Boletín de Ciencias de la Tierra

Definition of homogeneous fertility areas through factorial and geostatistical analysis

In a flat lot of 4 ha, with dry warm climate and Mollisols were determined the bulk density, pH and content of sand, silt, clay, organic matter, Ca, Mg, K and P, in the first 150mm of soil, doing a sampling in a semi-regular grid with cell size of 25 x 25m. A factorial analysis was reduced the number of variables to two (factors). The contents of clay, Ca and Mg shaped the first factor, and the second the pH and the contents of organic matter and phosphorus. To each factor and their variables was made an analysis of semivariance and the respective map of its spatial distribution using interpolation with block kriging. In the map of factor 1 homogeneous areas were better defined, and there was a greater spatial correlation between this map and those of their variables. The factor 2 variables presented a spatial structure in patches that not corresponded with the factor structure, making its zoning produced not adequate to establish a possible programme of fertility management with techniques of precision agriculture. The zoning which gives the factor 1 should be used for this purpose.

En un lote plano de 4 ha, con clima cálido seco y Mollisoles, se determinaron la densidad aparente, el pH, y los contenidos de arena, limo, arcilla, materia orgánica, Ca, Mg, K y P, en los primeros 150mm del suelo, haciendo un muestreo en cuadrícula semi-regular con tamaño de celda de 25x25m. Con un análisis factorial se redujo el número de variables a dos (factores). El primer factor lo conformaron los contenidos de arcilla, Ca y Mg, y el segundo, el pH y los contenidos de materia orgánica y fósforo. A cada factor, y a las variables que lo componían, se les hizo un análisis de semivarianza y el respectivo mapa de su distribución espacial mediante interpolación con kriging en bloques. En el mapa del factor 1 se definieron mejor las áreas homogéneas, y hubo mayor correlación espacial entre este mapa y los de sus variables. Las variables del factor 2 presentaron una estructura espacial en parches que no correspondió con la estructura del factor, haciendo que la zonificación producida por él no sea adecuada para establecer un posible programa de manejo de la fertilidad con técnicas de agricultura de precisión. Para este propósito se debe utilizar la zonificación que da el factor 1.

Performance mining equipment (extraction-load-transportation) in the Ernesto Guevara Factory

The general efficiency of the mining work of the outburst fronts in the locations of the Company Ernesto Guevara of Moa is below the productivities established stockings of exploitation for each one of the lines of teams that form the group technological outburst-load -transports. In the work approaches are exposed about the yield of the mining teams and their productivity, the behavior of the group is analyzed excavating truck for two variants of exploitation applied in the Mine: excavator-articulate truck and excavator- rigid truck. Magnitudes of the different technician-economic-productive indexes of the basic equipment are obtained on whose base cycles and productivities, and the consumption of specific fuel of the operations was determined. The results are based in technician-productive aspects and include comparative approaches among the technique current excavator-articulate truck and excavator- rigid truck.

El rendimiento general del laboreo minero de los frentes de arranque en las minas de la Empresa Comandante Ernesto Guevara de Moa, se encuentra por debajo de las productividades medias de explotación establecidas para cada una de las líneas de equipos que forman el conjunto tecnológico arranque-carga- transporte. En el trabajo se exponen criterios sobre el rendimiento de los equipos mineros y su productividad, se analiza el comportamiento del conjunto excavadora- camión para dos variantes de explotación aplicados en la Mina: Excavadora-Camión articulado y excavadora-Camión rígido. Se obtienen magnitudes de los diferentes índices técnico-económico-productivos del equipamiento sobre cuya base se determinaron las productividades y el consumo de combustible específico de las operaciones. Los resultados se fundamentan en aspectos técnico-productivos e incluyen criterios comparativos entre la tecnología Excavadora-Camión articulado contra excavadora-Camión rígido. Se determinó la variante más efectiva desde el punto de vista consumo energético y minero técnico del conjunto Excavadora-Camión.

