Comparación del desempeño de los controladores PI y PID
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UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA ELABORACIÓN DE UN MANUAL DE PROCEDIMIENTOS PARA PRUEBAS DE EVALUACIÓN DE CALIDAD EN LA PRODUCCIÓN DE ANFO PROYECTO DE GRADUACIÓN SOMETIDO A LA CONSIDERACIÓN DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA COMO REQUISITO FINAL PARA OPTAR AL GRADO DE LICENCIATURA EN INGENIERÍA QUÍMICA ANA MARCELA SOLÓRZANO CHACÓN CIUDAD UNIVERSITARIA RODRIGO FACIO BRENES SAN JOSÉ, COSTA RICA 2016
Transcript of Comparación del desempeño de los controladores PI y PID
UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
ELABORACIÓN DE UN MANUAL DE PROCEDIMIENTOS PARA PRUEBAS DE
EVALUACIÓN DE CALIDAD EN LA PRODUCCIÓN DE ANFO
PROYECTO DE GRADUACIÓN SOMETIDO A LA CONSIDERACIÓN DE LA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA COMO REQUISITO FINAL PARA OPTAR AL
GRADO DE LICENCIATURA EN INGENIERÍA QUÍMICA
ANA MARCELA SOLÓRZANO CHACÓN
CIUDAD UNIVERSITARIA RODRIGO FACIO BRENES
SAN JOSÉ, COSTA RICA
2016
Proyecto de Graduación presentado ante la Escuela de Ingeniería Química de la
Universidad de Costa Rica como requisito final para optar al grado de Licenciado en
Ingeniería Química.
Sustentante: Ana Marcela Solórzano Chacón
COMITÉ ASESOR Aprobado por:
c. ex n er Vásquez Calvo Escuela de lnge · ' Química
Escuela de Ingeniería Química
Presidente del tribunal examinador
Director del proyecto
Lector del proyecto
Lector del proyecto
Lectora invitada del proyecto
CIUDAD UNIVERSITARIA RODRIGO F ACIO BRENES
Abril, 2016
11
iii
DEDICATORIA
A la vida que me dio la oportunidad de convertirme en profesional.
A mi familia por su incondicional apoyo en esta aventura llamada universidad.
A mis amigos, que considero parte de mi familia, que compartieron esta etapa tan maravillosa
y comparten el sentimiento de ser UCR.
iv
RECONOCIMIENTOS
A mi familia por ser el pilar de mi vida, y apoyarme en todas mis aventuras.
Al personal de la empresa, en especial a los operarios que se convirtieron en mis amigos
durante este proceso.
Al Ing. Carlos Alarcón y al Ing. David Vallejos, que me guiaron y ayudaron
incondicionalmente en esta etapa y además me brindaron su amistad.
A todas las personas que formaron parte de mi vida universitaria. En especial a las que
llegaron a convertirse en mis amigos incondicionales y comparten el sentimiento por todo lo
vivido en la UCR.
v
RESUMEN
El presente estudio tiene como propósito fundamental elaborar un manual de procedimientos
que garantice la calidad en la producción de ANFO por parte de Explotec S.A. que es una
empresa dedicada a la comercialización de explosivos, accesorios y agentes de voladura,
fundada en el año 2002. Por medio de este manual se pretende demostrar con las pruebas de
laboratorio necesarias, que se puede garantizar la calidad y la adecuada producción de ANFO
en la empresa mencionada. Por la naturaleza de la investigación el tipo de estudio es de
laboratorio y de campo.
Para la realización de la investigación, en primera instancia se establecen las pruebas de
laboratorio necesarias para garantizar la calidad del producto. Con este propósito se definen
cada una de la pruebas de verificación de la calidad. Luego se aplican dichas pruebas para
demostrar la calidad del producto. Finalmente, con los resultados de la investigación llevada
a cabo se hace la propuesta de un manual de procedimientos para las pruebas de verificación
de la calidad del producto.
Los objetivos de la investigación se alcanzaron y los resultados fueron satisfactorios. Se logró
verificar y garantizar la calidad de la producción de ANFO mediante el procedimiento
descrito en el manual de procedimiento para pruebas de evaluación de calidad en la
producción de ANFO.
Se recomienda realizar capacitaciones para cada uno de los puestos de los operarios
encargados de la fabricación del producto, para que estos sean los filtros de evaluación de
calidad in-situ para la producción de ANFO. Además, el manual de verificación de la calidad
se debe aplicar con base en una capacitación previa.
vi
TABLA DE CONTENIDOS
CAPÍTULO 1 .......................................................................................................................... 1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................... 1
1.1. Introducción ................................................................................................................ 1
1.2. Antecedentes ............................................................................................................... 1
1.3. Justificación ................................................................................................................ 1
1.4. Problema ..................................................................................................................... 2
1.5. Objetivo general .......................................................................................................... 2
1.7. Limitaciones y alcances .............................................................................................. 3
CAPÍTULO 2: ......................................................................................................................... 5
ASPECTOS GENERALES .................................................................................................... 5
2.1. Marco contextual, características de la empresa ......................................................... 5
CAPÍTULO 3: ......................................................................................................................... 7
ASPECTOS GENERALES DE EXPLOSIVOS, VOLADURAS Y AGENTES DE
VOLADURA .......................................................................................................................... 7
3.1. Explosión .................................................................................................................... 7
3.1.1. Clasificación de las explosiones ..................................................................... 7
3.1.2. Características de las reacciones explosivas ................................................... 8
3.2. Explosivo .................................................................................................................... 8
3.2.1. Fenómenos de los explosivos ......................................................................... 8
3.2.2. Características de los explosivos antes de la detonación ................................ 9
3.2.3. Características de los explosivos durante de la detonación .......................... 10
3.3. Agente de voladura, ANFO ...................................................................................... 12
3.3.1. Definición ..................................................................................................... 12
vii
3.3.2. Historia .......................................................................................................... 12
3.3.3. Materias primas en la producción de ANFO ................................................ 13
3.3.4. Propiedades de ANFO .................................................................................. 15
3.3.5. Variación en la composición del ANFO: ALANFO .................................... 15
3.3.5. Principales factores que afectan la calidad del ANFO ................................. 16
CAPÍTULO 4: ....................................................................................................................... 23
MARCO METODOLÓGICO ............................................................................................... 23
4.1. Tipo de estudio y enfoque .............................................................................................. 23
4.2. Población: sujetos informantes para lograr la investigación ......................................... 23
4.3. Muestra .......................................................................................................................... 23
4.4. Metodología empleada ................................................................................................... 24
CAPÍTULO 5: ....................................................................................................................... 27
RESULTADOS .................................................................................................................... 27
5.1. Elaboración del manual de procedimientos para pruebas de evaluación de calidad en la
producción de ANFO. ........................................................................................................... 27
5.2. Resultados de las entrevistas .......................................................................................... 27
5.3. Descripción del proceso de elaboración de ANFO ........................................................ 28
5.4. Montaje del laboratorio .................................................................................................. 31
5.5. Resultados de las pruebas en laboratorio ....................................................................... 32
5.5.1. Prueba de densidad ..................................................................................................... 32
5.5.2. Prueba de granulometría ............................................................................................. 33
5.5.3. Prueba de contenido de diesel ..................................................................................... 35
CAPÍTULO 6: ....................................................................................................................... 37
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................... 37
6.1. Conclusiones .................................................................................................................. 37
6.2. Recomendaciones ..................................................................................................... 39
viii
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 41
APÉNDICES ........................................................................................................................ 45
Apéndice 1. Componentes y costos del laboratorio .............................................................. 47
A.1.1. Equipo para prueba de medición de densidad ............................................................ 48
A.1.2. Equipo para prueba de granulometría. ....................................................................... 49
A.1.3. Equipo de prueba de contenido de Diesel .................................................................. 51
Apéndice 2. Manual de procedimientos para pruebas de evaluación de calidad en la
producción de ANFO. ........................................................................................................... 53
ANEXOS .............................................................................................................................. 73
Anexo 1. Cotización de tamiz con juego de fondo y tapa. ................................................... 75
Anexo 2. Cotización de kit de ANFO y surfactante para la prueba de contenido de
combustible. .......................................................................................................................... 77
Anexo 3. Cotización #1 de cristalería. .................................................................................. 79
Anexo 4. Cotización #2 de cristalería. .................................................................................. 80
Anexo 5. Diagrama de flujo del proceso de producción de ANFO. ..................................... 81
Anexo 6. MSDS. Hoja de datos de seguridad del nitrato de amonio. .................................. 83
Anexo 7. Certificado de control, análisis de nitrato de amonio Prillex LR. ......................... 87
Anexo 8. MSDS. Hoja de datos de seguridad del colorante utilizado. ................................. 88
Anexo 9. MSDS Hoja de datos de seguridad del Merpol-A. ................................................ 93
Anexo 10. MSDS Hoja de datos de seguridad del ANFO. ................................................... 97
Anexo 11. Glosario. ............................................................................................................ 101
Anexo 12. Gráfica de escala para obtener el contenido de combustible a partir del volumen
de aceite (Stepan Company) ............................................................................................... 102
ix
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 3.1. Desarrollo de la deflagración y de la detonación. ................................................ 9
Figura 3.2. Efecto del aluminio sobre la energía desarrollada con respecto a una misma
cantidad de ANFO. ............................................................................................................... 16
Figura 3.3. Influencia del contenido del agua sobre la velocidad de detonación. ................ 17
Figura 3.4. Variación de la energía termodinámica y la velocidad de detonación del ANFO
con el contenido de combustible. .......................................................................................... 18
Figura 3.5. Humos producidos por diferentes porcentajes de combustible. ......................... 19
Figura 5.1. Diagrama de flujo del proceso de fabricación de ANFO. .................................. 31
Figura 5.2. Gráfico de prueba de verificación de densidad. ............................................ 33
Figura 5.3. Gráfico de porcentaje de finos para las 16 tandas del día de trabajo. ................ 35
Figura 5.4. Gráfico para datos de prueba de verificación del contenido de combustible. .... 36
x
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 2.1. Propiedades físicas y químicas del diésel. ........................................................ 14
Cuadro 4.1. Sujetos informantes para lograr la investigación. ............................................. 23
Cuadro 5.1. Resultados de pruebas determinación de densidad. .......................................... 32
Cuadro 5.2. Resultados de prueba de granulometría, determinación de porcentaje de finos
por tanda. .............................................................................................................................. 34
Cuadro 5.3. Resultados de prueba de determinación de porcentaje de diésel. ..................... 36
1
CAPÍTULO 1
Planteamiento del problema
1.1. Introducción
La situación actual de la industria de explosivos industriales en Costa Rica está monopolizada
y el producto en cuestión es exclusivamente elaborado por la empresa donde se desarrollará
este proyecto. Esta empresa es la única en el país que produce este agente de voladura,
utilizado en la minería, construcción de carreteras y caminos, y demolición, el cual posee el
más bajo costo dentro de los explosivos industriales.
