Carbn - Propiedades y EstadsticasEl carbn es una roca de fcil combustin que contiene ms de 50 por ciento de su peso, y ms del 70 por ciento de su volumen, de marial carbonoso, incluyendo la humedad inherente, formada por la compactacin y endurecimiento de restos de plantas diversamente alteradas, semejantes a las presentes en la turba. Las diferencias en los tipos de materiales de las plantas explican los tipos de carbn. Las diferencias en el grado de metamorfismo explican el rango del carbn. Las diferencias en la amplitud de las impurezas explican el grado del carbn. Estas caractersticas se utilizan en la clasificacin de los carbones, y aparecen resumidas en las tablas de esta seccin en relacin con los carbones ms importantes.Se denomina fermentacin bituminosa la que se produce en la sustancia vegetal en ausencia del aire y con humedad abundante, situacin en la que se retienen los voltiles y da por resultado la formacin de bitmenes (betunes) tales como la turba y el carbn. La transformacin metamrfica del carbn bituminoso en antracita se conoce con el nombre de antracitizacin.La carbonizacin es la alteracin o metamorfismo del material de la planta en carbn: el proceso bioqumico de diagnesis, y el proceso geoqumico de metamorfismo en la formacin del carbn. La teora denominada turba-antracita, relativa a la formacin del carbn, se explica como un proceso en el que los rangos progresivos del carbn aparecen como indicacin del grado de carbonizacin, y, por deduccin, de la edad geolgica del depsito. La turba, como etapa inicial de la carbonizacin, es de una era geolgica reciente. El lignito, como etapa intermedia, es habitualmente Terciario o Mesozoico, y el carbn bituminoso y la antracita, como etapas ms adelantadas de la carbonificacin, son habitualmente carbonferos. En esta seccin acerca de la prospeccin del carbn se encontrarn ms detalles acerca de la geologa del carbn. Los carbones ms importantes pueden definirse como sigue: Carbn antracita. Carbn del ms elevado rango metamrfico, en el que el contenido de carbn fijo oscila entre 92 y 98 por ciento. Es duro y negro; tiene un lustre semimetlico, y su fractura e forma semiconcoidal. La antracita se inflama con dificultad, y arde con una llama corta y azul y sin humo. El carbn antracita se conoce tambin como carbn duro, carbn de piedra, carbn Kilkenny y carbn negro.

Carbn semiantracita. Es un carbn que tiene un contenido de carbn fijo de entre 86 y 92 por ciento. Su rango metamrfico lo sita entre el carbn bituminoso y el carbn de antracita, aun cuando sus propiedades fsicas se asemejan ms a las de la antracita.

Carbn semibituminoso. Es un carbn que ocupa un rango entre bituminoso y el semiantracita. Es ms duro y ms frgil que el carbn bituminoso; tiene una proporcin ms elevada de combustible, y arde sin humo. El carbn semibituminoso se conoce tambin como carbn metabituminoso, se define con un contenido del 89 y 91.2 por ciento de carbono, analizado en seco y libre de cenizas. Tambin se aplica el nombre de carbn sin humo.

Carbn bituminoso: Este carbn ocupa un rango entre el subituminoso y el semibituminoso, y contiene del 15 al 20 por ciento de materia voltil. Su color va del pardo oscuro al negro, t quema con lama humeante. El carbn bituminoso constituye el tipo ms abundante del carbn, y procede habitualmente de la era carbonfera. El sinnimo que ms comnmente se le aplica es el de carbn graso.

Carbn subituminoso: Carbn negro, intermedio en su rango entre el lignito y el carbn bituminoso, y que recibe en algunas clasificaciones el ttulo de lignito negro. Se distingue del lignito por un contenido ms elevado de carbono y una proporcin menor de humedad. Con base en su valor trmico se lleva a cabo una calificacin ms detallada de los carbones subituminosos:

Carbn subituminoso A. Tipo de carbn subituminoso que tiene 10 500 o ms, pero menos de 13 000 BTU por libra. (1 lb = 0.450 kg).

Carbn subituminoso B. Tipo de carbn subituminoso que tiene 9 500 o ms, pero menos de 10 500 BTU por libra.

Carbn subituminoso C. Tipo de carbn subituminoso que tiene 8 300 o ms, pero menos de 9 500 BTU por libra.

Carbn lignito: Carbn pardusco-negro, intermedio en carbonificacin entre la turba y el carbn subituminoso; carbn consolidado, con un vapor trmico menor de 8 300 Btu por libra, en estado de humedad y libre de sustancias minerales. Como sinnimos se emplean las expresiones lignito pardo y carbn pardo. Con base en su valor trmico se lleva a cabo una clasificacin ms detallada del lignito:

Lignito A. Lignito que contiene 6 300 o ms, pero menos de 8 300 Btu por libre. Se conoce tambin con el nombre de lignito negro.

Lignito B. Lignito que contiene menos de 6 300 Btu por libra. Se le conoce tambin como lignito pardo o carbn pardo.

La turba es un depsito no consolidado de restos de plantas semicarbonizadas en un ambiente saturado de agua, tal como una marisma o pantano, y con un contenido persistentemente elevado de humedad ( por lo menos un 75 por ciento). Se la considera como una etapa o tipo inicial en el desarrollo del carbn. El contenido de carbn es de aproximadamente 60%; el de oxigeno del 30% aproximadamente. Las estructuras de la substancia vegetal pueden ser observadas. Cuando est seca la turba arde libremente.

El carbn de turba abarca dos materiales: 1) un carbn de transicin entre la turba y el carbn pardo o lignito, y 2) una turba artificialmente carbonizada utilizada como combustible.

El carbn mate, de buja, o de ampelita, es un carbn compacto saproplico, que contiene esporas, y que se caracteriza por un lustre mate a cerleo, fractura concoidal, y solidez. Es reducible, y elevado en voltiles. De acuerdo con los estndares norteamericanos contiene menos del 5 % de antraxilon. Se la denomina carbn mate, carbn buja, carbn ampelita. De cotorra, o rizado. Como tal carbn saproplico, se deriva de residuos orgnicos (material de plantas finamente divididas, esporas, algas, etc.), en masas de aguas estancadas o sin actividad. La descomposicin se produce en situacin anaerbica, en lugar del proceso que produce la turba.CLASIFICACIN DEL CARBN POR RANGOLos carbones se clasifican al objeto de identificar su empleo final, y tambin para obtener datos tiles al especificar y seleccionar el equipo de manejo y para combustin, as como al disear y disponer las superficies de transferencia trmica. Una de las clasificaciones del carbn es por rango, es decir de acuerdo con el grado de su metamorfismo, o alteracin progresiva, en la serie natural que va del lignito a la antracita. La materia voltil del carbono fijo, la humedad inherente de estrato (humedad equilibrada a 30 C y 97% de humedad ambiente), y el oxgeno, son todos indicadores del rango, pero ninguno de ellos define completamente este. En la clasificacin ASTM el criterio bsico viene determinado por el carbono fijo y el valor trmico, calculado sobre la base de ausencia de substancias minerales. Al establecer los rangos del carbono es necesario utilizar informacin que muestre una variacin apreciable y sistemtica por la edad. En el caso de los carbones ms viejos, un buen criterio es de sequedad, ausencia de substancias minerales, carbono fijo o voltil. Sin embargo, este valor no es adecuado para designar el rango de los carbones ms jvenes. Un medio confiable de clasificacin de estos ltimos es el de humedad y Btu en ausencia de substancia mineral, lo que vara poco en el caso de los carbones viejos, pero lo hace en forma apreciable y sistemtica en los carbones ms jvenes.Los carbones ms importantes aparecen clasificados en la Tabla 1 segn su rango o edad. Los criterios que se dieron en el prrafo anterior se utilizan para clasificar los carbones ms viejos y ms jvenes. En la Tabla 2 se han dispuesto 17 carbones de los Estados Unidos en el orden de clasificacin correspondiente a la Tabla 1. La base de los dos criterios ASTM (carbn fijo, y valor trmico, calculados sobre una base de producto hmedo y libre de substancias minerales) aparece en la Fig. 1. En el caso de la antracita y de los carbones bituminosos y voltiles bajos y medios, los valores trmicos cambian muy poco con el producto hmedo y libre de substancias minerales; por tal razn se aplica el criterio correspondiente al carbono fijo. Por el contrario, en el caso de los bituminosos con volatilidad elevada, los carbones subituminosos y lignitos, se utiliza el valor trmico correspondiente a producto hmedo y libre de substancias minerales, ya que el contenido de carbono fijo es casi siempre el mismo en todas las clasificaciones.

Fig.1. Diagrama de distribucin correspondiente a ms de 300 carbones de los Estados Unidos, mostrando la clasificacin ASTM por rango, en la forma que se define en la Tabla 1.

Tabla 1. Clasificacin del carbn por rango (ASTM D 388)ClaseGrupoLmites de carbono fijo, % (seco, libre de substancia mineral)Lmites de substancia voltil, % (seco, libre de substancia mineral)Lmites del valor trmico Btu/lb (hmedo libre de substancia mineral)Carcter aglomerante

Igual o mayor queMenor queMayor queIgual o menor queIgual o mayor queMenor que

I AntracticoMetantracitaAntracitaSemiantracita989286-9892-282814------Noaglomerante

II BituminosoCarbn bituminoso, baja volatilidad.Carbn bituminoso, media volatilidad.Carbn bituminoso A, volatilidad alta.Carbn bituminoso B, volatilidad alta.Carbn bituminoso C, volatilidad alta.78

69

-

-

-86

78

69

-

-14

22

31

-

-22

31

-

-

--

-

14 000

13 000

11 50010 500-

-

-

14 000

13 00011 500

Comnmente aglomerante

Aglomerante

III SubituminosoCarbn subituminoso ACarbn subituminoso BCarbn subituminoso C------------10 5009 5008 30011 50010 5009 500

NoAglomerante

IV LignticoLignito ALignito B--------6 300-8 3006 300

*Esta clasificacin no incluye algunos carbones, principalmente de las variedades no agrupadas, que tienen propiedades fsicas y qumicas no habituales, y coinciden con los valores trmicos o de carbono fsico de los rangos de carbones bituminosos y subituminosos de alta velocidad. Todos estos carbones, o bien contienen menos del 48% de carbono fijo libre de sustancias minerales y seco, o ms de 15 500 Btu por libra, libres de sustancia mineral o hmedos. La humedad se refiere a la del carbn que contiene humedad natural inherente, pero no incluye el agua que este visible en la superficie del carbn.Si es aglomerante, clasificar en el grupo de baja volatilidad de la base bituminosa.Los carbones que tienen 69% o ms de carbono fijo sobre base de seco, libre de substancias minerales, debern ser clasificados segn el carbono fijo, con independencia de su valor trmico.Se reconoce que puede haber variedades no aglomerantes es estos grupos de la clase bituminosa, y hay excepciones notables en el grupo bituminoso C de la alta volatilidad.

NOTA: Las expresiones: carbono fijo libre de substancias minerales, y de Btu libre de substancias minerales se definen mediante las formulas siguientes:Frmulas Par:

Frmulas de aproximacin:

En donde sM = sustancia mineral, Btu = valor trmico por libra; CF = carbn fijo, %, SV = substancia voltil, %; H = humedad del lecho, %, C = ceniza, %; A = azufre, %; Todos los correspondientes de carbones sobre base de humedad.

