La emulsion gasificada

1
LA
EMULSION
GASIFICADA:

UN
EXPLOSIVO
EFICIENTE
PARA
REDUCIR
LOS

COSTOS
DE
VOLADURA
A
TAJO
ABIERTO
Romel Villanueva Luján
ASISTENCIA TÉCNICA TAJO ABIERTO
FAMESA EXPLOSIVOS
Arequipa, Septiembre 2009
Paul Urruchi Huaman
JEFE DE PERFORACIÓN Y VOLADURA
CIA. MINERA COMARSA

Presentación
Este documento trata sobre un explosivo basado en emulsión que se sensitiviza mediante un aditivo
químico (gasificante); el explosivo alcanza su sensitividad dentro del taladro de voladura. Se
resumen aquí los resultados obtenidos en las minas: Cerro Verde, La Arena, Cuajone, Cementos
Lima, Comarsa y La Zanja. Los resultados de campo obtenidos desde el año 2008 y que han sido
presentados en la convención minera Perumin del 2009, se han analizado cuidadosamente para
enunciar las ventajas de la emulsión gasificada en voladura a tajo abierto.
!
Los aspectos mas relevantes en comparación con el ANFO y Anfo Pesado son:
1º Alta velocidad de detonación, del orden de 5600 m/s.
2º Amplio rango de densidad, desde 0.80 hasta 1.20 g/cm3.
3º Inherente resistencia al agua.
4º Homogeneidad de la sustancia dentro del taladro.
5º Adecuado balance de oxigeno y no producción de gases nitrosos de detonación.
!
Su manejo en campo requiere el aprendizaje de nuevos conceptos, procedimientos y practicas de
control constante. Pero su impacto en el costo de minado, así como en la seguridad y productividad,
es suficiente para reemplazar al Anfo pesado en la mayoría de minas en Perú.
Este documento tiene como fin la divulgación, incluye información general y no detallada.

Agradecimiento
Me gustaría nombrar a todas las personas que estuvieron involucradas en esta iniciativa de
cambio, pero inevitablemente entre ellas hay algunas cuya valiosa contribución no quedará
reconocida en este breve documento; debido únicamente a mi precaria memoria, desorganización y
despiste congénitos. Por eso agradezco, en primer lugar, a aquellas personas que en el terreno y en
el día a día me dieron su generosa ayuda. En seguida; agradezco a mi amigo Paul Urruchi, quien
desde el 2006 motivo las pruebas de emulsión gasificada y que luego dio las facilidades para
probarla en la mina Comarsa en el 2008; al ingeniero químico Luis Cárdenas quien desarrollo el
explosivo en los laboratorios de Famesa. A los ingenieros Juan Carlos Vásquez, Juan Carlos
Jiménez y al Sr. Arturo Nuñez por su gestión para dar a conocer las ventajas de la Emulsión
Gasificada en las minas del Perú.
A los colegas que nos dieron su apoyo para las voladuras de demostración: Dino Yancachajlla,
Azucena Delgado, Julio Villon, Joe Rodríguez, Pelayo Miranda, Fernando Valdez, Pedro Yayama,
Mariano Yupanqui y Mario León. Y a mis compañeros de trabajo de aquellos días : Richard
Morillas, Hugo Lolo, Juan Carlos Rojas, Juan Sano, Julio Accinelli, Juan Carlos Lozano, Pedro
Villanueva, Alberto Ferrer, Roberto Rosales, Guillermo Zamudio, Javier Chiclla, Carlos Mozo,
Carlos Francia y muchos amigos mas

A finales del año 2008, cuando los explosivos basados en nitrato de amonio poroso (PPAN) eran
escasos y aumentaron sus precios. FAMESA Explosivos propuso la iniciativa de probar otra
alternativa mas económica, la emulsión gasificada “SAN-G”. La cual no requiere del nitrato de
amonio poroso ni del petróleo. Las pruebas se realizaron en la mina Comarsa, en el departamento de
La Libertad, al norte del Perú. Después de dos meses de pruebas exitosas, se estandarizo su uso, al
mismo tiempo que se desplegaban pruebas en otras minas, se hacían investigaciones y capacitación a
todo nivel. Logrando reemplazar al Anfo pesado y dando significativos ahorros.