1.2. Antecedentes
Después de una investigación exhaustiva en las bases de datos de la Universidad de Costa
Rica se comprobó que no existen trabajos en este ámbito. Pero sí existen trabajos
internacionales que tratan el producto en cuestión. El más relevante fue elaborado por la
empresa Enaex, llamado Manual de Tronadora, la empresa es distribuidora de nitrato de
amonio y ANFO en varias de sus presentaciones. El trabajo se basa en generalidades de los
explosivos, y toca temas como las diferentes presentaciones del producto, pero no hace
referencia al control de calidad del producto.
1.3. Justificación
Esta empresa productora de este tipo de explosivo industrial está en constante crecimiento,
lo que hace indispensable mejorar la calidad de su agente de voladura y al mismo tiempo
disminuir sus costos. Los responsables de este tipo de industrias deben implementar la
optimización de la producción y garantizar la calidad. El desarrollo de este tipo de
laboratorios permite realizar pruebas simples para la verificación de la calidad del producto
que son de vital importancia en su aplicación.
En la actualidad, la planta de Explotec Costa Rica desea planificar y desarrollar un laboratorio
de control y verificación de la calidad de su producto in-situ. Este laboratorio les permitirá
2
realizar las pruebas para todos los lotes de producción, y certificar al cliente de que el
producto adquirido cuenta con todas las especificaciones técnicas para su aplicación.
Por lo anterior, se plantea llevar a cabo el diseño, instalación y puesta en marcha de un
laboratorio de control y verificación de la calidad en la planta, lo que conlleva la elaboración
de un manual de procedimientos que explique las pruebas requeridas para que el producto se
pueda certificar dentro de los parámetros requeridos.
Para poder cumplir con el objetivo general del proyecto, se realizará, en primera instancia
una investigación bibliográfica en la cual se estudian los explosivos y sus generalidades. Se
definirá el ANFO, que es el producto principal fabricado por la empresa interesada, y los
parámetros que tiene que cumplir este producto para tener el mejor desempeño en su uso.
Con la conclusión de este trabajo, la empresa contará con un laboratorio y un manual
detallado de las pruebas para la verificación de la calidad del ANFO que se desarrollará en
el laboratorio, quedando en posición clara para realizar las pruebas in-situ de verificación de
la calidad, y poder detectar fallas que permitan implementar mejoras en la línea de
producción, que sean reflejadas en la calidad del producto.
1.4. Problema
Procedimiento que se debe seguir para garantizar que el ANFO producido en la empresa,
cuenta con los parámetros requeridos y reúne los requisitos para garantizar la calidad del
producto en su uso.
1.5. Objetivo general
Elaborar un manual de procedimiento para la evaluación de calidad en la producción de
ANFO.
1.6. Objetivos específicos
1. Elaborar un diagrama de flujo del proceso de producción de ANFO.
3
2. Elaboración de manual de procedimiento para pruebas de evaluación de calidad para la
producción de ANFO.
3. Realizar la cotización de los principales equipos de laboratorio necesarios para realizar las
pruebas.
4. Implementar el manual de procedimientos para pruebas de control de calidad.
1.7. Limitaciones y alcances
La principal limitación para el desarrollo del presente trabajo es que no existen
investigaciones en este tema en Costa Rica. Además de las escasez de profesionales y
empresas en el tema de explosivos industriales, y más en específico en el agente de voladura
en estudio.
El alcance principal de esta investigación es que los resultados son válidos exclusivamente
para la empresa Explotec S.A. No obstante las conclusiones que se obtengan como resultado
de la investigación pueden ser útiles para otras empresas, siempre y cuando se realicen las
adecuaciones correspondientes.
El manual contempla exclusivamente tres pruebas, estas pruebas fueron definidas en
conjunto con la gerencia técnica de la empresa: densidad del ANFO, granulometría
(porcentaje de finos) y contenido de combustible. Las pruebas no son aplicables a las
variaciones del ANFO, como el ALANFO.
Dentro del desarrollo de este trabajo no se contempla el análisis estadístico de la
implementación de las pruebas de verificación de la calidad, este análisis no está dentro de
los objetivos y alcances del proyecto. El análisis estadístico es una etapa posterior al
desarrollo e implementación del manual de verificación de la calidad en la producción de
ANFO.
4
5
CAPÍTULO 2:
Aspectos Generales
A continuación se presentan una breve introducción de la empresa interesada, la información
expuesta a continuación fue suministrada mediante una entrevista semi-estructurada a varios
de los funcionarios más antiguos de la empresa Explotec S.A.
2.1. Marco contextual, características de la empresa
Explotec S.A. es una empresa dedicada a la comercialización de explosivos, accesorios y
agentes de voladura fundada en el año 2002, representantes de Austin Powder Internacional.
Explotec cuenta oficinas de representación en Costa Rica, Nicaragua y El Salvador.
Sus productos cuentan con los más altos estándares de calidad y seguridad, destinados para
la minería, construcción civil así como de la prospección petrolera y otros importantes
segmentos de los sectores productivos centroamericanos.
Explotec proporciona apoyo profesional y efectiva guía en áreas tan diversas como: la
explotación comercial minera a cielo abierto o subterráneo, obra de construcción civil y
demolición, prospección sísmica e ingeniería de explosivos en general. También laboran en
el área de perforación, demolición de piedras en área de construcción y recuperación de
anclajes de grúa.
Explotec realiza, además, servicios específicos para los proyectos, como:
Estudio del sitio para determinar los métodos y productos por utilizar.
Trámites legales, licencias y permisos para la adquisición y uso de explosivos.
Gestión de importaciones necesarias para proyectos.
Venta general de explosivos y accesorios.
Logística y custodia del transporte de explosivos.
Perforaciones y alquiler de equipo especializado para perforación.
Proceso de voladura en general.
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Medición de la vibración generada por el proceso de voladura.
Uno de las principales distinciones de Explotec es su estricto seguimiento de rigurosas
políticas de seguridad, siempre apegado a los más altos estándares de la normativa
internacional.
Misión de la empresa
Proporcionar un servicio que asegure la prosperidad de los proyectos de los clientes,
incidiendo en la calidad del producto y el servicio entregado.
Proporcionar el mejor servicio en el campo de perforación, voladuras y asistencia técnica
para contribuir a la prosperidad de nuestros clientes, ofreciendo calidad total en nuestros
productos y servicios.
Visión de la empresa
Ser una empresa reconocida por el alto profesionalismo de sus productos y servicios,
generando rentabilidad. El objetivo es establecer una relación estrecha con el cliente, conocer
de primera mano sus necesidades. Una empresa que innova y se distancia positivamente de
la competencia.
Busca ser una empresa rentable, reconocida por sus servicios en el área de fragmentación de
rocas. Con una estrecha relación y conocimiento de los clientes y sus necesidades. Una
empresa con innovación y eficiencia.
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CAPÍTULO 3:
Aspectos Generales de explosivos, voladuras y agentes de
voladura
Para poder definir los conceptos de explosivo y agentes de voladura, primero se debe conocer
del fenómeno que sufren los explosivos en su descomposición.
3.1. Explosión
La explosión es un fenómeno en el cual se libera gran cantidad de energía, en un tiempo muy
breve, dando lugar a la producción de un gran volumen de gases a elevada presión y
temperatura, acompañado de ruido, efectos luminosos y mecánicos violentos de carácter
vibratorio.
En una explosión, el volumen y la temperatura que alcanzan los gases dependen de la
composición química de la especie química o mezcla de especies químicas. La potencia
mecánica depende de la velocidad con la que se produce la reacción. La velocidad de
transformación depende de la naturaleza, densidad y grado de compresión del explosivo
(Mora Chamorro, 2013).
3.1.1. Clasificación de las explosiones
De acuerdo con la definición se puede clasificar las explosiones en tres grupos (Mora
Chamorro, 2013):
Explosiones físicas
Las explosiones físicas se producen como consecuencia de la liberación de presión a que se
ve sometida las sustancias que forman el explosivo. Es, sencillamente, una expansión brusca.
Explosión química
La explosión química se produce al reaccionar químicamente una sustancia o mezcla
explosiva por cualquier causa (interna o externa a la propia sustancia o mezcla explosiva),
8
convirtiéndose totalmente o en su mayor parte en gases, con desprendimiento de gran
cantidad de calor por lo que se desarrolla una gran potencia mecánica.
Explosión nuclear
Las explosiones nucleares están basadas en la enorme energía liberada en las reacciones al
nivel del núcleo atómico de determinados elementos.
3.1.2. Características de las reacciones explosivas
Las características de las reacciones explosivas se enlistan a continuación:
Gran velocidad de reacción.
Transformación total, o en su mayor parte, en gases.
Gran desprendimiento de calor.
3.2. Explosivo
Un explosivo es una sustancia o mezcla de sustancias de naturaleza química, cuya reacción
de descomposición (REDOX) adopta la descomposición definida en la detonación,
efectuándose en un tiempo muy breve con gran producción de calor, siendo sus productos
finales, en mayor parte, gaseosos, de tal modo que el calor generado en su reacción se
acumula en el gas producido, en forma de energía cinético-molecular, capaz de transformarse
en trabajo mecánico ( Kubota D. , 2007).
3.2.1. Fenómenos de los explosivos
Los explosivos presentan dos fenómenos, dependiendo de la velocidad, los cuales son la
deflagración y la detonación.
Deflagración
En la deflagración, la velocidad de reacción permite comunicar el calor por conductividad
térmica, por lo que su avance se produce por capas paralelas a su superficie. La velocidad de
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este fenómeno es función de la temperatura, presión y de su confinamiento, y puede alcanzar
órdenes de algunos metros o decenas de metros por segundo, pudiendo alcanzar una
velocidad de 2 000 m/s, en la Figura 3.1 se muestra gráficamente este fenómeno.
