BlastEngineering

Ingeniería en Voladura

La industria de la minería afronta en tiempos modernos, precios volátiles de los metales, sobre producción, e incertidumbre sobre la demanda, además una pandemia con impacto directo en la productividad minera mina, también y en simultaneo a escala mundial se viene cruzando un gran puente tecnológico, que transformarán las contemporáneas operaciones minera (como la conocemos), a operaciones extractivas con una serie de cambios en forma de tecnologías avanzadas que remodelarán la industria (se arribará a la era de la digitalización por completo).

Asimismo, la productividad mina-planta es un resultado de la eficiencia de la energía de voladura que crea y entrega al proceso integral, fragmentos individuales con tendencia a tamaño reducido de roca con microfisuras presentes, sean nuevas o por una ampliación de las microgrietas existentes. A la vez la energía de fragmentación debe asegurar la no creación y producción de material fino en porcentajes apreciables dentro del stock pile de voladura.

La ingeniería y tecnología juegan y desempeñan un rol importante en este panorama global y local mina-planta.

MONITOREO Y CONTROL DE VIBRACIONES

ANÁLISIS DE INGENIERÍA CON VANT

MEJORA DE LA FRAGMENTACIÓN

VOLADURA CONTROLADA

En operaciones de perforación y voladura, el imperfecto, discontinuo, heterogéneo, anisotrópico, macizo rocoso es aleatorio aun perteneciendo al mismo yacimiento minero, cantera o unidad geológica/estructural, la dinámica de la explotación/excavación día a día también son cambiantes pero el propósito común es obtener de la energía de fragmentación de voladura una curva granulométrica cuyos fragmentos individuales cumplan especificaciones técnicas de tamaño y condición física (microfisuras) requerida por la operación, y casi siempre la tarea exige minimizar el sobre tamaño y los finos, para asegurar una operación mina-planta dentro de parámetros de productividad, por tanto esta tarea se logra con la medición, análisis y mejora (proceso de ingeniería continua) de la fragmentación obtenida de la voladura, medición del carguío y transporte y análisis del flujo del material, que acompañe la dinámica diaria del proceso de explotación/excavación, para rediseñar o afinar el diseño de voladura si es necesario, Blast Engineering tiene a los especialistas para contribuir con el Análisis y Mejora de la Fragmentación para obtener los mejores resultados de posibles y entregar de la mina a planta un producto que produzca ahorros significativos en los costos mina-planta.
Blast Engineering junto a la ingeniería en dicho proceso utiliza el software de dimensionamiento de partículas WipFrag, también el simulador de fragmentación SimFrag3 y dependiendo el caso en particular los sistemas de foto análisis de quinta generación que monitorean las cintas transportadoras o los vehículos en movimiento que transportan el material, proporcionando datos continuos del tamaño de partículas en tiempo real a su dispositivo portátil.

¿Qué medir/monitorear?

  • Energía de Fragmentación y finos de voladura.
  • Energía de Fragmentación y diggabilidad (pala-camión), flujo de material (Transporte / faja / mina-planta).
  • Energía de Fragmentación y energía explosiva / microfisuras en fragmentos individuales / planta de tratamiento (trituración y moleinda).

Blast Enginering tiene la tecnología para monitorear, Analizar y Mejorar la Energía de Fragmentación.

Energía de fragmentación e el proceso mina-planta

Teniendo en cuenta el tamaño de fragmentación como el principal objetivo de eficiencia de la energía de voladura, es la métrica que se rastrear, mide y analiza en la etapa del carguío respecto al factor de llenado del cucharon y la fácil penetración del stock pile de material, es la mejor manera para disminuir los costos por que el proceso experimenta una alta tasa de eficiencia, y menos dificultad para penetrar y traspasar el cucharon o balde a través la pila de material de voladura (stock pile), entonces cobra importancia que la energía de voladura trabaje eficientemente para el aflojamiento, facilidad y diggabilidad (esponjamiento, hinchamiento etc) del material, para esto también contribuye con el mismo nivel de importancia el perfil topográfico final de la roca volada que permita a los equipos de carguío excavar de manera eficiente. El transporte del material en camiones mineros será la subsiguiente etapa para rastrear, medir y analizar respecto a la capacidad de la tolva que puede verse reducida por una fragmentación gruesa, además la existencia de peligro potencial de que la carga sea excéntrica, arrojando un peso excesivo sobre las ruedas individuales y los sistemas de suspensión, es decir las rocas grandes pueden afectar no solo la producción, también el deterioro de las partes mecánicas de los camiones y la seguridad al crear peligros durante el transporte.