TABLA2. Seccin de diecisiete carbones de Estados Unidos ordenados segn la clasificacin ASTM.

No.Rango del carbnEstadoCondadoAnlisis del carbn sobre la base de la humedad del lecho.RangoRango

HSVCFCABtuCFBtu

Clase Grupo

1234567891011121314151617IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIV12311223334451231Pa.Pa.Va.W. Va.Pa.Pa.Pa.Pa.Ky.Ohio.IIIUtahIIIMontWyo.Wyo.N.D.SchuylkillLackawannaMontgomeryMcDowellCambriaSomersetIndianaWestmorelandPikeBelmontWilliamsonEmeryVermilionMusselshellSheridanCampbellMercer4.52.52.01.01.31.51.51.52.53.65.85.212.214.125.031.037.01.76.210.616.617.520.823.430.736.740.036.238.238.832.230.531.426.684.179.467.277.370.967.564.956.657.547.346.350.240.046.740.832.832.29.711.920.25.110.310.210.211.23.39.111.76.49.07.03.74.84.20.770.600.620.741.681.682.201.820.704.002.700.903.200.430.300.550.4012 74512 92511 92514 71513 80013 72013 80013 32514 48012 85011 91012 60011 34011 1409 3458 3207 25599.294.188.782.881.377.574.565.861.355.457.357.351.859.057.551.555.214 28014 88015 34015 60015 59515 48515 58015 23015 04014 38013 71013 56012 63012 0759 7458 7907 610

NOTA: Para la definicin de las clases de rango del carbn vase la Tabla 1.

Datos acerca del carbn (base humedad del estrato)H = humedad de equilibrio, %; SV = substancia voltil, %, CF = carbono fijo, %; C = ceniza, %; A = azufre, %; Btu = alto valor trmico, Btu por lb; rango CF = carbono fijo libre de substancia mineral y hmedo; todas las clasificaciones basadas en las formulas Parr (vase la Tabla 1.).Hay otras clasificaciones del carbn por rango (o tipo), que se emplean en forma limitada en el Continente Europeo. Se trata de la Internacional Classification of Hard Coals by Type la Internacional Classification of Brown Coals. Estos sistemas fueron creados por un Grupo de Trabajo para la clasificacin, establecida en 1949 por el Coal Committe of the Economic Commisen for Europe (Comit del Carbn de la Comisin Econmica Europea). El sistema de clasificacin de los carbones duros, el que tambin incluye una agrupacin estadstica simplificada en lo que aprense los carbones que tienen las mismas caractersticas generales, figura en a tabla 3. La expresin carbn duro est basada en la terminologa europea, y este carbn se define como aquel cuyo valor es de ms de 10 260 Btu por libra en situaciones de humedad y libre de ceniza. La expresin tipo es equivalente a la de rango usado en la terminologa usada en la terminologa de la clasificacin norteamericana del carbn, y la expresin clase equivalente a rango en la ASTM. Las nueve clases del carbn, basadas en su valor trmico, libre de cenizas, con humedad, y contenido de substancias voltil libre de ceniza y seca, se dividen en grupos de acuerdo con sus propiedades conglutinas. Al objeto de determinadas sus propiedades conglutinas (una medida de la conducta del carbn cuando se le calienta rpidamente), puede aplicarse la prueba de dilatacin libre o la prueba Roga.Los grupos del carbn se subdividen de nuevo en subgrupos, de acuerdo con sus propiedades coquizantes, las que constituyen una medida de la conducta del carbn al ser calentado lentamente. Para determinar dichas propiedades coquizantes puede aplicarse bien sea la prueba de Audibert-Arnu o la prueba de coquizacin de Gray-King. Vanse tambin las secciones de este manual tituladas Pruebas del carbn; y Calorimetra en bomba para la prueba de combustibles slido y lquidos.Para expresar la clasificacin del carbn se utiliza un cdigo numrico de tres cifras. La primera de ellas indica la clase del carbn, la segunda el grupo, y la tercer de subgrupo. Por ejemplo, un carbn 635 indica que se trata de un carbn clase 6 con un ndice de esponjamiento libre superior a 4, y una expansin (dilatacin) mayor de 140.La clasificacin por rango es aproximadamente la misma que se clasifica ASTM, excepto en lo relativo a la determinacin de la correccin del valor trmico. El sistema internacional utiliza la base libre de ceniza como en tanto que el sistema ASTM aplica la base libre de sustancia mineral. Los carbonos norteamericanos entran en la clasificacin internacional en la forma que indican en las casillas abiertas de la Tabla. En la Tabla 5 aparece como una comparacin general de los sistemas, aplicados a varios carbones norteamericanos.En la tabla 6 aparece la Clasificacin Internacional de Carbones Pardos, en la que la expresin carbn pardo se refiere a carbones que contienen menos de 10 260 Btu por libra, sobre la base de humedad y sin ceniza. Las seis clases de carbn, basadas en el contenido sin ceniza, y con humedad equilibrada, se dividen en grupo de acuerdo con su rendimiento en alquitrn, sobre la bes de substancias secas y sin ceniza. Esta agrupacin indica la los valores de estos carbones de rango bajo con combustibles y como materia prima para aplicaciones qumicas. Los carbones pardos con alto contenido en alquitrn se utilizan generalmente como materia prima en la industria qumica, en lugar de ser empleado como combustible.Distintas autoridades han propuesto otros criterios para llevar a cabo la clasificacin del carbn por rangos. Un mtodo de clasificacin consiste en computar el valor trmico del carbn residual como humedad, H, ceniza, C, y con azufre, A eliminando, ha sido aplicado por Lord.Este mtodo se denomina valor H.

Aun cuando los valores de H que aparecen en la Tabla 7 presentan inters, no ordenan los 17 carbones en la misma forma que la correspondiente a la clasificacin ASTM. Otro mtodo para clasificar, mencionado por Perch y Russell, se basa en la razn siguiente:

TABLA 3. Clasificacin internacional de los carbones duros por tipo y grupo estadstico.

Grupos(determinados por sus propiedades de aglutinacin)Nmero de cdigoSubgrupos(determinacin por sus propiedades de coquizacin)

Nmero del grupoParmetros alternativos del grupoLa primera cifra del nmero del cdigo indica la clase del carbn, determinada por el contenido en substancia voltil, y por el parmetro trmico por encima del 33% de substancia voltil.Nmero del subgrupoParmetros alternativos del grupo

ndice de esponjamiento espontaneo (ndice de esponjamiento en crisol)ndice RogaDilatmetro Audibert-ArnuGray-King

3>4

>45

435VC5356355>140>G8

VAVB3344345346344>50-140G5-G8

333433533VD6337333>0-50G1-G4

332a332b4325326327328322

0

E-G

221/2-4>20-45323423523VIA62372382330-50G1-G4

IV32242252262272282220E-G

321421521VII6217218211Contrac.nicaB-D

11-2>5-2021231241251261271281220E-G

211III3114115116117118111Contrac.nicaB-D

00-1/20-5100II2003004005006007008009000Sin ablandamientoA

AB

Nmero de clase 0123456789Como indicacin las siguientes clases tienen un contenido aproximado de substancia voltil.Clase 6: 33-41% de substancia voltilClase 7: 33-44% de substancia voltilClase 8: 35-50% de substancia voltilClase 9: 42-50% de substancia voltil

Parmetro

Sustancia voltil (seco, sin cenizas) 0-3>3-10>10-14>14-20>20-28>28-33>33>33>33>33

>3-6.5>6.5-10

Parmetro trmico ------>13,950>12,960-13,9>10,980-12,960>10,260-10,98

Las clases vienen determinadas por la substancia voltil hasta el 33% de la misma, y por el parmetro trmico por encima del 33% de substancia voltil.

Fuente U.S. Bureau of Mines.*Valor trmico en bruto sobre base sin ceniza 86C-96C de humedad relativa) BTU por libra.Notas:1. Cuando el contenido de ceniza del carbn es demasiado elevado para permitir su clasificacin de acuerdo con el presente sistema, deber reducirse en laboratorio por el mtodo de flotar o hundirse (o cualquier otro medio adecuado). El peso especfico escogido para la flotacin deber permitir un rendimiento mximo de carbn con 5-10% de ceniza.2. 332a > 14-16% de substancia voltil, 322b >16 20 de substancia voltilTABLA 4. Agrupacin de los carbones de los Estados Unidos segn el sistema internacional de clasificacin.

Grupos(determinados por sus propiedades de aglutinacin)Nmero de cdigoSubgrupos(determinacin por sus propiedades de coquizacin)

Nmero del grupoParmetros alternativos del grupoLa primera cifra del nmero del cdigo indica la clase del carbn, determinada por el contenido en substancia voltil, y por el parmetro trmico por encima del 33% de substancia voltil.Nmero del subgrupoParmetros alternativos del grupo

ndice de esponjamiento espontaneo (ndice de esponjamiento en crisol)ndice RogaDilatmetro Audibert-ArnuGray-King

3>4

>45

4355356355>140>G8

3344345346344>50-140G5-G8

3334335336337333>0-50G1-G4

332a332b4325326327328322

0

E-G

221/2-4>20-4532342352362372382330-50G1-G4

32242252262272282220E-G

3214215216217218211Contrac.nicaB-D

11-2>5-2021231241251261271281220E-G

2113114115116117118111Contrac.nicaB-D

00-1/20-51002003004005006007008009000Sin ablandamientoA

AB

Nmero de clase 0123456789Como indicacin las siguientes clases tienen un contenido aproximado de substancia voltil.Clase 6: 33-41% de substancia voltilClase 7: 33-44% de substancia voltilClase 8: 35-50% de substancia voltilClase 9: 42-50% de substancia voltil

Parmetro

Sustancia voltil (seco, sin cenizas) 0-3>3-10>10-14>14-20>20-28>28-33>33>33>33>33

>3-6.5>6.5-10

Parmetro trmico ------>13,950>12,960-13,9>10,980-12,960>10,260-10,98

Las clases vienen determinadas por la substancia voltil hasta el 33% de la misma, y por el parmetro trmico por encima del 33% de substancia voltil.

Fuente U.S. Bureau of Mines.*Valor trmico en bruto sobre base sin ceniza 86C-96C de humedad relativa) BTU por libra.Notas:1. Cuando el contenido de ceniza del carbn es demasiado elevado para permitir su clasificacin de acuerdo con el presente sistema, deber reducirse en laboratorio por el mtodo de flotar o hundirse (o cualquier otro medio adecuado). El peso especfico escogido para la flotacin deber permitir un rendimiento mximo de carbn con 5-10% de ceniza.2. 332a > 14-16% de substancia voltil, 322b >16 20 de substancia voltil

En donde sM= substancia mineral, y SV= substancia voltil, %.