Detonación
La detonación es un fenómeno que se propaga en el medio inicial por dos fenómenos auto-
sostenidos mutuamente, uno físico (onda de choque) y otro químico (reacción química de
oxidación). La onda de choque, al actuar sobre una partícula, provoca su compresión
dinámica local, que calienta bruscamente la materia y produce su auto-inflamación, la cual
suministra la energía necesaria para mantener la onda de choque. La velocidad de detonación,
en función de la densidad, es del orden de magnitud de miles de metros por segundo (entre
2 000 m/s y 8 000 m/s) en la Figura 3.1 se muestra gráficamente este fenómeno (Mora
Chamorro, 2013).
3.2.2. Características de los explosivos antes de la detonación
En lo que se refiere al explosivo, previamente a su detonación, se debe considerar
características tales como la estabilidad, sensibilidad y densidad.
Figura 3.1. Desarrollo de la deflagración y de la detonación.
(López Jimeno, López Jimeno, & García Bermúdez, 2003).
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Estabilidad
Estabilidad se puede definir como la tendencia o facilidad de un explosivo para conservar su
constitución química, tanto frente a agentes internos como externos. Esta característica es
muy importante, ya que, cuando un explosivo comienza a descomponerse, existe el riesgo de
que el proceso se acelere de un modo incontrolable y se produzca una detonación.
Sensibilidad
La sensibilidad se puede definir como la facilidad de un explosivo para cambiar su estructura
química, por medio de una reacción explosiva, debido a causas mecánicas, térmicas,
eléctricas, entre otras. La posibilidad de empleo y seguridad de manejo de un explosivo está
ligada al conocimiento de su sensibilidad frente al calor, choque, frotamiento, onda de choque
y aptitud de iniciación.
Densidad de un explosivo
Se define la densidad de un explosivo como la cantidad de explosivo en peso por unidad de
volumen ( Kubota D. , 2007).
Densidad absoluta (real o peso absoluto): es el valor en gramos de peso de 1 cm3 de
explosivo sin intersticio alguno de aire.
Densidad gravimétrica: es el valor en gramos del peso de 1 litro de explosivo en
condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 0 °C).
3.2.3. Características de los explosivos durante de la detonación
Velocidad de detonación
La velocidad de detonación es la velocidad a las que viaja una onda de detonación en un
diámetro definido. En la velocidad de detonación de un explosivo con una naturaleza
determinada, una composición definida y un calor de explosión establecido pueden influir
una serie de variables, las cuales se nombran a continuación (López Jimeno, López Jimeno,
& García Bermúdez, 2003):
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Diámetro del cartucho.
Grado de confinamiento.
Densidad de carga.
Tamaño de partícula del explosivo.
Forma de iniciación, energía, lugar de iniciación.
Envejecimiento del explosivo.
Potencia
La potencia es la característica que disponen los explosivos y corresponde a la cantidad de
energía que se libera repentinamente. Esta energía depende de su composición y de la
formulación de los distintos componentes, de tal forma que se obtenga un balance de oxígeno
lo más adecuado posible a las necesidades.
Se relaciona la potencia de una forma directa con la velocidad de detonación, la temperatura
de la explosión y la raíz cúbica de la densidad de la sustancia explosiva.
La fórmula más utilizada es la siguiente (Tatiya, 2005):
P = 1.61 ∙ V ∙ T ∙ d ≡ [km/s] (2.1)
Donde;
V = Velocidad del detonación del explosivo, m/s.
T = Energía potencial del explosivo, J.
d = Densidad de dicho explosivo, kg/m3.
Calor de explosión
Se define como la energía térmica desarrollada en la descomposición de un explosivo. La
cantidad de calor producido en una explosión equivale a la energía liberada en la misma, ya
que, inicialmente, la energía es calorífica y esta produce después la energía mecánica, que es
la que se aprovecha al expandirse los gases de la explosión, creando una fuerza impulsora
que determina el trabajo rompedor.
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3.3. Agente de voladura, ANFO
Un agente de voladura es una mezcla de sustancias combustibles y oxidantes que no son
intrínsecamente explosivas por separado.
ANFO (ammonium nitrate/fuel oil)
El ANFO es un agente explosivo (agente de voladura) de baja densidad, se conocen con el
nombre de explosivos pulverulentos y comenzaron a emplearse en la década de los setenta.
Su consumo llega al 75 % dentro de los explosivos utilizados en el mundo.
3.3.1. Definición
ANFO se define como la mezcla de nitrato de amonio con aceite combustible, por sus siglas
en inglés (ammonium nitrate/fuel oil) (National Research Council Staff, 1997). Esta mezcla
contiene 94 % de nitrato de amonio y 6 % de combustible.
3.3.2. Historia
En 1947 tuvo lugar una desastrosa explosión de Nitrato Amónico en Texas City (Estados
Unidos), ya que esa sustancia se había intentado proteger con parafinas, y sólo un 1 % de
ésta ya constituía un buen combustible sensibilizante del nitrato de amonio.
Aparte de la propia catástrofe, este hecho hizo centrar la atención de los fabricantes de
explosivos en el potencial energético del nitrato de amonio y de sus posibilidades como
explosivo dado su bajo precio.
Cualquier sustancia combustible puede usarse con el nitrato de amonio para producir un
agente explosivo. En Estados Unidos a finales de los años 50 se empleaba polvo de carbón
pero, posteriormente, fue sustituido por combustibles líquidos ya que se conseguían mezclas
más íntimas y homogéneas con el nitrato de amonio. El producto que más se utiliza es el gas-
oil, que frente a otros líquidos como la gasolina, el keroseno, entre otros., presenta la ventaja
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de no tener un punto de volatilidad tan bajo y, por consiguiente, menor riesgo de explosiones
de vapor.
También se han utilizado aceites como combustible, pero tienen los inconvenientes de reducir
la sensibilidad a la iniciación y propagación, la velocidad de detonación y el rendimiento
energético. Debido a sus altas viscosidades tienden a permanecer en la superficie de los
gránulos de nitrato de amonio, ocupando los macro-poros. Actualmente, no está justificado
desde un punto de vista económico la sustitución total o parcial del gas-oil por aceites usados
debido a los inconvenientes que entrañan estos productos (López Jimeno, López Jimeno, &
García Bermúdez, 2003).
3.3.3. Materias primas en la producción de ANFO
Nitrato Amónico
El nitrato amónico (NH4NO3) es una sal inorgánica de color blanco cuya temperatura de
fusión es 160,6 °C. Aisladamente, no es un explosivo, pues sólo adquiere tal propiedad
cuando se mezcla con una pequeña cantidad de un combustible y reacciona violentamente
con él aportando oxígeno. Frente al aire que contiene el 21 % de oxígeno, el nitrato de amonio
posee el 60 %. Aunque el nitrato de amonio puede encontrarse en diversas formas, en la
fabricación de explosivos, se emplea aquel que se obtiene como partículas esféricas o prills
porosos, ya que posee mejores características para absorber y retener a los combustibles
líquidos y es fácilmente manipulable, sin que se produzcan apelmazamientos y adherencias.
La densidad del nitrato de amonio poroso es aproximadamente 0,8 g/cm3, mientras que las
densidades de las partículas del nitrato de amonio no poroso se acercan a la de los cristales
(1,72 g/cm3), pero con valores algo inferiores (1,40 g/cm3-1,45 g/cm3) debido a la micro-
porosidad. El nitrato de amonio de mayor densidad, no se emplea debido a que absorbe menos
al combustible, debido a que su porosidad es menor, y por lo tanto reacciona más lentamente
con él en el proceso de detonación. Normalmente, el nitrato de amonio utilizado tiene una
micro-porosidad del 15 %, que sumada a la macro-porosidad se eleva al 54 %.
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En cuanto al tamaño de las partículas suele variar entre 1 mm y 3 mm. El nitrato de amonio
en estado sólido, cuando se calienta por encima de 32,1 °C, cambia de forma cristalina. Esta
transición es acompañada de un aumento de volumen del 3,6 %, produciéndose la rotura de
los cristales en otros más pequeños. Cuando los cristales se enfrían en presencia de humedad
tienden a aglomerarse, formando grandes terrones.
La solubilidad del nitrato de amonio en el agua es grande y varía ampliamente con la
temperatura, de ahí que el ANFO no se utilice en barrenos con condiciones húmedas.
Combustible
El combustible utilizado como materia prima para la elaboración de ANFO es el diesel.
Cuadro 2.1. Propiedades físicas y químicas del diésel. (Refineria Costarricense de Petroleo,
2015)
Propiedades Descripción
Olor Característico del petróleo
Apariencia Claro y brillante
Punto de inflamación 52 °C mín
Presión de vapor > 0.5 kPa a 40°C
Densidad relativa 0.9 g/mL
Solubilidad en agua Insoluble
Propiedades explosivas Puede formar mezclas de vapor-aire
explosivas/inflamables
Punto de ebullición 150 °C
pH Neutro
Estabilidad química Estable
Incompatibilidad con otros materiales Agentes oxidantes fuertes, ácidos
fuertes y productos cáusticos
Productos de la descomposición CO2 (CO, HC y otros productos
pueden desprenderse bajo
combustión incompleta).
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3.3.4. Propiedades de ANFO
Tamaño y tipo de grano
Tienen forma de granos, 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/g.
Sensibilidad
Por sensibilidad se entiende la facilidad que tiene un explosivo para ser detonado. Los
ANFOs son explosivos de detonación “no ideal”(o sensibilidad controlada), es decir, son
muy insensibles, cualidad útil para evitar accidentes, pero puede provocar el fallo en el
barreno. En la mayoría de los casos se usan como carga de columna, siendo la carga de fondo
las emulsiones sensitivas, encargándose estas de la correcta explosión de toda la carga (Mora
Chamorro, 2013).
3.3.5. Variación en la composición del ANFO: ALANFO
Como la densidad del ANFO es baja, la energía que resulta por unidad de longitud de
columna es pequeña. Para elevar esa energía, desde el año 1968 se viene añadiendo a ese
agente explosivo productos como el Aluminio con buenos resultados técnicos y económicos,
sobre todo cuando las rocas son masivas y los costos de perforación altos.