Structural analysis of the Zipaquira Anticline (Eastern Cordillera, Colombia)

We report geological mapping, recollection of kinematic data, fracture data and transverse sections along the Zipaquira Anticline (ZA) used to recognize the deformation mechanisms involved in the kinematic evolution of the ZA. The Zipaquira Anticline (ZA) is an assimetrical fold with variation in the strike of fold axis and affected by some transverse faults (Transverse Zones) along its extension. The main fracture set in the ZA was formed in a pre-folding stage (J1), controlling the formation and propagation of sin-folding fractures (J2). Another fracture set (J3) was only recognized near the Zipaquira Lineament where several factors converge to deform considerably the rocks (e.g. Salt diapirs). We calculate the stress tensor from kinematic data, resulting in fractures formed in an extensional environment induced by diapir intrusion in the fold core. According to the transverse sections and previous considerations, thickness variation in Upper Cretaceous-Paleocene formations may indicate the onset of the pre-Andean Orogeny and the uplift of separated blocks, controlled by the transverse zones.

Se llevó a cabo un análisis estructural a partir de una revisión cartográfica, datos cinemáticos, datos de fracturas y secciones transversales a lo largo del Anticlinal de Zipaquirá (AZ) que permitieran plantear la evolución cinemática del pliegue. El AZ es una estructura que presenta curvatura en su eje axial y tiene un rumbo general en dirección N30E. A lo largo del pliegue se reconoce un patrón de fallas transversales (Zonas Transversales) que lo intersectan en diversos sectores. El análisis de fracturas nos permitió reconocer una distribución de planos perpendiculares a la estratificación que fueron formados con anterioridad al pliegue (J1) y que condicionaron la formación y propagación de un conjunto de fracturas sin-plegamiento (J2). Un tercer patrón (J3) fue reconocido únicamente en cercanías al Lineamiento de Zipaquirá donde diversos elementos interactúan y aumentan la complejidad de la deformación (e.g. diapiros salinos). Se calculó el tensor de esfuerzos demostrando un ambiente distensivo generado por cuerpos salinos en profundidad. Al observar las secciones transversales y las consideraciones previas, se reconocen variaciones de espesor notables en formaciones del Cretácico Superior-Paleoceno que podrían indicar el inicio de la deformación pre-andina y el levantamiento de bloques separados y controlados estructuralmente por las zonas transversales.

Simulation of processing minerals plants in Colombia through MODSIM®

The aim of this study was the analysis of two particular scenarios of the mining industry such as kaolin and coal, to determine the usefulness of MODSIM® software in the simulation of mining-metallurgical processing plants. To do this, started from some review of the literature and information obtained as a result of the trips were made to mines that were studied. Among the results, it was clear that the use of this software provides great advantages in learning efficiency in plants mineral processing, as was observed in the batteries of hydrocyclones for separation of kaolin where some problems arise in this operation; while in the specific coal washing process, a good separation is achieved. This is of vital importance in mineral processing plants, since it shows the efficiency of the equipment and, in turn, facilitates the adoption of corrective measures to improve the process, and therefore the final recovery.

Se presentan los resultados del estudio y análisis de dos escenarios particulares en la industria minera como lo son el caolín y el carbón, para determinar la utilidad del software MODSIM® en la simulación de plantas de procesamiento minero-metalúrgicas. Para esto, se partió de datos obtenidos de información tanto bibliográfica como de la obtenida directamente en mediciones que se realizaron a estas minas. Se pudo analizar que el uso de este software aporta grandes ventajas a la hora de conocer la eficiencia en las plantas de beneficio de minerales. En las baterías de hidrociclones para la separación de caolín, se evidencian algunos problemas en la operación; mientras que en el proceso de lavado de carbón, se logra una buena separación. Esto es de vital importancia en las plantas, puesto que permite conocer la eficiencia de los equipos y además, facilita la toma de medidas correctivas para mejorar el proceso.

Aggregated conceptual model of sediment transport for mountain basins in Antioquia- Colombia

An aggregated model to estimate mean denudation rates of tropical mountain basins with limited data is presented, which is calibrated for Antioquia (Colombia); based on the transport equation of Engelund-Hansen. Two complementary approaches are purposed: (1) alluvial river reach model, dependent on discharge, slope and hydraulic geometry and (2) hillslope model dependent on discharge minus base flow, slope, drainage density and flow convergence degree. Both models are closed with a regression for the Shields parameter, depending on sediment yield (t/km²/yr) and an erodibility factor, which is considered robust due to the diversity of scale, morphology and weather of the 23 basins analyzed. Both model approaches predicts inside a +/- 50% margin of error the sediment yields of 70% of the basins, those with less peculiarities; correcting it with a bed load portion, additional to the suspended transport measured, analytically estimated and proved with field data.