Los valores de esta razn, corresponden a los 17 carbones que corresponden a la Tabla2, sirven de base para ordenar los carbones de la Tabla7, exactamente en el mismo orden que el aplicado en el mtodo ASTM. La muy elevada razn correspondiente al carbn nmero 1 no aparece, ya que tiene muy poca importancia. Se ha dicho que esta razn Perch y Russell guarda una relacin muy estrecha con las propiedades de chequeado de los carbones utilizados en la prctica con hornos de coque.Presenta inters considerar la validez de otros criterios en la clasificacin del carbn por rango, criterios basados en los anlisis de material seco y libre de ceniza que aparecen en la Tabla 7. El carbn (C) se aproxima a establecer la clasificacin de los carbones en el mismo orden de los rangos ASTM. Como criterio, el contenido en carbono sera simple, pero no puede utilizarse como base adecuada para la clasificacin. El oxgeno (O2) disminuye en general con la edad de los carbones, pero no es consistente. La substancia voltil (SV), el carbono fijo (CF), el hidrgeno (H2), y las BTU, no siguen el mismo orden que en el mtodo ASTM. El nitrgeno (N2) vara poco en todos los rangos.Como la calidad de la substancia voltil en el carbn es un ndice acerca de la conversin de los carbohidratos originales e hidrocarbonos, se han realizado estudios que sugieren que el valor trmico d la substancia voltil servir como criterio preciso para la clasificacin por el rango. Este criterio desarrollado por la base de "carbn puro" en la forma que se calcula en la Ecuacin (6), aparece listado en la Tabla 7 bajo el encabezado BTU por libra MVcp.La composicin del carbono fijo en todos los tipos de carbn es substancialmente todo carbono. Los integrantes variables de los carbonos pueden por lo tanto, considerarse como concentrados en la substancia voltil. Un ndice de la calidad de la substancia voltil, su valor trmico es, tal vez, la propiedad ms importante en cuanto a la combustin, y guarda una relacin directa con las propiedades de los carbones paros (secos, libres de substancias minerales). La substancia en los carbones de rango bajo, en los que la conversin de los carbohidratos e hidrocarbonos no lleg muy adelante, es relativamente elevada en agua y CO2 y, por consiguiente, de escaso valor trmico. La substancia voltil en carbones de rango elevado es relativamente alta en hidrocarbonos, tales como el metano (CH4), y por consecuencia relativamente elevada en su valor trmico.

TABLA 5. Comparacin de los sistemas aplicados a los carbones seleccionados en los Estados Unidos*EstadoCondadoFilnClasificacin

ASTMInternacional

West VirginiaMcDowellPocahontas No.3333

PennsylvaniaClearfieldLower Kittaning435

West VirginiaMonongaliaPittsburg635

IllinoisWilliamsonNo. 6734

IllinoisKnoxNo. 6821

*FUENTE: U.S. Bureau of MinesNOTAS: = bituminoso baja volatilidad; = bituminoso media volatilidad; = bituminoso A. alta volatilidad; = bituminoso B. alta volatilidad;= bituminoso C. alta volatilidad.Los anlisis y los valores trmicos del carbn deben ser convertidos base de carbn libre de substancias minerales (carbn puro), al objeto de establecer con una precisin razonable los valores trmicos de la substancia voltil. La nica diferencia entre la conversin utilizada para este mtodo, y la conversin aplicada en el estndar D 388 de la ASTM, es suponer que la mitad del azufre* se supone es pirtico y el resto orgnico, est en completo acuerdo con el promedio correspondiente a un gran nmero de carbones de los Estados unidos. Las frmulas para convertir los anlisis de valores trmicos del carbn a una base de carbn puro, y para calcular el valor trmico de la substancia voltil, son las siguientes:

En donde SV= substancia voltil, %; CF= carbn fijo, %; C=ceniza, %; A=azufre, %; H= humedad del estrato, %; BTU=valor trmico por libra; indicando el subfijo cp que se aplica a la base de carbn puro.*El azufre est presente en el carbono en tres formas: 1) combinado con el hierro como pirita (pirtico) o marcasita, 2) como azufre orgnico, y 3) sulfato de azufre o azufre combinado con hierro y calcio, junto con el oxgeno, como FeSO4 o CaSO4. El azufre aparece raramente en estado libre en el carbn. El sulfato de azufre se encuentra habitualmente en el carbn curtido.

Fig. 2. Ejemplo de clasificacin sugerida para el carbn, aplicando la relacin entre los valores trmicos respectivos del carbn puro y la substancia voltil.

El BTU por libra de substancia voltil, calculado con las formulas anteriores, viene dado en la Tabla 7, aplicado a los 16 de los 17 carbones que en ella se mencionan, cubriendo la amplitud total de rango. El orden de estos valores sigue en general la clasificacin ASTM de los carbones, aun cuando la correlacin no es tan buena como con la razn Perch y Russell. El rango de valores de BTU por libra de substancia voltil, de aproximadamente 8 000 a 28 000 (Fig. 2), es amplia y puede servir como clasificacin til. La relacin del valor trmico de la substancia voltil y el valor trmico del carbn puro aparece en la Fig. 2, lo que incluye un buen nmero de carbones. Es evidente que podra trazarse una lnea correcta, sin incurrir en un error serio, que indicase el cuso de las relaciones.TABLA 6. Clasificacin Internacional de carbones Pardos*Nmero de grupoParmetro del grupo por rendimiento de alquitrn (seco, sin ceniza) %Nmero de cdigo

40>25104011401240134014401540

30>20-25103011301230133014301530

20>15-20102011201220132014201520

10>10-15101011101210131014101510

00>10 y menos100011001200130014001500

Numero de clase101112131415

Parmetro de clase es decir, % de humedadtotal, sin ceniza,%20yMenos20a3030a4040a5050a6060a70

FUENTE: U.S. Bureau of mines.NOTAS:*valor trmico bruto inferior a 10260 BTU por libra. Sobre la base de carbn hmedo, sin ceniza (86F/96% de humedad relativa).*Valor trmico bruto inferior a 10 260 BTU por libra. Sobre la base de carbn hmedo, sin ceniza (86F/96% de humedad relativa).El contenido total de humedad se refiere al carbn recin sacado de la mina. Para objetivos internos, los carbones con un valor trmico bruto superior a 10 260 BTU por Libra (sobre la base de carbn hmedo y sin ceniza), considerado en el pas de origen como un carbn pardo, pero clasificado de acuerdo con este sistema, para determinar, en particular, su adecuacin para ser procesado. Cuando el contenido total de humedad es superior a 30%, el valor trmico bruto es siempre inferior a 10 260 BTU por libra.

TAMAOS COMERCIALES DEL CARBONO

Carbn bituminoso. Los tamaos del carbn bituminoso no estn bien estandarizados, pero son habituales las siguientes distribuciones en tamao: Corriente de mina. Este es carbn embarcado en la forma que sale de la mina, y sin cerner. Se utiliza tanto para la calefaccin domestica como la produccin de vapor. Corriente de mina (8 plg). Corriente de mina despus de romper los trozos grandes (terrones). Carbn grueso (5 plg). Este tamao no pasa por los orificios redondos de 5 pulgada. Se le utiliza para aplicaciones domsticas y de encendido a mano. Huevo (5 plg x 2 plg). Este tamao pasa por los agujeros de 5 pulgadas, pero queda en los de 2 pulgadas. Se utiliza para el encendido a mano, produccin de gas, y calefaccin domestica Nuez (2 plg x plg). Este tamao se utiliza en los alimentadores industriales mecnicos de pequeo tamao, y para uso domstico. Carbn alimentador (1 plg x ). Este se utiliza ampliamente para pequeos alimentadores industriales y quemadores domsticos. Cisco ( plg o menos). Se utiliza en pulverizadores, hornos cicln, y para alimentadores mecnicos industriales. Carbn antracita. Los tamaos definidos de la antracita estn estandarizados y aparecen indicados en la Tabla 8. Los tamaos roto, de huevo, de estufa, de nuez, y de guisante se utilizan ampliamente en las unidades domsticas encendidas a mano y en la produccin de gas. Los de tamao trigo y arroz se utilizan en los tipos de encendido mecnico.

TABLA 7. Estudio de la adecuacin de otros criterios en la clasificacin de carbones.Carbones (No. De la tabla)BtuValor H de LordRazn Perch & RusellBTU por libra, Anlisis del carbn sobre base de seco, sin ceniza

SVCFCBtuMolturabilidad

114950------2.098.093.92.12.30.31485037

2151802520256857.392,793.52.62.30.91510026

31541013582333013.686.490.74.23.31.01532583

4157659072175017.782.390.44.82.71.315670100

5158408342115519.880.289.44.82.41.515615112

6157656881978523.576.588.64.83.11.615540105

7159306111957026.573.587.65.23.31.41563095

8155004451723035.264.885.05.45.81.71526588

9154603891693039.061.085.55.56.71.61537056

10152303221543045.854.280.95.77.41.41473057

11148003201487543.856.280.55.59.11.61443060

12143593181420043.256.879.85.611.81.71426050

13148303001469049.350.779.25.79.51.51440061

14141702951388540.859.280.95.112.21.31411055

15132452291143542.857.275.95.117.01.61310043

16130551811157049.051.074.05.618.60.91297052

1712400170994545.354.772.74.920.80.91233045

NOTAS: para clculos del valor H de Lord y de la razn Perch y Russell y el valor trmico de la substancia voltil (sobre base de carbn puro) debern aplicarse las ecuaciones (1) a (6) incluidas en el texto. El subndice o sufijo cp indica que la base es la correspondiente a carbn puro. Puede aplicarse la SV seca sin ceniza en el lugar de las , sin erros apreciable. La molturabilidad viene determinada por el mtodo 409 ASTM

PRODUCCIN Y CONSUMO DEL CARBNComo se indica en la Tabla 9, son solamente las que, entre ellas producen la casi totalidad del carbn. La produccin bituminosa en los Estados Unidos aparece en la Tabla 10, expresada por estados. Es interesante observar las elevadas producciones de carbn en algunos estados en aos pasados. Vase la columna Ao ms alto, a la izquierda de la tabla. Los bituminosos gozaron de una produccin particularmente elevada durante los aos de la Primera Guerra Mundial. La disminucin es la produccin durante el periodo de la post guerra puede atribuirse a varios factores: 1)la economa, deprimida en general, de los aos 30, 2) el cambio, en los ferrocarriles, de las locomotoras de vapor a las de Diesel, 3) los cambios en procesos en ciertas industrias consumidoras de carbn, especialmente la del acero, 4) el cambio a petrleo y gas para la calefaccin de edificios comerciales y residencias, cambio iniciado por razones de convivencia y limpieza, y ms tarde por preocupaciones ambientales, y 5) una reduccin en los costos, los que representaban anteriormente una ventaja del carbn sobre otros combustibles ms convenientes. Aun cuando las plantas de energa elctrica cambiaron a petrleo y gas en grandes nmeros, es interesante observar que, en tanto que la mayor parte de las zonas consumidoras de carbn venan declinando, el tonelaje entregado a las productoras de energa observaba un crecimiento modesto. Esto refleja, por supuesto, el tremendo aumento en la generacin de energa elctrica, particularmente desde la Segunda Guerra Mundial. Las exportaciones de carbn se han mantenido razonablemente estables. Estas observaciones aparecen documentadas mediante las cifras que se dan en la Tabla 11.Las ms grandes minas de carbn bituminoso de los Estados Unidos se identifican por tiempo, operador, y ubicacin en la Tabla 12. El cambio proporcional continuo de la explotacin subterrnea a la superficie se refleja en la cifras de porcentaje de la Tabla 13. Los tipos de explotacin utilizados se subdividen de nuevo por estados en la Tabla 14.TABLA 8. Tamaos comerciales de la antracitaNombre comercialDimetro de los agujeros, en pulgadas

Pasa porQueda detenida en

Rota

Huevo

Estufa

Nuez

Chcharo

Trigo

Arroz

*Procedimiento de prueba ASTM de 3-10. Graduado en cedazos con agujeros redondos.