Cuando el aluminio se mezcla con el nitrato amónico y la cantidad es pequeña, la reacción
que tiene lugar es:
2AI + 3NH4NO3 → 3N2 + 6H2O + Al2O + 6913.5 J/g (2.2)
Pero si el porcentaje de aluminio es mayor, la reacción que se produce es:
2AI + NH4NO3 → N2 + 2H2 + Al2O3 + 9637 J/g (2.3)
En la Figura 3.2 se indica la energía producida por el ALANFO con respecto al ANFO para
diferentes cantidades de metal añadidas.
16
Figura 3.2. Efecto del aluminio sobre la energía desarrollada con respecto a una
misma cantidad de ANFO.
(López Jimeno, López Jimeno, & García Bermúdez, 2003)
El límite práctico de contenido de aluminio, por cuestiones de rendimiento y economía se
encuentra entre el 13 % y el 15 %. Porcentajes superiores al 25 % hacen disminuir la
eficiencia energética. Las especificaciones que debe cumplir el aluminio son: en cuanto al
tamaño que se encuentre casi el 100 % entre las 20 y las 150 mallas y en cuanto a la pureza
que sea superior al 94 %.
En estos agentes explosivos, la pureza no es tan crítica como en los hidrogeles, ya que no es
de temer la acción galvánica producida por los cambios de pH. Esto significa que restos de
aluminio de otros procesos pueden emplearse en la fabricación del ALANFO. El límite
inferior de tamaño es debido a que si el Aluminio está en forma de polvo pueden producirse
explosiones incontroladas.
3.3.5. Principales factores que afectan la calidad del ANFO
Contenido de agua en el ANFO
Al igual que con el nitrato de amonio, el agua es el principal enemigo del ANFO, pues
absorbe una gran cantidad de calor para su vaporización y baja considerablemente la potencia
del explosivo. En la Figura 3.3 se muestra como la velocidad de detonación disminuye
considerablemente con el porcentaje de agua de 0 % a 10 %, este gráfico, en cargas de 76
17
mm de diámetro. Una humedad superior al 10 % produce la insensibilización de este agente
de voladura. En tales casos, el único recurso de empleo consiste en envolver al ANFO en
bolsas plásticas cilíndricas.
Figura 3.3. Influencia del contenido del agua sobre la velocidad de detonación.
(López Jimeno, López Jimeno, & García Bermúdez, 2003)
Densidad del ANFO
Las características explosivas del ANFO varían también con la densidad, conforme ésta
aumenta la velocidad de detonación se eleva, pero también es más difícil conseguir la
iniciación. Por encima de una densidad de 1,2 g/cm3 el ANFO se vuelve inerte, no pudiendo
ser detonado o haciéndolo sólo en el área inmediata al iniciador.
Granulometría del ANFO
El tamaño de los gránulos de nitrato de amonio influye a su vez en la densidad del explosivo.
Así, cuando el ANFO se reduce a menos de 100 mallas, su densidad a granel pasa a ser 0,6
g/cm3, lo que significa que si se quiere conseguir una densidad normal entre 0,8 g/cm3 y 0,85
g/cm3 para alcanzar características aceptables de detonación será preciso vibrarlo o
compactarlo (López Jimeno, López Jimeno, & García Bermúdez, 2003).
18
Contenido de diesel
El contenido de combustible juega un papel muy importante sobre las diferentes propiedades
del ANFO. La reacción de descomposición del sistema equilibrado en oxígeno es:
3NH4NO3 + CH2 → 3N2 + 7H2O + CO2 (2.4)
Se producen alrededor de unas 920 kcal/kg, que puede ser inferior en los productos
comerciales según el contenido en materias inertes, y un volumen de gases de 970 L. La
mezcla estequiometrica corresponde a un 95,3 % de nitrato de amonio y un 5,7 % de gas-oil,
que equivalen a 3,7 L de éste último por cada 50 kg de nitrato de amonio. La influencia que
tiene el porcentaje de combustible sobre la energía desprendida y velocidad de detonación es
óptima cuando se tiene un 5 % de combustible, como se aprecia en la Figura 3.4 (López
Jimeno, López Jimeno, & García Bermúdez, 2003).
Figura 3.4. Variación de la energía termodinámica y la velocidad de detonación del
ANFO con el contenido de combustible. (López Jimeno, López Jimeno, & García Bermúdez, 2003).
No interesan ni porcentajes inferiores ni superiores al indicado, si se pretende obtener el
máximo rendimiento en las voladuras. En ocasiones, como por ejemplo épocas de verano, se
suele añadir más combustible al ANFO, pues puede llegar a perderse por evaporación hasta
el 50 % del combustible, disminuyendo de manera importante en la eficiencia.
19
Figura 3.5. Humos producidos por diferentes porcentajes de combustible. (López Jimeno, López Jimeno, & García Bermúdez, 2003).
El contenido de combustible afecta a la cantidad de gases nocivos desprendidos en la
explosión (CO+NO), como se aprecia en la Figura 3.5. Cuando en las voladuras los humos
producidos tienen color naranja, ello es un indicativo de un porcentaje insuficiente de gas-
oil, o bien que el ANFO ha absorbido agua de los barrenos o no se ha iniciado correctamente.
La variación de sensibilidad también se ve modificada con la cantidad de combustible, pues
con un porcentaje de combustible, la iniciación puede conseguirse con un detonador, aunque
la energía disponible es muy baja, y con una cantidad superior al 7 % la sensibilidad decrece
notablemente (López Jimeno, López Jimeno, & García Bermúdez, 2003).
La reacción de la descomposición de un explosivo da como resultado una oxidación completa
de todos sus componentes. La validez de esta suposición dependerá de la composición
correcta y del tamaño del prill.
En el caso de que la cantidad de combustible excede al 6 %, la mezcla resultante se convierte
en deficiente en oxígeno, resultando en la formación de monóxido de carbono, más tóxico
que el relativamente inofensivo dióxido de carbono CO2. Aunque la energía de reacción
también disminuye con el exceso de combustible, esta disminución es menor que la que
ocurre para el exceso de oxígeno. De las dos alternativas, es mejor tener un ligero exceso de
20
petróleo, de manera que la formulación más común de ANFO tiene 6 % de combustible
(López Jimeno, López Jimeno, & García Bermúdez, 2003).
La reacción del aluminio durante la detonación produce el óxido metálico sólido Al2O;
ningún producto gaseoso con aluminio se produce en la reacción de detonación. El aluminio,
por lo tanto, reduce la formación de gas, atrayendo algo del oxígeno que de otra forma estaría
disponible en la reacción para producir vapor o dióxido de carbono. La ecuación de la
reacción química del ANFO con aluminio está dada por ( Kubota D. , 2007):
3NH4NO3 + XCH2 + 2(1 − X)Al → (6 + X)H2O + 3N2 + XCO2 + (1 − X)Al2O3 (2.5)
Donde X≤1, el aluminio se añade hasta un 15 % en peso, pero es más común entre 5 y 10 en
peso. De la ecuación el 5 % de aluminio requerirá una reducción en el contenido de
combustible de 5.7 % a 4 % para un balance de oxígeno perfecto y también reducirá el
volumen total de gas de 11 moles.
Es claro en la ecuación, que el aluminio actúa como un combustible en la reacción de
descomposición del nitrato de amonio. El beneficio del aluminio como aditivo, está en el
muy alto calor de formación del óxido de aluminio, aproximadamente 16.25 MJ/Kg. Esta
formación de calor repercute en un considerable aumento en la temperatura de los productos
gaseosos, el que a su vez produce un incremento de la presión de los gases en el pozo (
Kubota D. , 2007).
El aumento de presión causado por el aumento de la temperatura de los gases más que
compensa la reducción en el volumen de gas producido, de manera que el efecto neto de
añadir aluminio es aumentar la energía disponible teórica, principalmente mediante un
aumento de la energía de levantamiento.
Si el aluminio se añade como un combustible para contribuir totalmente a la energía del
explosivo, éste debe cumplir estrictas especificaciones de tamaño. El aluminio se añade en
forma metálica, generalmente como polvo. Si el tamaño del grano del aluminio es muy
grueso, el tiempo disponible para la oxidación será inadecuado para permitir una reacción
21
completa del elemento, y el beneficio total no se obtendrá. Además, bajo estas condiciones,
tenderá a existir un exceso de oxígeno (insuficiente combustible), y se generarán humos de
óxidos nitrosos. Si el polvo de aluminio es muy fino, es muy riesgoso manejarlo, ya que el
polvo en sí se convierte en un riesgo de explosión. El tamaño ideal para el polvo parece estar
en el rango de 70 a 100 mallas (Mora Chamorro, 2013).
22
23
CAPÍTULO 4:
Marco metodológico
4.1. Tipo de estudio y enfoque
En el presente estudio se pretende desarrollar, describir y someter a prueba los
procedimientos, que permitan verificar la calidad del producto mediante el desarrollo de un
laboratorio de control y verificación de la calidad del ANFO. Este laboratorio permitirá a la
empresa realizar las pruebas para todos los lotes de producción, y certificar que el producto
que se ofrece cuenta con todas las especificaciones técnicas para el mejor desempeño en el
campo.
4.2. Población: sujetos informantes para lograr la investigación
Cuadro 4.1. Sujetos informantes para lograr la investigación.
Puesto Cantidad de personas
Gerente general 1
Gerente técnico 1
Operarios 8
Ex-encargado de calidad de Empresa socia de la interesada 1
TOTAL 11
A estos informantes se les realizó una entrevista semi estructurada. Por confidencialidad de
los informantes no se revelan los nombres ni los datos personales.
4.3. Muestra
No se trabajó con muestra sino con la totalidad de los informantes como se indica en el cuadro
anterior.
24
4.4. Metodología empleada
La investigación se hizo en el campo, planta industrial Explotec Costa Rica, donde
predominó la observación y la interacción con el personal operativo, el cual cumple un papel
fundamental en la descripción del proceso de producción de ANFO. La implementación del
manual de verificación de la calidad en la producción de ANFO va a permitir a la empresa
garantizar la calidad del producto que ofrece.
Para poder describir el sistema de producción, fue primero necesario llevar una inducción del
proceso de producción de ANFO. Posteriormente, se realizaron una serie de visitas a la línea
de producción de ANFO, y se comprendió el funcionamiento del sistema de manera
detallada.
La línea de producción descrita más adelante fue desarrollada empíricamente por los
colaboradores de la empresa, por lo cual, para desarrollar la descripción del proceso y el
diagrama de flujo, se conversó con algunos de los involucrados en el montaje de la línea de
producción. Con la ayuda de los operarios se midió las longitudes de la línea de producción.
