Propiedades de las Rocas

Sigra tiene una serie de procedimientos de laboratorio para determinar propiedades de las rocas. La selección depende de la información que se requiera.

Resistencia a la Compresión Uniaxial

En su forma más simple, el proceso implica cargar la muestra en la rotura y registrar la tensión uniaxial en la rotura.

Pruebas Uniaxiales

Esto implica medir las propiedades de tensión-deformación de un núcleo que esté sometido a compresión uniaxial. Sigra lleva a cabo esto utilizando una máquina universal de pruebas que carga las muestras axialmente.

Módulo Uniaxial y Coeficiente de Poisson

Sigra aplica a la muestra dos medidores de deformación axiales y dos circunferenciales y registra la deformación con carga. Esto puede llevarse a cabo con un aumento de la carga a la rotura o, más normalmente, Sigra lleva a cabo esto en la carga cíclica de modo que se pueden determinar las características de descarga de la muestra. Las características de descarga de las rocas son particularmente importantes porque gran parte del cambio de tensión asociado con la minería se encuentra en el modo de descarga. El módulo de descarga también es especialmente importante, ya que la descarga se produce durante la medición de la tensión de  sobreperforación que Sigra utiliza en su proceso IST.

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Figura 1. Una muestra cargada de forma uniaxial equipada con medidores de deformación en el extremo de una rotura de prueba

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Figura 2. Gráficas de tensión-deformación de la piedra arenisca que se muestra en la Figura 1

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Figura 3. Módulo frente a la tensión uniaxial de la piedra arenisca que se muestra en la Figura 1

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Figure 4. Gráficas del coeficiente de Poisson de la piedra arenisca que se muestra en la Figura 1

Módulo Triaxial y Coeficiente de Poisson

Debido a que algunas rocas muestran anisotropía significativa en el módulo de Young y en el coeficiente de Poisson, es importante saber cuáles son esos valores. Para ello, Sigra ha construido una célula triaxial en el que una muestra de núcleo equipada con medidores de deformación que se puede cargar de forma axial y radial. El núcleo se carga de forma secuencial, con aumentos en la carga axial y luego en la radial seguidos de reducciones graduales. Esto permite que el módulo se determine de forma axial y en un plano perpendicular al núcleo. Este sistema también puede utilizarse con muestras de sobreperforación del sistema de medición de tensiones IST de Sigra. En este caso, la presión que genera la carga radial también se aplica a la parte interior del agujero piloto del núcleo para crear una tensión radial uniforme en lugar de una influenciada por la concentración de tensión generada por el agujero.

Prueba Hidrostática de Fragmentos para el Módulo

Debido a que algunas rocas solo se recuperan en un estado quebrado y no pueden analizarse como un núcleo entero, Sigra ha desarrollado un sistema para medir la deformación de las rocas bajo carga hidrostática. Se ha encontrado que esta técnica es especialmente útil en el tratamiento de carbones que se rompen en la extracción de muestras. El método consiste en medir la tensión del fragmento de roca con múltiples rosetas, echándola en una resina blanda, y luego cargándola hidrostáticamente mientras se registran los cambios de deformación. Debido a que la técnica de prueba no genera ninguna carga desviadora, no se puede deducir el coeficiente de Poisson. Sin embargo, al estimar el coeficiente de Poisson de un material similar, es posible calcular el módulo de Young de la muestra. Los módulos principales pueden determinarse en muestras anisotrópicas.

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Figure 5. Ejemplo de módulo de Young derivado de la prueba hidrostática de una serie de muestras de carbón de la misma formación

Pruebas de Tracción

Sigra ofrece la prueba de tracción indirecta brasileña (Figura 6), para medir la tensión de tracción de una roca mediante la carga de un núcleo a través de su diámetro. Esta prueba puede ampliarse midiendo los extremos de la muestra para que se pueda determinar su estado de deformación total y un estado calculado de tensión cuando se produce una rotura.

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Figure 6. Prueba de tracción brasileña

Sigra también puede llevar a cabo ensayos de tracción directa adhiriendo cubiertas a los extremos de una muestra y aumentando gradualmente la carga hasta que se produzca la rotura.

Pruebas de Dureza

La dureza es una medida de la energía necesaria para romper una muestra. Sigra puede analizar muestras de núcleo a  manera de una prueba de IZOD con un martillo oscilante para determinar su dureza. Para facilitar esto, el núcleo se moldea en resina para fijarlo, y se balancea un martillo a través de un arco para golpear el costado del núcleo, induciendo la tracción y la tensión de cizallamiento en la superficie de rotura.