TABLA 9. Productores ms importantes de carbn en el mundo

NacinTonelaje estimado (anual), millones de toneladasPorcentaje entre los productores ms importantes

Estados Unidos55628.1

U.R.S.S52926.7

Repblica Popular de China45222.8

Reino Unido1628.2

Polonia1608.1

Repblica Federal de Alemania (Oeste)1226.1

NOTA: Debido a la carencia de una agenda colectora central y confiable de datos mundiales de produccin de carbn, las cifras correspondientes son, en el mejor de los casos, estimaciones probables. Los ltimos datos mundiales confiables son de 1971, y de ellos hemos sacado las cifras anteriores. Vase tambin la Tabla al final de un artculo posterior titulado Reservas de Carbn-Estimaciones

TABLA 10. Produccin de carbn bituminoso en Estados UnidosEstadoMejor ao antes de 1971Produccin, millones de toneladas

AoCantidad1966196819701972

Alabama192621.00114.21916.44020.56020.814

Arkansas19072.6700.2360.2110.2680.428

Colorado191712.4835.2225.5586.0255.522

Illinois191889.29163.57162.44165.11965.523

Indiana191830.67917.32618.48622.26325.949

Iowa19178.9661.0250.8760.9870.851

Kansas19187.5621.1221.2681.6271.227

Kentucky1970125.30593.156101.156123.305121.187

Maryland19075.5331.2221.4471.6151,640

Missouri19175.6713.5823.2054.4474.551

Montana19444.8440.4190.5193.4478.221

Nuevo Mxico19707.3612.7553. 4297.3618.248

N. Dakota19705.6393.5434.4875.6396.632

Ohio197055.35143.34148.32355.35150.967

Oklahoma19204.8490.8431.0892.4272.624

Pennsylvania1928178.55181.44376.20080.49175.939

Tennessee18568.8486.3098.1488.23711.260

Utah18477.4294.6354.3164.7334.802

Virginia196836.96635.56536.96635.01634.028

Washington19184.0820.0590.1780.0372.634

W. Virginia1947176.157149.681145.921144.072123.743

Wyoming19459.8473.6703.8297.22210.928

Otros Estados*------0.9370.7520.6837.668

Total E.U1947630.624533.881545.245602.932595.386

*La produccin incluye Alaska, Arizona, California, Georgia, Idaho Michigan, Carolina del N.., Oregon, Dakota del S. y Texas.NOTA: La produccin total de Estados Unidos a fines de 1970, basada en anteriores registros disponibles, se cifra en 35, 004,344.000 toneladas.

AoEmpresas elctricasFerrocarriles (1. Clase)Carbn para coquizarFbricas de acero y laminadoFbricas de cementoOtras fbricasVentas al menudeoConsumo total en U.S.Total de exportaciones

194049.12685.13081.38614.1695.559110.85384.687430.91016.466

194571.603125.12095.34914.2414.203129.754119.297559.56727.956

195088.26260.969103.84510.8777.92397.90484.422454.20225.468

1955140.55015.473107.3777.3538.52991.11053.000423.41251.277

1960173.8822.10181.0157.3788.21677.43230.405380.42936.541

1965242.72994.7797.4668.87386.26919.048459.16450.181

1966264.20295.8927.1179.14989.94119.965486.26649.302

1967271.78492.2726.3308.92284.00917.099480.41649.528

1968294.73990.7655.6579.39183.05415.224498.83050.637

1969308.46192.9015.56085.68714.666507.27556.234

1970318.92196.0095.41083.20712.072515.61970.944

1971326.28082.8095.56068.86211.351494.86256.632

1972348.61287.2724.85067.2948.748516.776

1973386.87993.6346.35660.9538.200556.022

TABLA 11. Consumo y exportacin de carbn bituminoso en Estados UnidosFUENTE: U.S Bureau of Mines.NOTAS:*Incluye combustible de carbn. Incluido en otras fbricasEl impacto de la gasificacin, licuefaccin y otros procesos para convertir el carbn en combustibles ms limpios y de ms fcil transporte, ser grande. En esta seccin en la Tecnologa del Carbn aparecen estadsticas adicionales. Para la evaluacin econmica de la tecnologa de carbn puede acudirse a la U.S Energy Outlook-Coal Availability, e informes posteriores que pueden publicarseTABLA 12. Minas de Carbn bituminoso en Estados Unidos con produccin anual superior a un milln de toneladas. Nombre de la minaEstadoProduccin, millones de toneladas 1972TipoEmpresa

NavajoNew Mxico6.898S1

River KingIlinois6.776S2

ColstripMontana5.501S3

SinclairKentucky (W)5.477S2

No. 10Ilinois4.693D2

River QueenKentucky (W)4.661D S2

Moss No. 3Virginia4.582D4

CaptainIlinois4.481S5

MuskingumOhio4.310S6

LynnvilleIndiana4.174S2

Egypt ValleyOhio3.822S7

AyrgemKentucky (W)3.183S8

RobenaPennsylvania3.008D9

Humphrey No. 7W. Virginia3.008D7

Black MesaArizona2.954S2

VogueKentucky (W)2.811S2

Burning Star No. 2Ilinois2.802D7

KenKentucky (W)2.771D&S2

Dave JohnstonWyoming2.618D10

CentraliaWashington2.597S11

Kopperston

Nos. 1 y 2W. Virginia2.521D12

No. 24Ilinois2.507D13

HomesteadKentucky (W)2.469S2

WrightIndiana2.444S8

Orient No. 3Ilinois2.444D14

LoveridgeW. Virginia2.439D7

LeahyIlinois2.356S8

No. 1Pennsylvania2.327D15

IrelandW. Virginia2.300D7

FoxPennsylvania2.300S16

UniversalIndiana2.253S2

MathiesPennsylvania2.205D17

SunnyhillOhio2.171D2

EnosIndiana2.137S13

Osage No. 3W. Virginia2.128D7

IslandIllinois2.126D18

Squaw CreekIndiana2.087S2

Maple CreekPennsylvania2.062D9

No. 26Illinois2.041D13

TABLA 12. Minas de Carbn bituminoso en Estados Unidos con produccin anual superior a un milln de toneladas. (Continuacin)

Nombre de la minaEstadoProduccin, millones de toneladas 1972TipoEmpresa

JancPennsylvania1.999D19

ColonialKentucky (W)1.991S20

HillsboroIlinois1.991D7

Monterey No. 1Ilinois1.974D21

Arkwright No. 4W. Virginia1.936D7

Montour No. 4Pennsylvania1.935D7

HarmiltonKentucky (W)1.911D22

ItmannW. Virginia1.896D23

SorensenWyoming1.844D24

Orient No. 6Ilinois1.844D14

Robinsin Run No. 95W. Virginia1.837D7

MinnehahaIndiana1.808S8

McElroyW. Virginia1.755D7

No. 21Ilinois1.733D13

Fidelity No. 11Ilinois1.726S25

Harris No. 1 2W. Virginia1.718D12

WarwickPennsylvania1.714D26

Gary No. 14W. Virginia1.682D9

ConcordAlabama1.663D9

ShoemakerW. Virginia1.643D7

StreamlineIlinois1.628S5

Buckheart No. 17Ilinois1.620S25

Big SkyMontana1.601S2

GatewayPennsylvania1.599D27

NorrisIlinois1.589S7

BeaulahIlinois1.530S28

Blacksville No. 2N. Dakota1.526D7

MeccoW. Virginia1.519S29

MtthewsIlinois1.518D7

AyrcoeTennessee1.510S8

Powhatan No. 3Indiana1.509D30

VolunteerOhio1.507S31

Powhatan No. 1Kentucky (W)1.506D30

StarOhio1.494D2

WhartonKentucky (W)1.492D12

No. 9W. Virginia1.479D32

BishopKentucky (W)1.471D33

Franklin No. 25W. Virginia1.470D7

PowerOhio1.459S2

Blackfoot No. 5Maryland1.450S13

Big HornIndiana1.433S34

Federal No. 1Wyoming1.426D12

GlenharokW. Virginia1.418S7

HawthornN. Dakota1.414S2

Burning Star No. 3Indiana1.412S7

DuggerIlinois1.390S2

Gary No. 2 10W. Virginia1.372D9

Lucerne No. 6Pennsylvania1.365D35

TABLA 12. Minas de Carbn bituminoso en Estados Unidos con produccin anual superior a un milln de toneladas. (Continuacin)Nombre de la minaEstadoProduccin, millones de toneladasTipoEmpresa

Marianna 58Pennsylvania1.354D36

DotikiKentucky(W)1.336D37

Somerset 60Pennsylvaia1.332D36

Providence N1Kentucky(W)1.330D22

GilbraltarKentucky(W)1.323S38

Lynch WinifredeKentucky(E)1.297D9

Georgetown N24Ohio1.284S7

LattaIndiana1.279S2

Simco-PeabodyOhio1.278D&S2

OlgaW. Virginia1.260D39

FabiusAlabama1.254S40

MurdockIllinois1.241D32

ChinookIndiana1.225S8

V.C. N1W. Virginia1.223D1

Morris CreekW. Virginia1.207D41

RosebudWyoming1.200S42

BeatriceVirginia1.195D43

Virginia PocahontasN1Virginia1.184D44

MaxineAlabama1.166D22

ParadiseKentucky1.154S45

Keystone N1W. Virginia1.140D20

WarriorAlabama1.139S&A2

Segco N1Alabama1.133D46

StoneKentucky(E)1.117D12

Leatherwood N1Kentucky(E)1.107D47

Eagle N2Illinois1.101D2

MartyKentucky(E)1.100S&A48

Orient N4Illinois1.092D14

Ellsworth N51Pennsylvania1.088D36

SunspotIllinois1.070S8

Powhatan N5Ohio1.062D30

Pursglove N15W. Virginia1.054D7

DeltaIllinois1.046S8

Williams N98W. Virginia1.045D7

India HeadN.Dakota1.037S30

BoltW. Virginia1.034D49

Rose Valley N6Ohio1.011D7

Bee VeerMissouri1.010S2

Federal N2W. Virginia1.009D12

Lynch N32Kentucky(E)1.006D9

KellermanAlabama1.000S50

EMPRESARIOS

1 Utah International Inc.26 Duquesne Light Co.

2 Peabody coal Co.27 Gateway Coal Co.

3 Western Energy Co.28 Knife River Coal Co.

4 Pttston Co.29 Midland Coal Co.

5 Southwestern Illinois Coal Corp.30 North American Coal Corp.

6 Central Ohio Coal Co.31 Cmarron Coal Corp.

7 Consolidation Coal Co.32 Zeigler Coal Co.

8 Amax Coal Co.33 Bishop Coal Co.

9 United States Steel Corp.34 Big Horn Coal Co.

10 Pacific Power & ight Co.35 Helvetia Coal Co.

11 Washington Irrigato District.36 Bethlehem Mines Corp.

12 Eastern Associated Coal Corp.37 Webster Country Coal Corp

13 Old Ben Coal Corp.38 Gibraltar Coal Co.

14 Freeman Coal Mining Corp.39 Olga Coal Co.

15 Florence Mining Co.40 Arch Coal Co.

16 C&K Coal Co.41 Valley Camp Coal Co.

17 Mathies Coal Co.42 Central Appalachian Coal Co.

18 Inland Steel Co.43 Rosebud Coal Sales Co.

19 Rochester & Pittsburgh Coal C.44 Beatrice Pocahontas Co.

20 Pittsburg & Widway Coal Mining Co.45 Alabama By-Products Corp.

21 Monterey Cal Co.46 Southern Electric Generating Co.

22 Island Creek Coal Co.47 Blue Diamond Coal Co.

23 Itmann Coal Co.48 Marty Corp.

24 Kemmerer Coal Co.49 Ranger Fuel Corp

25 United Electric Coal Co.50 Kellerman Mining Co

TABLA 13. Produccin de carbn bituminoso por tipo de explotacin (Estados Unidos)