La emulsión matriz gasificable se combina en reacción química con una solución gasificante (a base
de nitrito de sodio). Dentro de un mezclador se produce la reacción, dando como producto la emulsión
gasificada que se introduce al taladro de voladura.
1.- CONCEPTO DE LA EMULSION GASIFICADA. 
1.1.- Reacción de dos componentes

La emulsión explosiva es del tipo agua-aceite y está compuesta principalmente por una fase oxidante
(sales de nitrato) y otra fase combustible. Químicamente, está formulada para reaccionar con nitrito de
sodio, que es el agente gasificante. Y físicamente esta preparada para retener burbujas de gas dentro de
su masa. Es un poco mas densa que la emulsión común del Anfo pesado. Y otros aspectos como la
viscosidad, balance de oxigeno, PH y tensión superficial juegan un papel importante.
1.2.- Emulsión matriz gasificable

Es una solución acuosa de nitrito de sodio, en una concentración adecuada para su estabilidad. La
coloración sirve de indicador, para notar que la emulsión gasificable esta reaccionando con la solución
de nitrito. Es ligeramente mas denso que el agua.
1.3.- Solución gasificante

El nitrito de sodio reacciona con el nitrato de amonio que compone la emulsión, para formar el gas
nitrógeno. La rápida producción de burbujas de nitrógeno, se conoce como proceso de gasificación, o
“sensitivización química”. Es una reacción exotérmica, cuya rapidez depende fuertemente de la
temperatura, el Ph, la concentración de nitrito, la viscosidad de la emulsión y la homogeneización.
Resultado de la reacción son las burbujas de nitrógeno que quedarán embebidas en la masa de
emulsión.
NO2 + NH4 → N2 + H2O
1.4.- Gasificación

Durante la gasificación de una masa inicial de emulsión, se va incrementando el volumen y
reduciendo la densidad de la emulsión, hasta llegar a estabilizarse en un valor mas o menos constante.
1.5.- Proceso de gasificación o sensitivización. 
A.- Curva de gasificación.

La gasificación aumenta el volumen de la SAN-G, a este aumento de volumen se le conoce como
esponjamiento y se calcula según la densidad del explosivo. El factor de esponjamiento dentro del
taladro esta ligado a las condiciones del terreno como: fracturamiento, presencia de agua,
ensanchamiento o imperfecciones del taladro.
B.- Esponjamiento.

Si aumentamos la cantidad de solución gasificante N-20, será mayor la producción de burbujas, la
gasificación será mas rápida y la densidad final será menor.
DENSIDAD
FINAL
EN
FUNCION
DEL

PORCENTAJE
DE
GASIFICANTE
1.6.- Influencia de la cantidad de solución gasificante.

A medida que se aumenta la temperatura se incrementa la producción de burbujas; la gasificación es
mas rápida y la densidad final puede ser menor para la misma cantidad de gasificante. La temperatura
actúa como un catalizador para la formación y expansión de burbujas.
1.7. Influencia de la temperatura

VOD
EN
FUNCION
DE
LA
DENSIDAD

Para
varios
diámetros
VOD
(m/s)
4500
4875
5250
5625
6000
DENSIDAD
(g/cm3)
0.8 0.9 1 1.1 1.2
5
3/4"
6
1/8"
7"
11"
Se han registrado y analizado estadísticamente muchas mediciones de la Velocidad de Detonación,
teniendo valores máximos al rededor de 5600 m/s; realizadas en 4 diferentes diámetros de taladro.
Como se ve, para densidades mayores a 1.0 g/cm3 no se tiene una diferencia significativa en la VOD.
1.8.- Velocidad de Detonación - VOD

Hay una tendencia aparente; donde la máxima VOD de la SAN-G se da cuando su densidad está al
rededor de 1.0 g/cm3. La SAN-G no es un explosivo compacto, y a medida que aumenta su densidad
dentro del taladro puede disminuir su sensitividad. Esto se comprueba en el fondo del taladro, donde
la densidad aumenta debido a la comprensibilidad, produciendo un efecto de insensitividad en el
fondo.

Cuando la sensitividad es buena en el fondo del taladro, en esta zona se tiene una VOD del orden de
5900 m/s, la cual va disminuyendo a lo largo de la columna explosiva hasta 5200 m/s en la parte
superior. Se pueden ver pocas interferencias o perturbaciones en el progreso de la detonación, debido
a que la SAN-G es mas que una mezcla, un sustancia homogénea.

Por un lado, a medida que aumenta la densidad, se tiene mas energía por unidad de masa contenida en
el taladro. Por otro lado, a medida que aumenta la VOD, es mayor la presión y trabajo sobre el medio
rocoso. En consecuencia, la energía útil se puede relacionar directamente proporcional a la densidad y
al cuadrado de la VOD.
1.9.- Energía útil en función de la VOD y densidad.