Los consumos energéticos en plantas de tratamiento de minerales cuyas operaciones de trituración y molienda esenciales, se caracterizan por tener unos consumos energéticos muy elevados, y la necesidad de una mejora de la eficiencia es incrementar el rendimiento energético de estas, la fragmentación se hace decisiva, basado en que la energía de voladura debe producir además de una gama de tamaños de fragmentos con tendencia a pequeñas dimensiones, grietas físicas inducidas en los fragmentos individuales (identificables visualmente y/o al microscopio), tales como: macrofracturas, microfracturas, microfisuras, que serán un aliado estratégico para incrementar el rendimiento energético de las plantas de tratamiento de minerales (por reducción de la resistencia de la roca a la rotura y contribución al ablandamiento de los fragmentos, por diminutas grietas dentro de las partículas que reduce la energía necesaria para descomponerlas), y el menor consumo de elementos de desgaste.

La generación de finos como producto de la voladura de rocas son un gran problema, en algunas formas de molienda donde se requieren un porcentaje de material más grueso para obtener un rendimiento óptimo en el proceso de tratamiento del mineral y esto puede ser más difícil de lograr si la fragmentación obtenida contiene un gran porcentaje de material fino. También se experimenta en las operaciones actuales una reducción e improductividad en la efectividad unitaria del chancado o trituración, si antes no se logra eliminar el alto porcentaje de material fino contenida en la fragmentación entregada planta. Otro de los problemas es el medioambiental que produce polvo fino producto de la detonación de las cargas explosivas sobre conexas áreas pobladas de comunidades rurales o urbanas. La producción de finos en principio se originan por la expansión del volumen del pozo/taladro, el aplastamiento se produce alrededor de la circunferencia del pozo/taladro, donde participa las características y propiedades de la roca, tipo de explosivos, energía entregada a la roca (cantidad de explosivo utilizado), nivel de alivio dinámico del diseño, detonación de la primera fila, el alivio proporcionado por el tiempo de secuenciación y confiabilidad de los tiempos de retardo (dispersión) entre otros aspectos, las estructuras geológicas y las características de resistencia a la compresión de la roca son importantes para la forma en que la roca reacciona a los gases de alta presión y, por lo tanto, la cantidad de finos producidos.

Blast Engineering junto a la ingeniería en dicho proceso utiliza el software de dimensionamiento de partículas WipFrag, también el simulador de fragmentación SimFrag3 y dependiendo el caso en particular los sistemas de foto análisis de quinta generación que monitorean las cintas transportadoras o los vehículos en movimiento que transportan el material, proporcionando datos continuos del tamaño de partículas en tiempo real a su dispositivo portátil.

 

Dado que las operaciones de perforación y voladura y movimiento de tierras de obras civiles y/o operaciones integrales mineras, son distintas y particulares entre sí, y algunas demandan procesos complejos, en general requieren un alto nivel ingeniería para innovar, diseñar e implementar metodologías y/o procesos que incrementen la productividad y competitividad; para ello destinamos un equipo multidisciplinario y gestores técnicos a desarrollar soluciones vanguardistas como implementar controles de gestión orientado a resultados, evaluaciones de fragmentación integral, productividad de equipos y flujo de material, diseños de patrones de perforación, planeamiento de corto y mediano plazo, geología aplicada, tareas unitarias de perforación, topografía de campo (levantamiento de pozos perforados) asistida con drones, sistema integral de gestión y automatización de polvorines con software logístico de consumo en tiempo real, performance de explosivos, etc, Blast Engineering, incorpora profesionales de gestión e ingenieros y operadores que conforman un equipo multidisciplinario para servicios permanentes diarios y en turnos diurno, nocturno para la investigación, la innovación y la diversificación especializada operativa a fin de lograr soluciones innovadores para mantener la eficacia operativa de la productividad de nuestros clientes.

