Por: Vctor Hernndez Montiel Wilman Caas Correa

EXPLOSIVIDAD DEL POLVO DE CARBN Investigacin realizada por la USBM, en

la ciudad de Pittsburgh. Para mejorar aspectos de seguridad donde se procese el carbn. Los resultados obtenidos en el laboratorio fueron similares a los de las pruebas realizadas en las minas utilizando parmetros para medicin.

EQUIPOS EXPERIMENTALES Y PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA1. Se implement una cmara de acero inoxidable con un volumen de 20 litros. 2. Para medir la uniformidad del polvo se utilizaron dos sondas pticas. 3. Se utilizo un manmetro para medir el aumento de presin con respecto al tiempo, transductor de presin piezoelctrico (explosiones muy rpidas)

4. Datos recopilados en un software.

Funcionamiento de la cmara:1. Se coloca el polvo de carbn sobre un inyector dispersor en el fondo de la cmara. 2. Una vez ubicado el polvo se coloca un dispositivo de encendido compuesto principalmente de circonio 40 %, nitrato de bario 30 %, perxido de bario 30 % el cual no genera gran cantidad de gases. 3. Se obtiene la concentracin de polvo de carbn en la cmara, dividiendo la masa de polvo inyectado sobre el volumen de la cmara. 4. Se cierra la cmara y es llevada a una presin de 0,14 bar. 5. Se inyecta aire seco para dispersar el polvo y elevar la presin a 1 bar. 6. Se activa el dispositivo de encendido (despus de un retraso adicional de 0.1 s. ) elctricamente con un alambre de fusible y entregan su energa en aproximadamente 10 milisegundos .

Resultados De la PruebaDatos: 125 gr/m3 = 2.5 gr Polvo de carbn.Grafica A :Variacin de la presin respecto al tiempo. Grafica B : Aumento de la presin respecto al tiempo.

Datos: 200 gr/m3 = 4 gr Polvo de carbn.

Propiedades de los carbones utilizados en la prueba:Carbones con malla pasante 200 en un 80 %, tamaos menores de 75 micras, con dimetro aproximado de 45 micras.PropiedadesHumedad (%) 1

PITTBURGH1

POCAHONTAS

Volatilidad (%)

37

17

Carbn fijo (%)

56

76

Ceniza (%)

6

6

Poder calorfico (Cal/gr)

7720

8050

EXPLOSIVIDAD DEL POLVO DE CARBN MEC (Concentracin Mnima de Explosividad) 80 g / m3. El polvo fino de carbn en suspensin, es capaz de formar nubes de polvo inflamables, cuya explosin puede ser en ocasiones ms grave que la del gris, ya que por lo general, el polvo est ms extendido a lo largo de los tneles. El polvo de carbn se hace explosivo cuando la concentracin en la atmsfera es superior a 100 g /m, aunque esto es dependiendo de la naturaleza del carbn. se encontr que en concentraciones ms altas de polvo, la presin se incrementa de manera considerable. Los datos obtenidos experimentalmente nos indican que al tener concentraciones de polvillo menores de 50 g/m3 sus respectivas concentraciones no varan siendo muy bajas, lo cual podemos considerar que no existir explosin

EXPLOSIVIDAD DEL POLVO DE CARBNSe realizaron lecturas del MEC a temperaturas de 1300 a 1500 grados K para hidrocarburos y polvo de carbn Se puede observar que el metano tiene una zona critica y que adems comparndolo con el polvo de carbn y el polietileno, estos polvos alcanzan sus mximas presiones en concentraciones de 200 a 300 gr/m. Se pudo concluir que una de las maneras de prevenir la explosin de polvo de carbn o su propagacin es inertizar la atmosfera de manera tal que no haya oxigeno suficiente para que pueda existir la combustin.

EXPLOSIVIDAD DEL POLVO DE CARBNSe dedujo que las concentraciones mnimas de oxigeno (MOC) est dada por un 11 0.5% O2. En 100gr/m, a partir de ah hay alto riesgo de ocurrir explosin de polvo de carbn, para esto se necesita que haya una fuente de energa que llegue al punto de ignicin del polvo de carbn.

EXPLOSIVIDAD DEL POLVO DE CARBNLa grafica nos muestra los lmites inflamables para la mezclas de polvo de carbn y CH4. El rea que se encuentra por encima de la curva son inflamables y el rea que se encuentra por encima de la curva son no inflamables. En pruebas anteriores en donde no haba presencia de ningn gas, se poda tener concentraciones de polvillo inferiores o iguales a 50 g/m3, pero al llegar el metano, vemos que cuando este est en una concentracin no superior a 3% ya se pueden presentar explosiones.

ENERGIA DE ACTIVACION DEL POLVO DE CARBON Para activar el polvillo de carbn se necesita entre 2500 J

y 5000 J 600 C. Quien aporta la energa para que explote el polvillo de carbn puede ser una explosin de explosivos no permisibles o permisible como en este caso ANFO produce 890cal/g. Indugel permisible 790cal/g. Indugel alta potencia 904cal/g. Temperatura ANFO 2527 (C).

Otros polvos y gases explosivos Azufre

Temperatura de autoignicin: 232C Lmites de explosividad, % en volumen en el aire: 35-1400 g/m3. NO2 0.005%. CO 12.5-74%. H2S 4-44%.

CONCLUSIONES Los datos presentados en este artculo muestran que la

cmara de 20 litros del laboratorio de la USBM, es til para estudiar una amplio rango de propiedades en la explosin de los carbones, teniendo parecido con trabajos experimentales realizados en otras minas. La investigacin demuestra que el carbn con alto contenido de voltiles, y el tamao de partcula ms pequeo son los ms peligrosos, por eso es necesario conocer estas propiedades para prevenir accidentes. La presencia de Gas Metano (CH4) en concentraciones de 0%-4.5% reduce la concentracin en g/m y aumenta la explosividad del polvillo de carbn. Se ha observado que carbones con voltiles menores al 10% no hay explosin.

Anexos: Los explosivos Velocidad de detonacin de los explosivos

Las velocidades de detonacin de los explosivos comerciales fluctan desde cerca de 1,525 m/seg (5,000 pies/seg) hasta ms de 6,705 m/seg (22,000 pies/seg). Pero la mayor parte de los explosivos usados tienen velocidades que varan de 3,050 a 5,040 m/seg (de 10,000 a 18,000 pies/seg). Fuente: http://www.ingeominas.gov.co

Presin de detonacin:

Fuente: Manual de voladuras de Konya

Velocidad de detonacin:

Fuente: Manual de voladuras de Konya

CUENCAS CARBONIFERAS DE COLOMBIA

FUENTE: PLAN DE DESARROLLO DEL SUBSECTOR CARBON 1999-2010.

Fuente: UPME

Fuente: UPME

BIBLIOGRAFIA CASHDOLLAR L, KENNETH. Coal Dust Explosivity

en J. Lms Prev. Process Ind. Vol. 9. No. 1. pp. 65-16, 1996, Gran Bretaa. COAL DUST EXPLOSION HAZARDS BY Clete R. Stephan, P.E. MINE SAFETY AND HEALTH ADMININSTRATION PITTSBURGH, PENNSYLVANIA http://www.msha.gov/S&HINFO/TECHRPT/P&T/CO ALDUST.pdf www.msha.gov/S&HINFO/TECHRPT/P&T/COALDUS T.pdf