EMULSION
GASIFICABLE
GASIFICANTEAGUA
BOMBA 1BOMBA 2BOMBA 3BOMBA 4
MEZCLADOR ESTATICO
La emulsión gasificable es bombeada hacia un “mezclador estático” donde entra en contacto con la
solución sensitivizante N-20 e inicia la gasificación. Al final del mezclador puede agregarse agua para
reducir la fricción de bombeo por las mangueras. Finalmente la SAN-G sale a través de una manguera
descargando desde el fondo del taladro o desde la boca del mismo. A una velocidad de flujo de hasta
400 kilos por minuto.
2.- APLICACIÓN DE LA SAN-G EN CAMPO. 
2.1.- Sistema de fabricación in-situ.

EL SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO es una tecnología desarrollada por FAMESA. En
las imágenes se muestra:
1. La pantalla de información en tiempo real, donde se muestran los caudales de cada sustancia.
2. El tablero de control simplificado, que permite actuar el carguío de taladros y controlar la
dosificación.
3. El tablero puede ser operado por un supervisor a nivel de piso o también se puede implementar en
la cabina de los camiones mezcladores.

En taladros secos se deja caer el explosivo desde la boca del taladro. El flujo de SAN-G cae
axialmente hasta el fondo del taladro, de tal forma que no se descostren las paredes del taladro y
provoque la contaminación del explosivo.
2.2. Carguío en taladros secos.

2.3.- Carguío en taladros con agua.
Agua:

Se
desplaza
hacia
arriba.
SAN
-‐
G:

Se
llena
desde
el
fondo
del

taladro
con
presión.
La
manguera
se
introduce

hasta
el
fondo
del
taladro.
La SAN – G, como toda emulsión es totalmente resistente al agua.
La practica es usar la manguera enrollada; introducir la boquilla hasta el fondo del taladro y cargar al
mismo tiempo que se va retrayendo la manguera sin separar la boquilla de la masa de emulsion. De
esta manera el agua se desplazando hacia arriba por la fuerza de presión durante el “llenado desde
abajo”. Aunque se cargue con una densidad menor a la del agua (0.9 g/cm3), la SAN-G permanece
inalterada. Esto debido a la presión de bombeo, cohesión y tensión superficial de la SAN –G.

El control de la densidad de copa es ineludible y debe realizare todo el tiempo. No es necesaria mucha
precisión en campo, con una balanza (de gramos) y varios depósitos calibrados se puede determinar el
valor de la densidad que debe corresponder a la densidad del diseño de carga en plan de voladura.
La densidad de copa, que se obtiene durante el carguío, es representativa de la parte superior del
taladro. Para conocer la densidad en el fondo o la densidad media, se debe aplicar le factor de
comprensibilidad de la SAN-G.
2.4.- Controles de campo.
a) Densidad de copa

Para tener una idea del esponjamiento que se produce en el taladro y de las perdidas debido a las
imperfecciones del terreno, se ha diseñado la técnica del tubo. De 20 a 25 minutos demora el proceso
de esponjamiento completo dentro del taladro. Es muy importante verificar que se haya dado el
esponjamiento y se tenga la longitud de taco de diseño.
Se debe comprobar si el esponjamiento en el taladro corresponde al esponjamiento del diseño de carga
en el plan de voladura.
b) Esponjamiento

El método mas confiable para medir la temperatura es mediante el termómetro convencional de
mercurio, en campo también se puede usar los termómetros tipo láser. Ya hemos visto la importancia
de la temperatura en la velocidad de reacción y densidad final de la SAN-G.
c) Temperatura

1. La medición en campo de la densidad de copa es determinante para el correcto desempeño de la
SAN-G.
2. Se debe calibrar el sistema del camión para dosificar el gasificante correspondiente a la densidad
requerida. Al inicio de su operación y se debe verificar durante todo el carguío.
1. “A mayor porcentaje de sensitivizante se tiene menor densidad de la emulsión y a menor
porcentaje mayor densidad”
2. “A mayor temperatura se alcanza menor densidad de la emulsión gasificada y a menor
temperatura mayor densidad de la misma”
3. Una vez obtenida la densidad de diseño se debe comprobar con cuatro mediciones mas.
4. El supervisor/operador de carguío debe identificar cualitativamente según el color y la textura de
la mezcla.
5. El supervisor/operador de carguío debe regular la dosificación de gasificante en cualquier
momento que se requiera.
6. Las paradas prolongadas del camión pueden originar una “descalibración aparente” y se
obtendrían densidades no deseadas. Pero el proceso se debe normalizar sin hacer regulaciones.
d) Reglas prácticas durante el carguío con SAN-G