Asistencia en Operaciones

Blast Engineering proporciona personal clave de dirección y apoyo técnico en campo, logística y legal (gestión de licencias para uso y transporte de explosivos), para operaciones superficiales y subterráneas de perforación y voladura de la industria de minería y construcción, nuestro staff tiene amplia experiencia profesional, y se incorporan a las operaciones de nuestros clientes para llevar las actividades desde la planificación, ingeniería y diseño, programación y ejecución de las voladuras, incluyen gerentes, superintendentes y jefes de área de operaciones, también ingenieros de seguridad y personal de logística de explosivos, asimismo, para la ejecución e implementación en terreno, ingenieros de campo, y personal de campo como jefes de grupo, capataces y supervisores, personal directo como perforistas, manipuladores de explosivos, control de calidad, topógrafos, controladores entre otros.

Blast Engineering se especializa en la dirección técnica de la operaciones de perforación y voladura para dirigir y realizar desde la preparación de plataformas, y los frentes de perforación, la implementación de los patrones de perforación en terreno, el carguío de explosivos hasta la realización de los disparos, asegurando cada actividad unitaria de producción en sus diferentes etapas claves con eficientes y primordialmente cuidando que estas sean realizadas con la eficacia en seguridad y salud ocupacional.

Las operaciones deben ejecutarse con los recursos asignados y evitando perdidas en los procesos para ello optimización el consumo de explosivos, realizamos controles y mejoras de rendimientos del equipo de perforación que incluyen el seguimiento a los aceros y consumibles. Nuestro personal técnico asegura desde el diseño de voladura las mejoras de los resultados de estos para ello realizamos un trabajo coordinado desde planificación, para alcanzar metas de producción de nuestros clientes y con la dirección acertada del personal de campo. Nuestro equipo humano de dirección en operaciones realiza informes técnicos, de comprobaciones del trabajo realizado, informes de producción, costos, metrado, topográfico, incluyendo planes ambientales. También se pueden incluir informes financieros, consulte con nosotros para una mayor información que incluyen los siguientes servicios en operaciones de perforación y voladura:

  • Servicio de ingeniería de voladura aplicada.
  • Diagramas de flujo y revisión de procedimientos de perforación y voladura.
  • Desarrollo de planes de gestión de perforaciones y voladura.
  • Mejoramiento de operaciones de perforación y voladura.
  • Control y optimización de la vida útil de aceros de perforación.
  • Aseguramiento y control de calidad (QA/QC) en perforación y voladura.
  • Dirección técnica de operaciones (Ing. Residente, ingeniería y diseño, y ejecución).
  • Diseño, implementación y asistencia técnica – Perforación y voladura.
  • Asesoría en propuestas técnicas para el uso de nuevos explosivos y accesorios de voladura.
  • Ajuste de las propiedades de los explosivos, a las características de cada operación.
  • Desarrollar, fabricar y probar con éxito, explosivo a granel para operaciones de perforación y voladura.
  • Productividad de equipos de excavación como resultado de la mejora de la fragmentación.
  • Tecnología CPGR – Integración, control y productividad en tiempo real de la operación.