Las visitas a planta de Explotec Costa Rica y la colaboración de los operarios, fueron clave
para la descripción del proceso y la elaboración del diagrama de flujo, ya que la empresa no
cuenta con documentos ni planos de la línea de producción.
Para la elaboración del manual de procedimientos para pruebas de evaluación de la calidad
se contó con la colaboración de un funcionario de trabajo en la empresa Austin Powder que
en el pasado producía ANFO, y realizaba las pruebas de evaluación de la calidad para esa
empresa. Austin dejo de producir este producto, y comenzó a comprarlo a Explotec. En
Austin evaluaban los parámetros de densidad, granulometría, velocidad de detonación y
contenido de diésel, siendo este último evaluado por un método de separación fraccionado,
el cual era poco práctico ya que cada prueba se tardaba más de dos horas.
Una vez definidas las pruebas de interés por la gerencia y el departamento técnico. Las
pruebas definidas fueron: densidad, granulometría y contenido de combustible; dejando de
25
lado la prueba de velocidad de detonación, ya que si las tres seleccionadas están dentro de
los parámetros aceptables, la velocidad de detonación va a ser la adecuada. Además, para
hacer la prueba de velocidad de detonación se requiere de una gran área, alejada y con una
amplia lista de medidas de seguridad por cumplir, ya que para esta prueba se requiere llevar
a cabo una explosión.
Para la cotización y compra de los equipos requeridos para la implementación del manual,
por conveniencia de la empresa, se contactó a los proveedores de la empresa. A los
proveedores se les solicito preformas, para la correspondiente aprobación de compra.
Para implementar el manual de verificación de la calidad en la producción de ANFO, la
empresa adquirió los equipos cotizados. Se destinó un espacio con las condiciones adecuadas
como agua, luz y mesas, para el desarrollo de las pruebas.
Posterior a la instalación del laboratorio, para fines demostrativos de este trabajo, se realizan
las pruebas de verificación de la calidad, para un día de producción, en este caso se tomó el
día 04 de junio del 2015. Este día se procesaron 16 tandas, que corresponden a una
producción de 746 sacos de ANFO; corresponde al lote de producción 398.
26
27
Capítulo 5:
Resultados
5.1. Elaboración del manual de procedimientos para pruebas de evaluación
de calidad en la producción de ANFO.
Se elaboró el manual de procedimientos de pruebas de verificación de la calidad. El cual
contiene introducción, procedimientos de cada una de las pruebas y el documento que
certifica y expone los resultados de las pruebas.
Cada una de las pruebas expone los siguiente puntos: nombre de la prueba, objetivo, alcance,
características de la muestra, aparatos y equipos a utilizar, condiciones ambientales (en caso
de ser requeridas), descripción del procedimiento, y análisis y cálculos de los datos.
El manual de procedimientos para pruebas de verificación de la calidad en la producción de
ANFO, se muestra en el Apéndice 2.
5.2. Resultados de las entrevistas
Entrevista con el gerente general de la empresa
El gerente general expresa la necesidad y el interés de la empresa por desarrollar el sistema
de evaluación y control de calidad. Este debe enfocarse en los parámetros adecuados a las
necesidades básicas del uso del producto, para que este producto tenga el adecuado
funcionamiento en el campo.
Entrevista con el gerente técnico
El gerente técnico realiza una introducción en el tema de explosivos, y una explicación de la
producción y uso del producto en terreno. Señala los tres indicadores de la buena calidad del
producto, los cuales son, densidad, granulometría y contenido de diésel.
28
Además se conversó con el ex encargado del laboratorio de calidad de una empresa de
explosivos industriales, Austin Powder, esta empresa actualmente no produce ANFO. Este
colaborador realiza una introducción en la manera en que el realizaba las pruebas de la
calidad al agente de voladura. Este señala que se debe medir la densidad, el porcentaje de
finos, el porcentaje de diésel en el producto y la velocidad de detonación, esta última está
directamente ligada con las tres primeras pruebas.
Entrevista con los operarios de la planta
Estas entrevistas se realizaron mediante observación participativa, a través de una pasantía
en la planta Explotec Costa Rica, se convivió y estudio el proceso de producción de ANFO.
Mediante esta pasantía se adquirió gran parte del conocimiento en el proceso de producción
de ANFO. Se observó en detalle el proceso de producción, se convivió con los problemas y
contra tiempos presentes en una planta de este tipo.
5.3. Descripción del proceso de elaboración de ANFO
La línea de producción descrita a continuación fue desarrollada empíricamente por los
colaboradores de la empresa. Es un procedimiento empírico, no obstante se sugiere que se
haga una investigación posterior que garantice que el procedimiento es eficiente, y no
ocasiona efectos secundarios.
El proceso inicia en la bodega de almacenamiento de nitrato de amonio de baja densidad,
insumo que actualmente es importado de Chile (Ver MSDS, Hoja de datos de seguridad del
nitrato de amonio de baja densidad se muestra en Anexo 6, y el Certificado de control análisis
nitrato de amonio Prillex LR, Anexo 7). La presentación del nitrato de amonio es en sacos de
1.100 kg que se almacenan en filas en columnas de 2 sacos, máximo, esto debido a la
resistencia máxima de 2400 kg sobre cada uno de los sacos de nitrato de amonio de 1.100
kg. Luego, con un equipo de montacargas es transportado hasta la mesa hidráulica, para que
ésta descargue el nitrato de amonio en la tolva de descarga.
29
El proceso de descarga dura aproximadamente 5 minutos, el cual contempla el descenso a
través del embudo, que consta de una ranura de 22 mm de ancho y 20 cm de largo.
Desde el lugar donde está la tolva de descarga de nitrato de amonio, se toma el tiempo de
descarga del nitrato de amonio de baja densidad, así como también el tiempo de descarga de
cada tanda. La medición del tiempo que tarda el nitrato de amonio en bajar por la tolva es
tomado manualmente, la medición del tiempo que se inyecta el diésel es dado por un
cronómetro automático, este se activa al encender la bomba de inyección de diésel y se
detiene al apagar la misma. Esto se hace cuando el operario observa que no hay prills
(gránulos de nitrato de amonio) en la tolva. La medición de la cantidad de diesel expedida en
cada tanda, es automática, esto gracias al sistema conectado a la bomba de diesel. La
medición se inicia al encender la bomba y se termina al apagarla, pero de igual forma la
ignición y apagado de la bomba está a cargo del operario.
Para cada saco de 1100 kg de nitrato de amonio, debe agregar un valor lo más próximo al 6%
de diesel, que corresponden a 66 kg de diesel (el diesel tiene una densidad de 0.85 kg/L). Al
hacer el cálculo se obtiene que son necesario 77.65 L de diésel, este valor es el ideal. No
obstante se trabaja con los valores de 5.6 % a 6.0 % de contenido de diésel, por lo que la
inyección de diésel varía entre 72.47 L a 77.65 L de diésel.
En el caso de la línea de diésel, el diésel llega a la empresa y se descarga directamente al
tanque de almacenamiento, por un ducto ubicado a la orilla de calle, para mayor facilidad,
donde uno de los operarios le agrega tinte rojo (Anitech rojo 24, la hoja de datos de seguridad
de este colorante se muestra en el Anexo 8); este tinte es agregado al proceso para poder
observar la coloración rosada en el ANFO, y poder diagnosticar, a simple vista, una mezcla
¨homogénea¨ del diesel absorbido por los prills de nitrato de amonio.
El diesel con coloración roja se almacena en el tanque de 3,5 m3, este está conectado por
medio de una tubería de 1½ pulgadas, hecha de acero, a la bomba de trasiego, la cual es la
encargada de enviar esta sustancia al aspersor, donde el diesel entra en contacto con el nitrato
de amonio, para ser absorbido.
30
El diesel pasa por dos filtros para evitar cualquier tipo de contaminación (partículas
suspendidas) dentro del sistema antes y después de la bomba. Cada filtro posee dos
manómetros para calcular la caída de presión. La línea de diésel continúa con una válvula de
solenoide, la cual posee dos manómetros para calcular la caída de presión.
En el compartimiento de mezclado, se mezcla el nitrato de amonio con el diesel colorado con
tinte rojo, pasando inmediatamente a un tornillo sinfín de 6 metros de longitud; movido por
un motor de 7,5 HP. El ANFO termina de ser transportado por un tornillo sin fin de 3 ½ in de
diámetro y 20 m de largo, con un ángulo de inclinación de aproximadamente 35°, movido
por un motor de 1,4 HP.
El tornillo sin fin descarga el ANFO en la tolva, esta tolva ésta conectada directamente a la
empacadora de ANFO, la cual hace descargas de 25 kg de producto. Esta descarga se lleva a
cabo al activar un sensor por el operario, el cual previamente coloca un saco de capacidad de
25 kg para empacar el producto. Este saco consta de una bolsa de polietileno dentro de una
bolsa de polipropileno, diseñando para contener ANFO lo más herméticamente posible, para
evitar el ingreso de humedad al empaque. Se coloca una gasa plástica a la bolsa polietileno,
la cual está dentro del saco. El producto empacado se coloca en una cinta transportadora, la
cual pasa la bolsa de polipropileno por una cosedora industrial y simultáneamente una
máquina impresora, imprime en el saco la fecha, el número de lote de producción y un
contador. El producto queda listo para ser almacenado y despachado posteriormente.
31
Figura 5.1. Diagrama de flujo del proceso de fabricación de ANFO.
Para consultar de diagrama de flujo de proceso en mayor detalle ver Anexo 5.
5.4. Montaje del laboratorio
La empresa destinó un lugar y lo adaptó a las necesidades básicas y fundamentales para la
realización de las tres pruebas deseadas. En el Anexo 1, enlistan los equipos y cristalería
necesaria para las pruebas. Este lugar cuenta con corriente eléctrica, ventilación, internet
inalámbrico, agua, luz, además de un área para la realización de las pruebas.
Esta área se encuentra dentro de la planta de Explotec Costa Rica. Es un área aproximada de
10 m2. Los detalles del montaje y adecuación para el espacio destinado al laboratorio fueron
desarrollados por la empresa, por solicitud de la empresa no se detallan en este documento.
La empresa adquirió todo lo necesario y equipó el laboratorio con lo indispensable para su
correcto funcionamiento. La empresa adquirió los equipos que se muestran en el Anexo 1,
Anexo 2, Anexo 3 y Anexo 4.