La emulsión gasificable se transporta en cisternas de 25 - 30 TM. Una vez en la operación, en el
almacén de agentes de voladura, es bombeada a silos de 60 TM. Desde los silos, la emulsión se
descarga por gravedad hacia los depósitos del camión fabrica. El tiempo máximo de permanencia de
la emulsión en los silos puede ser de hasta 90 días.
La solución gasificante se puede transportar y almacenar en cilindros de plástico (de 200 Kg) y
mediante una bomba o por gravedad es vertida al deposito de solución gasificante del camión.
e) Transporte y almacenamiento
GASIFICANTE

3. ASPECTOS RELEVANTES DE LA VOLADURA CON SAN-G
3.1. No produce gases nitrosos de detonación
Por estar compuesta únicamente de emulsión, cuyo balance de oxigeno es estable y no esta sujeto a las
condiciones finales de la mezcla dentro del taladro (como es caso del Anfo pesado o de cualquier otra
mezcla que lleve nitrato de amonio). Se favorece la detonación completa y de alto orden, como se a
mostrado antes; y de esta manera se elimina la posibilidad de gases nitrosos.
A saber:
Los humos rojizos nitrosos (NOx) provienen de la detonación por inadecuado balance de oxigeno, mal
confinamiento, mala sensitividad, diámetro critico u otras condiciones finales durante la detonación.

Durante la detonación de la SAN-G se
produce menor volumen de gases y esto
puede beneficiar eliminando la posibilidad de
un desplazamiento excesivo de los
fragmentos de roca. Y reduciendo también la
probabilidad de flyrock.
!
Se ha comprobado que las voladuras con
SAN-G producen un apilamiento de menor
altura que cuando se usa Anfo.
!
Aunque las variables que gobiernan
directamente el apilamiento y flyrock son: la
retención del taco y la secuencia de
iniciación.
3.2. Reduce la eyección y flyrock
100
m.
Antes
de
la

voladura
Después
de

la
voladura

3.3. Resistencia al fuego
La emulsión ha sido sometida a la prueba del fuego para comprobar que solo se quema lentamente y
no hay riesgo de detonación. Se ha usado, para la prueba, la emulsión antes y después de su
gasificación. En las imágenes puede verse la incineración, de una cantidad de emulsión, en el campo
de pruebas.

3.4. Resistencia al agua
La prueba de resistencia al agua se realizo con agua estática y dinámica. En el primer caso la emulsión
permaneció durante 5 días bajo el agua, manteniendo sus propiedades físicas. En el segundo caso se
hizo pasar un flujo de agua a 5 litros/minuto a través de la columna explosiva; y después de 24 horas,
naturalmente se observaron desplazamientos o perdida de masa de emulsión fuera de la columna. Sin
embargo dada su viscosidad se a observado que la cantidad y velocidad de esta perdida es mucho
menor que para el Anfo. Ante el agua dinámica, cualquier explosivo a granel será desplazado fuera del
taladro, teniendo necesidad de encapsular en tubos o mangas.

3.5. Resistencia al impacto
Se realizo la prueba de impacto para comprobar que la SAN-G cumple con la Norma técnica peruana
para Resistencia al impacto de emulsiones explosiva NTP 311 .371-3. Resiste el impacto de una
pesa de 5 Kg, que cae desde una altura de 1.0 m.

3.6. Resistencia a las bajas temperaturas
Nº TIEMPO DE RESISTENCIA 24 HORAS 3 DIAS 8 DIAS
1 DENSIDAD DE MATRIZ (g/cm 1,37 1,37 1,37
2
GASIFICACIÓN
TIEMPO (min)
DENSIDAD
(g/cm
DENSIDAD
(g/cm
DENSIDAD
(g/cm
0 1,37 1,37 1,37
20 1,23 1,23 1,16
45 1,16 1,13 1,14
3 Ø DEL TUBO Ø 4” x 50 cm Ø 4” x 50 cm Ø 4” x 50 cm
4
TEMPERATURA AL MOMENTO DE
LA DETONACION
-25ºC -33ºC -32ºC
5 VELOCIDAD DE DETONACION (m/s) 5208 4761 4975
6 DENSIDAD EN LA BOCA DEL TUBO
(g/cm3
1,10 1,06 1,08
7 INICIADOR (cebo) BOOSTER
HDP - 01
BOOSTER
HDP - 01
BOOSTER
HDP - 01
Para su uso final en minas donde la temperatura ambiente sea muy baja, por debajo del cero, se
comprobó la detonación de la SAN-G a una temperatura de -33 ºC, en cargas cilíndricas de 4” de
diámetro y a una densidad de 1.13 g/cm3; dando como resultado una detonación normal y VOD de
5000 m/s.