Comprende examinar minuciosamente la energía que se libera tras la detonación explosiva en forma de ondas, sísmicas y superficiales, estas se transmiten en el medio, ondeantes y transitorias, y se extinguen en un periodo corto de tiempo. Se componen de ondas internas de cuerpo (ondas P [longitudinal, compresional] y ondas S [de corte]); y ondas superficiales, formadas tras la llegada de las ondas de cuerpo a la superficie, conocidas como ondas elásticas de superficie, (ondas R y ondas Q, ondas Rayleigh y Love, respectivamente). En el viaje de las ondas, se diferencian dos velocidades, una concerniente al paso de la energía liberada desde la fuente explosiva, denominada velocidad de propagación, (transmisividad de vibración en el suelo/roca) y otra llamada Velocidad de Partícula referente a la cantidad de movimiento propio, que experimentan las partículas, a medida que pasa la energía. Tras investigaciones pioneras y discusiones científicas contemporáneas, es estableció internacionalmente a La Velocidad Máxima de Vibración de Partícula PPV (Peak Particle Velocity), como el parámetro más fiable para predecir el nivel de vibraciones generado de una voladura, y junto a la frecuencia principal característica (no periódicas) de un evento, las regulaciones y normativa internacional asocian a estas dos componentes con umbrales seguros de velocidad máxima de partículas (PPV), de voladura, sin llegar a impactar en daños estructurales de acuerdo a diversos criterios internacionales y son los registrados con los sensores ortogonales de vibración colocados en los eventos de voladura.

La energía explosiva improductiva como vibración de voladura, en condiciones geológicas favorables pueden cubrir extensas zonas desde el sitio de detonación, alcanzando comunidades adyacentes o infraestructuras propias, en la trayectoria perturban la forma original y/o volumen del suelo o roca, alcanzando luego a estructuras de construcción, y de acuerdo a las características del paquete de ondas vibracionales (amplitudes, frecuencias y duración de vibraciones) construyen un determinante crítico del potencial de daño por vibración de voladura.

El daño más simple en las paredes son la creación de fisuras de dimensión capilar, sobre el revestimiento, pero sin comprometer, ni la resistencia, ni la estabilidad estructural denominada cosmética. Los daños severos responden fisuras y grietas mayores en la estructura, incluso movimientos de cimientos y/o debilitamientos estructurales por una combinación nociva de las características de los paquetes de vibración y propiedades de comportamiento dinámico de los sistemas que excitan la estructura (frecuencia de resonancia y resistencia de la estructura).

La normativa internacional controla los daños o afectaciones estructurales mediante amplitudes de pico de velocidad de partículas (PPV) y las frecuencias correspondientes, relacionadas con umbrales límites de seguridad y criterios específicos de daño. Las preocupaciones de tolerancia humana a las vibraciones de voladura son más bien atenciones de quejas, determinadas más por la percepción o molestia humana, que, por observaciones de daños reales, por lo general son bastante subjetivas de difícil definición porque tiene a variar de una persona a otra, gracias a la normativa internacional existente se tiene una orientación adecuada para afrontar molestia humana por vibraciones del suelo.

Otro impacto con sensibilidad ambiental y también humana es la onda aérea de presión, esta se origina tras el viaje de la energía oscilante de las ondas superficiales, que produce una propia fuente de sobrepresión, se fortalecen con la violenta evacuación y expansión de los gases, y el vector del movimiento del material fragmentado, se propagan a velocidad característica de una onda en el aire del sitio de voladura, y llega a los sensores de monitorización bastante demorados que las ondas vibratorias propagadas antes, a través del terreno. La onda aérea contribuye a la provocación de resonancia sobre las estructuras habitacionales y se suma como componente de daño estructural.

La ingeniería geotécnica de mina por lo general monitorea, evalúa y controla la estabilidad de las zonas de cuidado de los taludes y paredes finales del pit. Por su parte el área de operaciones mina se cuida y/o alerta de todo tipo de formas de debilidad estructural originadas en las estructuras por su condición geológica en proceso de excavación/explotación minera mediante el uso de explosivos que induce la probabilidad de falla. 

La energía de voladura induce en mayor o menor grado el debilitamiento estructural con cada voladura realizada, por ello el departamento de voladura debe controlar con el diseño de voladura el debilitamiento estructural de mecanismos de daño por penetración de gas, amplitud de vibraciones, configuración geométrica voladura/pared/pit entre otros sobre planos del sistema de discontinuidades, de fallas geológicas, áreas potenciales de estructuras pobre entre otras condiciones, mediante técnicas de voladura controlada.

