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Gestión y administración | 2018-05-09

Método pionero para extinción de incendios en minas de carbón

Agencia de Noticias UN | Propex consiste en inyectar en la masa de roca de la mina de carbón, a alta presión, un fluido elaborado con nitrógeno, clínker (componente del cemento) y agua con espumante.

Su creación obedece la inexistencia de un método eficaz de disipar las conflagraciones, pues lo que normalmente se hacía era arrojar sobre el incendio residuos de la explotación carbonífera sin compactar (material estéril) .

“De esta manera el fuego se reactivaba con gran facilidad y se evidenciaba la aparición de gases de combustión, no se extinguían”, explica Pablo Bustamante Baena, magíster en Ingeniería - Recursos Minerales de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Medellín.

Es importante destacar que en las minas de carbón a cielo abierto –como el Cerrejón, en La Guajira– se producen conflagraciones a causa de la autocombustión del carbón, que se da por propiedades físicas y químicas de la roca sedimentaria.

Para determinar la cantidad de Propex a aplicar se calcula el área que abarca un incendio;  por ejemplo si el área afectada es de 20 a 50 m2 se podrían utilizar alrededor de 50 m3 del producto; para incendios de 1.000 m2 la aplicación sería de 800.000 m3, y para los de más de 1.000 m2, 1.000 m3.

Simulación computacional

Para llegar a la propuesta, el magíster realizó un trabajo previo de simulación computacional como parte de una investigación cuyo objetivo fue analizar el comportamiento de incendios en las minas de carbón, por lo que partió de la necesidad de ofrecer una solución para evitar riesgos ambientales y de seguridad en la operación minera.

La investigación se realizó en el Cerrejón, donde se han identificado estos eventos. Como parte del estudio se hicieron visitas de campo durante varios meses.

“Medimos cuánto carbón se iba consumiendo. Por medio de una retroexcavadora arrancábamos el material, lo que nos permitía calcular el volumen desprendido quemado”, manifiesta el magíster.

A las muestras de carbón obtenidas se les analizaron cuatro variables fundamentales para el modelo matemático: capacidad calorífica, conductividad térmica, densidad (masa sobre volumen) y consumo volumétrico de carbón.

Además se compararon ensayos hechos en laboratorio y con un modelo matemático simulado en el software Comsol Multiphysics, para el cual se usaron tres ecuaciones que describen los cambios que se dan en la naturaleza y que dependen de las condiciones de la roca. Estas fueron útiles para calcular velocidades de propagación de incendios según la distancia de las paredes de la mina de carbón, en la que se presentan fisuras o grietas.

Se observó que para diámetros de 10 cm entre paredes de la mina de carbón a cielo abierto se dan velocidades de propagación de 4 cm por día, y para diámetros de 0,1 cm, de 17 cm por día. “Como en las fracturas más grandes (grietas) pasa aire, la transferencia de calor es más deficiente por convección que por conducción (contacto)”, explica el investigador Bustamante Baena.

Gracias al programa informático también se logró determinar cómo se da la propagación en los mantos que están entre 50 y 100 m de altura del nivel de explotación, por lo que es complicado observarlos directamente.

Tanto la simulación como las pruebas permitieron identificar que para el caso de un incendio de 200 °C la tasa de consumo es de aproximadamente 250 cm3 por hora, y para la temperatura máxima registrada, que fue de 1.200 °C, los consumos fueron de 3.000 cm3 por hora.

Una gráfica indicaba los valores que se debían alcanzar en determinado lapso, la cual coincidió con los cálculos de los experimentos. Llegar a los datos fue posible después de observar incendios de varios tamaños y temperaturas.

En la investigación también trabajó Alan José Daza Aragón, magíster en Ingeniería – Recursos Minerales de la U.N. Sede Medellín, y el profesor Moisés Oswaldo Bustamante Rúa, director del Instituto de Minerales Cimex de la U.N. Sede Medellín.


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