Resistencia de una columna de SAN-G al peso de 5 m de detritus en tubo de ø 8”, durante 72 horas;
se mantiene la densidad local, en la zona de taco, de 1.05 – 1.08 g/cm3.
Longitud de carga: 9.5 m
Longitud que desciende la carga por efecto del peso 35 cm.
Se ha comprobado que este efecto no presenta dificultades para la detonación; aunque puede
eliminarse completamente la contaminación, usando accesorios separadores entre el explosivo y el
material de taco.
3.6. Resistencia al peso del taco

Consumo y Factor de Potencia
Usando SAN-G con una densidad entre 0.9 - 1.0
g/cm3. Se han obtenido menores consumo de
explosivo y buenos resultados de voladura en
comparación con el Anfo pesado.
Como se muestra en el diagrama comparativo, el
factor de potencia con Anfo fue de 0.44 Kg/TM y
ahora con SAN-G es de 0.34 Kg/TM, esto es una
reducción del 23%.
En el tiempo, se puede apreciar el impacto de la
reducción del factor de potencia, como se muestra
en el gráfico de barras.

Por su alta VOD y mayor energía útil, la SAN-G ha tenido excelentes resultados de fragmentación.
Impactando positivamente sobre la granulometría, reduciendo el P90 desde 4.8” hasta 4.0” (un 16%),
lo cual se traduce en una mejora de la productividad en excavación, acarreo, chancado y recuperación
que también deben cuantificarse.
Fragmentación y Granulometría

Impacto en el Costo de Voladura
Ademas de sus beneficios técnicos y su menor consumo, la SAN-G es una alternativa económica
debido a su bajo precio, por no incurrir en otros costos de nitrato de amonio poroso y combustible.
Ademas de otros costos relacionados al transporte y almacenamiento, se ha demostrado que se puede
prescindir del nitrato de amonio poroso, manteniendo los buenos resultados de voladura. El gráfico de
barras muestra la evolución en los costos unitarios de voladura, con una reducción de hasta el 18%
desde la aplicación de la SAN-G.

OTROS
ASPECTOS
IMPORTANTES
DE
 

LA
EMULSION
GASIFICADA
✓ Ya
no
se
usan
grandes
almacenes
de
nitrato
de
amonio.

✓ Ya
no
se
consume
petróleo.

✓ Ya
no
se
tiene
riesgo
de
inflamación
del
nitrato
de
amonio
o
el
petróleo.

✓ Se
simplifica
el
proceso
de
fabricación
de
explosivo.

✓ Se
reduce
el
tiempo
de
reabastecimiento
(solo
emulsión)
y
aumenta
la

productividad
de
carguío.

✓ No
se
producen
gases
nitrosos
en
la
detonación.

✓ Se
reduce
la
posibilidad
de
Fly
rock,
debido
a
su
menor
volumen
de
gases.


CONCLUSIONES 
1. En cuanto a la fragmentación, usando SAN-G se tiene una granulometría igual o mejor
que con el tradicional ANFO pesado, en la mayoría de casos, el P90 se ha reducido entre 10%
y 16%.
2. Los costos de voladura se han reducido en un 18%, lo cual esta directamente relacionado con
la reducción del factor de potencia y el precio de venta de la emulsión.
3. La SAN-G es un explosivo amigable con el medio ambiente, por no generar gases nitrosos.
4. La SAN-G es una alternativa mas segura. Por eliminar el nitrato de amonio y el combustible
diesel, se eliminan tambien los riesgos de inflamabilidad en los almacenes. Y tambien al reducir
la probabilidad de flyrock.
5. Otros aspectos relacionados con el almacenamiento y transporte de una sola sustancia y su
gasificante mejoran la productividad de las operaciones de voladura.

MUCHAS
GRACIAS
POR
SU
ATENCION

La emulsion gasificada

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Destacado

Destacado (20)

Similar a La emulsion gasificada

Similar a La emulsion gasificada (20)

Último

Último (20)

La emulsion gasificada