Cada mina tiene su peculiaridad y problemática crítica singular y dependerá de casa caso de una lista de técnicas de voladura controlada, implementar la que mejor aborde técnica y económicamente el problema para cuidar y minimizar la rotura excesiva (o la fractura de la roca) más allá del límite diseñado de las áreas principales de voladura o excavación. Por su parte el área de Geología, Geotecnia y Planeamiento se integrará a voladura (Dpto.) en un objetivo común y estratégico conjunto, que además del diseño de voladura controlada se requiere de un programa de ingeniería completo, para intervenir el problema.

Blast Engineering aporta su expertise en el diseño de voladura controlada de:

  • Precorte (pre-splitting).
  • Precorte – simple/doble banco.
  • Recorte (Trim blasting).
  • Amortiguada (Cushion blasting).
  • Perforación en línea (line drilling).
  • Smooth blasting

El soporte y mantenimiento requiere de ingeniería de vibraciones, geotécnica, geofísica, voladura, explosivos que acompañen la implementación, el desarrollo durante la explotación y perfeccionamiento permanente de la técnica de voladura controlada en la mina, y Blast Engineering brinda el soporte técnico en cada una de estas disciplinas.

Opervol como servicios en túneles aborda paquetes, tareas, ensayos técnicos en terreno, diseños, ingeniería como servicios técnicos o subproyectos, que a la vez son partes de los principales proyectos de construcción o industria minera, y por su dimensión se trata por lo general de proyectos complejos, y para su éxito y ejecución a menudo involucran a docenas de subcontratistas, requerimientos de servicios y/o proveedores.

Opervol aporta un equipo multidiciplinario para la construcción de excavaciones subterráneas de grandes secciones transversales, como túneles viales, construcción de cámaras o cavernas, cruces, pasajes transversales, entre otros proyectos, donde por su corta longitud no son ejecutables con la tecnología TBM, y el método de perforación y voladura es la mejor alternativa y a menudo el único método posible.

De los muchos servicios y/o estudios previos a la tunelización, como los geológicos, de mecánica de rocas, geotécnica, geomecánica, subsidencia, estado tensional tenso-deformacional, Vibraciones de campo cercano y campo lejano, frecuencias de vibración, onda aérea de presión, diseño de voladura electrónica, voladura pirotécnica, voladura mecanizada, instrumentación de subsidencia, instrumentación en la construcción, sondaje horizontal de investigación, asimismo de ejecución tales como instalación del soporte inmediato y final de túneles que consiste en pernos de roca y shotcrete, y el revestimiento con membrana de impermeabilización  que actúa como un aislamiento de agua y helada, en algunos casos hasta levantamientos topográficos, planos y diseños computacionales OPERVOL, se especializa y enfoca técnicamente sus  servicios los siguientes ejes:

  • Diseño de perforación y voladura de túneles
  • Seguimiento, Control y optimización técnica de aceros de perforación en perforación horizontal de excavaciones y perforación del sostenimiento o instalación de pernos o cables.
  • Análisis computacional y diseño perforación y voladura
  • Análisis y diseño de los métodos de carguío de explosivos
  • Evaluación técnica de carguío (scooptram, cargadores) y eliminación (camión) de material (Mucking).
  • Estudios de lechada de cemento con o sin agregados (aditivos)- Grouting y Pre-grouting.
  • Seguridad en perforación y excavación de túneles con explosivos.
  • Servicio de voladura electrónica en túneles
  • Servicio de control de daño monitoreo de vibraciones
  • Modelo predictivo para rendimiento y costos de túneles
  • Estudios de problemas críticos de estrés de roca en túneles
  • Análisis tensional y Stress en excavación de túneles
  • Diseño geotécnico y análisis de riesgos de túneles (comportamiento del macizo rocoso)
  • Análisis de interacción entre el rumbo del túnel y la masa rocosa y problemas críticos de fortificación.
  • Análisis de equipos óptimos para la tunelización
  • Aspectos ambientales de túneles.
  • Ensayos de pernos de anclaje.
  • Monitoreo de vibraciones de voladura.