AoTIPO DE EXPLOTACIN (por ciento del bituminoso explotado total)

Explotacin a cielo abiertoExplotacin subterrneaExplotacin con barrenos

195525741

195625732

195725732

195828702

195929692

196029692

196130682

196231672

196331663

196431663

196532653

196634633

196734633

196834633

196935623

197040564

197147503

TABLA 14. Tipos de minas de carbn bituminoso en Estados Unidos Estado196619681970

Sub-terraneasA cielo abiertode barrenoSub-terraneasA cielo abiertode barrenoSub-terraneasA cielo abiertode barreno

Alabama1166168060235913

Alaska433

Arizona1

Arkansas442626

Colorado6561495408

Ilinois3449333612831

Indiana1338935632

Iowa815312310

Kansas545

Kentucky146511112811211231511104410207

Maryland232722133716286

Missouri113129

Montana847444

Nuevo Mexico433313

N. Dakota252220

Ohio892746355263544421745

Oklahoma3101161281

Pennsylvania410618602614895519855554

S. Dakota1

Tennessee1444910114599116807

Utah252320

Virginia10026665658866556615483

Washington413221

W. Virginia1318179100934220109748418153

Wyoming594949

Total E.U474115724363381149245429392103559

Todos los tipos674953275601

Reservas de Carbn- Estimaciones

JAMES E. McNULTY Y CLAYTON G. BALLLas estimaciones publicadas y las cotizaciones relativas a las estimaciones de las cantidades de reserva de carbn en los Estados Unidos varan en buena medida, segn las fuentes y las bases utilizadas, las cuales no siempre quedan claramente definidas. Las estimaciones ampliamente citadas acerca de los recursos de carbn, publicadas por U.S, Geological Survey fijaron la base de recrsos en 3.2 billones de toneladas, la mitad aproximada de las cuales (1,6 billones de toneladas) se considera habitualmente como recuperable, dejndose la otra mitad

Necesariamente en el terreno, para apoyo durante posteriores operaciones, o totalmente perdido por razn de encontrarse situado bajo ciudades, pueblos, o lagos, en zonas agotadas; etc. Del 1,6 billones de toneladas recuperables, una mitad aproximadamente, o 780 mil millones de toneladas fueron determinadas mediante la planificacin y exploracin hasta profundidades de 3000 pies (aproximadamente 1000 metros) bajo la superficie del terreno, en tanto que los restantes 820 billones de toneladas se considera se encuentran en zonas no planificadas o inexploradas, en profundidades de hasta 6000 pies (aproximadamente 2000 metros) bajo la superficie.Como qued determinado mediante la planificacin y exploracin en cierto nmero de Estados representativos, aproximadamente 200 mil millones de los 780 mil millones de toneladas recuperables, estn proyectados como presentes en lechos de carbn subituminoso y de lignito, de 10 pies o ms de espesor, aproximadamente tres metros, y a menos, en general, de 1000 pies bajo la superficie (aproximadamente 300 metros). Restantes 580 mil millones de toneladas se encuentran por tanto en estratos de menor espesor y a menos de 1000 pies (300 metros) bajo la superficie, y en estratos de todos los espesores y entre 1000 y 3000 pies bajo la superficie (300 a 1000 metros). De los 200 mil millones recuperables de toneladas de carbn denso, aproximadamente la mitad o 100000 millones de toneladas, se basa en una abundancia relativa de informacin, en tanto que los 100 mil millones de toneladas restantes se proyectan con un grado razonable de certeza en zonas acerca de las cuales se dispone de menos datos.

ReginMiles de millones de toneladasVida de las reservas recuperables con ritmo de crecimiento %, aos

Reservas restantes medidas e indicadasReservas econmicamente disponiblesReservas recuperablesProduccin en millones de toneladas 19700%3%5%

1 W. Virginia Pennsylvania92.767.133.5145.82306950

2 Condados Mercer, Mcdowell y Wyomin9.19.14.6N.A.---

3 Illinois, Indiana, Ohio34.524.412.295.01295240

4 Kentucky, Tennessee34.524.412.295.01295240

5 Utah, Colorado21.913.36.78.677410674

6 Alabama1.60.60.39.1352320

Otras106.335.217.6N.A.---

Total349.1209.2104.6338.83098058

Notas:Carbn bituminoso en ventas de ms de 28 pulgadas de espesor, (71cm); carbn subituminoso y lignito en ventas de ms de 5 pies 1.5 m de espesor; menos de 1000 pies (300m) de recubrimiento.Con exclusin del ignito, el carbn subituminoso de menos de 10 pies (3m) de espesor y el carbn bituminoso de menos de 42 pulgadas (106cm) de espesor.Basado en el 50% de recuperacin de reservas econmicas disponibles.Por el redondeo de las cifras, la suma puede no resultar correcta.

ReginReservas recobrables en miles de millones de toneladasProduccin en millones de toneladas en 1970Vida de las reservas con crecimiento%, aos

0%3%5%

1 Kentucky, W, Virginia, Tennessee4.2101.2422723

2 Illinois, Indiana, Iowa, Ohio5.691.0623629

3 Pennsylvania0.825.1322319

4 Colorado, Montana, Nuevo Mxico23.819.1124612285

5 Oklahoma, Kansas1.68.31936548

6 North Dakota2.15.63758562

Otras 6.913.85009567

Total 45.0264.11706146

An cuando estos 100 mil millones de toneladas no representan en forma alguna una cantidad finita de reservas para posterior recuperacin, si representan tales reservas, en la forma que hoy se les conoce, como en posesin de las caractersticas de adquisicin ms favorable, en zonas o reservas individuales de la amplitud suficiente para justificar explotaciones mineras en gran escala. El carbn est siendo, y ser explotado, en minas a profundidades por debajo de 1000 pies (300 metros) de la superficie y en espesores inferiores a los que se citan antes, y en zonas no bien conocidas todava, las que indudablemente sern desarrolladas hasta darles categoras de explotables, mediante programas adicionales de exploracin, a medida que las zonas mejor conocidas vayan quedando agotadas.

El National Petroleum Council prepar en 1973 estimaciones acerca de las reservas econmicamente disponibles en las principales regiones productoras de carbn de los Estados Unidos, en la forma que aparece en la Figs. 1y2, correspondientemente a la explotacin subterrnea a cielo abierto.

Estudios posteriores indican que la cantidad de reservas superficiales recuperables que aparecen en la Fig. 2, aumentarn considerablemente, en especial en los Estados del Oeste (regiones 4y6)

Con base en estos datos puede llegarse a la conclusin de que las reservas conocidas de carbn susceptibles a los mtodos y economa de explotacin minera actuales, son suficientes para durar hasta bien avanzado el siglo prximo. Posteriores proyecciones, sin embargo, incluso aunque los recursos carbonferos, como tales, sigan siendo abundantes, requerirn cambios importantes en la tecnologa de la explotacin minera, y quedarn influidos en gran medida, por supuesto por, los cambios que ocurran en los esquemas comparativos de utilizacin y demanda.

Ubicacin de las reservas mundiales de carbn Pas % del total mundial

AsiaU.R.S.SRepblica Popular de ChinaIndiaJapn Otros

19.916.71.00.20.137.9

37.9

Amrica de NorteE.UCanadMxico48.21.40.149.7

49.7

EuropaAlemaniaReino UnidoPoloniaChecoslovaquiaFranciaBlgicaHolandaOtros4.82.81.30.30.20.10.10.410.0