32
Posterior al desarrollo del manual de procedimientos, al montaje del espacio destinado al
laboratorio y a la compra de los equipos, se pone en marcha la implementación de las pruebas
de verificación de la calidad del ANFO.
5.5. Resultados de las pruebas en laboratorio
Con la aplicación de las pruebas se obtuvieron los resultados que se describen en la siguiente
sección, para la verificación de los procedimientos descritos. Se muestra las pruebas para un
lote de producción en un día de trabajo promedio, en el cual se procesaron 16 tandas para un
total de 746 sacos de producto terminado.
5.5.1. Prueba de densidad
A continuación se muestra los resultados de implementar la prueba de verificación de la
densidad. Para el lote de producción 398 con fecha del 04 junio del 2015, en el cual se
procesaron 16 tandas.
Cuadro 5.1. Resultados de pruebas determinación de densidad.
Tanda Volumen (mL) Masa (g ± 0.1 g) Densidad (g/mL ±
0.0001 g/mL)
1 250 200.2 0.8008
2 250 199.0 0.7960
3 250 200.0 0.8000
4 250 200.3 0.8012
5 250 195.0 0.7800
6 250 201.9 0.8076
7 250 200.5 0.8020
8 250 199.6 0.7984
9 250 198.8 0.7952
10 250 197.9 0.7916
11 250 202.6 0.8104
12 250 197.8 0.7912
13 250 200.1 0.8004
14 250 200.4 0.8016
15 250 200.8 0.8032
16 250 201.5 0.8060
33
Figura 5.2. Gráfico de prueba de verificación de densidad.
Los valores obtenidos de la prueba de densidad se encuentran dentro del ámbito requerido
que es entre (0.76 a 0.82) g/mL como ya se explicó en el Capítulo 3. Para este dia de trabajo
se obtuvieron valores entre (0.78 a 0.81) g/mL. Con lo cual se puede concluir que la prueba
de densidad es adecuada y se obtienen los resultados deseados.
En la Figura 5.2 se ilustra la variación de la densidad para las 16 tandas, las cuales están
dentro del ámbito de interés.
5.5.2. Prueba de granulometría
A continuación se muestra los resultados de implementar la prueba de verificación de
contenido de finos mediante un tamiz número 20 ASTM. Para el lote de producción 398 con
fecha del 04 junio del 2015, en el cual se procesaron 16 tandas. Tomando como masa inicial
100 g.
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Den
sid
ad (
g/m
L)
Número de muestra
Prueba de Densidad
34
Cuadro 5.2. Resultados de prueba de granulometría, determinación de porcentaje de finos
por tanda.
Tanda Retenido (g ± 0.1g) Finos (g ± 0.1g)
1 99.5 0.5
2 99.7 0.3
3 99.3 0.7
4 99.3 0.7
5 99.9 0.1
6 99.4 0.6
7 99.2 0.8
8 99.6 0.4
9 99.6 0.4
10 99.7 0.3
11 99.1 0.9
12 99.7 0.3
13 99.5 0.5
14 99.5 0.5
15 99.5 0.5
16 99.4 0.6
Para la prueba de verificación de contenido de finos, se obtienen los resultados requeridos,
ya que si la prueba de verificación de la densidad está dentro del ámbito requerido, el
porcentaje de finos va a ser menor al 1 %, el cual es el buscado.
En la Figura 5.3 se ilustran los resultados para la prueba de verificación de contenido de finos
para cada tanda.
35
Figura 5.3. Gráfico de porcentaje de finos para las 16 tandas del día de trabajo.
5.5.3. Prueba de contenido de diesel
A continuación se muestra los resultados de implementar la prueba de verificación de
contenido diesel, utilizando Merpol-A como separador de la fase acuosa y aceitosa. Para el
lote de producción 398 con fecha del 04 junio del 2015, en el cual se procesaron 16 tandas.
En el Cuadro 5.3 se muestran los resultados obtenidos de la prueba de verificación del
contenido de combustible, los resultados están dentro del porcentaje de combustible
requerido, ya que los litros de combustible agregados también son los adecuados,
manteniendo un valor porcentual entre (5.6 a 6.0) % de contenido de combustible. La
variación que se presenta es por el grado de compactación que tenga los sacos de 1.100 kg
de nitrato de amonio al ingresar a la tolva donde inicia el proceso. Estos resultados obtenidos
se ilustran el la Figura 5.4.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Po
rcen
taje
de
fino
s (%
)
Número de muestra
Porcentaje de finos
36
Cuadro 5.3. Resultados de prueba de determinación de porcentaje de diésel.
Tanda Volumen
observado (mL
± 0.1 mL)
Porcentaje de contenido
de diésel (%)
Consumo de
combustible (L ±
0.01 L)
1 3.4 5.75 74.41
2 3.5 5.89 76.30
3 3.6 6.04 78.19
4 3.4 5.75 74.41
5 3.5 5.89 76.30
6 3.4 5.75 74.41
7 3.5 5.89 76.30
8 3.4 5.75 74.41
9 3.5 5.89 76.30
10 3.6 6.04 78.19
11 3.4 5.75 74.41
12 3.5 5.89 76.30
13 3.5 5.89 76.30
14 3.6 6.04 78.19
15 3.5 5.89 76.30
16 3.4 5.75 74.41
Figura 5.4. Gráfico para datos de prueba de verificación del contenido de combustible.
4.5
5
5.5
6
6.5
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
po
rcen
taje
de
conte
nid
o d
e co
mb
ust
ible
Número de muestra
Porcentaje de contenido de combustible (%)
37
CAPÍTULO 6:
Conclusiones y recomendaciones
6.1. Conclusiones
Como parte de la estandarización de proceso de producción de ANFO se desarrolló un
manual de procedimientos para las pruebas de evaluación de calidad en la producción del
ANFO, con el objetivo de lograr garantizar la calidad del producto final por medio de pruebas
a muestras representativas de cada uno de los lotes de producción diarios. Obteniendo
homogeneidad en los lotes de producción y garantizando que todos se encuentren dentro de
los estándares de calidad requeridos para su uso.
El manual de procedimientos de pruebas de evaluación de la calidad, se realizó con la
finalidad de que el usuario del laboratorio tenga una guía simple y detallada, para llevar a
cabo los procedimientos de las pruebas de la evaluación de la calidad de la manera correcta,
obteniendo así resultados confiables.
De acuerdo a las visitas realizadas a la planta Explotec Costa Rica, y de acuerdo a la
investigación previa se elaboró un diagrama de flujo detallado del proceso de producción de
ANFO, con el cual no contaba la empresa, esto permite tener un mejor control de las etapas
del proceso.
Como parte de la investigación previa en torno al agente de voladura en cuestión, ANFO, se
determina que se deberán implementar las pruebas de: densidad, granulometría y contenidos
del diésel, para obtener producto con las características requeridas por los clientes para su
uso en el campo.
Como muestra representativa al manual, se realizaron pruebas de verificación de la calidad
al lote 398, los resultados obtenidos en las pruebas realizados fueron satisfactorios, ya que se
encuentran dentro de los ámbitos requeridos para cada una de la pruebas de verificación de
la calidad del ANFO.
38
Con la aplicación correcta del manual de procedimientos para pruebas de evaluación de
calidad se garantizan las condiciones de funcionamiento químico y físico óptimas del
producto, a la hora de ser utilizado en voladuras.
Con la implementación del manual se tiene información con fundamento científico para
respaldar la calidad de los lotes de ANFO que se producen y envían a cada uno de los clientes,
superando así los criterios subjetivos con los que se había venido revisando la producción en
el pasado.
39
6.2. Recomendaciones
Se recomienda realizar capacitaciones en cada uno de los puestos de los operarios,
para que estos sean los filtros de evaluación de calidad in-situ para la producción de
ANFO. Esto con el fin de mejorar el desempeño de los operarios.
Conocer las generalidades de uso y seguridad en un laboratorio, para lograr un
mejor y más seguro uso del mismo. Esto con el fin de obtener resultados confiables
y evitar algún accidente dentro del laboratorio que atente contra la salud del usuario
del laboratorio.
Nunca se debe realizar un experimento sin conocer antes las reglas de seguridad y
procedimientos que se aplican al trabajo de laboratorio. De igual manera se debe
utilizar el equipo de seguridad personal necesario.
Aplicar el manual con base en capacitaciones previas: 1. Uso, manejo y
almacenamiento de explosivos. 2. Manejo, uso y cuidados generales dentro de un
laboratorio. 3. Procedimientos de pruebas de verificación de la calidad del ANFO.
Desarrollar un análisis estadístico para ser puesto en práctica para complementar las
pruebas de verificación de la calidad de ANFO.
Se debe mantener la inyección de diésel en el proceso entre (72.47 y 77.65) L por
tanda de 1 100 kg de nitrato de amonio.
Los finos no deben exceder el 1 % de masa en el producto terminado.
Almacenar por medio de una base de datos, por lote, fecha de producción y cliente,
de todas las pruebas realizadas siguiendo el manual de procedimientos.
40
41
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44
45
APÉNDICES
46
47
Apéndice 1. Componentes y costos del laboratorio
Justificación de la adquisición del laboratorio.
1. Llenar el vacío de que la empresa no poseía el instrumental necesario para
comprobar la eficiencia del producto elaborado.
2. Al tener el laboratorio instalado se va a continuar con el proceso de convalidación
de eficiencia del producto.
3. Se adquirió el material necesario para desarrollar las pruebas del proceso de
investigación desarrollado en el presenta trabajo.
Instrumentación adquirida:
Malla tamiz No. 20. (Ver Anexo 1.)
Juego de tapa y platillo de fondo, para el tamiz. (Ver Anexo 1.)
Kit de prueba para ANFO, (Ver Anexo 2.)
Balanza de laboratorio 500g/0.1g (Ver Anexo 3.)
Cronometro digital (Ver Anexo 3.)
Cristalería necesaria para el desarrollo de las pruebas en el laboratorio (Ver Anexo
3.)
Termómetro (Ver Anexo 4.)
Lava ojos de vidrio (Ver Anexo 4.)
48
A.1.1. Equipo para prueba de medición de densidad
1. Embudo de espiga larga
2. Probeta
3. Balanza de precisión con 2 decimales.
4. Espátula
1
2
3
4
49
A.1.2. Equipo para prueba de granulometría.
