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Maximiliano Ríos Q.

Gerente General Ingeniería, Construcción y Equipos de Minería (ICEM)

Método Alternativo de Fragmentación de Roca por Plasma:

Excavación fuera de Peligro

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Moderna tecnología se aplica por primera vez en Chile para fracturar rocas. Este método viene a reemplazar los explosivos, con ventajas que se traducen en una mayor seguridad para las instalaciones cercanas a la excavación. El método de Fragmentación de roca por plasma consiste en introducir en la roca un electrolito contenido en un cartucho, compuesto por aluminio, óxido de cobre y otros componentes reservados, en un barreno (o perforación) conectado con un electrodo a un equipo capacitador o condensador. Este condensador, que está conectado a un grupo generador, almacena gran cantidad de energía eléctrica (8.000 volts) y la descarga en un milisegundo al electrolito, produciendo un plasma de alta temperatura y presión que se expande y provoca la fragmentación de la roca. Esta energía se libera en forma instantánea a todas las perforaciones que están conectadas, generando una fuerza expansiva de 10.000 kg/cm2 instantáneamente. Actualmente, este sistema se está aplicando por primera vez en Chile en el cerro San Luis, con resultados exitosos, produciendo bajo ruido ni explosión y absoluta seguridad. El equipo tiene un costo aproximado de 150 mil dólares. Excavación de roca en cerro San Luis (Santiago)

El Plasma

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El plasma es conocido como el cuarto estado de la materia, existe un quinto que es el estado criogénico, poco conocido aún ya que estudia el comportamiento de los materiales bajo el 0 absoluto. El plasma es el estado físico alcanzado en los gases a temperaturas elevadísimas cuya agitación térmica arranca todos los electrones de los orbitales atómicos y da un estado de características propias, al que se le aplican leyes físicas propias, es una materia gaseosa fuertemente ionizada con igual número de cargas libres positivas y negativas.

Sistema de Fragmentación de Roca Conexión al equipo

Condensador

Conexión Condensador al equipo

off

on

Roca a fragmentar

Roca a fragmentar Perforación o barreno

Electrodo (+,-) Electrolito

Electrodo (+,-) Alta temperatura Alta presión producida por plasma

Corte Seccionado

Vista de Planta

Procedimiento

Limitaciones del Sistema

1. Perforación

Requiere gran densidad de perforación. Sistema lento de poca productividad.

La perforación es similar a la requerida para una tronadura con explosivos, con una densidad de perforación cercana al doble, dependiendo del tipo de roca. 2. Carguío

A cada perforación se le introduce un cartucho con el electrolito al que se le inserta un cable conector que se conectan entre sí hasta un conector central y de ahí al equipo. Los barrenos se llenan con arena a modo de taco. 3. Iniciación

Una vez que están todos los barrenos conectados al equipo mediante un control remoto, se procede a la descarga, produciéndose la fractura de la roca. 4. Caras Libres

De igual forma que con explosivos es posible cargar con una secuencia de salida. Los barrenos ayudan a la buena fracturación mediante las caras libres. Otros Métodos para Excavación en Roca sin Empleo de Explosivos Arcillas Expansivas

Consiste en introducir una mezcla de arcillas altamente expansivas con agua en una perforación, la cual después de varias horas reacciona expandiéndose y fracturando la roca.

Vibraciones El sistema de fracturación de roca por plasma, produce bajas vibraciones. Un tema importantísimo en la excavación en roca controlada, donde se requieren proteger estructuras ya existentes, son las vibraciones que producen los métodos tradicionales con explosivos, aunque actualmente existen mejoras para efectuar tronaduras controladas en vibraciones y proyecciones, persiste el problema de evacuación en grandes áreas, el ruido generado y un exhaustivo control de las posibles proyecciones de material. Las vibraciones pueden ser representadas por el desplazamiento, velocidad o aceleración de las partículas que conforman el suelo o terreno. Se ha establecido que la velocidad de la partícula constituye la mejor relación con los posibles daños que genere una tronadura, este parámetro de velocidad de partículas puede ser entendido como la velocidad de movimiento de una partícula bajo el paso de una onda sísmica. Se han establecido en forma experimental modelos o ecuaciones de vibración, que representan la velocidad de partícula, en función de la cantidad de explosivo detonado y distancia de la tronadura al lugar a proteger. Otras Ventajas

Se requiere una gran densidad de perforación 0.20 a 0.30 mts. de distancia entre barrenos, sistema lento. Hay que esperar varias horas para ver resultados.

El explosivo produce una gran cantidad de gases tóxicos, como H2O-P2O3, SO2 CO2, H2HNO2, además de una gran dispersión en el área de trabajo. En cambio, el sistema de plasma no produce gases tóxicos, sólo N2O2, en muy pequeñas cantidades y con baja dispersión.

Cilindro Hidraúlico Otros del Funcionamiento

Consiste en un cilindro metálico seccionado en su diámetro, por el cual se desplaza una lámina metálica cónica que al accionar el sistema hidráulico presiona las paredes del barreno, fracturando la roca. El accionamiento del sistema es mediante fuerza hidráulica.

La fracturación de la roca se produce por la transformación de la mezcla metálica en plasma, que genera en forma instantánea alta temperatura 1.000° Celsius app, y una gran presión en el barreno, aproximadamente 5.000 atmósfera. B

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Limitaciones del Sistema