10.0

fricaRepublica de frica del SurOtros1.1-1.1

1.1

AustralasiaAustraliaOtros1.0-

1.0

Amrica del SurColombia Venezuela Otros0.20.1-

100.0

Prospeccin del carbnJAMES E. MCNULTY Y CLAYTON G. BALL

La descripcin que sigue incluye una explicacin acerca de la geologa del carbn, las caractersticas acerca de la presencia del carbn que han investigarse, y los mtodos de prospeccin incluyendo la compilacin e interpretacin de datos asociados a la toma de decisiones post-prospeccin.GEOLOGA DEL CARBNAn cuando el carbn est compuesto por derivados orgnicos (plantas), no deja de constituir un tipo especial de roca qu aparece intercalado como filones individuales entre otros tipos de filones rocosos sedimentarios tales como la piedra arenisca, esquistos lars gredas la piedra caliza y varias mezclas de los anteriores. Los estudios geolgicos indican que el material de las plantas que lleg a convertirse en un depsito en la forma de hoy se le conoce se acumul originalmente en cinagas en el altiplano o en pantanos en la costa o cerca de ella as como en las llanuras de los deltas de los ros en condiciones muy semejantes a las que actualmente siguen existiendo en zonas tales como el pantano Okefenokee, en Georgia, y los Everglades de Florida. Las cinagas los pantanos y las acumulaciones en los deltas que originaron la acumulacin del carbn pueden haber variado de tamao desde unos cuantos acres (1 acre = 0.4 hectreas), hasta cientos de millas cuadradas (1 milla cuadrada = 2.56 km cuadrados).Fue necesario despus de periodos de acumulacin de plantas que aquellos pantanos quedar sumergidos bien por hundimiento de la tierra o por elevacin del nivel del mar continuar el hundimiento las formas calcreas pueden haber quedado tambin depositadas en aguas ms profundas situadas dentro o por encima de los lodos y las arenas. En ciertos perodos geolgicos y climticos adecuados tales intervalos de crecimiento de plantas y de inversin interrumpida pero continua de las mismas se repiti muchas veces antes de que llegase el fin de cada uno de dichos perodos. Durante las eras geolgicas posteriores y dependiendo de la variacin de los aumentos en las combinaciones de la profundidad del soterrado el calor y la presin a lo largo de diferentes periodos las acumulaciones de plantas se compactaron pasaron sucesivamente por una o ms etapas de carbonizacin bien fuese de turba al lignito al carbn subituminoso o al carbn bituminoso o a la antracita. Los lodos arenas los restos calcreos intercalados se convertan entretanto en esquistos piedra arenisca y piedra caliza productos que forman las series estratigrficas en las que pueden estar contenidos en los estratos de carbn explotable.Han sido los tres perodos geolgicos de importancia durante los cuales las condiciones en estados unidos resultaron especialmente adecuadas en grandes extensiones para el crecimiento persistente y repetido de plantas con su posterior conservacin y carbonizacin. En lo esencial todos los estratos del carbn bituminoso predominantes en la provincia de los Apalaches, extendindose de desde Pensilvania incluyendo tambin los estratos de antracita de la Pensilvania central hasta el norte este de Alabama en la regin interior oriental de Illinois contigo ala anterior el sudoeste de indiana hielo este de Kentucky en la regin interior occidental contigua de Iowa, Kansas, Missouri el norte este de Oklahoma y el noreste de Arkansas y en la porcin central separada de Texas (con exclusin del lignito de Texas se formaron durante el perodo geolgico Pensilvaniano (Carbonfero) que tuvo lugar hace aproximadamente 300 millones de aos.Los estratos predominantemente bituminosos y su bituminosos de la provincia de las montaas rocosas los que se extienden en regiones amplias y separadas desde la montaa central hasta el noreste de Arizona y el noroeste de nuevo Mxico se formaron durante el perodo geolgico cretcico hace aproximadamente 100 millones de aos. Los estratos de carbn subituminoso y de lignito de la Provincia de las Grandes Praderas en la que se incluye la del noreste de Wyoming el este de montana y el oeste de Dakota del norte y el noroeste de la cota del sur se formaron durante la primera parte del perodo terciario hace aproximadamente 65 millones de aos.Cada uno de estos tres perodos importantes en la formacin del carbn dur muchos millones de aos. Hablando en general el estado fisiolgico y climtico que propici la acumulacin peridicas del material de las plantas fue relativamente ms estabilizado durante el perodo Pennsylvaniano que durante los otros dos perodos. los estratos de carbn en la regin occidental interior y los situados al este del ro Mississippi tienden a ser ms persistentes en extensin y ms uniformes en cuanto a las caractersticas de sus estratos carbonferos que no situados en las montaas rocosas y en las grandes praderas en las que unos periodos ms breves y ms y regulares en lo relativo a la acumulacin de plantas se tradujeron en la formacin de depsitos carbonferos en general ms dispersos y relativamente ms lenticulares. CARACTERSTICAS A INVESTIGAR DE LA PRESENCIA DEL CARBNCon independencia de la cartografa puramente sociolgica de los recursos el objetivo fundamental en la prospeccin del carbn es por supuesto el determinar la potencial comercial de la explotacin la venta hola utilizacin del carbn bien sea en zonas especficas hasta entonces no explotadas o en zonas no exploradas contiguo hasta otras que ya tiene lugar la explotacin minera. Dependiendo del ritmo deseado es posible de la produccin anual las cantidades de reservas de carbn requeridas para soportar una mina nueva planeada con una vida econmica hasta de 20 aos ms oscila desde unos comparativamente pocos millones hasta 300 millones de toneladas o ms. Tales cantidades dependiendo del espesor del estrato carbonfero y de los mtodos de explotacin adecuados o necesarios bien se trate de minas de superficie o subterrneas pueden requerir la prospeccin de la zona para una sola mina que abarquen desde unos mil acres hasta tanto como 50 millas cuadradas. A pesar de lo aparente abundancia en las amplias provincias y regiones descritas anteriormente deber sealarse que los estratos carbonferos en s mismos forman nicamente un porcentaje muy reducido del espesor total de los estratos sedimentarias totales en los que estn incluidas las medidas de carbn en las propias extensiones carbonferas el espesor de los estratos carbonferos independientes en los estados unidos babel de unos cuantos milmetros marcadores de horizonte hasta llegar a los ciempis 30 metros o ms en algunos casos. Los nmeros de estratos carbonferos individuales con importancia comercial actual varan desde menos de 10 pies 3 metros en algunas zonas carbonferas a ms de 100 pies 30 metros en otras. estos nmeros son sin embargo encontrado rara vez en plena secuencia vertical en cualquier punto determinado estando por el contrario distribuidos y regularmente en estratos aislados o en pequeos grupos de estratos alrededor del margen o bien en el interior de los estratos carbonferos habitualmente en forma de depresiones del terreno.Adems de la simple determinacin de las amplitudes en profundidad y de la extensin lateral a paciente y el espesor del carbn en una zona que est sometida la prospeccin carbonfera con base en la cual puede determinarse fcilmente el carcter de la mina y la cantidad del carbn el programa ms adecuado para la prospeccin carbonfera en cualquier terreno debe planearse para determinar la posibilidad de la explotacin y la calidad del carbn en forma tan amplia como resulte necesaria o posible. Muchos de los factores que afectan la posibilidad de explotacin y la calidad del carbn algunos de los cuales pueden tener un carcter relativamente local en tanto que otros pueden ser de tipo regional guardan relacin no slo con las de posicin final del metal que form el estrato carbonfero sino tambin con la historia geolgica posterior de la zona tanto a corto como a largo plazo. La naturaleza y el grado del efecto de tales factores de reposicin o geolgicos predeterminados mediante la prospeccin contribuyen en gran medida a determinar la facilidad o dificultad comparativa de la explotacin y el valor comparativo de la produccin potencial de lmina con vista a su utilizacin comercial. Una cierta variedad de irregularidades detrimentales pueden acompaar o interrumpir una acumulacin por lo dems ordenada de material de plantas bien sea durante el crecimiento de estas en el pantano o muy poco despus. En tanto que muchos estratos carbonferos o porciones de estratos carbonferos son relativamente bajos en contenido de ceniza otros tratos o porciones de estratos pueden contener mezclas depositadas de partculas de lodo o limo llevadas por agua o ex pelidas asia el pantano durante el crecimiento de plantas. Cuando estn relativa abundancia estas partculas aumentan el contenido de cenizas del posible estrato carbonfero disminuyendo as en forma correlativa la cantidad del carbn. Durante periodos de prolongadas inundaciones en los pantanos las capas de lodo o limn pueden haber quedado depositadas en las acumulaciones previas de plantas vindose seguidas de dichas deposiciones por la posterior acumulacin de plantas. Dichos estratos de impurezas entre acumulaciones ms bajas y ms altas de material de plantas llegar a endurecerse para formar y esquistos o esquistos limosos recibiendo el nombre de divisorias con un espesor que puede ir desde el filo de un cuchillo hasta 12 pulgadas o ms. El espesor de las visorias y el nmero de ellas en el interior de un determinado estrato carbonfero disminuye la calidad del carbn que se explota a la vez que dificulta los procedimientos de explotacin especialmente en el caso que las visorias hayan quedado piritizadas.Las divisorias descritas ms arriba no estn siempre depositadas por igual sobre amplias porciones de la extensin total del pantano sobre el que se form el carbn sino que pueden ir aumentando progresivamente en espesor hacia la fuente de donde procede el material depositado. En tales casos la divisorias tienen forma de cua aumentando su espesor sobre el material de las plantas que queda debajo de la cua y adelgaza progresivamente con frecuencia hasta llegar a desaparecer. Tales tipos de depsitos de impureza se traducen en una divisin del grueso total del estrato carbonfero en el que queda separado en dos o ms escalones divergentes, con las consiguientes dificultades en la explotacin y el posible aislamiento del escaln ms bajo, por formar un estrato demasiado delgado para resultar econmicamente recuperable.En algunos estratos carbonferos en ciertos sectores se formaron masas relativamente plana lenticulares que llegan a tener varios pies de dimetro y estn compuestas de pirita calcita o siderita o combinaciones de las mismas descritas geolgicamente como concreciones formadas bien sea durante el crecimiento de las plantas o inmediatamente despus de cesar dicho crecimiento y durante el depsito del material que quedaba por encima y que vena representar el techo inmediato del estrato carbonfero. Cuando esas concreciones estn presentes en el estrato carbonfero pueden impedir la operacin del equipo de explotacin y cuando estn presentes inmediatamente por encima del estrato carbonfero pueden ocasionar un riesgo grave por razn de su tendencia a desprenderse inesperadamente del techo durante las operaciones de explotacin.An cuando no presentes con frecuencia hay algunos extractos carbonferos que contienen zonas de venas de heridas relativamente angostas verticales o fuertemente inclinadas en ocasiones parcialmente piritizadas. Estas venas de forma irregular se extienden en general hacia abajo a travs del estrato carbonfero partiendo de los estratos ms elevados y pueden ir desde unas cuantas pulgadas hasta varios pies de espesor extendindose en longitud hasta varios cientos de pies. Se producen frecuentemente en diseos cruzados con una separacin de hasta varios cientos de pies entre las venas ms o menos paralelas de cada uno de los segmentos que forman este diseo. su origen no est comprendido con claridad pero parece haberse formado por alguna especie de contraccin y relleno poco despus de csar la acumulacin de material de las plantas en aquel determinado depsitos y despus de las etapas iniciales de compactado y prdida de la humedad original y al iniciarse la carbonizacin incipiente. Como la presencia de dichas venas tiende habitualmente a perjudicar la estabilidad del techo de lmina representa en unas condiciones inferiores de explotacin a la vez que disminuyen la calidad del carbn que se obtiene.Incluso, como ocurre actualmente los cursos que fluyen en las zonas de formacin del carbn durante los perodos geolgicos carbonizan test dieron origen y ocasionaron el aumento en profundidad de sus valles por razn de una erosin hacia abajo. Dichos canales de drenaje pueden llegar a estar muy cerca o incluso atravesar cualquier estrato o estratos bajos del material acumulado de plantas hasta despus de que dichos estratos hayan quedado cubiertos previamente con posteriores sedimentacin es de materiales. Durante las etapas posteriores de hundimiento o entierro por de pozos situaciones posteriores de las regiones carbonferas generales estos canales se llenaron de lodo limo y con frecuencia de arena gruesa la cual posteriormente se convirti en piedra arenisca empapada en agua. Cuando tales canales de relleno penetran en el estrato carbonfero representan evidentemente obstculos para el trazado simtrico de la mina. Cuando sus bases se acercan a la parte alta de un estrato carbonfero explotable pueden dar lugar a serios problemas en cuanto al soporte de los techos. A partir del depsito y soterrado inicial bajo materiales sedimentarios que ocupaban capas superiores a lo largo de todos los perodos geolgicos que iban a continuacin hasta llegar al tiempo moderno y con independencia de la etapa particular de carbonizacin lograda los actuales estratos carbonferos han estado continuamente sometidos a la accin del agua subterrnea. En muchos casos dicha accin ha sido desdeable en otros y bajo ciertas condiciones han sido inyectadas cantidades importantes de azufre inorgnico bajo la forma de piritas o yesos en los estratos originales de carbn. Cuando la carbonizacin haba llegado a la etapa del carbn bituminoso o de antracita el estrato haba creado habitualmente un sistema de fracturas vertical o casi vertical formadas por delgadas grietas que frecuentemente se rellenan con recubrimientos de pirita calcita caolinita otros minerales que el agua subterrnea en circulacin depositaba en los mismos. An cuando habitualmente no son unas de las fuentes ms importantes de la ceniza en el carbn estos minerales pueden sin embargo afectar la combustin y otro tipo de utilizacin del producto sacado de un determinado estrato carbonfero. La cantidad de azufre procedente de la pirita o el yeso afecta por supuesto en forma importante los problemas de la contaminacin atmosfrica y la solucin que a los mismos se puede dar. Despus de determinar un perodo determinado durante el cual las condiciones geolgicas y climticas eran particularmente favorables a la acumulacin de material de las plantas que en su momento que dara carbonizado haba generalmente uno o ms periodos geolgicos durante los cuales la serie entera de estratos sedimentarios que contenan dichos estratos en carbonizacin se vea sometidos a de sus formaciones y estructurales ocasionadas por esfuerzos diferenciales durante periodos de levantamiento con presin o tensin que afectaban grandes porciones de las masas entonces continentales. Los resultados de tales esfuerzos de formadores pueden haber sido relativamente locales o bien ampliamente regionales en su efecto. Dependiendo de su proximidad a la ubicacin de los esfuerzos mximos durante tales periodos de diastrofismo los estratos portadores de carbono pueden haber resultado alabeados para formar grandes ondulaciones en zonas de distintos tamaos comprimidos entre pliegues ascendentes y descendentes con amplitud y grado variable o fuertemente deformados hasta sufrir inclinaciones muy pronunciadas. Los esfuerzos ms pronunciados los que dan lugar a repliegues y deformaciones fuertes, se traducan frecuentemente en dislocaciones especficas o fallas a travs de los estratos carbonferos en los que los estratos a un lado de la falla se movan hacia arriba o hacia abajo a partir de las carpas horizontes de los propios estratos en el otro lado. Tales dislocaciones pueden tener una amplitud que vaya desde un pie o 2 hasta asientos de piel en distancia vertical y miles de pies en amplitud lineal. Cuando se induca ms de una falla que ests se presentaban en series paralelas pudiendo tambin presentar un diseo en interseccin.Muy generalmente, los campos de carbn y lignito situados en la provincia de Grandes Praderas estn relativamente indemnes. Las zonas carbonferas en las regiones interiores occidental y oriental tienen una estructura en general suave pero incluyendo unos cuantos terrenos con perturbaciones locales agudas. Los estratos carbonferos de la provincia de los Apalaches son relativamente planos a lo largo de su margen norte, pero aumentan en intensidad a partir de pliegues relativamente suaves pero significativos hacia el sudeste en ngulo recto con la orientacin nordeste-sudoeste de los campos carbonferos componentes. Los estratos de carbn en las depresiones que forman la provincia de las montaas rocosas van desde inclinacin relativamente suave de unos cuantos grados sobre reas muy extensas hasta zonas de una amplitud semejante con pendientes de hasta 20 a 30 grados a la vez que se observan unas cuantas zonas de amplitud limitada en la que los estratos carbonferos estn muy deformados.Con independencia del grado de carbonificacin de la estructura geolgica o de los mtodos que se intentan para el explotacin bien sea sta superficial o subterrneas la composicin y la dureza y la regularidad de los estratos situados tanto por encima como por debajo del carbn son muy importantes para determinar la posible explotacin de la mina. La naturaleza del material situado por encima del carbn determina la fuerza o la debilidad comparativa del techo que deber controlarse cuando se trate de explotacin subterrnea y el recubrimiento que