la detonación no logra propagarse de forma uniforme, lo que generaría una fragmentación irregular.

• Seguridad y control:

Tener una VOD muy alta y a la vez una densidad in hole incorrecta podría generar presiones excesivas y riesgos de vibraciones sísmicas no deseadas. Otro inconveniente, es tener una densidad in hole baja puede resultar en una detonación incontrolada, lo que generaría riesgos de seguridad.

Tener una VOD adecuada permite una propagación uniforme de la detonación, mientras que una densidad in hole controlada influye en la eficiencia de la detonación y la fragmentación.

 

MÉTODOS DE MEDICIÓN DE DENSIDAD IN HOLE

Existen varios métodos para medir la densidad in hole, cada una con sus ventajas y desventajas. Aquí se presentan:

 

• Método de sonda neumática:

Para este método se introduce una sonda neumática en el agujero de voladura después de cargar el explosivo. La sonda registra la presión generada por el explosivo en el fondo del agujero. Al medir la presión generada por el explosivo, es posible calcular la densidad in hole en función de la presión y otros parámetros conocidos.

 

 

Figura 2: Medición por método de sonda neumática

 

 

Este método proporciona mediciones precisas y directas de la densidad in hole y se considera una técnica estándar en la industria. La densidad in hole a cualquier profundidad, el problema queda reducido a medir presiones en al menos dos profundidades diferentes.

Se emplea un equipo DDT y una sonda, que es una bolsa de aire que soporta un a presión desde 200 a 350 kPa. En la parte inferior del taladro rara vez se generan presiones superiores a 150 kPa.

 

Figura 3: Presión generada por el explosivo

 

• Método de radiografía:

Este método es utilizado en algunos casos para medir la densidad in hole. Se toma una radiografía del agujero de voladura después de cargar el explosivo, las diferencias en densidad detectadas en la radiografía permiten estimar la densidad in hole y evaluar la uniformidad de la distribución del explosivo en el agujero.

 

• Método de ultrasonido:

Se utilizan ondas de sonido para medir la velocidad del sonido a través del explosivo en el agujero de voladura. La velocidad del sonido tiene relación con la densidad del material, esta es comparada con valores de referencia conocidas determinando así la densidad in hole. Se trata de un método no invasivo y menos común a los ya explicados, pero proporciona mediciones rápidas y precisas.

 

Debemos destacar que el método de medición a elegir dependerá de la disponibilidad de equipos, la precisión requerida y las condiciones del lugar de voladura.

 

DENSIDAD IN HOLE EN COMPAÑÍAS MINERAS PERUANAS

En el Perú aproximadamente el 90% de compañías mineras hace uso de explosivos gasificados, ya que brinda beneficios económicos y técnicos. Actualmente se tiene un control riguroso de la densidad in hole, dado que su variación en la profundidad del taladro influye en el proceso de detonación.

Para obtener un rendimiento óptimo del explosivo, se debe encontrar los valores mínimos y máximos de la densidad in hole.

Antamina, Toquepala y Yanacocha fueron las compañías en donde se realizaron las mediciones. Los resultados de los estudios realizados en compañías mineras, se determinaron la densidad máxima in hole y la longitud de carga. Encontrándose que al tener una longitud de carga es mayor a 7 m, se debe tener cuidado con la densidad de copa, ya que no debe exceder el valor de 1.15 g/cm³ a riesgo de perder sensitividad en la parte inferior, la cual aumenta de humos nitrosos, mala fragmentación.

Se encontró un gran beneficio en el rendimiento del explosivo al reducir la densidad in hole, lo que generara una mejor fragmentación y reducción de humos nitrosos. Con referencia a la presión en los taladros bien formados y llenos con agua aumenta drásticamente la densidad in hole.

 

REFERENCIAS

• José, B., Jorge, C., Juan, H. (2013). Perforación y voladura de rocas en minería. Universidad Politécnica de Madrid.
• Romel, V., Juan, V. (2020). Measurement of the In-Hole Density of Gassed Explosives at Peruvian Mines. International Society of Explosives Engineers.
• Yao, M., Ruilin, Y., Fushun, Y. (2017). In-Hole Density Measurement in Blasting. Procedia Engineering.