1. Tamiz con fondo y tapa. Malla #20 ASTM
2. Beaker
3. Balanza de precisión con 2 decimales.
4. Espátula
1 2
3
4
50
Certificado de tamiz
51
A.1.3. Equipo de prueba de contenido de Diesel
1. Embudo
2. Surfactante: Merpol-A
3. Probeta
4. Balón de cuello graduado
5. Agua a 40°C-50°C
6. Gotero
7. Espátula
8. Termómetro
1
2
3
4
5
8
6
7
52
Certificado del balón de cuello graduado
53
Apéndice 2. Manual de procedimientos para pruebas de evaluación de calidad
en la producción de ANFO.
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01 Marzo 2016
MANUAL DE PROCEDIMIENTOS PARA PRUEBAS DE EVALUACIÓN DE
CALIDAD EN LA PRODUCCIÓN DE ANFO.
Objetivo general: Establecer el manual de procedimientos para las pruebas de
evaluación de calidad en la producción de ANFO.
1. Cuidados generales dentro de un laboratorio
Nunca se debe realizar un experimento sin conocer antes las reglas de seguridad y
procedimientos que se aplican al trabajo de laboratorio. De igual manera se debe utilizar
el equipo de seguridad personal necesario. A continuación se enlistan las reglas
fundamentales de seguridad dentro de un laboratorio:
o Se debe tener claro el uso y el manejo de los equipos; de igual forma se debe
conocer el uso y la toxicidad de los químicos a utilizar en el experimento o la
prueba.
o Se debe utilizar todo el equipo de seguridad personal. El uso de ropa apropiada en
el laboratorio es de suma importancia, es recomendable la utilización de batas de
tela blancas, preferiblemente de algodón; es de uso obligatorio los zapatos
totalmente cerrados de suela de caucho; se debe utilizar la protección apropiada en
los ojos, en caso de existir riesgo de salpicadura se debe utilizar lentes de plástico
con reguardo lateral.
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Versión #01 Manual de Pruebas
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02 Marzo 2016
o Es prohibido consumir alimentos o bebidas, de igual forma se prohíbe fumar cerca
de las áreas donde se use o almacene sustancias químicas.
o No se permiten juegos o bromas, nunca se debe distraer a las otras personas que
estén trabajando en el laboratorio. Los reactivos deben estar identificados y
etiquetados. No se debe manipular ningún reactivo si no se cuenta con la
información necesaria del producto.
o Los reactivos deben estar identificados y etiquetados. No se debe manipular ningún
reactivo si no se cuenta con la información necesaria del producto.
o No salga del laboratorio sin antes lavarse las manos en forma minuciosa.
o No manipule los químicos en forma tal que estén en contacto con la piel. Use para
ello una espátula u otro instrumento para tomar la muestra.
o Nunca huela directamente los productos químicos. En caso de ser necesario, se
debe abanicar con la mano con cuidado los vapores hacia la nariz y aspirar
lentamente.
o El área de trabajo debe permanecer limpia y ordenada.
o Aplicar el procedimiento de las pruebas descritas en el manual con base en una
capacitación previa.
2. Cuidados generales en la manipulación de explosivos
Cuando se manipulan explosivos se debe tener conocimiento del tipo, clasificación y
peligrosidad del explosivo que se esté manipulando.
Para este caso en particular, se trabaja con un único explosivo, ANFO, por lo tanto para
procesar este producto se debe etiquetar cada muestra con su respectivo lote, fecha de
producción. Y una vez realizadas las pruebas se debe escribir en las etiquetas los resultados
de las mismas para su posterior documentación.
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Versión #01 Manual de Pruebas
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03 Marzo 2016
Se debe tener pleno conocimiento de las fichas de datos de seguridad, MSDS, por las siglas
en ingles de Material safety data sheet), en tal documento se describen las particularidades
y propiedades de la sustancia o producto de interés a manipular.
En el caso del ANFO, se debe tener un especial cuidado en el muestreo y almacenamiento
de las muestras por ser una sustancia higroscópica, las muestra debe ser tomada en bolsas
o recipientes totalmente limpios y secos, y ser sellados de inmediatamente después de
tomar la muestra.
3. Generalidades del ANFO
ANFO (ammonium nitrate/fuel oil): Es un agente explosivo (agente de voladura) de baja
densidad, se conocen con el nombre de explosivos pulverulentos y empezaron a emplearse
en la década de los setenta, llegando su consumo a ser el 75% de los explosivos utilizados
en el mundo.
Definición: ANFO se define como la mezcla de nitrato de amonio con aceite combustible,
por sus siglas en inglés (ammonium nitrate/fuel oil) (National Research Council Staff,
1997).
4. Descripción de las pruebas
4.1. Procedimiento para determinar la densidad del ANFO
4.1.1. Objetivo: Determinar la densidad del ANFO.
4.1.2. Alcance: Establecer el procedimiento de la prueba de determinación de la densidad
del ANFO, necesaria para el cumplimiento de la evaluación de la calidad (Ámbito de
densidad requerido entre 0.75 g/mL y 0.85 g/mL).
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Versión #01 Manual de Pruebas
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04 Marzo 2016
4.1.3. Características de la muestra: La muestra a ensayar debe ser representativa al lote de
producción del día. Se debe tomar muestras a lo largo del día.
Se debe recolectar al menos 20 g de ANFO por cada tanda procesada. Esta muestra debe
ser tomada en una bolsa polietileno limpia, transparente y seca; y debe ser sellada
inmediatamente después de tomar la muestra. Con un marcador permanente se rotulan las
bolsas con el número de tanda, número de lote y fecha de producción.
El total de las muestras, al terminar el lote de producción, se mesclan en un recipiente de
polipropileno limpio, seco; este fresco debe ser rotulado con el número de lote y fecha de
producción. A cada muestra del lote de producción se le realiza la prueba de determinación
de la densidad del ANFO.
4.1.4. Equipos: A continuación se enlistan los aparatos y equipos necesarios para llevar a
cabo la prueba de determinación de la densidad del ANFO. Ver Figura M1.
a) Probeta de 250 mL
b) Embudo
c) Espátula
d) Balanza analítica
e) Calculadora
4.1.5. Descripción del procedimiento: A continuación se muestra en detalle el
procedimiento de la prueba de determinación de la densidad de ANFO.
a) Encender la balanza un par de minutos antes de realizar la prueba. Verificar su
calibración con un peso conocido, al menos tres veces. Tarar.
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Versión #01 Manual de Pruebas
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Figura M1. Equipo para la prueba de determinación de densidad del ANFO.
b) Pesar la probeta de 250 mL vacía, anotar valor en el libro de actas del laboratorio para
su posterior registro digital en la base de datos del laboratorio.
c) Con el embudo y la espátula agregar la muestra de ANFO en una probeta de 250 mL,
pesada en el punto a, aforar. Pesar la probeta que contiene el ANFO, anotar valor en el
libro de actas del laboratorio para su posterior registro digital en la base de datos del
laboratorio.
d) Calcular el valor del peso del ANFO por diferencia. Valor del peso de la probeta con
la muestra menos el valor del peso de la probeta vacía, este valor va a ser el valor de la
muestra de ANFO.
4.1.6. Cálculos: Se calcula la densidad mediante la fórmula de densidad, (Machuca
Sánchez & Hervás Torres , 2012)
𝜌 =𝑚
𝑉
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Versión #01 Manual de Pruebas
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donde,
ρ= densidad [g/mL]
m= masa [g]
v= volumen [mL]
4.1.7. Análisis de datos: Los datos obtenidos de la prueba de verificación de la densidad,
se registran en primera instancia en la libreta del laboratorio (libro de actas).
Posteriormente se documentan en la base de datos del departamento de ingeniería. Para su
posterior uso en informes gerenciales y certificados de verificación de la calidad que se
emiten a los clientes.
4.2.Procedimiento para determinar la granulometría del ANFO
4.2.1. Objetivo: Determinar el contenido de finos del ANFO.
4.2.2. Alcance: Establecer el procedimiento de la prueba de determinación de la
granulometría y contenido de finos en el ANFO, necesaria para el cumplimiento de la
evaluación de la calidad (cantidad de finos requeridos menor al 1%).
4.2.3. Características de la muestra: La muestra a ensayar debe ser representativa al lote de
producción del día. Se debe tomar muestras a lo largo del día, como se detalló en la prueba
de determinación de la densidad, en el punto 4.1.3. A cada muestra del lote de producción
se le realiza la prueba de determinación de contenido de finos del ANFO.
4.2.4. Equipos: A continuación se enlistan los aparatos y equipos necesarios para llevar a
cabo la prueba de determinación de granulometría del ANFO. Ver Figura M2.
a) Beaker de 150 mL o 250 mL
b) Espátula o cuchara
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Versión #01 Manual de Pruebas
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c) Malla #20 (ASTM), 850 µm
d) Balanza analítica
e) Calculadora
Figura M2. Equipo para la prueba de determinación de granulometría del ANFO
4.2.5. Descripción del procedimiento: A continuación se muestra en detalle el
procedimiento de la prueba de determinación del contenido de finos del ANFO.
a) Encender la balanza un par de minutos antes de realizar la prueba. Verificar su
calibración con un peso conocido, al menos tres veces. Tarar.
b) Pesar un beaker vacío, anotar valor en el libro de actas del laboratorio para su
posterior registro digital en la base de datos del laboratorio.
c) Pesar una muestra de ANFO, superior a los 100 g, en el beaker previamente pesado
en el punto b). Anotar valor en el libro de actas del laboratorio para su posterior
registro digital en la base de datos del laboratorio.
d) Depositar la muestra de ANFO en el tamiz de la malla #20, colocar el fondo y la
tapa de la malla. Agitar manualmente 100 veces, aproximadamente.
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Versión #01 Manual de Pruebas
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Figura M3. Tamiz con masa de ANFO retenida y fondo con finos, post-tamizaje.
e) Depositar la masa retenida en la malla en el beaker de peso conocido y pesar de
nuevo el beaker con la muestra retenida.
f) Calcular peso por diferencia, peso del beaker con la muestra menos el peso del
beaker vacío. Anotar valor en el libro de actas del laboratorio para su posterior
registro digital en la base de datos del laboratorio.