ser preciso eliminar en casos de explotacin superficial. Puede ocasionar unas condiciones de explotacin relativamente fciles correlativamente difciles siendo con frecuencia uno de los criterios determinantes en la planificacin minera. An cuando tal vez no tan importante en su efecto el carcter y el espesor del estrato que queda por debajo frecuentemente aunque no siempre de roca bsica que representa el terreno original sobre el que haba crecido las plantas puede tambin afectar la explotacin si se ha vuelto indebidamente blando o viscoso apareciendo como hmedo o excesivamente plstico bajo presiones diferenciales durante o despus de las operaciones de explotacin de la mina.Cuando la prospeccin de una mina potencial nueva se lleva a cabo en la proximidad relativa de las zonas que se ha producido o se est llevando a cabo la explotacin las caractersticas del estrato carbonfero reveladas en dichas explotaciones brindan antecedentes tiles para guiar los nuevos programas de prospeccin aun cuando las condiciones pueden cambiar y en realidad cambian a distancia es relativamente cortas. Por tal razn en zonas como las descritas y ciertamente en son las nuevas los programas de exploracin de ben planearse para determinar la presencia o ausencia de una o ms de las irregularidades que antes describimos y si tal irregularidad est presente apreciar su amplitud y su grado de influencia en la flotacin econmica y en la calidad comercial del carbn.MTODOS DE PROSPECCINLa prospeccin abarca todas las actividades correspondientes a la reunin de datos y compilacin e interpretacin de los mismos que son necesarias para evaluar la viabilidad econmica y de produccin de un depsito mineral. An cuando en la minera de carbn el porcentaje de producto vendible que se recobra en las operaciones entre las que puede incluirse tambin su beneficio es habitual mucho ms elevado que en la explotacin de la mayor parte de los minerales el carbn sigue siendo una mercanca de escaso valor por volumen. La realizacin (precio) que una tonelada de producto carbonfero puede lograr en la mina viene determinada por las condiciones del mercado incluyendo su adecuacin para determinar las utilizaciones con frecuencia por la distancia entre la mina y el punto de utilizacin intermedia o final.El arte del prospector de carbn abarca varias disciplinas ya que la viabilidad econmica incluye casi siempre la consideracin de la disponibilidad de las reservas la facilidad de recuperacin mediante la explotacin la qumica del carbn y el transporte.EXTRACCIN DE MUESTRASHistricamente la broca con ncleo de diamante y ha sido la herramienta ms ampliamente utilizada en la proteccin del carbn. Los ncleos o muestras de carbn bien obtenidos permiten llevar a cabo una descripcin precisa de la beta y la medicin de la misma a la vez que ofrecen materiales para la realizacin de anlisis qumicos.La extraccin del ncleo se lleva a cabo con una saca muestras de doble tubo que emplea las herramientas estndar convencionales o el mtodo ms moderno de lnea de alambre. Con el fin de recobrar el ncleo por medio de las herramientas estndar es necesario sacar de la perforacin la totalidad del barreno desmontando parcialmente el cilindro. El sistema de lnea de alambre est proyectado de forma que el tubo interior del cilindro del ncleo puede cobrarse a travs de los vstagos mediante un recuperador unido a un cable de pequeo dimetro sin necesidad de sacar de la perforacin los propios vstagos. El tiempo invertido por los dos sistemas es aproximadamente el mismo hasta unos 200 pies desde la superficie a partir de cuyo momento la ventaja se desplaza hacia el mtodo de lnea de alambre iba aumentando al aumentar la profundidad. Los ncleos de carbn que se recobra utilizando las herramientas estndar tiene normalmente pulgadas de dimetro (5.4 cm). Los ncleos sacados con la lnea del hambre tienen habitualmente de pulgada (4.76) o pulgadas. En general la naturaleza fsica del carbn es tal que la obtencin del ncleo s con herramientas cuyo dimetro sea muy inferior a 2 pulgadas (5 cm) se traduce en una deficiente recuperacin de ncleos. Los ncleos de los estratos rocosos son tambin necesarios para definir las reservas. En el caso de la explotacin subterrnea son necesarios para evaluar las condiciones de explotacin a esperar del techo y del piso. En estas evaluaciones el juicio de experiencia y un conocimiento de las explotaciones prximas son ms confiables que los procedimientos basados en pruebas fsicas. Para ello se requiere un registro y un e inspeccin cuidadosa llevadas a cabo por el personal con experiencia.En la prospeccin para la explotacin superficial las pruebas de perforacin se llevan a cabo en ncleos rocosos para determinar los factores que pueden afectar el barrenado el empleo de explosivos y las prcticas de excavacin tales como la capacidad de perforacin requerida el desempeo unitario y la vida de las brocas. Los ncleos del recubrimiento se someten a pruebas qumicas que sirven de base para los estudios de recuperacin y reforestacin. En la prospeccin del carbn los ncleos se sacan empujndolo del cilindro para depositarlos en un depsito o cajas y llevar a cabo su examen y medicin en condiciones tan prximas a su posicin original como resulte posible. Las fracturas verticales en el carbn las arcillas esponjosos y las temperaturas de su congelacin impiden con frecuencia del sacar informtico y dados a y ordenada los ncleos del cilindro. estos problemas han sido eliminados mediante la creacin del cilindro para ncleos con tubo dividido o triple en el cual el tubo interior est dividido a lo largo de tal forma que puede quitarse la mitad del tubo para llevar a cabo la medicin la descripcin de estratos blandos o muy quebrados sin alterarlos demasiado.MUESTREO Y ANLISISComo el valor comercial de carbn est determinado en parte por su adecuacin para utilizaciones especficas de la metodologa de la prospeccin debe definir la calidad de un yacimiento probable mediante anlisis qumicos hechos sobre muestras representativas del depsito.El tamao de una muestra debe ser suficiente para obtener la cantidad de material necesario para los procedimientos de prueba. La muestra debe ser representativa de aquella porcin de la veta que es era explotada en caso de llevar a cabo una explotacin dividida o selectiva. El nmero de muestras deber ser suficiente para definir perfectamente la variabilidad qumica a lo ancho de toda la zona del proyecto qumica a lo ancho de toda la zona del proyecto. Con el fin de llevar al mximo el valor de los anlisis la muestra de carbn deber estarse propiamente descrita ser manejada con cuidado y defendida evitando la prdida de humedad mediante una pronta entrega en el laboratorio. La autoridad ms ampliamente aceptada en cuanto a los mtodos de prueba aparece en el U.S. Geol. Surv. Bull. 1111-B (Schopf, 1960). Los resultados de los anlisis del carbn se utilizan para determinar el mercado en el que dicho cargo un particular puede ser vendido el grado de beneficio que es necesario o deseable y las especificaciones correspondientes al equipo que se utiliza. Por ejemplo al analizar un carbn para vapor los resultados de la prueba indican un porcentaje de ceniza y de azufre y un valor trmico que establecen la posicin competidora relativa de dicho carbn. Sin embargo se requieren pruebas de lavado para determinar hasta qu extremos el beneficio del carbn restos ir a sus cenizas y su azufre y aumentar su valor trmico. Una determinacin analtica ms avanzada requerida para el diseo del equipo para quemarlo puede incluir el anlisis mineral de la ceniza la fusibilidad de la misma la molienda el anlisis final y los indicios de obstruccin de escoria.Los empleos y limitaciones de mayor parte de los anlisis del carbn aparecen en el III. State. Geol. Surv. Rep. Invest. 220 ( Rees, 1996).La perforacin giratoria incluyendo los mtodos de batidora o herramienta con cable es por s mismo mtodo muy poco confiable para la obtencin de datos acerca del terreno superficial. La interpretacin o registro de los resultados de una perforacin giratoria sirve para la identificacin de los cortes y las variaciones en el tiempo de barrenado. Sin embargo la perforacin giratoria ayudada por mtodos de registros geofisicos de perforaciones constituye una herramienta bsica y la prospeccin particularmente en los estados del oeste. An cuando la perforacin giratoria no puede brindar los detalles que requieren los ncleos constituye un mtodo ms barato y ms rpido para la obtencin de algn tipo de datos. Puede llevarse a cabo utilizando aire comprimido como medio circulante (dentro de ciertos lmites de profundidad eliminando as la necesidad) de contar con fuentes y transportes de agua.Una mejora reciente en los mtodos giratorios la constituye el desarrollo del sistema de barrenado por circulacin. Empleo cilindros con tubo doble y el fluido circulante (habitualmente aire pero puede tambin utilizarse agua) es bombeado hacia abajo hacindolo llegar a la corona circular entre las paredes interior y exterior de los tubos para regresar a lo largo del tubo interior.Las muestras se recogen mediante una centrfuga cicln instalada en el circuito de retorno.Las ventajas de este mtodo de perforacin incluyen la evitacin de prdida de fluidos lquidos circulante una menor contaminacin de lo que se corta y una mejor actuacin en general en las condiciones de excavacin.Las muestras de los cortes procedentes de las perforaciones giratorias se examinan y se describen nicamente mediante registro litolgico. Los recortes procedentes de las vetas de carbn no tienen valor para los programas analticos.MUESTRAS GRANDESAn cuando en muy buena medida la mayor parte de las pruebas del carbn se llevan a cabo con materiales obtenidos mediante la perforacin con diamante los ncleos de carbn no son adecuados para muchos procedimientos analticos por razn de lo limitado del tamao del dimetro del ncleo o la falta de volumen suficiente en la muestra. Tales procedimientos incluyen las pruebas de lavado para determinar parmetros correspondientes al diseo de las plantas de preparacin. Las pruebas de copiado e incluso otras pruebas tales como las de encendido y otros procesos. Las necesidades en cuanto al material de la muestra baha en cada caso desde varias libras hasta muchas toneladas.En algunas ocasiones las necesidades de volumen pueden atenderse combinando un cierto nmero de muestras del ncleo. Como el tamao aproximado del ncleo de carbn es de aproximadamente 2 pulgadas de dimetro (5cm), y no puede aplastrsele para lograr un tamao que resulte aproximado al del carbn que sale de la mina en el cual pueden incluirse trozos hasta 6 pulgadas (unos 15cm), con frecuencia se incluye en el proyecto la necesidad de lograr muestras grandes.El muestreo de masas requiere mucho tiempo y es costoso, y por tal motivo se ha investigado para lograr simular, con base en ncleos de pequeo dimetro, lo que ser el carbn obtenido de la mina (Leonard y otros, 1968). Estos procedimientos de simulacin son experimentales en muy buena medida, y no son utilizados ampliamente en la industria.Las muestras en masas ptimas se obtienen de los frentes carbonferos a los que se llega perforando socavones, o cortos declives, partiendo del afloramiento, o en lugares cuya profundidad de recubrimiento es reducida, o bien excavando pozos de poca profundidad. En raros casos se lleva a cabo la perforacin de pozos a cierta profundidad con objeto de conseguir muestras grandes.Las cantidades de material obtenidas en este tipo de frentes van desde la muestra de canal (las cuales son columnas verticales que abarcan toda la veta, cuadradas o rectangulares en seccin horizontal, y con peso de varias libras) hasta muestras en masa con peso de muchas toneladas.Las muestras de los frentes brindan la oportunidad de llevar a cabo un buen examen y descripcin de la veta, del techo inmediato, y de los estratos que integran el suelo, y permiten un mejor control del volumen, de la consistencia en el tamao de la muestra, y de la contaminacin.Cuando es posible, las muestras sacadas de los frentes de socavones o pozos de poca profundidad logran los costos ms bajos, por unidad de volumen, entre todos los mtodos de muestreo en masa.Lamentablemente, en muchos casos la veta carbonfera est demasiado profunda para permitir un acceso directo a los frentes partiendo de la superficie del terreno. Por ello resulta necesario obtener las muestras grandes aplicando diversas tcnicas de perforacin. Anteriormente, la barrena con ncleo en corona dentada disfrut un xito limitado en estas aplicaciones. Este mtodo de perforacin, empleado originalmente para la perforacin de pozos, puede obtener ncleos hasta de 72 pulgadas de dimetro (1.82m), utilizando municiones de acero como medio para cortar. Por razn del costo y de las limitaciones en profundidad, este mtodo ha sido olvidado durante los ltimos aos.Recientemente, las muestras grandes para realizar pruebas de lavado han sido obtenidas perforando agujeros verticales de gran tamao, con brocas de perforacin de 30 y 36 pulgadas (76 y 91 cm). La consistencia en tamao de estas muestras incluye con frecuencia un porcentaje anormalmente elevado de carbones finos, constituyendo un problema el desleimiento procedente de estratos superiores. La capacidad en cuanto a la profundidad es de aproximadamente 200 pies o menos (60 m), dependiendo de la dureza de los estratos que cubren la veta.En muchos casos en que el acceso directo a las vetas de carbn resulta imposible, se recobran ncleos de gran dimetro mediante la aplicacin de mtodos convencionales de perforacin. Los tamaos ms populares de ncleos son los de 6 pulgadas (unos 15 cm), obtenidos con perforaciones de pulgadas (19.6 cm), y el tamao ZWF, que obtiene un ncleo de pulgadas (16.5 cm) mediante perforacin de 8 pulgadas (20.3 cm). Estos ncleos suministran de 15 a 20 libras de carbn (6.75 kg a 9 kg) por pie de grueso de la veta.Los ingenieros de la Amax Coal Company han ideado un mtodo para obtener muestras en masa y profunda utilizando perforaciones de pequeo dimetro (Parks y otros, 1973). Este mtodo consiste en perforar para muestreo, en forma convencional, el estrato carbonfero. A continuacin se ensancha la perforacin, y se la recubre desde la superficie hasta la parte alta del carbn. La cavidad en el estrato carbonfero se ensancha mediante una combinacin de explosiones y de chorros hidrulicos. El carbn cortado se saca hasta la superficie mediante el retorno del sistema hidrulico de alta presin, y se le recobra por medio de una centrfuga. El recubrimiento de la perforacin impide el desleimiento del material en que se llev a cabo aquella.Con el objetivo de obtener una muestra realmente representativa utilizando este procedimiento, la cavidad resultante deber tener la forma de un cilindro simtrico. Con algunos carbones, la distribucin y el grueso de las divisorias, y la variacin vertical en dureza, esfuerzo, y friabilidad, pueden dar lugar a una disminucin en la efectividad de este procedimiento.La dificultad en el control de la consistencia en el tamao de la muestra pueden recobrarse varios cientos de libras de muestras aplicando este sistema, en ocasiones en que otros mtodos econmicamente prohibitivos, esta tcnica en considerada como un avance significativo en el muestreo en masa, mtodo que habr de experimentar un uso cada vez mayor.REGISTRO GEOFSICO REMOTOEl georregistro o registro elctrico, que desde hace mucho tiempo constituye una herramienta utilizada por las industrias de petrleo y el gas, hace poco tiempo que ha pasado de ser habitual en la tecnologa de la prospeccin del carbn.Bsicamente, este sistema consiste en elevar un sensor a todo lo largo de la perforacin en tanto que se transmiten pulsos elctricos utilizando el propio cable que sirve para la operacin, pulsos que se llevan a una consola montada en un camin situado en la superficie, registrndose en dicha consola las variaciones en las propiedades de los estratos rocosos en funcin de la profundidad de la perforacin. La impresin aparece como curvas en una grfica, con la profundidad como ordenadas.Las curvas elctricas obtenidas normalmente en la exploracin del carbn son las de resistividad y el potencial espontneo. Las curvas radiomtricas o nucleares incluyen los rayos gamma, los neutrones, y la densidad o registro gamma-gamma.Aunque ningn tipo de georregistros es ideal para cada zona del pas, los tres ms populares son los de los rayos gamma, los de la densidad, y los de resistividad. El carbn tiene una radiacin natural baja, poca densidad por masa, y una elevada resistividad aparente. Algunas unidades de registros se disean con el fin de obtener simultneamente las tres curvas, utilizando una impresora de tres plumas, con un solo recorrido de la perforacin.Las impurezas en los estratos carbonferos presentes, bien sea, como divisorias claras, o diseminadas, estn compuestas por minerales arcillosos de elevada densidad, cuya radiactividad natural es elevada con relacin a al del carbn. En consecuencia, los rayos gamma y las curvas de densidad, inapreciables para la correlacin de estratos y la determinacin del grueso de los mismos, pueden utilizarse tambin como ndices semicuantitativos de la calidad del carbn. La Fig. 1 muestra estas dos curvas, obtenidas en el registro de una perforacin hecha en un estado del Occidente.La Fig. 2 muestra el trazo tpico relativo al contenido carbn-ceniza versus la radiacin gamma natural.Las posibilidades de nuevos mtodos de georregistro han cambiado el panorama de los programas de perforacin. Como actualmente pueden obtenerse buenos datos profundos acerca de las rocas que soportan estratos carbonferos, utilizando para ellos perforaciones con taladros giratorios, se ha podido reducir el recurso, ms costoso, de la perforacin de ncleos.Sin embargo, las perforaciones de ncleos se registran tambin en forma normal, por razn de que pueden brindar orientaciones para la interpretacin de los georregistros hechos en perforaciones giratorias en el campo, presentando interpretaciones no oblicuas acerca del subsuelo, suministrando comprobaciones aplicables a las mediciones de profundidad y a la obtencin de ncleos, por razn de que los georregistros replegados son ms fciles de conservar que las cajas que contienen los ncleos.