Se presenta un modelo agregado para estimar tasas medias de producción de sedimento en cuencas tropicales de montaña con información escasa, calibrado para Antioquia (Colombia); basado en la ecuación de transporte de Engelund-Hansen. Dos enfoques complementarios se proponen: (1) modelo de cauce aluvial, según caudal, pendiente y geometría hidráulica y (2) modelo de ladera, según caudal menos flujo base, pendiente, densidad de drenaje y grado de convergencia del flujo. Ambos modelos cierran con una regresión para el parámetro de Shields, en función del rendimiento sólido (t/km²/año) y un factor geológico, que se considera robusta por la diversidad de escala, morfología y clima de las 23 cuencas analizadas. Ambos enfoques del modelo predicen dentro de +/- 50% de error el rendimiento sólido del 70% de las cuencas, las de menos particularidades; corrigiéndolo con una porción por el fondo, adicional al transporte en suspensión medido, estimada analíticamente y probada con mediciones.

Geotechnical characterization of the silt from the terrace of the municipality of Olaya in Antioquia, Colombia

In April of 2014 arose a movement mass of soils which make up the terrace of the municipality of Olaya (Department of Antioquia). This document presents the results of characterization physical, mechanical and hydro-mechanical behavior of silty soils in such training, in order to evaluate the possible causes of the movement. Were confronted the hypothesis raised by the competent entities that once evaluated the problem and was determined from this research that the soil, for the conditions on the ground, experiences an apparent cohesion as a result of the generation of pore pressures negative, however, when the material comes in contact with water, this cohesion is lost quickly leads to the shear resistance of the material only depend on the angle of internal friction.

En el mes de abril del 2014 se presentó un movimiento en masa de los suelos que conforman la terraza del municipio de Olaya (departamento de Antioquia). En este documento se presentan los resultados de la caracterización física, mecánica y del comportamiento hidromecánico de los suelos limosos de dicha formación, con el fin de evaluar las posibles causas del movimiento. Se confrontaron las hipótesis planteadas por las entidades competentes que en su momento evaluaron la problemática y se determinó a partir de esta investigación que el suelo, para las condiciones in situ, experimenta una cohesión aparente como resultado de la generación de presiones de poros negativas, no obstante, cuando el material se pone en contacto con agua, dicha cohesión se pierde rápidamente, conllevando a que la resistencia al corte del material dependa solo del ángulo de fricción interna.

Effect of the temperature in adsorption phenomena of water onto Sub-Bituminous coal

The presence of water in coal presents a technological challenge for its industrial use in energetic processes. Therefore, this study aims to study the temperature effect on the water adsorption onto coals at 21, 30, 40 and 50°C. A Colombian bituminous coal was used as sample. The coal was characterized by nitrogen adsorption at 77 K (S BET), Scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, elemental analysis (C-H-N elemental). The results showed that the water uptake increased as the vapor pressure increased. The Talu and Meunier model [1] was used to fit the adsorption isotherms, and the mean square root error (MSRE%) was lower than 10%. Additionally, the Gibbs free energy was found to have negative values, which corroborates the spontaneous adsorption process.

La presencia de agua en carbones presenta un reto tecnológico para su uso industrial en procesos energéticos. Por tal motivo, este estudio pretende analizar el efecto de temperatura en la adsorción de agua en carbones a 21, 30, 40 y 50°C. Un carbón sub-bituminoso Colombiano fue usado como muestra. El carbón fue caracterizado por adsorción de nitrógeno a 77K (S BET), Microscopía electrónica de barrido (SEM), Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), análisis elemental (C-H-N). Los resultados muestran que la captura de agua se incrementa a medida que la presión de vapor aumenta. El modelo Talu & Meunier [1] fue utilizado para ajustar las isotermas de adsorción, presentando un buen ajuste. MSRE% menor al 10%. Adicionalmente, se calculó la energía libre de Gibbs obteniendo valores negativos, lo cual corrobora el proceso espontáneo de adsorción.