4.2.6. Cálculos: Se calcula el porcentaje de finos mediante la siguiente formula:
𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑛𝑜𝑠 =𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 − 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑥 100
Anotar valor del porcentaje de finos en el libro de actas del laboratorio para luego registrar
este valor en la base de datos del laboratorio y en la base de datos del departamento de
ingeniería
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Versión #01 Manual de Pruebas
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4.2.7. Análisis de datos: Los datos obtenidos de la prueba de determinación de porcentaje
de finos, se registran en primera instancia en la libreta del laboratorio (libro de actas).
Posteriormente se documentan en la base de datos del departamento de ingeniería. Para su
posterior uso en informes gerenciales y certificados de verificación de la calidad que se
emiten a los clientes.
4.3. Procedimiento para determinar el contenido de diésel en el ANFO
4.3.1. Objetivo: Determinar el contenido de diésel en el ANFO.
4.3.2. Alcance: Establecer el procedimiento de la prueba de determinación el contenido de
diésel en el ANFO, necesaria para el cumplimiento de la evaluación de la calidad (Ámbito
de contenido de diésel requerido entre 5.6 % y 6.0 %).
4.3.3. Características de la muestra: La muestra a ensayar debe ser representativa al lote de
producción del día. Se debe tomar muestras a lo largo del día, como se detalló en la prueba
de determinación de la densidad, en el punto 4.1.3. A cada muestra del lote de producción
se le realiza la prueba de determinación de contenido de diésel en el ANFO.
4.3.4. Equipos: A continuación se enlistan los aparatos y equipos necesarios para llevar a
cabo la prueba de determinación de contenido de diésel en el ANFO. Ver Figura M4.
a) Beaker de 100 mL o más capacidad
b) Embudo de espiga corta
c) Espátula metálica
d) Probeta de 50 mL
e) Balón aforado con cuello graduado
f) Pichel de 1 litro
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Versión #01 Manual de Pruebas
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g) Surfactante: Merpol ¨A¨
h) Gotero
i) Balanza analítica
j) Cronometro
Figura M4. Equipo para la prueba de determinación de contenido de diésel en el ANFO.
4.3.5. Descripción del procedimiento: A continuación se muestra en detalle el
procedimiento de la prueba de determinación del contenido de diésel en el ANFO.
a) Medir 50 mL de muestra en una probeta, esto con la ayuda del embudo y la espátula.
Ver Figura M5.
b) Con el embudo, agregar los 50 mL de ANFO en el balón aforado. Ver Figura M6.
c) Calentar 500 mL de agua a (50-60) °C aproximadamente.
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Versión #01 Manual de Pruebas
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Figura M5. Probeta con 50 mL de muestra. Paso a).
Figura M6. Trasvase de la muestra de la probeta a balón. Paso b).
Importante: mantener el área de trabajo limpia y seca, al igual que la cristalería y equipos
que se están utilizando, por ser tratarse de un producto higroscópico.
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Versión #01 Manual de Pruebas
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d) Agregar el agua caliente al balón aforado que contiene los 50 mL ANFO, llenar hasta
el inicio del cuello, con ayuda del embudo alargado. Ver Figura M7- A).
e) Colocar el tapón del balón para evitar algún derrame.
f) Agitar para disolver la muestra (los pills).
g) Quitar el tapón del balón, con cuidado para liberar la presión.
h) Aforar el balón hasta la mitad de cuello, con agua a caliente (50-60) °C. Ver Figura
M7- B).
A) Paso d)
B) Paso h)
Figura M7. Muestra de ANFO disuelta en agua caliente.
i) Añadir un gotero de Merpol-A al balón de la muestra de ANFO disuelta, un gotero es
equivalente a 1.1 g de Merpol-A.
ADVERTENCIA: Merpol-A es cancerígeno y tóxico.
Manipular con cuidado y usar en área ventilada
NOTA: Lea la hoja MSDS. Hoja se seguridad del merpol-A
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Versión #01 Manual de Pruebas
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13 Marzo 2016
j) Colocar el tapón en la boca del matraz.
k) Sujetando el tapón en su lugar, invierta el frasco y agitar durante 5 s.
l) Coloque el frasco en posición vertical.
Figura M8. Muestra de ANFO disuelta, después de realizar los pasos i-j-k-l.
m) Dejar reposar por 10 minutos, agitando ocasionalmente con ligeros golpes.
n) Mantener la temperatura (50-60) °C del balón aforado, para agilizar el proceso,
mediante baño maría en un beaker de 200 mL.
Figura M9. Muestra en reposo y en baño maría, manteniendo la temperatura.
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Versión #01 Manual de Pruebas
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o) Observar y anotar, en la libreta de actas del laboratorio, la lectura del volumen de aceite
separado de la solución, lectura mayor y lectura menor de la fase aceitosa. En la lectura
no se toma en cuenta la espuma que se produce en la parte superior de la disolución.
Figura M10. Muestra después de 10 minutos en reposo. Lista la realizar la lectura
paso o).
4.3.6. Cálculos: Se obtiene el contenido de combustible en el ANFO de la siguiente
manera:
Una vez obtenido el volumen del aceite, convertir con los valores de la Figura M11, el
volumen de aceite obtenido de la prueba, en porcentaje de combustible. Para simplificar la
interpretación de la gráfica, se puede obtener el valor del porcentaje de combustible del
Cuadro 1.
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Versión #01 Manual de Pruebas
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Figura M11. Gráfica de escala para obtener el contenido de combustible a partir del
volumen de aceite.
Cuadro 1. Relación del volumen de combustible obtenido y el contenido de combustible
del ANFO.
Volumen (mL) Contenido de diesel (%)
2.9 5.021
3.0 5.167
3.1 5.312
3.2 5.458
3.3 5.604
3.4 5.750
3.5 5.896
3.6 6.042
3.7 6.187
3.8 6.333
4.3.7. Análisis de datos: Los datos obtenidos de la prueba de determinación de contenido
de diésel, se registran en primera instancia en la libreta del laboratorio (libro de actas).
Posteriormente se documentan en la base de datos del departamento de ingeniería. Para su
posterior uso en informes gerenciales y certificados de verificación de la calidad que se
emiten a los clientes.
3.500
4.500
5.500
6.500
7.500
8.500
2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
% f
uel
oil
Volumen (mL)
Calibración
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Versión #01 Manual de Pruebas
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5. Equipos y sustancias a utilizar en la pruebas.
Cuadro 2. Características de las sustancias utilizadas en las pruebas de verificación de
calidad del ANFO.
Sustancia Clase química Fabricante Toxicidad
Merpol-A Ester de fosfato
Stepan
Company
Moderada irritación al contacto
con los ojos. Produce
quemaduras al contacto con la
piel. Produce nueces y diarrea
por ingestión
Cuadro 3. Características del equipo utilizadas en las pruebas de verificación de
calidad del ANFO.
Instrumento Fabricante Ámbito Incertidumbre
Balanza de precisión BOECO 500 g ± 0.1 g
Probeta LMS 50 mL ±1 mL
Probeta LMS 250 mL ±1 mL
Tamiz (Malla #20) Tyler - -
Balón de cuello aforado Ideal 100 mL ±0.1 mL
6. Hoja de certificado de verificación de la calidad
Con los resultados obtenidos de las pruebas descritas anteriormente, se debe llenar un
documento que resuma los resultados para determinado o determinados lotes de
producción, este documento debe ser validado por el regente químico de la empresa. Para
posteriormente ser enviado al cliente.
El documento se muestra a continuación:
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Versión #01 Manual de Pruebas
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ANEXOS
74
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Anexo 1. Cotización de tamiz con juego de fondo y tapa.
76
77
Anexo 2. Cotización de kit de ANFO y surfactante para la prueba de contenido
de combustible.
78
79
Anexo 3. Cotización #1 de cristalería.
80
Anexo 4. Cotización #2 de cristalería.
81
Anexo 5. Diagrama de flujo del proceso de producción de ANFO.
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Anexo 6. MSDS. Hoja de datos de seguridad del nitrato de amonio.
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Anexo 7. Certificado de control, análisis de nitrato de amonio Prillex LR.
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Anexo 8. MSDS. Hoja de datos de seguridad del colorante utilizado.
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Anexo 9. MSDS Hoja de datos de seguridad del Merpol-A.
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Anexo 10. MSDS Hoja de datos de seguridad del ANFO.
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Anexo 11. Glosario.
Barreno: hueco cilíndrico practicado en la roca para alojar explosivo (López Jimeno,
López Jimeno, & García Bermúdez, 2003).
Prill: pequeña esfera porosa de nitrato de amonio ( Kubota D. , 2007).
Saca: bolsa grande (dimensiones: 1x1x1 m) de polipropileno en la que está empacado
el nitrato de amonio de baja densidad, que contiene 1.100 kg.
Tanda: corresponde al proceso de producción que involucra una saca 1100kg de
nitrato de amonio de baja densidad con un ideal de 6% de diesel.
Tolva de ANFO: dispositivo con forma de embudo de gran tamaño, destinado al
depósito y canalización de materiales granulares, en este caso en específico del
ANFO, en espera para ser empacado. (Creus Solé, 2008).
Tolva de nitrato de amonio: dispositivo con forma de embudo de gran tamaño,
destinado al depósito y canalización de materiales granulares, es este caso en
específico el nitrato de amonio de baja densidad, en espera para ser mezclado con
diesel (Creus Solé, 2008).
Voladura: fragmentación de la roca y otros materiales solidos mediante explosivos
confinados en barrenos o adosados a su superficie (Mora Chamorro, 2013).
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Anexo 12. Gráfica de escala para obtener el contenido de combustible a partir
del volumen de aceite (Stepan Company)
La grafica fue adquirida en conjunto con el kit de pruebas para contenido de diésel y densidad
que adquirió la empresa, posterior a la cotización y la aprobación de la compra por parte de
la gerencia. Este documento esta calibrado y adecuado al balón de cuello aforado que
contiene el kit adquirido. Este kit es el que se utiliza en la prueba de determinación de
contenido de diésel en el ANFO.
![tema 3-2 controladores PID-fin-ic2 [Modo de compatibilidad] · 2016. 11. 1. · 2 Controladores PID • La evolución tecnológica impulsa un estudio a fondo del PID con la inclusión](https://static.fdocuments.es/doc/165x107/5febf25fa68cf50600762292/tema-3-2-controladores-pid-fin-ic2-modo-de-compatibilidad-2016-11-1-2-controladores.jpg)
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