PROGRAMAS DE PROSPECCINEn los Estados Unidos, las rocas que contiene carbn estn bien planificadas, y los principales depsitos se conocen con detalle. El propsito principal de la prospeccin del carbn consiste en definir una zona o posibilidad orientada a cumplir un modelo econmico especfico, con parmetros entre los cuales se incluye habitualmente una vida general de reservas, adecuada para obtener una tasa especfica de produccin anual, una configuracin fsica de reservas correspondientes al ritmo deseado de produccin, una calidad requerida del carbn para su empleo en especificaciones especficas y, frecuentemente, unos beneficios mnimos o unos sotos mximos.

Fig. 1. Curvas de rayos gamma y de densidad en el registro de una perforacin realizada en u estado del oeste.

Para lograr reducir al mnimo costo y el riesgo en la evaluacin de terrenos carbonferos no explotados, las investigaciones se realizan en fases o etapas, llevando a cabo evaluaciones progresivas entre cada dos fases. Los elementos y mtodos ms detallados, que absorben ms tiempo, se aplazan hasta que la investigacin en primera fase brinda indicaciones suficientes y una seguridad razonable de que las inversiones en fondos adicionales y en esfuerzos estn justificadas. Los elementos con ms probabilidad de ser aplazados (y stos puedan tambin dividirse en varias fases) son los correspondientes a la planificacin topogrfica en gran escala, la perforacin detallada (en espacios ms juntos) incluyendo la perforacin para ncleos, el muestreo en masa, y otras determinaciones analticas ms complicadas, as como la realizacin de pruebas en gran escala.

REUNIN DE DATOSEl paso inicial la constituye siempre la reunin de datos bsicos para determinar la presencia de carbn, la calidad relativa de ste (si se encuentra con informacin), y cualquier historia acerca de prospecciones anteriores o de operaciones de explotaciones mineras prximas. La evaluacin de estos datos no siempre dictar el tipo de operacin necesario p